Игеру процесін реттеу 9 страница

31. Мұнай–газ кеніштерін игеру кезіндегі шекті газсыз шығым.

Мұнайгаз кенорнының мұнайлы бөлігі төменгі жағынан қабат табанымен шектеледі, яғни сумен жайылмайды деп алайық. Қабат түбінен есептелетін биіктік бойынша мұнайгаз кенорнының мұнайлы бөлігін ашқан ұңғымағы мұнайдың келуі газды конустың пайда болуымен жүреді (1 сур). Ұңғыма центрінен r қашықтықтағы мұнай бағанының биіктігі тең. r=rк кезінде шартты қорек контуры болған кезде. Мұнай үшін қабаттың kфн фазалық өткізгіштігі k тең деп аламыз. биіктігі бойынша радиал бағытта ұңғымаға енетін мұнай дебитін qнс оның көлденең бағыттағысына жуықтап есептеп, келесі түрде анықтауға болады:

(1)

2 сур. сәйкес ұңғыма центрінен r қашықтықта және қабат түбінен бастап есептелетін z биіктікте орналасқан мұнайдың элементар ағыны өтетін А нүктесіндегі қысым p(r, z) үшін келесі өрнекті аламыз:

, (2)

мұндағы - қарастырылып отырған ұңғыма жанындағы кенорынның газды бөлігіндегі қысым; и - мұнай мен газдың сәйкес меншікті салмақтары.

p(r, z) қысымды радиус бойынша дифференциалдап, (2) негізінде аламыз

; (3)

(3) (1) – ге қойып және ұмтылдырып, алатынымыз

(4)

(4) – ті бойынша интегралдап және - қа қатты тәуелді емес деп санап, аламыз

(5)

(5) тағы да интегралдап және r = rk кезінде = және r = rc кезінде = шекті шарттарын сақтай отырып, шекті газсыз дебит = үшін, яғни r = rc кезінде мұнай бағаны биіктігі тең болатын және ұңғымаға тек мұнай ған ағып келетін дебит үшін ақырғы формуланы аламыз:

:

(6)

Мұнайдың шекті газсыз дебитін (6) формула бойынша анықтаймыз. Сонда

, (7)

Сәйкесінше (6) формуланы (7) формуланы ескеріп былай жазуға болады

(8)

(8) формуланың мұнайдың қарқынды фильтрациясы үшін Дюпюидің кәдімгі формуласынан ерекшелігі оған орнына кіреді. Сондықтан мұнай кенорындарын игеру тәжірибесінде кездесетін шамаларымен салыстырамыз.

= 0,8 ∙ 104 Н/м3, ∆h = 10м болсын. Онда = 0,8 ∙ 104∙10 = 0,8∙ 105 Н/м2 = 0,08 МПа.

Мұнай кенорындарын игеру тәжірибесінде бірнеше мегапаскальдарды құрайды. Осылайша, мұнайгаз кенорындарының мұнайлы ұңғымаларының шекті газсыз дебиті таза мұнай кенорындарының мұнайлы ұңғымаларының кәдімгі дебиттерінен бірнеше ондаған есе кіші екен. Бұл жағдай мұнайгаз кенорнын игерудің берілген қарқынын қабатқа әсер етпей қамтамасыз ету мақсатында ұңғымалар сеткасын қатты тығыздау (3 - 4∙104 м2/скв дейін) қажеттілігіне алып келеді.

32. Газ арынды режим кезіндегі МКОИ әдістері.

Кен орынды игеру үшін кен орынның мұнайлылығының шартты нұсқасындағы қысымның уақыт бойынша өзгеруін pкон=pкон(t) немесе қабаттық қысымы Р мұнай кенішінің ауданы бойынша орташа қысымның өзгеруін білу маңызды. Ол ұңғымалардың жекелеген топтарының фонтанды пайдалану тәсілінен механикаландырылған пайдалану тәсіліне көшуін болжауға, сондай-ақ, қабаттық қысымның қанығу қысымына дейін төмендеп, қабатта мұнайдың газсыздалуы басталып, еріген газ режимі орнайтын, содан соң - газарынды режим орнайтын уақытты анықтауға мүмкіндік береді.

Кен орынның серпімді режимнен еріген газ және газарынды режимдерге ауысу уақытын білу әсіресе мұндай ауысулар жағымсыз әсер ететін кен орындарды игеру кезінде қажет. Мысалы, мұнайда парафиннің мөлшері көп кен орындарда (парафин 15-20 % жоғары) қабаттық мұнайдың газсыздануы оның фазалық жағдайының айтарлықтай өзгеруіне және қатты фаза түрінде парафиннің бөлінуіне (ол өз кезегінде мұнайдың тұтқырлығын жоғарылатады және онда ньютондық емес қасиеттер тудырады), қабаттың кеуекті ортасында қатты парафиннің шөгуіне және мұнай бергіштіктің азаюына әкеледі.

Сонымен, игерілетін қабаттарға су айдау арқылы немесе басқа да әдістермен әсер етуді көптеген себептерге байланысты әдетте кен орынды игеруді бастағанда емес, біраз уақыт өткеннен кейін ("кешігіп") бастайды.

Мұнай кен орнын қандай уақыт ішінде серпімді режимде қабатқа әсер етпей еріген газ және газарынды режимге дейін жеткізбей игеруге болатынын білу маңызды.

33. Еріген газ режимі кезіндегі мұнай шығымы. Еріген газ режимі кезіндегі ұңғылардың орналасуы

Кен орынды еріген газ және газарынды режимдерде игеру

Қысым қанығу қысымынан төмен болғанда игерілетін қабатта еріген газ режимі орнайды. Кеуекті ортаның мұнайдан бөлінген еркін газға қанығуы төмен болғанда газ мұнайда көпіршік түрінде болады. Қабаттық қысымның төмендеуіне байланысты газға қанығудың артуымен газ көпіршіктері гравитация күштерінің әсерінен қабаттың жоғары бөлігінде газды жиналым - газ телпегін құра отырып қалқиды, әрине егер оның құрылуына қатпарлы немесе басқа әртектілік кедергі болмаса.

МжГКО - ның игеру басталғанға дейінгі алғашқы газ шапкаларымен салыстырғанда игеру процесінде пайда болған газ шапкасы екіншілік деп аталады.

Мұнайдан бөлінген газ қысым төмендеген сайын ұлғая отырып мұнайдың қабаттан ығысуына әсер етеді. Мұнайдың қабаттан ығысуы осылай жүретін қабат режимін еріген газ режимі деп атайды. Егер қабатта мұнайдан газ толық ажырап, газ шапкасы пайда болса, еріген газ режимі газарынды режимге ауысады.

Мұнай кен орындарын игеру тәжірибесі мен газ мұнай қоспасының фильтрациясы теориясын гравитациялық күштерді ескере отырып қарастырғанда мынаны байқаймыз, әрдайым дерлік еріген газ режимі газарынды режимге тез ауысады. Еріген газ режимі көбінесе мұнай қабатында оның нұсқа сырты облысында серпімді режиммен бірге немесе егер қабат қысымы қанығу қысымына жуық болса суарынды режиммен бірге жүреді. Сонда, өндіру ұңғымаларының маңайында еріген газ режимі, айдау ұңғымаларының маңайында - суарынды режим пайда болады. Қабаттың мұндай режимдерін аралас режимдер деп атайды.

Қабатты оның нұсқа сырты облысында серпімді және қабаттың мұнайға қаныққан бөлігінде - еріген газ режимі болатын аралас режимде игеруді қарастырайық. Игерілетін қабат формасы - шеңберге жақын делік (1 сур.). Оның нұсқа сыртындағы сулы облысының өткізгіштігі жақсы және өте алысқа жайылады ("шексіздікке дейін"). Ол серпімді режимде игеріледі. Мұнайға қаныққан бөлік нұсқасындағы қысымды алдыңғы дәрістегі әдіс бойынша анықтауға болады.

Мұнай қабаты өндіру ұңғымаларының біркелкі торын қолданумен игерілсін. Әрбір өндіру ұңғымасының қоректену нұсқасы радиусын rк ұңғымалар арасындағы қашықтықтың жартысына тең деп алуға болады. Егер r = rк болса, қабаттық қысым р=ркнас (рнас — қанығу қысымы).

Өндіруші ұңғымалардың дебиттерін жуықтап есептеуде рк =a pкон(τ) деп алуға болады, мұндағы а - біршама тұрақты коэффициент.

1 - сур. Аралас режимде игерілетін шеңбер пішінді мұнай кен орнының схемасы: 1 - мұнайлылықтың шартты нұсқасы; 2 - мұнайлылықтың R радиусты шеңберлі шартты контурының аппроксимациясы; 3 - өндіру ұңғымалары.

Аралас режимде өндіру ұңғымаларының нұсқаларындағы қысымды мұнай кенішіндегі нұсқалылықты ескере отырып анықтайды, оны өз кезегінде егер қабаттың мұнайға қаныққан бөлігіне qзв= qзв(t) нұсқа сырты облысынан судың ағымдағы келуінің уақыт бойынша өзгерісі берілсе, серпімді режим теориясының негізінде есептейді.

Егер рк қанығу қысымына жуық, бірақ одан төмен болса, қабаттың еркін газға қанығуы төмен болады, онда қабаттың мұнайға қаныққан бөлігіне нұсқа сырты облысынан келетін судың ағымдағы көлемін жуықтап қабаттық мұнайдың ағымдық өндірісіне тең деп алуға болады, яғни qзв=qн.

Егер мұнай кенішінен қабаттық мұнайдың ағымдық өндірісі белгілі болса, онда кеніште мұнайдың көрсетілген ағымдық өндірісін қамтамасыз ету үшін қанша ұңғыма бұрғылау керек екенін анықтау үшін ұңғымалардың дебитін ғана анықтау жеткілікті.

Еріген газ режиміндегі ұңғымалар дебитін анықтайық. Мұнай кенішіндегі нұсқалық pкон(τ)және сәйкесінше ұңғымалардың қоректену нұсқасындағы рк = рк (t) қысымдарға қарағандаұңғымаларға жақын қысымның қайта таралуы тезірек жүреді. Сондықтан rc ≤ r≤ rk кезінде қысымның таралуын уақыттың әрбір моментінде тұрақталған яғни, квазистационарлы деп санауға болады.

Кеуекті ортада газдалған мұнай ағысының сипатына оның құрамындағы газдың ерігіштігі әсер етеді. Мұнайда газдың ерігіштігін мөлшерлік анықтауда мұнай кен орындарын игеру теориясында әдетте Генри заңын қолданады. Алайда, мұнай мен газдың қасиеттеріне байланысты бұл заң әртүрлі жазылады. Қабаттарды еріген газ режимінде игеруді есептеу үшін Генри заңының формуласы былай жазылады:

Vгp0VнP, (1)

мұндағы Vгp - мұнайда еріген газдың стандартты жағдайларға келтірілген көлемі; α0 - ерігіштік коэффициенті; Vн - қабаттық жағдайдағы мұнайдың онда еріген газбен бірге көлемі; Р - абсолютті қысым.

Реал газ үшін оның сығылғыштық коэффициентін ескеру қажет z=z(p, T).

Изотермиялық процесте реал газдың күй теңдеуі мынадай:

(2)

мұндағы ρг, z, ргат, z- сәйкесінше газ тығыздығы және р қабаттық қысым мен Рат қысымдардағы газдың сығылғыштық коэффициенті.

Газ фильтрациясының массалық жылдамдығы νг үшін Дарсидың жалпы заңы негізінде мына өрнекті аламыз:

(3)

Мұнайда еріген газдың фильтрациясының массалық жылдамдығы үшін:

(4)

Сонымен, фильтрация жылдамдығы былай анықталады:

(5)

Қабатта фильтрацияланатын газдың жалпы шығынының (атмосфералық жағдайға келтірілген) мұнай фильтрациясының көлемдік жылдамдығына қатынасын табамыз, ол қабаттық газ факторы Г деп аталады. Қалыптасқан фильтрацияда Г мәні қабаттың кез келген цилиндрлі қимасында rc ≤ r≤ rk (rc — ұңғыма радиусы) тұрақты болып қалады.

(3) (4) және (5) - ден

(6)

(6) дан көретініміз, қысым Р мен қабаттың мұнайға қанығуы (сұйық көмірсутекті фазасымен) sж арасында байланыс бар. Осылайша, газдалған сұйықтың қалыптасқан қозғалысы кезінде:

p=p (sж) (7)

Дарсидың жалпы заңына сәйкес мұнай үшін қатыстық өткізгіштік:

kн = kн (sж) (8)

(7) және (8) негізінде мұнай үшін қатыстық өткізгіштіктің қысымға тәуелділігі болуы керек деп түйіндейміз

kн=kн*(p) (9)

Енді Дюпюидің дебиті qн ұңғымаға газдалған мұнайдың ағысы үшін формуласына ұқсас формуланы алуға болады:

(10)

(10) интегралдау үшін Христианович функциясын Н енгізу қажет, ол былай анықталады:

dH= kн *(p) dp (11)

(10) - ды (11) формуланы ескеріп интегралдасақ, мұнай дебитін анықтау формуласын аламыз:

ΔH =Hk - Hc,(12)

мұндағы Нк , Нс - қорек нұсқасы (r=rк) мен ұңғымадағы (r=rс) Христианович функцияларының мәндері. Нақты бір қабаттың мұнайы мен газы үшін қатыстық өткізгіштіктердің тәуелділігін ала отырып мұнайдың тұтқырлығы мен мұнайдағы газдың ерігіщтігі туралы мәліметтерді мына Н=Н(р) тәуелділігіне тұрғызуға болады, ал сосын (12) формула бойынша ұңғыма дебитін анықтауға болады. Қабаттың нұсқа сырты облысындағы серпімді режим есептерін шешудің негізінде мұнай кенішінен өндірілетін жалпы мұнай көлемі мен бір ұңғыма дебитін біле отырып, аралас режимде қабатты игеру үшін неше ұңғыма бұрғылау керектігін анықтаймыз.

Келтірілген есептерде қабаттың нұсқа сыртындағы облысы жоғары фильтрациялық қасиеттерге ие екендігі анықталды. алайда, шеңберлі нұсқада қысым қарқынды төмендейді. нұсқа сырты облысының өткізгішітігі қабаттың қабаттың өткізгіштігіне қарағанда бірнеше есе төмен болса немесе қабат мұнайлылық нұсқасымен жапсарласса, судың қабаттың мұнайға бөлігіне келуі елеусіз (аз) болады және мұнай кеніші тұйықталған, ал нұсқа сырты суы белсенді емес деп санауға болады.

Қарастырылып отырған жағдайда мұнайдан газ көпіршіктерінің бөлінуі қабаттың қатпарлануы есебінен қиындатылған деп санайық. Бұл жағдайда қабатта таза еріген газ режимі дамиды. Қабатты игеруді есептеуді оңайлату үшін бұл режимде нұсқа радиусымен rк шектелген әрбір ұңғымаға газдың ағысы квазистационарлы - тоқтың әрбір сызығында тұрақталған, бірақ уақыт бойынша өзгереді деп санауға болады. Әрбір ұңғымаға мұнайдың массалық ағуын қарастыра отырып қатыстық өткізгіштіктер қисығында қабаттың әрбір нүктесіндегі сұйық көмірсутекті фазаға қанығуды sж ескереміз, ал қабат элементін толық игеруді қарастырғанда (rc ≤ r≤ rk кезінде) қабаттың сұйық көмірсутекті фазаға біршама орташа қанығуын sæ ескереміз. Бұл қанығу қысымы Р нұсқаға жақын қабат қимасының кейбіреулерінде ғана болсын. Сонда ұңғымаға келетін мұнайдың массалық дебиті үшін:

(13)

Газдың массалық дебиті:

(14)

Қабат элементінде газды фактор үшін:

, , (15)

радиусы rk қабатта мұнай және газ массалары үшін келесі өрнекті аламыз:

Mн = ρн Vн, Мr0p Vн ρн+ ρrVr , V= Vн+Vr (16)

мұндағы Vн және Vr - мұнай мен газдың сәйкес көлемдері. (16) - дан аламыз:

Мr= α0p Vн ρн+ α0p Vн ρн+Δ(ρrVr); ΔMн= ρн Δ Vн (17)

Материалды баланс теңдеуі негізінде газ факторы үшін келесі өрнекті аламыз:

(18)

= Vн/V; =ΔVн/V; 1- = Vr/V (19)

(20)

Қабатты игеру процесі изотермиялық деп аталады. Себебі газдың сығылғыштығын ескермейміз, (2) ден

Ρr = (21)

Онда (20) және (21) - ден, Δр және Δ нөлге ұмтылады деп:

(22)

(22) дифференциалдық теңдеуі сұйықтың қанығуы мен еріген газ режимі жағдайында пайдаланылатын ұңғыма нұсқасы арасындағы байланысты көрсететін белгілі К.А. Царевич теңдеуімен сәйкес келеді.

(22) теңдеуді шеше отырып, сұйықтың орташа қанығуының sж орташа қысымға Р тәуелділігін аламыз, содан соң - игерудің қалған көрсеткіштерін аламыз. Сонымен қатар, еріген газ режимінде игеру процесінде қабаттық жағдайларда мұнайдың тығыздығы мұнайдан газдың бөлінуі әсерінен айтарлықтай өседі, мұнай бергіштікті есептеу кезінде мұнай тығыздығының өзгерісін ескеру қажет.

L2 —дегазирленген мұнай массасы, aл L1 — мұнайда еріген газ массасы. Қабаттық жағдайларда мұнай тығыздығы Vн - ге тең. Сонда

(23)

мұндағы — мұнайда еріген газдың көрінерлік тығыздығы; — дегазирленген мұнай тығыздығы.

Онда қабаттық жағдайлардағы мұнай тығыздығы

(24)

34. Еріген газ режимі кезінде қабат мұнайының нақты қасиеттерін анықтау.

Кен орынды еріген газ және газарынды режимдерде игеру

Қысым қанығу қысымынан төмен болғанда игерілетін қабатта еріген газ режимі орнайды. Кеуекті ортаның мұнайдан бөлінген еркін газға қанығуы төмен болғанда газ мұнайда көпіршік түрінде болады. Қабаттық қысымның төмендеуіне байланысты газға қанығудың артуымен газ көпіршіктері гравитация күштерінің әсерінен қабаттың жоғары бөлігінде газды жиналым - газ телпегін құра отырып қалқиды, әрине егер оның құрылуына қатпарлы немесе басқа әртектілік кедергі болмаса.

МжГКО - ның игеру басталғанға дейінгі алғашқы газ шапкаларымен салыстырғанда игеру процесінде пайда болған газ шапкасы екіншілік деп аталады.

Мұнайдан бөлінген газ қысым төмендеген сайын ұлғая отырып мұнайдың қабаттан ығысуына әсер етеді. Мұнайдың қабаттан ығысуы осылай жүретін қабат режимін еріген газ режимі деп атайды. Егер қабатта мұнайдан газ толық ажырап, газ шапкасы пайда болса, еріген газ режимі газарынды режимге ауысады.

Мұнай кен орындарын игеру тәжірибесі мен газ мұнай қоспасының фильтрациясы теориясын гравитациялық күштерді ескере отырып қарастырғанда мынаны байқаймыз, әрдайым дерлік еріген газ режимі газарынды режимге тез ауысады. Еріген газ режимі көбінесе мұнай қабатында оның нұсқа сырты облысында серпімді режиммен бірге немесе егер қабат қысымы қанығу қысымына жуық болса суарынды режиммен бірге жүреді. Сонда, өндіру ұңғымаларының маңайында еріген газ режимі, айдау ұңғымаларының маңайында - суарынды режим пайда болады. Қабаттың мұндай режимдерін аралас режимдер деп атайды.

Қабатты оның нұсқа сырты облысында серпімді және қабаттың мұнайға қаныққан бөлігінде - еріген газ режимі болатын аралас режимде игеруді қарастырайық. Игерілетін қабат формасы - шеңберге жақын делік (1 сур.). Оның нұсқа сыртындағы сулы облысының өткізгіштігі жақсы және өте алысқа жайылады ("шексіздікке дейін"). Ол серпімді режимде игеріледі. Мұнайға қаныққан бөлік нұсқасындағы қысымды алдыңғы дәрістегі әдіс бойынша анықтауға болады.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: