Игеру процесін реттеу 14 страница

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.

Орташа қабаттық немесе нұсқалық қысымның мұнайлылық нұсқасының геометриялық қиын конфигурациясында уақыт бойынша өзгеруін кен орында ұңғымалардың орналасуын ескере отырып есептеу тек сандық әдістер мен ЭЕМ - ды немесе аналогты қондырғыларды қолданғанда мүмкін болады.

Мысалы, егер кен орынның нұсқасырты сулы бөлігінің жапсарласу нұсқасы белгілі болса (1 сур.), онда барлық сулы облысты жақтарының өлшемдері Δ х және Δy болатын бірнеше ұяшықтарға бөлуге болады. Кен орын нұсқасы сыртында қысымның қайта таралуы көбінесе нақты белгілі болмайтын оның нұсқа сырты бөлігіндегі параметрлеріне қатты тәуелді. Әдетте, кен орын нұсқасында қысымның өзгерісін болжау үшін қысымның есептік өзгеруін кен орынды игерудің бастапқы кезеңіндегі нақты өлшенген қысымдарға бейімдейді. Сондықтан есептеулерде қабаттың нұсқа сырты облысындағы ұяшықтарды ұсақтауға талпынбау керек, себебі, бұл облыстардағы параметрлерді дәл анықтау мүмкін емес және нұсқадағы қысымды болжау есептік өзгерістердің нақтыға бейімделгенінен кейін ғана қанағаттандырарлық нәтижелер береді.

1 сур. Мұнай кен орнының ауданы мен оның нұсқа сырты сулы облысын ұяшықтарға бөлу схемасы: 1 - кен орынның сулы облысының жапсарлану нұсқасы; 2 - ауданы Δ х және Δy ұяшық; 3 - мұнайлылықтың шартты нұсқасы; 4 - мұнайлылық нұсқасының аппроксимациясы.

Кен орынның шеңбер конфигурациясы жағдайында контурлық қысымның өзгеруін радиусы R шеңбер формасының планында мұнайлы кенішке қабаттың нұсқа сырты облысынан судың келуі туралы серпімді режим есептерін шешу негізінде дәл болжауға болады (2 сур.).

2 сур. Планда шеңбер формасындағы мұнай кен орнының схемасы: 1 - мұнайлылықтың шартты нұсқасы; 2 - R шеңберлі мұнайлылық нұсқасының аппроксимациясы.

Сонымен, кен орынды (2 сур.қара) табиғи режимде игерейік, нәтижесінде мұнай кенішінде энергияның салыстырмалы түрде аз серпімді қорын, кен орнынан алынатын сұйық мөлшерін q_ж (t) мұнай кенішіне қабаттың нұсқа сырты облысынан келетін суға q_зв(t)- ға тең деп аламыз, яғни q_ж (t) ≈ q_зв(t).

3- сур. q_ж - ның уақытқа t тәуелділігі. 1 - q_ж - ның Δt кезеңіндегі нақты өзгерісі; 2 - q_ж - ның t<t₁ кезіндегі өзгеруінің мүмкін варианттары.

Мұнай кен орындарын игеруде сұйық өндіру q_ж (t) 3 - суретте көрсетілгендей өзгереді. p_кон(t) есептеу үшін нұсқа сырты облысын шектелмеген (R≤ r ≤ ∞) деп санаймыз. Бұл облыста судың радиалды фильтрациясы серпімді режимнің дифференциалды теңдеуімен сипатталады, ол бұл жағдайда келесі түрде жазылады:

( (1)

мұндағы p(r,t) - қабаттың нұсқа сырты облысындағы координатасы r А нүктесіндегі қысым (2 сур. қараңыз).

Басында серпімді режимнің қарапайым есебін қарастырайық, ол үшін бастапқы және шекті шарттар келесі түрде жазылады:

t=0, R кезінде р=р∞

q_ж=-2π )_r=R =const (2)

Бұл есепті шешу үшін қысымды p(r,t) Лаплас бойынша түрлендіреді:

p(r,s)= (3)

мұндағы p(r,s) - түрлендірілген қысым; s - түрлендіру параметрі.

Жалпы түрде бұл шешім Ван Эвердинген және Херст бойынша келесі түрге ие:

p_∞ - p(ρ,τ)= f(ρ,τ) (4)

(5)

ρ=r/R, τ= t/R²

Мұнда J₀(uρ), J₁(u), Y₀(uρ), Y₁(u) - Бессель функциялары.

) функциясы Ван Эвердинген және Херстпен есептелген.

p_кон(t) қысымның уақыт бойынша өзгеруін есептеу үшін ρ=r/R кезіндегі бұл функцияның мәндерін қолдану керек.

f(l,τ) - ның lg(l+τ) тәуелділігін қажетті дәлдікпен келесі формулаға ауыстыруға болады:

f(l,τ)=0,5[1- немесе

f(l,τ)=0,5[1- (6)

Сонымен, q_ж = const үшін p_кон(t) қысымын (4) - (6) формулалардан шығатын формуламен есептеуге болады:

p_кон(t)=p_∞ - f(l,τ) (7)

Алайда, кен орынды игеру процесінде сұйықты өндіру уақыт бойынша өзгеріссіз болып қалады.

p_кон(t) өзгерісін q_зв= q_зв(t) уақыты бойынша Дюамель интегралы көмегімен есептеуге болады.

Бұл интегралды алу үшін q_зв= q_зв(τ) қарастырамыз және q_зв уақытқа байланысты үздіксіз емес, сатылап өзгереді деп санаймыз, әрбір Δ q_звi сатысы λ_i уақыт моментінде басталады.

Екі уақытты қолданамыз:

τ - кен орынды игеру басталғаннан бастап есептеледі, λ - Δ q_звi =const сатыларына сәйкес келетін λ_i жеке уақыт моменттері.

Сонымен, q_зв сұйық дебиті енді τ - ға емес, λ_i - ға немесе жай ғана λ - ға тәуелді болады (4 сур.).

4 - сур. q_ЗВ(λ) - ң λ - ға тәуелділігі

(7) формула мен 4 сур. сәйкес келесі өрнекті жазуға болады:

p_кон(t)= p_∞ -

= p_∞ - (8)

Теңдіктің оң жағындағы өрнекті Δ λ бөлеміз және көбейтеміз. Нәтижесінде:

p_кон(τ)= p_∞ - (9)

0 деп (9) - ға көшеміз. Сонда кез келген λ үшін аламыз:

p_кон(τ)= p_∞ - p_∞ - (10)

(10) интеграл - Дюамель интегралы.

41. Құрғақ тура жану дегеніміз не?

Құрғақ бірағысты жану кезінде оның фронты шикі мұнайдың жанбаған фракцияларын ығыстырады, сонымен қатар оның кокс деп дұрыс аталмаған көміртекті қалдыққа айналған фракциялары айдалатын ауа оттегісінде жанады. Жану фронтының ар жағында қалатын облыс органикалық қосылыстарға ие емес.

Қалыптасқан режим жағдайын қарастыру үшін төрт негізгі зонаны бөлген қолайлы, олардың нөмірленуі фронттың таралу бағытымен жүреді.

1 зона. Қабаттың бұл облысында жану болған және ол мұнайдан босаған. Айдалатын ауа коллектормен байланыс кезінде қызады, ол жану кезінде бөлінетін энергияның бір бөлігін пайдалануға мүмкіндік береді. Демек, зона бір жылу алмастырғыш болып табылады, ондағы температура айдау ұңғымасына қарай бағытта төмендейді.

2 зона. Жану зонасы. Оттегі коллектор бетінде тұнып қалған көмірсутектер мен коксты жағу кезінде пайдаланылады. Бұл зонада температура негізінде зонаның бірлік көлеміндегі қатты және газ тәрізді қоспаларының қасиеттері және мөлшерімен анықталады.

3 зона. Кокстау зонасы. Жылжымаған және газ тәрізді күйге ауыспаған ауыр фракциялар пиролизге ұшырайды. Егер жану зонасына келген оттегінің барлық бөлігі тотығу кезінде қолданылмаса, қышқылдық пиролиз жүреді.

4 зона. Температура жеткілікті мөлшерде төмендеген кезде химиялық қоспалар айдалады. Осы зона арқылы газ тәрізді және сұйық өнім фильтрленеді. Мұнда келесі құбылыстар байқалады:

Реакциялар зонасымен түйісетін облыста кезекті булану және кенорында басында болған мұнай мен судың жеңіл фракцияларының конденсациясы қайтадан жүреді; сондай-ақ, химиялық реакциялардың өнімі болып табылатын судың конденсациясы жүреді.

Температуралық деңгей судың конденсациясы температурасынан төмен болатын облыста суға қанықтылық мәні берілген кенорынның (сулы зал) бастапқы суға қанықтылығы мәнінен артық болатын зона пайда болады; бұл қабат өз алдына мұнайды итереді (мұнайға қанықтылықтың бастапқы деңгейімен салыстырғанда салыстырмалы жоғары зона). Бұл мұнай өте тұтқыр және оның қозғалысы қабаттың тығындалуына алып келуі мүмкін. Мұнай ағыны сыртында қабат сипаттамалары бастапқы шамаларға баяу жақындайды.

42. Серпімділік коэффициенті. Сұйықтың серпімділік қоры.

Қабат бойымен ұңғыма түбіне-қысымы ең төмен нүктелерге, сұйықтың фильтрациясының жүруі қабаттық энергия есебімен іске асады. Сұйық қабаттық қысым әсерінен сығылған түрде болады. Кен орынды пайдалану үрдісі кезінде, қабаттық қысым құлайды. Сондықтан сұйықты қабаттан қысым түспей тұрғанға дейін және қажетті депрессияны ұстау мүмкін болмайтын жағдайға дейін алу қажет. Қабаттық қысымды үнемі бақылап тұрады және оның тез құлау жағдайы кезінде шоғырға жасанды әсер ету әдістерін қолданады, жиі түрде қабаттық қысымды ұстау әдістерін пайдаланады. Қабаттық қысымның төмендеу жылдамдығы, қабаттың энергетикалық қоректенуін сипаттайды, ол қабаттық сұйықты: мұнай, су және газды алу жылдамдығымен сипаттайды, ол өз кезегінде кен орынды игеру жобасымен және қабаттық қысымды ұстау әдісінің жүргізілуі немесе жүргізілмеуімен шартталды. Бұл жасанды факторлар басқа тұрғыдан, қабаттық энергияның қоры, қабат қысымының алғашқы мөлшері және оның төмендеу жылдамдығы табиғи факторларға да тәуелді:

· газ шапкасының болуына оның ұлғаю энергиясы кен орынды игеруде қолданылады;

· қабаттық жүйеде серпімді энергияның қоры;

· мұнайда еріген газдың болуы, оның ұлғаю энергиясы қабаттық сұйықтардың және газдардың ұңғы түбіне ығысуына әкеледі;

игеру объектісінің қабаттық нұсқа сыртындағы сумен қоректендіретін көзінің болуы және осы сумен қабаттағы мұнайдың орын басу қарқындылығының болатындығы.

· Гравитациялық фактор, ол құлау бұрышы үлкен қабаттарда мұнайды тиімді ығыстыруға себепкер болады.

Аталған фактор табиғи шарттармен анықталады және кен орынның қалыптасу үрдісімен байланысқан және технологқа тәуелсіз болады.

Каппилярлы-беттік күштер көбінесе кеуекті ортада, өзінің меншікті беттігімен қабаттық сұйықтың фильтрациясын тежейді, сондықтан аталған факторлармен бірге ұңғы түбіне сұйықтың келу қарқындылығын анықтайды.

Пайдалану және айдау ұңғымаларының жүйесімен дренаждау барысында кеуекті ортаның үрдістерін анықтайтын барлық табиғи және жасанды факторлардың қосындысын- қабат режимі деп аталады.

43. Мұнайдың алынатын қорларын анықтау.

Қабаттан немесе толық кенорнынан алынатын мұнай қорларын N сәйкесінше келесі формуламен анықтайды:

(4)

Игеруді бастағаннан бастап су айдауды қолданған жағдайда ағымдағы мұнайбергіштіктің қатынасына тәуелділігі 3 сур. көрсетілген түрде болады.

Қабаттан немесе кенорнынан өндірілетін өнімнің ағымдағы сулануы ν:

, (5)

3 сур. Мұнайының тұтқырлығы төмен кенорындары үшін ағымдағы мұнайбергіщтіктің – ға типтік тәуелділігі көрсетілген.

Жоғарыда айтылғандай ағымдағы мұнайбергіштік коэффициенті η мұнайдың жер қойнауынан алыну коэффициентінің көбейтіндісіне немесе сулану жағдайында мұнайды сумен ығыстыру коэффициентінің ығыстыру процесімен қабатты қамту коэффициентіне қатынасына тең.

Мұнай кен орындарын су айдау арқылы игеру кезінде мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті деп қабаттың алынған мұнайдың су айдау әсер еткен аймақта басында болған мұнай қорына қатынасы аталады. Сәйкесінше қабатты әсер етумен қамту коэффициенті деп су айдау әсер еткен қабат бөлігінде бастапқыда болған мұнай қорының қабаттағы мұнайдың геологиялық қорына қатынасы аталады.

3 сур. Ағымдағы мұнайбергіштік пен өнімнің сулануының – ға тәуелділігі. 1 –ағымдағы мұнайбергіштік η, 2 – ағымдағы сулану ν

Мұнайды сумен ығыстыру және қабатты әсер етумен қамту коэффициенттерін анықтау үшін қатпарлы түзусызықты қабаттың сулану схемасын қарастырайық (4 сур.). Қабат төрт қабатшадан (1,2,3 және 4) тұрады, тек үш төменгі қабатшасы ғана суланған, бірінші қабатша айдау галереясы (х=0) мен өндіру галереясы (х=l) арасындағы облыста литологиялық жапсарланатындықтан игерілмейді – оған қабатқа айдалатын су бармайды және мұнай өндірілмейді.

4 сур. Қатпарлы қабаттың сулану схемасы

Қабаттағы мұнайдың жалпы геологиялық қорлары:

(6)

Сумен қамтылған қорлар келесі қорлар қосындысына тең:

(7)

Анықтама бойынша:

(8)

Кейбір жағдайларда мұнайбергіштік коэффициенті тек екі коэффициенттің ғана емес, үш немесе одан да көп коэффициенттің көбейтіндісіне тең. Егер 4 сур. сәйкес белгілі бір уақыт моментінде 2 кабаттың қашықтығына, 3 қабаттың қашықтығына, 4 қабаттың қашықтығына айдалған су өтсе, онда 2 қабаттың суланған бөлігінде мұнайдың бастапқы қорын , 3 және 4 қабаттарда сәйкесінше қорларды - деп белгілеуге болады. Қабаттың суланған облысында жиынтық бастапқы қорларды мына формуламен анықтауға болады:

(9)

Онда ағымдағы мұнайбергіштік коэффициенті үшін:

(10)

мұндағы - қабаттың суланған бөлігінен мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті: – сулану коэффициенті.

Мұнайбергіштік коэффициенті ығыстыру коэффициентінің қамту коэффициентіне көбейтіндісіне тең болғанда қабатты тұрақталған жүйе мен технологиялармен игерген кездегі олардың тәуелділігі 5 сур. көрсетілгендей ұлғаюымен артады, ал тұрақты болып қалады, себебі, әсермен қамтылған қорлар көлемі бұл жағдайларда уақытқа байланысты өзгермейді.

44. Гидродинамикалық тұрғыдан жетілмеген ұңғы.

Кәсіпшілік тәжірибеде қолданылатын гидродинамикалық зерттеулердің (МГДИ) барлық әдістері екі негізгі топқа бөлінеді:

-қабаттардағы сұйықтар мен газдардың қалыптасқан фильтрациясы прцестерінде дебиттер мен қысымдарды кәсіпшілік өлшеуге негізделген әдістер;

-қалыптасқан процестер кезінде қысымдар мен дебиттердің өзгеруін бақылауға негізделген әдістер;

Әртүрлі себептерге (ұңғымаларды жіберу мен тоқтату, қабаттың түрлі фазаларға қанығуыынң өзгеруімен фазалық өткізгіштіктердің өзгеруі) байланысты қабаттың түрлі нүктесінде қысымдар уақытқа байланысты өзгереді, нәтижесінде фильтрациялық ағындардың интенсивтілігі мен бағыттары, ұңғымалар дебиті өзгереді. Алайда бұл өзгерістер қарқыны көптеген жағдайларда аз ғана болады, ұңғымаларды зерттеудің кейбір міндеттерінде оны елемеуге болады және қабаттың сол немесе басқа учаскесінде фильтрация процесін қалыптасқан деп санауға болады. Бұл қабаттар мен ұңғымалар параметрлері үшін қалыптасқан процестерді сипаттайтын жерасты гидромеханикасының салыстырмалы қарапайым формулаларын пайдалануға мүмкіндік береді. Қарастырылып отырған топқа қалыптасқан жинақтар әдісі мен изобаралар картасы әдісі жатады.

Сұйықтар мен газдардың қалыптаспаған фильтрациясын меңгеруге негізделген зерттеудің гидромеханикалық әдістеріне қысымды қалпына келтіру әдісі мен гидротыңдау әдісі жатады.