ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖƏНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ. Қ.И. Сəтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті

Transcript

1 ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖƏНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Қ.И. Сəтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті А.Т. Қартабай Б.Т. Ақашев Н.Т. Қалдыбаева МҰНАЙ-ГАЗ ӨНДІРУДІҢ ТЕХНИКАСЫ МЕН ТЕХНОЛОГИЯСЫ Университеттің Ғылыми-əдістемелік кеңесі оқу құралы ретінде ұсынған Алматы

2 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева ƏОЖ (075.8) ББК я 73 Қ 41 Пікір жазғандар: C.З. Қабдолов, техн. ғыл. док., профессор, ҚБТУ. А.Н. Нысангалиев, техн. ғыл. док., профессор, ҚазМГИ. Д.Ж. Абдели, техн. ғыл. док., профессор, ҚБТУ. Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігінің 2015 жылғы жоспары бойынша басылды. Қ 41 А.Т. Қартабай, Б.Т. Ақашев, Н.Т. Қалдыбаева. Мұнай-газ өндірудің техникасы мен технологиясы: Оқу құралы. Алматы: Қ.И. Сəтбаев атындағы ҚазҰТУ, б. ISBN Оқу құралында мұнай жəне газ кен орындары туралы негізгі геологиялық мəліметтер, мұнай, газ, қабатсулары құрамы жəне қасиеті туралы негізгі мəліметтер келтірілген. Кен орындарды игерудің нақты шартын ескере отырып, мұнай-газ өндірудің негізгі технологиялық үдерістерін, ұңғымалардың өнімділігін арттыру əдістері, ұңғымаларды пайдалану тəсілдері, газдарды сепарациялау жəне қабатсуды тазалау сұрақтары қарастырылған. Кəсіптік құралжабдықтардың осы саладағы соңғы жетістіктері ескерілген жəне принципиалды технологиялық сызбасы келтірілген, сонымен қатар кен орындардағы құрал-жабдықтарды қолдану мысалдары тəжірибелік жəне зертханалық жұмыстарда келтірілген. Керекті формулалар жəне есептеулер, материалдарды меңгеруді тексеру, бақылау жəне өзіндік бақылау сұрақтары берілген. Оқу құралы ЖОО мұнай жəне газ саласы мамандығы студенттеріне жəне колледж оқушыларына арналған. ISBN Қартабай А.Т., Ақашев Б.Т., Қалдыбаева Н.Т ҚазҰТУ,

3 КІРІСПЕ Жерасты қойнауында тарихи жағдайда жиналған мұнай-газ кеніштерінің жиынын мұнай кен орны деп атауға болады. Мұнай мен газ кен орындарының орналасу тереңдігі жер қойнауының қай геологиялық кезеңде пайда болуына байланысты əртүрлі болуы мүмкін. Мұнай кен орнын игеру деп кенорнын бұрғылаудан бастап, мұнай мен газ қорын жер бетіне шығаруды ғылыми зерттеу арқасында жүргізілетін үрдісті түсінеміз. Кен орнын құрайтын көмірсутекті қорлар негізінде қабаттарда жəне тау жыныстарының көлемінде орналасады, олар жер астында əртүрлі физика-геологиялық қасиеттері бар, əртүрлі көлемді болып орналасады. Көп жағдайда мұнай-газды қабаттың өзі біраз өткізгіштігі жоқ жыныстардың қабат шамаларымен бөлініп, немесе кен орынының əртүрлі жерлерінде орналасып бөлінеді. Жаңа кенорнын игеруге беру кезiнде тəртiп бойынша ұңғымадан мұнайды көтерiп шығару үшiн, қабат энергиясы жеткiлiктi болады. Сұйықты көтерiп шығару тек қана қабат энергиясының есебiнен жүзеге асатын тəсiлдi фонтанды пайдалану тəсiлi деп атайды. Қабат энергиясының қысымы түсiп немесе ұңғыма өнiмi суланып кетуiне байланысты пайдаланудың механизацияланған тəсiлдерiне көшедi: газлифттiк немесе сораптық. Ұңғыманы сораптық пайдалану кезiнде, тереңге түсiрiлетiн ортадан тепкiш электрлi сорап қондырғыларын (ОТЭСҚ) жəне штангалы ұңғымалық сораптарды (ШҰС) қолданады. Фонтандау тоқтағаннан кейiн өнiмдiлiгi жоғары ұңғымаларды газлифтiлiк əдiспен немесе тереңге түсiрiлетiн ОТЭСҚ жəне ШҰС көмегiмен пайдаланады. Өндiрiлетiн ұңғымалардың көпшiлiгi (60%) ШСС жабдықталған, олармен мұнайдың тек 16,1%-ы ғана өндiрiледi. Минералданған қабатсуларын, қоршаған ортаның ластануын болдырмауы жəне қысымды ұстап тұру үшiн қайтадан қабатқа айдайды. 3

4 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 1. ЖАЛПЫ ТҮСІНІКТЕМЕ 1.1. Қазақстан Республикасындағы мұнай өнеркəсібінің тарихы, қазіргі кездегі жағдайы жəне даму болашағы Қазақстан Республикасының мұнай өнеркəсібінің даму тарихы Қазақстан территориясындағы мұнай-газ көріністері бұрынғы заманнан белгілі болған. Бұған дəлел ретінде Майтөбе, Қарсерке, Майкөмген, Қарашүңгіл, Жақсымай, жəне тағы басқа жергілікті жерлердің қазақша атауларын алуға болады. Атырау облысындағы мұнай көріністері туралы алғашқы мəліметтер I Петрдің бұйрығымен 1717 жылы Хиваға əскеритопографиялық экспедицияны ұйымдастырған Александр Бекович- Черкасскийдің хаттарында, 1760 жылы басылып шыққан географ Н.А. Северцованың баяндамасында айтылған ж Батыс Қазақстанға С. Никтиннің басшылығымен жіберілген экспедиция зерттеулері, осы аймақтың болашақтағы геологиялық зерттеулеріне үлкен əсерін тигізді. Мұнай көздерін зерттеуде экспедиция бірінші рет қолмен бұрғылау станоктарын қолданды. Қарашүңгіл, Доссор, Ескінде табылған мұнай көздері осы саладағы кəсіпкерлердің көңілін аударды жылдың аяғында Доссордағы мұнай жеке бөліктерін барлауға ең бірінші ұсыныстар пайда болды жылы 13 қазан күні Қарашүңгілде 40 м тереңдіктен 7 ұңғымасынан жеңіл мұнайдың фонтаны алынды. Осы оқиға Қазақстан мұнай өнеркəсібінің басы болып саналады. 4

5 Урал Каспий қоғамдығына кіретін компания 1910 жылы Доссорда терең ұңғыларды бұрғылау жұмыстарын ұйымдастырды, соның нəтижесінде 3 ұңғымадан (тереңдігі м) мұнайдың қуатты фонтаны алынды. Ұңғыманың 30 сағат бойы фонтандауының салдарынан ш.м мұнай атқылап шықты. Доссор кен орны Қазақстан территориясындағы өндіріске енгізілген ең бірінші кен орны жылдар аралығында негізінен Доссор, Мақат кен орындарынан 151,3 мың тонна мұнай өндірілді. Сол замандағы ұңғылар қолдан қазылған, мұнайды құдық əдісімен өндіріп жəне жерасты амбарларында жинаған жылдары өндіру деңгейі 272,7 мың тоннаға жетті. Ракуша балықшылар ауылы маңынан екі мұнай айыру (керосин) зауыты салынды. Сол жерден мұнай өнімдері ұзындығы 13 км теңіз астымен жүргізілген құбыр арқылы теңіз кемелеріне жеткізілген. Мұнай өнімдерін өткізумен Мазут арнайы фирмасы жəне Бр. Нобель Қоғамдастығы айналысқан. Бірінші дүниежүзілік соғыс, одан кейінгі шетелдік басқыншылық мұнай өнеркəсібінің құлдырауына əкеліп соқты. Бұрғылау жұмыстарының біршамасы тоқтатылды, өндіру көлемі 254,7 мың т. құрады. Бірден Қазан революциясынан кейін шағын отандық жəне шетелдік серіктестіктер, мекемелер, фирмалар жойылып, орталығы Мəскеу қаласында орналасқан «Эмбанефть» тресті құрылуы мемлекеттендіру деп, бірнеше жылдар ішінде жаппай роторлы бұғылау əдісі енгізілді, мұнайды тереңдік сораптыкомпрессорлар арқылы өндіре бастады жылдардағы мұнай өндіру көлемі, 1913 жылғы көлемнен 131 мың тоннаға асып түсті. Республикадағы мұнай өндіру өнеркəсібі соғысқа дейінгі жылдары қарқынды дамыды. Жаңадан өнеркəсіп объектілері жəне жаңа мұнай кен орындары ашылды (Байшұнас, Ескене, 5

6 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Шұбарқұдық, Сағыз, Жақсымай). Гурьевте мұнай жабдықтарын шығаратын механикалық зауыт салынды, орталық ғылымизертханасы құрылды. Ұзындығы 847 км Каспий-Орск мұнай құбыры мен Қандыағаш-Гурьев темір жолы іске қосылды. Құлсары кəсіпшілігіне нұсқа сыртынан су айдау жəне компрессорсыз газ айдау əдістері енгізілді. Бірақ 60-жылдардың ортасына дейін республикада мұнай өндіру баяу дамыды. Орта жылдық өнім өндіру 1,5 млн тоннадан аспады. Жалғыз мұнай ауданы Ембі бассейні болды. Маңғышлақ түбегінде 50-жылдардың соңында терең барлау ұңғыларын бұрғылау жұмыстары жүргізіле бастады, соның нəтижесінде Өзен жəне Жетібай ірі кен орындары ашылды жылы Жетібай кен орнынан бірінші фонтан алынды. Аз уақыт ішінде жаңа кен орындарды игеру басталды. Манғышлақ-Мақат темір жолы салынды. Мангышлакнефть кəсіпшілік бірлестігі құрылды, 1965 жылдан бері осы жердегі ашық кен орындарды игеру басталды. Өзен кен орнындағы ең негізгі құрылымдар мұнай құбырлары мен қабат қысымын ұстап тұруға арналған су айдау құрылымдары. Өзен-Жетібай-Гурьев-Самара мұнай құбырының бірінші тізбегінің ұзындығы 712 шақырым, Өзен-Гурьев бөлігі 1969 жылы іске қосылды. Бұл мұнай құбыры парафинді мұнайды алыс арақашықтықтарға тасымалдау мəселесінің бір беткей жаңа шешімі болды. Бозащы түбегіндегі жаңа мұнайды аймақтарды игеру өнім өндірудің өсуін қамтамасыз етті. Осы жерде Қаражанбас жəне Қаламқас кен орындары пайдалануға енгізілді. Олардың ерекшелігі өнімді қабаттың терең жатпауы, мұнайдың меншікті салмағы жəне құрамындағы ванадий үлесінің жоғары болуы. Келесі 10 жылдықтағы Маңғышлақ жəне Каспий маңы ойпатындағы пайдалануға берілген кен орындар: Тенге, Тасболат, Шығыс Жетібай, Қаражанбас, Мартыши, Қамысты жəне т. б жылы республикадағы мұнай өндіру 23,9 млн тоннаға жетті жəне 1970 жылмен салыстырғанда 1,8 есеге өсті жылы Теңіз құрылымындағы тұзасты шөгінділерінің 6

7 өнеркəсіптік мұнайлылығы анықталды жəне 1979 жылы осы кен орны игеруге енгізілді, бұл кен орны мұнай қоры жағынан дүниежүзіндегі ең ірілерінің бірі. Келесі жылдар ішінде Каспий маңы ойпатындағы Жаңажол, Қарашығанақ аймақтарынан тұзасты шөгінділердегі мұнайгазды кен орындар ашылды жж. аралығында республикадағы мұнай өндіру жоғары қарқынмен дамыды жылғы мұнай өндіру 19,1 млн тоннадан 1992 жылы 25,8 млн тоннаға жетті. Маңызды оқиғалардың бірі Арысқұм иіліміндегі Құмкөл ірі мұнай-газ кен орнының ашылуы жəне Каспий маңы ойпатындағы ірі мұнай-газконденсаты Жаңажол, Қарашығанақ кен орындарының ашылуы болды. Осы кен орындарының ашылуы Қазақстанның мұнай-газ саласындағы шикізат базасын ұлғайтып, оны ірі өнеркəсіптік орталықтар қатарынан, аса ерекше елдер қатарына көтерді Қазақстан Республикасындағы мұнай өнеркəсібінің жағдайы 2010 ж Республика бойынша мұнай өндіру көлемі 65 млн тоннадан асты. Бұл нəтижелерге қазіргі кездегі, мұнай кəсіпшілігіндегі еңбек өнімділігінің жоғарылауы жəне Манғышлақ, Бозащы түбектеріндегі, Каспий маңы, Оңтүстік- Торғай ойпаңдарындағы жаңа кен орындарын қарқынды игеру арқылы қол жеткізілген. Қазіргі кезде мұнай мен газды өндіру, тасымалдау жəне өткізумен бірнеше ірі акционерлік компаниялар айналсады. Олар: МК Қазмұнайгаз, Ақтөбемұнайгаз, Манғыстаумұнайгаз, Петро Қазақстан, тағы сол сияқты 30-ға жуық мекемелер айналысады. Шетелдік фирмалар арасында бірлестіктерге кіретін америка, неміс, жапон, кипр, италия, ағылшын, канада компаниялары жəне Сауд Аравия, Индонезия, Франция, Оман, Чехия, Венгрия, Ресей фирмалары қатысады. Компаниялардың іскерлік қатысуын диаграммадан көруге болады. 7

8 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 1.1-сурет. Қазақстаның мұнай өндіру динамикасы 1.2-сурет. Қазақстандағы 2007 жылы негізгі мұнай өндірістерінің қосқан үлесі 8

9 Қазақстандағы мұнай өнеркəсібінің болашағы Қазақстан барланған мұнай қоры жағынан 13-орында тұр. Қазақстан территориясында анықталып жəне есепке алынған 214 мұнай кен орны бар (81 игерілуде), соның екеуі бастапқы алынған мұнай қоры жағынан гигант болып келеді, 4 ірі жəне 9 үлкен. Ірі кен орындар: Тенгиз, Қашаған, Қарашығанақ, Өзен, Жетібай, Жаңажол, Қаламқас, Кеңкияқ, Қаражанбас, Құмкөл, Солтүстік Бозащы, Əлібекмола, Прорва, Кенбай, Коралев (Қашаған 1,7 млрд. тонна, Өзен 1 млрд.тоннадан астам, Тенгиз 1,3 млрд.тонна). Кен орындардың көбісі жəне мұнай, газ, конденсаттың негізгі қорлары Батыс Қазақстанның Каспий маңы ойпатының борт бөлігінде, Солтүстік-Бозащы көтерілімінде, Манғышлақ- Үстүрт иілімінде шоғырланған. Қазақстанның оңтүстікшығысында Оңтүстік-Торғай ойпаңы мен Шу-Сарысу ойпаңы бөлігінде бірнеше мұнай-газ кен орындары анықталған. Қазақстанның континентті территориясындағы шығарылып жатқан мұнай қоры 3 млрд.тонна, ал конденсат 0,3 млрд.тонна. Елдегі бүкіл мұнай мен газ ресурстарының 2/3-сі Каспий теңізінің Қазақстан секторының (КТҚС) үлесінде. КТҚС-дағы көмірсутектердің қоры шамамен млрд.тоннаға бағаланады. Дүниежүзілік деңгейдегі үлкен жаңалық болған Қашаған кен орнының ашылуы болды. Қашаған кен орнының бастапқы алынатын мұнай қоры 1,7 млрд.тоннаны құрайды. Қазақстанға жататын Құрманғазы құрылымын барлау, мұнай қорының едəуір өсуін қамтамасыз етуі мүмкін. Қазақстандағы мұнай өндіру болжам бойынша 2010 жылы 90 млн.тонна, ал 2015 жылы 150 млн.тоннаны құрайды. Өндірудің едəуір бөлігі КТҚС үлесіне келеді. Анықталған болжамдар КТҚС кен орындарындағы болашақтағы мұнай өндіру көлемін жылына 100 млн.тоннаға жеткізіп жəне оны осы деңгейде жыл ұстап тұруға мүмкіндік береді. 9

10 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева млн. т годы сурет. Қазақстанға тиісті Каспий теңіздегі сектордан мұнайды өндіру болжамы Қазақстан көмірсутек шикізаттарының қоры бойынша алдыңғы қатарлы бірінші ондық мемлекеттер қатарына кіреді жəне мамандардың болжамымен ХХI ғасырда аса ірі мұнай мен газ жеткізушілерінің бірі болады Қабаттағы флюидтердің қасиеттері мен құрамы Мұнай мен газ кен орындарын игеру жəне оны пайдалану ісі шамамен алғанда бір ғасырға жуық уақыттан бері жүргізіліп келеді. Осы уақыт ішінде бұл байлық көзі туралы жинақталған тəжірибелер де аз емес. Осыған қарамастан мұнай, газ жəне олар тектес заттардың пайда болуы жайында деректер түбегейлі анықталып біткен жоқ деуге болады. Физикалық шамаларды анықтайтын қысым, температура жəне тағы басқа факторлардың ықпалымен мұнай жəне газ бірінші физикалық күйден екіншісіне ауысып отырады. Заттардың бір-біріне түрленуі салдарынан сапа жағынан алғанда бұрын белгілі заттан басқа өзіндік ерекшелігі, қасиеті бар жаңа өнім пайда болады. Сонымен қатар мұнай мен газ өздері

11 түзілген төл жыныстан бөлек, басқа жынысқа ауысуға қабілетті. Осының бəрі мұнайдың пайда болуы жөніндегі зерттеуді қиындатады. Қазір осы мəселені шешу екі бағытта жүргізіліп отыр. Бірі анорганикалық бағытты ұсынса, екіншілері осы пайдалы қазбалардың органикалық пайда болуын жақтайды. Мұнай жəне табиғи газдың анорганикалық пайда болуының негізгі қағидаларын 1877 жылы Д.И. Менделеев тұжырымдаған, ол жоғары температура мен қысым жағдайында ауыр металдардың карбидтеріне қызған су буы əсер еткенде жер қойнауында көмірсутектері түзілуі мүмкін. Реакция нəтижесінде сұйық түрінде мұнай емес, көмірсутектерінің буы, яғни мұнай мен табиғи газдың құрамдас бөлігі пайда болады деген қағиданы ұсынған. Мұнай мен табиғи газдың органикалық тұрғыда түзілуі жөніндегі болжамның негізін қалаған орыстың ұлы ғалымы М.В. Ломоносов болды. Ол 1759 жылдың өзінде-ақ, мынадай тұжырымға келген: жер қойнауында оттегінің жеткіліксіздігінен хайуанаттар мен өсімдіктердің органикалық қалдықтары қысым мен температураның, бактериялардың, катализаторлардың (сазбалшық жəне əк) əсерінен шіри бастайды. Басқаша айтқанда, органикалық қалдықтардың ыдырауынан мұнай мен газдың құрамдас бөлігі көмірсутектері түзіледі. Өте ұп-ұсақ қосылыс түріндегі мұнай тау жынысына жайылып, сіңе бастайды. Уақыт өте келе шөгінді жыныстар біртіндеп қалыңдай түседі. Жинақталған жиынтық шөгінділердің қуаттылығының артатыны соншалық, мұнай үсті-үстіне тау қысымына ұшырайды. Тау қысымының əсерінен мұнай кеніші түзіледі. Ол бара-бара едəуір кеуекті (құм-тасты жəне əк тасты) жынысқа ауысады. Мұнай мен табиғи газдың органикалық тұрғыда пайда болуы жөніндегі көзқарасты дүниежүзі оқымыстыларының көпшілігі мойындап отыр. Бұл болжам ғалымдарды мұнай мен газды шөгінді тау жыныстарының қалың қабаттарынан іздестіру ісіне қарай бұрды, өйткені бұған қазіргі бізге белгілі деген мұнай жəне газ кен орындарының осындай шөгінді қабаттарды, қатпар-қатпар тау жыныстарының терең қойнауынан табылып отырғаны дəлел. 11

12 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Мұнай мен судың көлемдік жəне тығыздық коэффициентері. Дегазацияландырылған мұнайдың тығыздығы біраз шамада өзгеруі 600-ден 1000 кг/м 3 -ке дейін жəне одан да көп болуы мүмкін. Қабаттағы жағдайда мұнайдың тығыздығы қысымнан, температурадан жəне еріген газ көлеміне байланысты өзгереді. Қысым ұлғайған сайын мұнайдың тығыздығы да ұлғаяды, ал температура мен еріген газдың көлемі ұлғайған сайын тығыздықтың мəні азаяды. Еріген газдың мөлшері мен температураның əсері басым екені айқын, сондықтан қабаттағы мұнайдың тығыздығы жер үстіндегі мұнайдан əрдайым кем (кіші) болып табылады. Қабаттағы судың тығыздығына, жоғарыда айтылған факторлардан басқа, көп əсер ететін оның минирализациясы: тұздың концентрациясы (еріген тұздың массасы) 643 кг/м 3 болғанда, тығыздық 1450 кг/м 3 жетуі мүмкін. Сұйықтың ішіне газ еріген сайын, сұйықтың көлемі ұлғая түседі. Қабат жағдайындағы сұйықтың (еріген газбен бірге) көлемінің, дегазацияланған сұйықтың стандарттық жағдайдағы көлеміне қатынасын көлемдік коэффициент деп атаймыз. Көлемдік коэффициент b еріген газ мөлшері, температура жəне қысымға байланысты. Мұнайдың көлемдік коэффициенті судың көлемдік коэффициентінен неғұрлым жоғары, ол газдың мұнай ішінде жəне су ішінде еруіне сəйкес. Мұнайдың көлемдік коэффициенті 3,5-тен жоғары болған кен орындары белгілі. Қабаттағы судың көлемдік коэффициенті 0,99 1,06-ға дейін бола алады. Мұнайдың шөгу коэффициенті (%-да) деп келесі қатынасты түсінеміз: 12 U b b Бұл коэффициент қабаттағы мұнайды жер үстіне шығарып, газдан айырған жағдайдағы көлемінің төмендеуін (кішіруін) сипаттайды. Қысымның, бір өлшемге өзгергеніне сəйкес, бір өлшемдегі көлемі сұйықтың көлемінің өзгерісін сығылу (тығыздылу) коэффициенті β в деп атайды. Мұнайлардың сығылу коэффициенті 7* *10-9 м 2 /Н немесе

13 (7-130)*10-5 см 2 /кгс дейін өзгереді, ол мұнай ішіндегі еріген газдың мөлшеріне байланысты. Судың сығылу коэффициенті β в =(4-5)10-10 м 2 /Н немесе (4-5)10-5 см 2 /кгс. Қабаттағы үрдістердің пайда болуына жəне өзгеруіне ең үлкен əсер ететін факторларды ескергеніміз жөн. Олар мұнай кеніштерін сыйдырып жатқан суарынды жүйелердің үлкен көлемділігі; қабаттың серпімділігі; қабаттағы қаныққан сұйықтың серпімділігі жəне қабат қысымына байланысты өзгеретін қабаттағы сұйықтың тығыздығы, көлемдік коэффициенті, жыныстардың кеуектік коэффициенті. Осының бəрін ескеруіміз қажет. Ең керекті түсініп еске сақтайтынымыз қабаттағы жыныстардың жəне сұйықтардың серпімділігіне байланысты қабаттағы қысымның тез өзгермеуі, біртіндеп қабат бойына тарауы. Бұл өзгерістер пайдалану (өнім өндіретін) ұңғымалардың жұмыс істеу режиміне (тəртібіне) жəне оларды тоқтатуына (жабуына) немесе жаңадан бұрғыланған ұңғымаларды іске қосуына байланысты. Қабаттағы сұйықтың тұтқырлығы. Қабаттағы сұйықтың тұтқырлығына негізінде температураның жəне еріген газдың мөлшері əсер етеді. Еріген газдың мөлшері көп болған жағдайда қабаттағы мұнайдың тұтқырлығы судың тұтқырлығынан аз болуы мүмкін (t=20 0 C-да 1сП). Судың тұтқырлығы негізінде температураға байланысты, ал басқа көрсеткіштер (қысым, минирализация, еріген газдың мөлшері) оған көп əсер етпейді. Қабаттағы жағдайда мұнайдың физикалық қасиеттерін зерттеу үшін арнайы аспаптар қолданылады. Олар сынама алатын аспап ұңғымадан мұнайдың сынамасын қабаттағы қысымда алып жер үстіне көтеріп, зерттеу үшін арналған. Жоғарғы қысымда жəне температурада мұнайды, газды жəне қоспаларды зерттеу үшін əдейі арналған аспаптар комлексі бар. Мұнайдың үстіңгі керу күші, жаңадан бір өлшемдегі ауданның (аймақтың) пайда болуына, жұмсалатын жұмысты сипаттайды. Үстіңгі керу күші екі фазаның шекарасында өлшенеді. Оның мөлшері, əр фазаның молекулаларының байланысы арқылы жəне түйіскен екі фазаның молекулаларының зарядтарының таңбаларына (полярность) 13

14 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева байланысты өзгереді. Мұнайлардың таза су мен шекарасындағы үстіңгі керу күшінің əртүрлі мəнде өзгеретінін, молекулалардың зарядтарының əртүрлі орналасуына байланысты болатындығымен түсінуге болады. Молекулалардағы атомдардың симметриялық орналасуына байланысты мұндай қасиеттері бар мұнай ішіндегі нафтенді қышқылдар, асфальтты жəне смолалы заттар, меркаптандар, тиофендер деп түсінуге болады. Бұл заттар шекара бетінде бір-бірімен қосылуы мүмкін жəне үстіңгі керу күшін азайтуы мүмкін, сондықтан бұларды беттік əрекетті деп айтамыз. Бір-біріне түйісіп беттік əрекетті молекулардың əсерінен пайда болған қабық жеткілікті мықты болуы мүмкін. Осындай қабықтардың қасиеттерін мұнайлы-су эмулсиясын бұзуға пайдаланады, жəне мұнай бергіштікті көбейтудегі əдістерді игеруде қолданылады жəне т.с.с. Мұнай құрамына байланысты жəне түйіскен судың құрамына байланысты олардың шекараларындағы үстіңгі керу күшінің мəндері бірнеше бірліктің бөлшегінен, бірнеше ондық өлшемінде өзгеруі мүмкін Мұнайдың қасиеттері мен құрамы Мұнай сұйық каустобиолиттер қатарына жататын табиғи шикізат. Мұнай ашық сары, жасыл жəне қоңыр қошқыл, кейде қара түсті болып келетін, өзіне тəн иісі бар, ультра күлгін сəуле жарығын шығаратын сұйықтық. Оның түсі құрамындағы элементтерге байланысты. Кей жағдайларда түсі ақшыл мұнай да кездеседі, мысалы, Əзербайжан мемлекеттеріндегі Сурахана кен орнынан ақтүсті мұнай өндіріліп келеді. Генетикалық тұрғыдан алғанда мұнай шөгінді тау жыныстары орталығында пайда болған, басқаша айтқанда мұнай тектерінің өзгерістерге ұшырауынан пайда болған органикалық заттардың қалдығынан, өз алдына көшу (миграция) арқылы шоғырланып жиылған табиғи концентрат болып саналады. Химиялық жағынан мұнай сұйық көмірсутектерінің метандық (С n H 2n+2 ), нафтендік (С n Н 2n ), ароматтық (С n Н 2n-6 ) қатарларының күкіртті, азотты жəне оттекті қосылыстардың қоспаларынан тұрады. Мұнай құрамындағы шекті көмірсутектері (парафиндер) метаннан (СН 4 ), этаннан (С 2 Н 6 ),

15 пропаннан (С 3 Н 8 ), бутаннан (С 4 Н 10 ) бастап гексакантанға (С 60 Н 122 ) дейінгі көмірсутектерінен тұрады. Ароматтық көмірсутектері: бензол (С 6 Н 6 ) мен дефелиннің (С 6 H 5 ) туындылары. Бұларда нафталин (С 10 Н 8 ) сияқты қоюланған жүйелер де ұшырайды. Нафтендер шекті жəне ароматтық көмірсутектер аралығынан орын алады. Мұнайда 82,5-87%-ға дейін көміртек, 11,5-14,5% сутек кездеседі. Мұнайдың физикалық қасиеттеріне оның тығыздығы жатады. Бұл көрсеткіш тұщы судың тығыздығымен 1 г(см 3 ) салыстырылады. Салмағына қарай мұнай ауыр жəне жеңіл мұнай деп екіге бөлінеді. Жеңіл мұнай қатарына тығыздығы 0,9 г/см 3 -ге дейінгі, ал ауыр мұнай қатарына тығыздығы 0,9 г/см 2 -ден жоғарғы мұнайлар жатады. Мұнайдың тығыздығы жоғарылаған сайын қайнау температурасы арта бастайды. Ауыр мұнайлар С-ден жоғары температурада қайнай бастайды. Мұнай құрамында 0,001-5,3%, кейде одан да жоғарылау мөлшерде күкірт, 0,001-1,8% азот, 0,7% оттегі, 10%-дан көбірек парафин, 35%-ға дейін (əдетте 5-10%) асфальт-шайырлы заттар болады. Мұнайдың құрамын зерттеу мақсатында элементтік жəне фракциялық анализдер қолданылады. Фракциялық құрамына байланысты мұнай бензинді-керосинді жəне бензинсіз болып ажыратылады. Табиғатта метанды, метан-нафтинді, аз күкіртті жəне құрамында 2%-ға дейін күкірті бар мұнайлар көбірек тараған. Негізінде мұнай өз денесінен электр тогын нашар өткізеді, көбінесе өткізбейді. Мұнай суда ерімейді, бірақ тұрақты эмульсия құрауы мүмкін. Мұнайдың жылу бөлгіштік қабілеті ккал/кг шамасында, бұл ең жоғарғы жылу беретін отын қатарына жатады. Жер қойнауындағы мұнайдың физикалық жағдайын оны жер бетіне шығарғандағы қасиетімен салыстыруға болмайды. Себебі, жер астында мұнайдың шығуы температура жəне қабат қысымына байланысты сақталады. Ал, оны жер үстіне шығарғанда температура төмендейді, қысым жойылады, мұнайдан газ бөлініп шығады, мұнайдың көлемі кішірейеді. Мұнайдың қабат бойындағы физикалық қасиеттерін білу, əсіресе мұнай қорын есептеу мұнай өндірудің технологиялық сызбаларын орындау, техникалық жəне технологиялық шараларды іске асырып, меңгеру жұмыс салаларында өте қажет. 15

16 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Жер қойнауындағы мұнай көлемінің жер бетіне шығарғандағы көлеміне қатынасы мұнайдың көлемдік коэффициенті деп аталады. Ол былай жазылады: b V V пл но р (1.1) мұндағы b мұнайдың көлемдік коэффициенті; V пл мұнайдың қабат бойындағы көлемі, м 3 ; V нор мұнайдың жер бетіне шығарылғандағы көлемі, м 3. Бұл коэффициент арқылы жер бетіне шығарылған 1 м 3 мұнай жер астында қандай орын алатынын білуге болады. Көп жағдайларда бұл коэффициенттің мазмұны 1-ден артық болып, 3-ке дейін жетуі де мүмкін. Мұнайдың негізгі қасиеттерінің бірі тұтқырлық. Мұнай тұтқырлығының өндіріс саласындағы маңызы өте зор. Ол арқылы мұнай өндіру үрдісімен, оны құбыр арқылы айдағанда жұмыс қарқынына көптеген əсер келтіретіні белгілі. Тұтқырлығы төмен, жеңіл, сұйық мұнайлар құбыр арқылы тез өтеді, ал тұтқырлығы басым, қою мұнайды өндіру, жинақтау, құбыр арқылы жүргізу жұмыстары көптеген қосымша еңбекті керек етеді. Негізінде мұнайдың тұтқырлығына əсер ететін жағдайлар оның құрамындағы парафин, шайыр қосымшалары жəне температура. Мұнайдың температурасы əртүрлі болуына байланысты ең маңызды орынды алады. Мысалы, Грозныйдағы парафинді мұнай 11 0 С салқындықта тоңазып қоюланады да, жылжып ақпайтын жағдайға келеді. Ал, сол кен орнындағы парафинді мұнай 19 0 С салқындықта да сұйық күйінде сақталады. Маңғышылақтағы Жетібай жəне Өзен алаңдарындағы мұнайдың парафині көп болғандықтан С жылылықта қоюланып, жылжып ақпайтын жағдайға жетеді т.б. Мұнай кейбір органикалық бензин, хлопофарм, эфир сияқты ерітінділерде тез ериді. Сонымен бірге ол йод, күкірт, каучук, шайыр, өсімдік майларын ерітетін еріткіш ретінде пайдаланылады. Бірақ мұнай суда ерімейді. Бұл қасиет жер 16

17 қойнауынан қосымша мұнай өндіру жұмыстарында қабатқа су айдау процестерінде мол қолданылып, оның мұнай бергіштік коэффициентін өсіруде пайдасы мол Табиғи газдың құрамы мен қасиеттері Жер қыртысының шөгінді қатпарында өзгеріске ұшырайтын көмірсутекті газдар əртүрлі күйде бола алады: бос, еріген жəне қатты. Бос күйінде олар кəсіптік маңызда газды жиылыстарды түзеді. Көмірсутекті газдар жер асты суы мен мұнайда жақсы ериді. Белгілі жағдайда олар сумен əрекеттеседі немесе газ гидратын түзіп, қатты күйге көшеді. Газдардың химиялық құрамы мен классификациясы Мұнай, газ жəне газоконденсатты кен орындарының сұйық газдарының химиялық құрамы табиғи күйінде мұнайдың құрамына ұқсас. Мұнай секілді олар, метандық қатардың жалпы формуласы С H n 2 n n болатын түрлі көмірсутектердің: метан, этан, пропан, бутан, пентан жəне одан жоғарғылардың қоспасы болып табылады. Табиғи газ құрамына көмірсутекті емес газдар: күкіртті сутек, азот, көмірқышқыл газы, гелий жəне басқа инертті газдар кіре алады. Сонымен қатар газ құрамында су булары да кездеседі. Таза газды кен орындарының газдары, гомологтары қосылған негізінен метанмен (98,8%-ке дейін) жəне көмірсутекті емес компоненттермен: көмірқышқыл газы, азот, күкіртті сутекпен көрсетілген. Метанның басымдылығы мен оның сұйық гомологтарының аз шамада (0,2 %) болуына байланысты бұл газдарды құрғақ газдарға жатқызады. Мұнай-газды кен орындардың газдары, мұнайдың ілеспе газдары деп аталады. Мұнайдың серік газдары құрғақ газдардан айырмашылығы, онда этан, пропан, бутан жəне одан жоғары көмірсутектердің болуымен ерекшеленеді. Сондықтан олар майлы газдар деп аталады. Газконденсатты кен орындарының газдары, онда пентан жəне одан жоғары көмірсутектердің көп болуымен сипатталады да, атмосфералық жағдайда көмірсутекті конденсатты құрайтын сұйықтық болып табылады. 17

18 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Сонымен, мұнай газдарында жеңіл немесе ауыр (пропан жене одан жоғары) көмірсутектердің басым мөлшерде болуына байланысты газдар құрғақ жəне майлы деп бөлінеді. Құрғақ газ онда ауыр көмірсутектер кездеспейтін немесе аз мөлшерде болатын, табиғи газ болып табылады. Майлы газ ауыр көмірсутектер, олардан сұйытылған газды немесе бензинді алуға мүмкіндік беретіндей мөлшерде болатын газды айтады. Газдың физикалық қасиеттері Газдардың физикалық қасиеттерін сипаттайтын негізгі параметрлері тығыздығы мен тұтқырлығы болып табылады. Мұнайлы газдың негізгі физикалық қасиеттерінің бірі, 3 метанда 0,72-ден пентанда 3,2 кг / м -ге дейін аралықта ауытқитын тығыздық болып табылады. Мұнайлы газдың құрамына кіретін басқа көмірсутектер бірбірінен физикалық құрамымен ерекшеленеді. Сондықтан да бұл мұнайлы газдың физикалық құрамына əсер етеді. Мұнайлы газда қаншалықты жеңіл көмірсутектер аз болса (метан мен этан), соншалықты бұл газ жеңіл жəне оның жану жылуы аз. Газ қоспаларының тығыздығы оның құрамы мен жағдайларына (қысымы мен температурасы) тəуелді. 3 Атмосфералық жағдайларда газ тығыздығы сирек 1 кг / м ден асады. Тəжірибеде ауа бойынша газдың салыстырмалы тығыздығы деген түсінік кең қолданылады, яғни қалыпты жағдайда ( Р 0, 1МПа жəне Т 273К ) газ тығыздығының ауа тығыздығына қатынасы: 18 /1,293 3 мұнда 1,293 кг / м қалыпты жағдайда ауа тығыздығы. 5 Газ тұтқырлығы өте аз жəне 1 10 Па с -тан аспайды. Қысым өскенде ол жоғарылайды. Газдардың аз қысымда ергіштігі Генри заңына бағынады, соған сəйкес еріген газ мөлшері қысым мен ерігіштік коэффициентіне тура пропорционал. Газдың суда ерігіштік коэффициенті температура мен судың минерализациясына

19 тəуелді. Төмен температурада шамамен 90 С болғанда ерігіштіктің температураға тəуелділігі кері, одан жоғары температураларда тура. Судың минерализациясының өсуіне орай (тұздардың құрамының ұлғаюы) газдың ергіштігі төмендейді. Асақысымдылық коэффициенті газды есептегенде қолданылатын өте маңызды параметр. Ол реал газдың идеал газдан ауытқуын сипаттайды жəне келтірілген қысым Р пр мен температура Т пр негізінде анықталады. Реалды газдар үшін Клайперон-Менделеев теңдеуі төмендегідей болады: PV zrt мұнда z қысымдылық коэффициенті. Идеал газ үшін z = 1. Табиғи газдардың гидраттары Табиғи газдың гидраты ол сыртқы пішіні бойынша қопарылған қарға ұқсас түсі сарғыш, судың көмірсутекті жəне көмірсутексіз газдармен физикалық-химиялық қосылыс болатын, қатты кристалды зат. Табиғи газдың гидраттары гидрат түзушісі бөлек компоненттер емес, газ қоспалары болатын, аралас гидраттар. Қоспада H 2 S болуы, гидрат түзудің температурасын айтарлықтай жоғарылатады. Аралас гидраттардың түзілу шарттары газ құрамына байланысты. Қаншалықты газ тығыздығы жоғары болса, соншалықты гидрат түзілу температурасы жоғары болады. Гидраттар газдың барлық жүру жолы бойында, қысымның өсуі жəне температураның төмендеуі кезінде түзілуі мүмкін, соған қарамастан гидрат түзілу температурасы 0-ден айтарлықтай жоғары бола алады. Табиғи газдың гидраттары ұңғымаларда, жинау жəне магистралды құбырларда, ал кей жағдайларда қабаттарда, мысалы, біз білетіндей газгидратты шоғырларда түзіліуі мүмкін. 19

20 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 1.3. Мұнай жəне газ ұңғымалары Ұңғы туралы түсінік Ұңғы жер қыртысында арнайы бұрғылау аспабындағы қашаудың көмегімен қазылатын (тік жəне көлбеу) тереңдігі бірнеше метрден бірнеше километрге жəне диаметрі 75 мм-ден үлкен тау кен қатпарындағы қазылған құрылым. Ұңғы элементтері: 1) саға жоғарыдағы шығысы; 2) түп түбі; 3) оқпан немесе қабырға бүйір беті. Сағадан түп аймағына дейінгі оқпан осі бойынша қашықтық ұңғыма ұзындығы, ал жобалау тік болғанда ол тереңдігі. Сəйкесінше ұңғыны бұрғылағанда интервалдан-интервалға диаметр кішірейе береді. Ұңғыманың алғашқы диаметрі көбінесе 900 мм-ден аспайды, ал соңғысы 75 мм-ден кіші болуы сирек кездеседі. Ұңғыны тереңдету түп ауданының бүкіл жыныстарының бұзылуымен (тұтас бұрғылау) немесе оның перифериялық бөлігімен (клонкалы бұрғылау керн алу үшін бұрғылау) жүзеге асады. 1.4-сурет. Ұңғылар: а, б тік; в көлбеу 1 саға, 2 қабырға (оқпан), 3 осі, 4 түп 20

21 Соңғы жағдайда ұңғының ортасында керн қалауы (жыныстың цилиндрлік бағаны) оны мезгіл-мезгіл бұрғыланған жыныс кесіндісін тексеріп құрылымын білу үшін жоғары көтереді. Ұңғымаларды жер мен теңіздерде арнайы бұрғылау қондырғыларымен бұрғылайды. Мұнай мен газдың игерілуінің үздіксіз өсімін тек мыңдаған ұңғыларды бұрғылап іске қосқанда ғана көруіміз мүмкін. Бұл үшін, ондаған жаңа мұнай газ кен орындарын барлау жəне пайдалануды қамтамасыз ету керек Ұңғыма конструкциясы Ұңғының жоғарыдағы бөліктері тарихи жаңа шөгінділерден болғандықтан, бұрғылау үрдісінде айналмалы сұйық ағынымен жеңіл шайылады. Сондықтан, ұңғыманы бұрғылауды тек қана жыныстардың шайылуының сəйкес шараларын қолданғанда ғана бұрғылау негізделеді. Ол үшін ұңғыны бұрғылауда тұрақты жыныстарға дейін шурф тұрғызылады (4-8 м) жəне оған жоғары бөлігінде ойып алынған терезесі бар құбыр түсіріледі. Құбыр мен шурфтың қабырға аралығын таспен жəне шеген ерітіндісімен толтырады. Нəтижесінде ұңғыма сағасы сенімді бекітіледі. Құбырдағы терезеге қысқа металды науа пісіріледі, мұнымен ұңғыманы бұрғылау үрдісінде жуу ерітіндісі науа жүйесіне бағытталады жəне тазарту механизіміне шурфты орналасқан құбыр бағыттау деп атайды. Бағыттауышты орнатқаннан кейін жəне қатар жұмыстарды атқарғаннан кейін (жабдықты тексеру, орналастыру жəне аспапты реттеу, полиспасты жүйені жабдықтау, жетек құбыр бойымен шурфты бұрғылау) құрастырылған бұрғы дайындығына акт құрастырып ұңғыны бұрғылауға кіріседі. Бұрғылау жүйесін қиындататын ( м) тұрақсыз, жұмсақ, жарықшақтық жəне қуысты жыныстарды бұрғылап, осы қабаттарды шектеп изоляциялайды, онан соң бұралған болат құбырлардан тұратын шегендеу құбырлар тізбегін түсіреміз, ол құбыраралық кеңістікті шегендейміз. Бірінші шегендеу құбырлар тізбегі кондуктор деп аталады. 21

22 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Кондукторды түсіргеннен кейін ұңғыны жобаланған тереңдікке дейін бұрғылау əрқашанда келе бермейді, себебі горизонттардың жаңа қиындатылған өтімділігінің немесе өнімділік қабаттарының шектелуінің қажеттілігі берілген ұңғыны пайдалануға жатпайды. Бұл жағдайда аралық құбырлар тізбегі деп аталатын екінші шегендеу құбырлар тізбегін түсіріп цементтейміз. Ұңғы тереңдеген сайын изоляциялауға жататын тағы да горизонттар кездесуі мүмкін. Онда екінші аралық құбырлар тізбегі деп аталатын үшінші шегендеу құбырларын түсіріп цементтейміз. Олай болса алдында түсірілген шегендеу құбыры бірінші аралық тізбек деп аталады. Өнімді қабаттың жату тереңдігіне байланысты аралық тізбек құбырлары үшеу жəне төртеу де болуы мүмкін. Ұңғыны жобаланған тереңдікке дейін бұрғылап мұнай жəне газды ұңғының түбінен сағасына дейін немесе өнімді қабаттағы қысымды ұстап тұру үшін сумен (газды) айдау үшін пайдалану құбырлар тізбегін түсіріп цементтейміз. Пайдалану құбырлар тізбегін түсіріп шегендегеннен кейін құбыраралық кеңістіктегі түзілімнен шеген сақинасының қасиетін тексереміз. Арнайы жабдықты қолданып ұңғыма сағасында бір-бірімен шеген құбырларын байланыстырамыз. Ұңғыма конструкциясы ретінде шегендеу құбырлар тізбектерінің диаметрінің орналасуын түсінеміз, ұңғыма тереңдігінің диаметрін үлкенінен кішісіне ауысуын, шегендеу тізбегінің тереңдікке түсірілуі мен шегендеу аралығын түсінеміз. Егерде ұңғымаға бағыттауыш пен кондуктордан басқа тек қана бір пайдалану колоннасын түсірсе, онда конструкцияны бір колонналы деп атаймыз. Егерде ұңғымаға бағыттауыш пен кондуктордан басқа, пайдалану жəне аралық тізбек құбырларын түсірсек, онда конструкцияны екі колонналы (бір аралық тізбек колоннасында) немесе үш колонналы (екі аралық тізбек колоннасында) болады. 1.5-суретте екі колонналы ұңғы көрсетілген. 22

23 1.5-сурет. Екі колонкалы ұңғы конструкциясы D 1, D 2, D 3 аралық жəне пайдалану колонкаларында сəйкесінше кондуктор астында бұрғылауда қолданылатын қашау диаметрлері. d 1, d2, d3, d4 аралық жəне пайдалану колонкасында бағыттауыш кондуктор диаметрі. h 1, h 2, h 3,h 4 аралық жəне пайдалану колонналарының кондуктордың, бағыттауыштың құбыр аралық кеңістігінің арасында қашықтығын цементеу. L 1, L 2, L 3, L 4 аралық жəне пайдалану колонналарының кондуктордың, ұңғымаға түсіріген. Ұңғыма конструкциясын кен орынның геологиялық ерекшелігіне (бос тау жынысты кеніштердің тереңдігі, жұту, сулану, өнімді қабаттардың орналасу тереңдігі) өндірілетін өнім түріне (мұнай жəне газ) пайдалану жəне бұрғылау əдістеріне, бұрғылау техникасы мен технологиясын есепке алып таңдайды. Цемент ерітіндісінің биіктігін анықтағаннан кейін құбыраралық кеңістікті саңылаусыздандыратын, пайдалану тізбегінен соң шегендеу тізбегін іліп, тізбек басын ұңғының сағасымен байланыстырамыз. 1.6-суретте бір колонкалы ұңғының сағасын байланыстыру үлгісі көрсетілген. 23

24 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева сурет. Бір қатарлы ұңғының сағасын байланыстыру үлгісі Тізбек басы фланецтен (қосқыш тетіктен) 2, кондукторға бұрап кигізетін 3, жəне педьесталдан 1, пайдалану құбырының жоғарғы соңына бұралады. Бақылау бұрма 4 бұрандасы 5 газды құбыраралық кеңістіктен бұру үшін қолданылады Ұңғыма түбі жабдығы Ұңғыма түп аймағының конструкциясын таңдау ұңғыны бұрғыламас бұрын, кеніш орналасқан жердің қасиетіне, қабаттың литологиялық жəне физикалық қасиетіне, қабаттың жабындысы мен табанды сулану горизонттарының жəне басқа факторлардың болуымен жүзеге асырылады. Ұңғымалардың келесі түп аймақ конструкциясының түрлері: 1. Ұңғыманы қабат өнімділігінің жабандысына дейін бұрғылайды, пайдалану колоннасын түсіреді жəне башмаг арқылы цемент ерітіндісінің көтерілуімен цементтейді, одан соң цементті тығынды бұрғылайды, берік сақинаны жəне ұңғыманы қабаттың өнімділік табанына дейін тереңдетеді. Егерде қабат тұрақты жыныстармен күрделенсе жəне де құрамындағы қабатшалар опырылатын саздар болмаса, онда ұңғы оқпанынан ашық қалдырылған дұрыс. (1.7а-cурет) Мұндай конструкция ашық түпті деп аталады.

25 Егерде қабат бос жыныстардан тұрса, онда пайдалану колоннасы құм келуін болдыртпау үшін өнімділік қабатының маңына сүзгі қондырылады. 1.7 б-суретте пайдалану колоннасының төменгі бөлігінде сүзгі-ілмекті пайдалану көрсетілген. а б в 1.7-сурет. Цементтелмеген пайдалану колоннасының жəне ашық түпті ұңғы бөлігінің түп аймағы конструкциясы 1 пайдалану колоннасы; 2 шегендеу ерітіндісі; 3 манжет орналасу қондырғысы; 4 сүзгі-ілмек; 5 сүзгі пайдалану колоннасының жалғасы Кейде 1.7 в-суретте көрсетілгендей сүзгінің қондырғысының басқа түрі қолданылады. Бұл өнімді қабатты диаметрі сондай қашаумен бұрғылаймыз, жоғарыдағы горизонттар секілді, түбінде сүзгі жабдығы бар пайдалану колоннасын түсіреміз жəне қабатты табанынан жоғары, манжетті əдіспен шегендейміз. Алдынғыдағыдай жəне басқа жағдайларда да қуысаралық (1.7 б, в-суретті қараңыз), металды-керамикалық, құмды пластмассалы немесе қиыршық тасты сүзгілер қолданылады. Ұңғыманың түп аймағы бөлігінде баяндалған конструкцияда қабаттың жабыны мен табанында сулану горизонттары жоқ болғанда қолданылады. 2. Ұңғыманы өнімділік қабатты табанынан төмендеу бұрғылайды, пайдалану тізбегін түсіріп, бір немесе екі қатарлы əдіспен шегендейміз. 25

26 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Қабатпен пайдалану тізбегін бір-бірімен байланыстыру үшін, шегендеу ертіндісі қатайғаннан кейін өнімділік қабатына қарсы тізбек қабырғасын жəне шегендеу сақинасын перфорациялаймыз (1.8 а-сурет). Кейбір пайдалану тізбегіне құм түспеу үшін фильтр орнатамыз. (1.8 б-сурет). 1.8-сурет. Ұңғының түп аймақ бөлігіндегі пайдалану тізбегінің цементтелген конструкциясы 1 мұнайлылық қабаты; 2 газды қабат; 3 сулы қабат; 4 пайдалану тізбегі; 5 сүзгі-ілмек; 6 пакер; 7 перфорацияланған тесіктер Мұнайланған құмдар саз бен сулы горизонттармен қабаттанып жəне де өнімділік горизонт жабындысымен табанында сулы қабатшалар болғанда, осы ұңғыма түп аймағының келтірілген конструкциясы қолданылады. Бұл түп аймақ конструкциясы бұрғылау тəжірибесінде кеңінен қолданылады. Бұрғылау практикасында төселінетін жəне жамылатын көбіне сулы горизонттары бар біртексіз қабаттар кездеседі, бірақ олардың кемшіліктері бар: Шегендеу ерітіндісінің кері əсерінен қабаттың коллекторлық қасиеттері нашарлайды; Пайдалану тізбегін перфорациялағанда цементті тастардың жарықшақтануы жəне т.б. 26

27 Пайдалану тізбегін қабатпен байланыстыру Ұңғыманың түп аймағындағы цементтелген конструкциялы пайдалану тізбегін қабатпен байланыстыру деп оны қоршаған цементті сақинаны, қабатты арнайы аппарат перфоратор мен қабат жыныстарына бағыттап колоннаны ату арқылы тескенде жүзеге асуын атаймыз. Ұңғыманы игергенде пайдалану тізбегіне өнімді қабаттан мұнай мен газ осы саңылау арқылы келеді. Диаметрі мен саңылаулар саны 1м-ге (перфорация тығыздығы) қабаттан келетін мұнай мен газ ағымы максимальды етіп есептелінеді. Перфорацияның бірнеше түрлері болады: а) кумулятивтік б) торпедалы в) оқты г) Гидроқұмдыағынды (Гидропескоструйный) Кумулятивті перфорациялар цементті тастарды, саңылауды жəне түп аймақ алқабындағы жұмыстарға жапсарлас каналдарды жасауда, болат шегендеу қүбырларында саңылауды бұзғанда қолданылады. (1.9-сурет) Оқтың жарылыс кезінде мыс қабыршағының сығылуынан оқтың толқын соққысы əсерінен кумилятивті ағыс түзіледі. Толқын соққысы əсерінен мыс қабыршағының іші ериді жəне оның кіндігінен газ тəрізді өнім шегендеу тізбегіне м/с жылдамдықпен радиалды лақтырымы жоғары тығыздықты жіңішке металды ағыс болып қалыптасады. Мұндай жылдамдықпен қозғалатын сұйық металл ағымы шегендеу колоннасына 30мПа қысыммен əсер етіп жəне осы жыныста тереңдігі 300 мм жəне одан да терең арна түзеді. Кумулятивті перфоратор қалың қабырғалы саңылаусыз болаттан жасалған жабық құбырдан тұрады. Мұнда кумулятивті ағыс өту үшін спираль бойымен саңылаулар, тесілген саңылауларға қарсы кумуляливті зарядттар перфоратор тұлғасында орнатылған. Зарядтар жарылысы алғашқы кезде оқ өртену білтелі бауы арқылы іске асады, электркабельмен жалғанады. Онымен перфоратор ұңғымаға түсіріледі. Тұрақты жыныстардан түзілген шегендеу колоннасын цементті сақинаны жəне қабатты ату үшін, айдау ұңғыларында торпедалы перфораторлар қолданылады. Оның ату диаметрі мм, жарылатын снарядпен атамыз. 27

28 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева сурет. Кумулятивті ағынның кедергіге əсері сұлбасы 1 кумулятивті ағын; 2 кедергі Атылғаннан кейін оқ жынысқа мм тереңдікке еніп сонда жарылады. Жарылыс нəтижесінде жыныста диаметрі 300 мм болатын қуыс түзіледі. Перфорацияның (бұрғылау) механикалық кезеңіне оқты перфорация ауысты. Бұл əдіс кумуляливті перфораторлар ойлап табылғанша кең масштабта қолданды. Оқты перфорацияның тиімсіздігі өту кезінде құбыраралық кеңістікте цементті тас жарықшақтанып кетуі мүмкін. Соңғы кездері кең көлемде гидроқұмағынды перфорацияны қолданып жүр. Бұл əдісте пайдалану колоннасына түсірілген сорапты-компрессорлы құбырларға үлкен қысыммен сұйық пен құм айдайды. Бұл қоспа шегендеу колоннасының цементті сақинасын жəне тау жыныстардың қажалып тез бұзылуын қамтамасыз етеді. Гидроқұмдыағынды перфорация кезінде шегендеу колоннасы жəне цементті сақина жарықтанбайды. Одан басқа бұл əдісте саңылаудың диаметрі мен тереңдігін реттеуге болады Ұңғыға сұйық пен газдың келіп құйылу шарты Кеуекті ортадағы сұйық пен газдың сүзілу (фильтрация) теңдеуі Кеуекті ортадағы сұйық жəне газдың қозғалу процесін фильтрация деп атаймыз. Бұл процеске осындай атау беру себебі құбырлар ішіндегі қозғалысқа қарағанда кеуекті ортада сұйықтық пен газдың

29 қозғалуы түгел ағынымен емес, жыныс бөлшектерінің құраған каналдарының арасынан сүзіліп, өзінің бағытын көп өзгертетін бөлек ұсақ ағындармен өтеді. Фильтрация жылдамдығы қысым градиентіне пропорционал болса, қабаттағы қозғалыс Дарси заңымен өрнектеледі: dp, (1.1) dr мұнда: υ фильтрация жылдамдығы; κ қабаттың өткізгіш коэффициенті; μ қозғалыстағы флюидтің динамикалық тұтқырлық коэффициенті. Жылдамдық аз болған жағдайда сұйықтар мен газдардың фильтрациясы қабаттардың əр аймағындағы қысымның өзгеруі кезінде ғана мүмкін. Бұл процесс жоғары қысымды аумақтардан аз қысымды аумаққа пайдалану ұңғымалардың түбіне қарай өтеді. Қабат қысымы бұл жабық ұңғымалардан, яғни одан сұйықтық пен газдың алынбауы кезіндегі өлшенген қысым. Ұңғыда орнатылған сұйықтың деңгейін статикалық деңгей деп атайды. Деңгейге дейінгі қашықтық ұңғыманың сағасынан басталып төменге қарай, ал сұйық бағанасының биіктігі түптен статикалық деңгейге дейін өлшенеді. H ст =H h, (1.2) мұндағы: Н ұңғы тереңдігі, м; h сағадан деңгейге дейінгі қашықтық, м. Егер қабат қысымы ұңғыны толтыратын сұйық бағанасының қысымынан артық болса, саға ашық болса, онда сұйық ағады. Жабық ұңғымалардың сағасында орналастырылған манометрдің көрсетуі бойынша қабат қысымы мен ұңғыны толтыратын сұйық бағанасынан жоғары қысымының арасындағы айырым есептеледі. Ұңғыны пайдалану кезінде оның түбінде түп қысымы орнығады, ал ұңғымадағы, яғни оның құбыраралық кеңістікте сұйықтың жаңа деңгейі орнатылады, оны динамикалық деңгей деп атаймыз. 29

30 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Динамикалық деңгей статикалықтан əрдайым төмен болады. Ұңғының түбіне келетін мұнайдың көлемі қабат жыныстарының өткізгіштігіне, мұнай тұтқырлығынан жəне қысым айырымы немесе қабат қысымы мен түп қысымының айырымына (Р пл -Р заб ) тəуелді. Көбінесе келетін мұнай (ұңғыма дебиті) мен қысым айырымы арасындағы тəуелділік байқалады. Бұл тəуелділік белгілі бір дебиттер шектерінде сызықтыққа жақын, яғни қысымның бір бірлікке ауытқуын көбейткенде, ұңғыма дебитінің бірдей өсуін аламыз. Дебит деп ұңғыманың өнімділігі айтылады уақыт бірлігіндегі ұңғымадан өндірілетін мұнай көлемі, көбінесе т/тəу. Есептеулер үшін м 3 /с қолданады. Ұңғымаға мұнай келуінің теңдеуі келесі түрде болады: 30 Q=К(Р қаб - Р түп )=К Р, (1.3) мұндағы: Q мұнай шығымы, т/тəу, К өнімділік коэффициенті; P қаб жəне P түп қабаттық жəне түптік қысымдар; практикада көбінесе қысым кгс/см 2 (0,1 МПа) өлшенеді. Қысымның айырымын ΔP=P қаб P түп қабаттың депрессиясы деп атайды. Өнімділік коэффициентін жəне қабат қысымын біле отырып ұңғыманың өнімділігін түптік қысымның мəнің азайту арқылы анықтауға болады. Өнімділік коэффициентін арнаулы зерттеу жұмыстарының мəліметтері бойынша анықтайды. Əдетте газдың фильтрациясы Дарси заңына бағынбайды. Кедергінің сызықтық заңына бағынған кездегі немесе басқа да себептер кезіндегі тұтқыр үйкеліс əсерінен энергия жоғалтуларына қосылатын кинетикалық энергияның жоғалуына жұмсалады. Фильтрацияның сызықтық емес заңы бойынша ұңғыға сұйықтың ағуының теңдеуі келесі түрге ие болады. Қабаттың ортасында орналасқан жетілген ұңғымаға қарай сұйықтың жазық радиалды қозғалыс кезіндегі сұйық жəне газдың ағының қарастырайық.

31 1.10-сурет. Ұңғымаға жазық радиалды ағын (1.1) теңдеуді қолданып жəне жылдамдығын υ=q/s көрсетіп, мынаны аламыз: Q khs dp dr (1.4) мұндағы: Q ұңғыма дебиты; S беттік сүзілу S=2πrh, мұнда r с <r<r К Ауыспалыларды бөліп жəне (1.4) теңдеуді r с дан R К дейін, Р с -дан Р к дейін интегралдасақ: 2 h pk p Q RK ln r C C, (1.5) мұнда: Р к жəне Р с контурдағы жəне түптегі қысым; R К қоректену контурының радиусы; r с ұңғыма радиусы Бұл формуланың аты Дьюпи формуласы. Газ ұңғымасы үшін: Q ат h p ат 2 K p p RK ln r C 2 C, (1.6) мұндағы: Q ат жəне Р ат атмосферлық қысым кезіндегі газ ұңғымасының дебиті мен атмосфералық қысым. 31

32 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Ұңғыманы меңгеріп, мұнай мен газ ағысын ұңғымаға шақыру Өнімді қабатты ашу үрдісі мына түрде жүргізілуі керек, қабаттың табиғи сүзілу (фильтрациялық) қасиеті сақталуы керек жəне қабат қысымы əсерінен ұңғымадан жуушы сұйықтардың бұрқаны болатын ашық фонтандауды болдырмау керек. Жыныстың сүзілу қасиетін сақтап қалу үшін қабаттарды ашу кезінде арнайы бұрғылау ерітінділерін қолданады. Олардың фильтраты қабатқа кіре отырып, қуыстарды көмірсутектерімен қанықтыру дəрежесін төмендетпейді. Бəрінен де мұнай қабатының сүзілу қасиетін ең жақсы сақтайтын бұрғылау ерітінділерінің ішіндегі əртүрлі көмірсутекті негізінде жасалған ерітінділер. Апатты жағдай туа қалған кезде, ашық фонтандаудың алдын алу үшін, арнайы саңылаусыздырылған қондырғы (превентор) арқылы атқарылады. Оларды фонтанды қондырғыны пайдалану кезінде ұңғыманың сағасына орнатады. Ұңғыма түбінің конструкциясын (яғни, оның барлық қабат аралығындағы белдемінде) қабаттың физикалық қасиеттері мен ұңғыманың орналасуына байланысты таңдап алады. Табан жəне шекті су немесе газ төмпешігінде газдар болса, ол мұнай ағынын қамтамасыз ету керек. Газ кеніштеріндегі ұңғымалардың түбінің конструкциясында сулы қабатты жауып тастауын қамтамасыз етуі қажет. Ұңғыма қондырғысының сызбасы оны əртүрлі сұйықтармен жуу үшін 1.11-суретте көрсетілген. Жуатын сұйық, сораппен, ұңғымалық сақиналы кеңістігіне айдалады, ал онан да тығыздау сұйық фонтанды құбыр 4 жəне сұйық шығатын құбыр желісі 2 арқылы бетке шығарылады. Түптегі қысым қабаттағы қысымнан төмен болған кезде қабаттан мұнай (немесе газ) ағыны келе бастайды. Кейде мұнайды саз балшықты ерітіндімен алмастыру қабаттан көмірсутек ағынын шақыруға жеткіліксіз болады. Бұл жағдайда ұңғыманы ауаланған сұйықпен (су немесе мұнай) толтырады. Оларды ауаландыру үшін сұйық шығатын құбыр сорабына компрессорды қосады, ал құбырдың өзіне аэраторды орналастырады (тесігі бар келте құбыр). 32

33 1.11-сурет. Мұнай жəне газ ағысын шақыру үшін ұңғыма сағасына қойылатын жабдықтың сызбасы 1 саға ысырмалары; 2 жəне 3 сұйық шығатын құбыр желісі; 4 фонтанды құбыр; 5 бекітілген құбыр; 6 сорап; 7 жуушы сұйықтар жиналатын ыдыс Компрессор мен сораптың бірге жұмыс істеуі кезінде аэратордан кейін газданған сұйық пайда болады немесе қалыптасады, оның тығыздығы ауа шығынымен реттеліп отырылады. Қабаттың қасиетіне жəне геологиялық шарттарына сəйкес ағынды шақырудың əртүрлі сызба нұсқасы (схемасы) қолданылады. Егер, мысалға, қабат қатты жыныстардан қалыптасқан болса, бұл үрдісті меңгеруді үдету үшін біршама саз балшықты ерітіндісін сумен ауыстырылғанан кейін бірден аэроландырылған сұйықты айдауға көшеді. Ұңғыманы əртүрлі лас заттардан тазартқаннан кейін гидродинамикалық зерттеулер нəтижесінде белгілі бір өнімді алуға пайдалануға береді. Су айдайтын ұңғыма дəл өстіп меңгеріледі. Мұнай ұңғымасының түптік аймағы саз балшық ертінділерінен тазарту үшін қабаттан сұйықты газлифттілі компрессор немесе жоғары өндіргіштік ортадан тепкіш электр сорабынан жеделдетіп айдап шығару арқылы тазартылады. Ұңғымадан сұйықты алудың газлифтілі жəне сорапты əдісі туралы келесі бөлімдерде қарастырамыз. 33

34 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Ұңғыманы пайдалану əдістерінің көрсеткіштері Ұңғыманы пайдалану əдісі деп сұйықты ұңғыма оқпанымен жер бетіне көтеру əдістерін түсінеміз. Келесі тəсілдер болалады: фонтанды, газлифтілі, тереңсорапты. Жаңа кен орнын игеруді бастағанда, тəртіп бойынша ұңғымадан мұнайды көтеріп шығару үшін, қабат энергиясы жеткілікті болады. Ұңғыдан сұйықты көтеріп шығару тек қана қабат энергиясының есебінен жүзеге асатын тəсілді фонтанды пайдалану тəсілі деп атаймыз. Қабат энергиясының қысымы түсіп немесе ұңғыма өнімі суланып кетуіне байланысты, ұңғыманы пайдалану механикалық тəсілдерге көшеді: газлифтілік немесе тереңсораптық. Ұңғыманы сорапты пайдалану кезінде, тереңге түсірілетін ортадан тепкіш электрлі сорап қондырғыларын (ТТОТЭСҚ), штангалы ұңғымалық сораптарды (ШҰС) қолданады жəне тағы да басқа сораптарды. Фонтандау тоқтағаннан кейін, өнімділігі жоғары ұңғымаларды, газлифтілік əдіспен немесе ТТОТЭСҚ жəне ШҰС көмегімен пайдаланады. Өндірілетін ұңғымалар көпшілігі (60%) ШҰС жабдықталған, олардың көмегімен мұнай шамамен 16,1% өндіріледі. Ұңғыма өнімінің орташа сулануы 71,3% құрайды, яғни мұнайдың 1 тоннасы мен бірге 2 тоннадан көп қабат суы жер бетіне шығарылады. Минералданған қабат суларын, қоршаған ортаның ластануын болдырмау жəне қысымды ұстап тұру үшін қайтадан қабатқа айдайды. Жұмыс істеп тұрған ұңғымадағы энергия балансын мына түрде жазуымызға болады: Е пл +Е иск =Е см +Е тр +Е трансп, яғни өндіру ұңғымысының оқпан бойымен флюидтердің көтеріліуі қабат энергиясының əсерінен жəне ұңғымаға еңгізілген жасанды энергиялардың əсерінен іске асатыны мəлім. Ол энергияның жұмысы Е см ұңғымадағы 34

35 сұйықтың бағанасының салмағын көтеруге, Е тр үйкеліс күштерінің кедергісіне жəне де өнімді ұңғымадан топтап жинау қондырғысына дейін жеткізуге жұмсалады. Егерде Е иск =0 ұңғыманы пайдаланудың фонтанды тəсілі болады, газлифтілі тəсіл кезінде ұңғымаға қысымдағы газ энергиясы енгізіледі, ал тереңсорапты кезінде сораптың энергиясы қолданылады. Пайдаланудың фонтанды тəсілі артезианды фонтандау жəне газлифтілі фонтандау түрлеріне бөлінеді. Ұңғымадағы қабат қысымы, ұңғымадағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымынан жоғары болған кезде ұнғыма артезианды фонтандайды, яғни: Р пл >ρ ж gh мұндағы: ρ ж сұйықтықтың тығыздығы. Ұңғыманы пайдаланудың қалыптасқан режимі кезіндегі түптік қысым ұңғыманың шығымына Q тəуелді, Ағын теңдеуі сызықты сүзілу (фильтрация) кезінде Р з =Р пл (Q/K), мұндағы K ұңғыманың өнімділік коэффиценті. Түптік қысым, өнімді тасымалдау үшін қажетті, оның қозғалуы мен сағадағы қысым кезінде үйкеліске кететін шығынды, сұйық бағанасының гидростатикалық қысымын қамтамасыз етуі қажет, яғни: Р з = gh p p. (1.7) ж Құбыр бойында, сұйық қозғалысы кезінде қысымның үйкеліске кететін шығыны Дарси-Вейсбах теңдеуімен есептейді. mp y Р тр 2 8 Q ж H, 2 5 d мұндағы: λ гидравликалық кедергі коэффиценті, d құбырдың ішкі диаметрі. Бұл шығындар, ағыстың турбулентті жəне ломинар режимдері кезінде құбыр ұзындығына пропорционал болғандықтан (1.12-сурет) 35

36 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 1.12-сурет. Артезианды фонтандау Q 2 >Q 1 шығымдар кезіндегі, қысымның, ұңғыма H тереңдігіне тəуелділігі 1.13-сурет. Q 2 >Q 1 шығымдар кезіндегі, фонтандық ұңғыма тереңдігінің қысымнан тəуелді өзгеру қисықтары Ұңғымалардың фонтандауы, қабат қысымы ұңғымадағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымынан аз болған кезде де жүре береді. Бұл, мұнайда еріген газдың мөлшерінің көп болуының себебінен. Ұңғыма өнімін сыртқа көтеріп шығарған уақытта, қысымның төмендеуімен сорапты компрессорлық құбырлар тізбегінде (СКҚ) еріген газ бөлініп шығады жəне тығыздығы (P см <P ж ) газсұйықты қоспа пайда болады. Мұнай ұңғымасының фонтандау шарты: P пл > см gh (1.8) Қысым балансының теңдеуі мына түрге келеді: Р з = см gh p т р p y (1.9) мұндағы: ρ см СКҚ тізбегінің бойындағы қоспаның орташа тығыздығы суретте фонтанды ұңғыма тереңдігімен, қысымның өзгеру қисығы көрсетілген. 36

37 Қысым, қанығу қысымына Р н тең болған жерде, ұңғыма түбінен нүктеге дейінгі бөлікте, біртекті сұйық қозғалады, сондықтан, қысым сызықты заң бойынша өзгереді. Р н -дан төмен қысымның төмендеуі кезінде ерітіндіден газ бөлініп шыға бастайды да, газсұйық қоспасы пайда болады. Қысым аз болған сайын (ұңғыма сағасына жақындаған кезде), газ да, соғұрлым көбірек бөлінеді, ал алдында бөлініп шыққандары ұлғайады, яғни қысым градиенті мен қоспаның қозғалысы кезінде, сызықсыз заң бойынша өзгереді. Егер түптік қысым қанығу қысымынан аз болса, онда көрсетілген P=ƒ(H) байланыстылығының сызықсыздығы, ұңғыманың барлық тереңдігі бойынша байқалады. Үйкеліске кететін шығынның өзгеру есебінен, қысымның өзгеру заңдылығы 1.13-суреттегіге қарағанда, едəуір күрделі болады. Демек, ұңғыма ұңғысының бойында, қоспадағы еркін газдың мөлшері сағаға жақындаған сайын көбеймек, соған қарай, қоспаның тығыздығы да өзгереді. Сондықтан, (1.8) жəне (1.9) формулаларда сұйық көлеміне немесе масса бірлігіне, бөлініп шыққан газдың орташа көлеміне сəйкес келетін қоспаның орташа тығыздығы ρ см қабылданған. Механикаландырылған ұңғымалар. Мұнай кен орнын игеру мерзімінде қабат қысымының төмендеуіне немесе өнімнің сулануына байланысты туп энергиясы кішірейіп суйықты көтеріп топтап жинау құрылысына тасымалдауға жетпейді. Сондықтан ұңғыма шығымын ұлғайту немесе бір қалыпты ұстау үшін түп қысымын азайту қажет болады. Қарайтын болсақ, суреттегі қисықтар солжақа ығысады. Ұңғыма сағасындағы қысым азаяды, ол өнімді топтап жинау пунктіне тасымалдауға жеткілікті болуы мүмкін. Ұнғыма өнімінің сулануына байланысты сұйықтың тығыздығы ұлғайып, сұйықтағы еріген газ мөлшері азаяды. Егерде түп қысымы қанығу қысымынан төмен түсіп кетсе, еріген газ мұнайдан толық айырылып, ал су бөлшегінде газ өте аз болғандықтан суықтың тығыздығы үлғайып, қоспадағы газ мөлшері төмендейді. (1.9) формулада керісінше (<) теңсіздік пайда болады. Мұндай жағдайда ұңғымыға қосымша энергия керек (тығыздалған газ энергиясы немесе сораптың механикаланған энергиясы). 37

38 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 1.14-сурет. Газлифтілі ұңғымасындағы қысымның өзгеру қисығы Газлифтілі пайдалану əдісі кезінде газдалған сұйық қоспасының тығыздығын азайту үшін, өнімге L тереңдігінен қосымша құрғақ газды айдауын қажет етеді. Нəтежесінде түп қысымының энергиясы жеңілірек қоспаны ұңғымы оқпанынан көтеріп топтап жинау құрылысына тасымалдауға жететін болады. Тереңсорапты пайдалану əдісі кезінде ұңғыманың L тереңдігіне сорап түсіріледі. Сораптан шығатын қысым Р в -дан кем болмауы қажет, себебі, оның мөлшері ұңғымадағы сұйықты көтеріп топтап жинау құрылысына тасымалдауға қуаты жеткілікті болуы керек сурет. Тереңсорапты ұңғымадағы қысымның өзгеру қисығы 38

39 I - тараудың бақылау сұрақтары 1. Қазақстандағы мұнай өндірісінің тарихы қай мерзімнен басталады? 2. Қазақстанда алғаш қай кен орын, қай жылы игеруге берілді? 3. Қазақстанда жəне дүниежүзінде қандай мұнай, газ кен орындарын білесіз? 4. Қазақстаннын қай аудандарында мұнай, газ игеріліп жатыр? 5. Қазақстанда қандай компаниялар мұнай, газ өндіріп жатыр? 6. Қазақстанда мұнай игерудің болашақ дамуы қандай? 7. Мұнайға түсінік беріңіз. 8. Мұнайдың құрамына не кіреді? 9. Мұнайдың қандай касиетін білесіз? 10. Қанығу кысымы деп нені айтамыз? 11. Газ факторы дегеніміз не? 12. Табиғи газ құрамына не кіреді? 13. Көмірсутекті конденсат деп нені айтамыз? 14. Табиғи газдың қандай касиетін білесіз? 15. Қандай газдар «құрғақ» жəне «майлы» деп аталады? 16. Ұңғыма дегеніміз не? 17. Қандай ұңғымалар болады? 18. Ұңғыманың элементтері. 19. Ұңғыма құрылысы деп нені айтамыз? 20. Ұңғыма құрылымына кіретін құбырлар тізбегін атаңыз. 21. Ұңғыма түбінде қандай конструкциялар болады? 22. Бос жыныстарда ұңғыма түбінің қандай конструкцияларын қолдануға болады? 23. Қатты жыныстарға қандай түп конструкциясын қолданады? 24. Перфорация түрлері. 25. Кумулятивті перфорацияның принципін түсіндіріңіз. 26. Гидроқұмағынды перфорациясының артықшылығы. 27. Дарси теңдеуін жазып, түсіндіріңіз. 28. Дюпий формуласын жазып, түсіндіріңіз. 29. Ұңғымаға газ ағымының теңдеуін жазыңыз. 30. Ұңғыманы меңгеру деп нені айтамыз? 39

40 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 31. Ұңғыма түбіндегі гидростатикалық қысымның формуласы. 32. Ұңғыманы меңгерудің қандай тəсілдері болады? 33. Ұңғымадағы энергия балансы неден құрылады? 34. Мұнай ұңғымаларын пайдаланудын қандай тəсілдері болады? 35. Əртүрлі тəсілмен пайдалану кезіндегі қысымның құбыр бойында таралу кисығын салыңыз. 40

41 2. ҰҢҒЫЛАРДЫ ФОНТАНДЫ ЖƏНЕ ГАЗЛИФТІЛІ ƏДІСТЕРМЕН ПАЙДАЛАНУ 2.1. Ұңғыманы фонтанды əдіспен пайдалану Ұңғыманың фонтанды түрде жұмыс істеуінің шарты мен түрлері Ұңғыманы пайдалану кезінде, мұнайды немесе газбен мұнай қоспасын ұңғыма түбінен жер бетіне шығару үшін, табиғи қабат энергиясы арқылы жүзеге асырылса фонтанды əдіс деп аталады. Егерде ұңғыма оқпанындағы сұйық бағанасының қысымы қабат қысымынан кіші жəне ұңғыманың түп аймағы ластанбаған болса (ұңғыма оқпанымен қабат арасы тесіліп бір-бірімен байланыстырылған жағдайда), сұйық көтеріліп жер бетіне ұңғыма сағасынан асып құйылады, яғни ұңғымадан фонтан атқылайды деп түсінеміз. Фонтандау келесі əсерлерден болуы мүмкін: гидростатикалық арыннан; газдың ұлғаю энергиясынан; немесе осы екеуінің бірікен энергиясынан. Сұйықты көтеріп шығару тек қана қабаттың гидростатикалық қысымы есебінен жүзеге асуы, мұнай ұңғымыларын пайдалану тəжирибесінде сирек кездеседі. Бұл қабат жағдайындағы мұнайда газ өте аз болғанда жəне қабат қысымы ұңғымадағы сұйықтың бағанасының қысымынан біраз басым болғанда байқалады. Ұңғыманың бұл фонтандауын артезианды деп атаймыз. Көбінесі ұңғыманың фонтандауы, қабаттағы мұнаймен бірге болатын еріген газдың əсерінен болуы мүмкін. Қабатқа бұрғыланған ұңғыманы пайдаланғанда, көтеріліп келе жатқан құбырдың ішінде қысым қанығу қысымынан төмен түскенде мұнайдан газ бөліне бастайды. Бұл жағдайда ұңғыма бойымен мұнайдың көтеріліуі гидростатикалық арының əсерінен жəне де ұңғыма оқпанның жоғарысында бөлінетін тығыздалған газ энергиясының əсерінен болады. Фонтандаудың осы түрін газлифтілі деп атаймыз. 41

42 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Қысым мұнайдың газға қанығу қысымына тең болған тереңдіктен бастап мұнайдан еріген газ көбік ретінде босатылып шыға бастайды. Жоғарғы ұңғыма сағасына қарай жылжыған сайын көбіктерге əсер ететін қысым азая түсіп, көбіктердің көлемі ұлғайып, сұйықпен газдың тығыздығы кішірейеді. Жалпы газ-сұйық қоспаның бағанасының қысымы азайып, ұңғыма түбіндегі қысым қабат қысымынан кішірейіп, ұңғымадағы сұйық өз өзінен жер бетіне шығып құйылып ұңғыманың фонтандауын келтіреді. Сорапты-компрессорлық құбырлардағы (СКҚ) газсұйық қоспасының шығып келе жатқан қозғалысы кезінде, жеңіл газ сұйықты басып озады. Газ бен сұйық қозғалысының орташа көлемдік жылдамдықтарының айырмашылығы салыстырмалы жылдамдық деп аталады. Оның мəні газ бен сұйықтың қасиеттеріне, қоспаның жылдамдығына, газға қанығуына байланысты болады. СКҚ-да қоспаның сығылысып қозғалуы жағдайында Салыстырмалы жылдамдық жоғары болуы мүмкін сурет. Сұйық ішіндегі газ көбіктерінің жоғары қарай қалқып шығу жылдамдығының оның көлеміне байланысы (тəуелділігі) Шектелмеген диаметрлі ыдыстағы, газдың жекелеген көбіктерінің қалқып шығу жылдамдығы, газ бен сұйықтың қасиеттерімен көбіктердің (2.1-сурет) сызықты өлшемдерімен анықталады. Шар тəрізді, формасы бар өлшемі аз көбіктер үшін, ол көбік диаметрінің квадратына пропорционал өседі (Стон заңы). Көбік өлшемдерінің үлкеюімен, олардың қалқып шығу жылдамдығы баяу өседі. Беттік керілу күші, көбіктердің

43 тұтастығын сақтай алмайтын кез туады. Олар ыдырап, едəуір ұсақтары азырақ жылдамдықпен қалқып шығады. Демек, газдың сұйықтағы жекелеген көбіктерінің, қалқып шығуының максимальды жылдамдығы шектеулі жəне сұйықтың да, газдың да қасиеттеріне байланысты болады. Мысалға, тазартылған судағы ауа көбігінің қалқып шығуының максимальды жылдамдығы 26 см/с, ал мұнайдағы, газдікі əдетте 20 см/с-тен аспайды. 2.2-сурет. Құбыр ішіндегі газсұйық қоспасының қалқып шыққандағы құрылымы Өндірістік ұңғымаларда газ сұйық қоспасының ағысына, СКҚ өлшемдері əсер етеді. Газ қанығуы аз кезде, газдың көбіктері бір-бірінен белгілі бір арақашықтықта болады (көбікшелі құрылым, 2.2а-сурет). Олардың формасы мен өлшемдері, кедергі күші мен беттік керілу күші арасындағы қатынаспен анықталады. Бұл құрылым кезіндегі салыстырмалы жылдамдық 10-20см/с аспайды. Белгілі бір сұйық пен газ қасиеттері кезінде, газ қанығушылығының өсуімен көбіктердің үйлесуі, бірігуі жүреді. Бұл жағдайда, олардың диаметрі, құбырдың диаметріне тең болады жəне тығындық құрылым қалыптасады (2.2 б-сурет). Газдың салыстырмалы жылдамдығы см/с жетеді. Газдың қанығуы əрі қарай өскен кезде, көбіктер бірігеді жəне сақиналы құрылым немесе тұман құрылымы пайда болады (2.2в-сурет). Сұйықтың бір бөлігі тамшы түрінде газ ағыны мен тасымалданады, ал бір бөлігі үйкеліс күшінің есебінен газбен 43

44 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева шығарылатын құбыр қабырғасының бойымен қозғалады. Ағынның мұндай құрылымы кезіндегі, салыстырмалы жылдамдығы айтарлықтай (секундына ондаған метрге жете алуы) жəне онша үлкен емес болуы мүмкін (құбыр қабырғасындағы сұйықтың сақиналы қабығының қалыңдығы елеусіз болғанда жəне де сұйық негізінен майда тамшы түрінде газ ағынымен тасымалданғанда). Көрсетілген құрылымдардан басқа, тағы да аралық түрлерді айта кетуге болады. Құрылымның түрі тек қана, газға қанығуға емес, ол фазаның жылдамдығына жəне сұйық пен газдың қасиеттеріне де байланысты болады. Газға қанығуының екі түрін ажыратады: шығынды β берілген термодинамикалық жағдайларда, газдың көлемдік шығынының қоспаның шығынына қатынасы жəне нақты φ ішінде газ толтырылған құбырдың, орташа ауданының, құбырдың қимасының ауданына қатынасы. Егерде сұйық пен газ бірдей жылдамдықпен қозғалған болса φ=β тең болар еді. Қоспаның шығып келе жатқан ағынында, газ үлкен жылдамдықпен қозғалады, сондықтан φ<β жəне φ аз болған сайын салыстырмалы жылдамдықта соғұрлым үлкен болады. Шынында да, газ бірдей шығын кезінде, үлкен жылдамдықпен қозғала отырып, құбыр қимасының аз ауданын алады. Демек, салыстырмалы жылдамдықтың өсуімен, қоспа құрамындағы газ азаяды, ал бұл оның тығыздығының көбейюіне əкеп соқтырады. Көп жағдайларда ұңғыманың фонтандауының сарқылыуына себеп болатын қабат қысымының төмендеуі емес, ұңғыма өнімінің сулануы болуы мүмкін, себебі сұйықтың тығыздығы көбейеді, ал газ көбікшелерінің саны азаяды Фонтанды ұңғыманың құрал-жабдықтары Газ жəне мұнай ұңғымасын газлифтілі, фонтандық əдістерімен пайдалану кезінде, жер үстінде жəне жер астына ұңғыма оқпанына түсірілетін құрал-жабдықтар қолданылады. Бұл жабдықтардың мақсаты: бекітілген режимде, керекті шығынды өндіру; ұңғымада өткізілетін технологиялық үрдістерді, қоршаған аймақтың ластануын жəне ашық фонтандауын болдырмауын, қамтамасыз етуі қажет.

45 Ұңғыманың жер асты жабдықтары Басқа тəсілдер сияқты пайдаланудың фонтанды əдісі кезінде де сұйық пен газды жер бетіне көтеру үрдісі диаметрі үлкен емес құбыр бойымен жүреді, олар ұңғымаға пайдаланудың алдында түсіріліп орнатылады. Бұл құбырларды сорапты-компрессорлы (СКҚ) деп атаймыз. Стандарт бойынша сорапты-компрессорлық құбырлар (СКҚ) келесі сыртқы диаметрлі: 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102 жəне 114 мм болып жасалынады, қабырғасының қалыңдығы 3,5-тен 8 мм дейін өзгереді. Бір түйір құбырдың ұзындығы орташа 8 м болады. Құбырлар жапсарсыз (бесшовный) түрде, яғни біркелкі мықты маркалы болаттан созылып жасалады. Фонтанды əдістерде жиі қолданылатын (СКҚ) құбырлардың диаметрі 60, 73 жəне 89 мм, ал шығымы үлкен ұңғымаларда - диаметрлері 102 жəне 114мм. Құбыр диаметрін ұңғыманың тереңдігіне, қабат қысымына, пайдалану шартына жəне қажетті шығымға байланысты тəжірибе арқылы тауып тағайындайды. Құбырлар пайдалану тізбегінің фильтріне дейін түсіріледі. Фонтанды пайдалану əдісі кезінде СКҚ-нің қажеттіліктері: 1) Ұңғыманы менгеру кезіндегі жұмыстарды жеңілдетеді, себебі бір-бірінен байланыссыз екі канал (көтеруге арналған құбыр іші жəне сақиналы кеңістік) ұңғыма оқпанындағы сазды қоспаны, жеңілірек сұйыққа (су, мұнай) алмастыруға мүмкіндік береді. 2) Газдың кеңу энергиясын тиімді қолданады, себебі қоспаның канал бойымен көтерілген мезгілдегі үйкеліске жұмсалатын қысымының мөлшері (көтеру құбырының) қима ауданы аз болған сайын газдың сырғанап ығысуына байланысты азая түседі. Көтеруге арналған құбырлардың неғұрлым кішілеу диаметрін қолдану шығымы аздау ұңғымалардың фонтандау уақытын созудың бір шарасы екені белгілі. 3) Ұңғыма түбінде құм тығынының пайда болмауына əсер етеді, себебі кіші қимасы бар құбыр ішінде газ-мұнай ағынының жылдамдығы жоғары болғандықтан, ұңғымадағы құм жер бетіне шығарылуы мүмкін. 45

46 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 4) Мұнай өндіру үрдісінде пайда болатын парафин шөгіндісімен күресуді жеңілдетеді, себебі екі каналды пайдаланып заттарды айдап шөгінділерді жер бетіне шығаруымызға болады. Жер үсті жабдықтары Фонтанды ұңғыманың сағасы мықты болаттан жасалған фонтандық арматура мен жабдықталады. Ол фонтан шыршасынан жəне құбырлы басынан құралады. Фонтандық арматура ұңғыма сағасын саңылаусыз мықтап бекіту жəне керекті технологиялық үрдісін жүргізу үшін, оның пайдалану режимін бақылау үшін арналған. Олар келесі жұмыс істеу қысымына жасалады: 7, 14, 21, 35, 70 жəне 105 МПа. Егерде, қысым 21 МПа кем болған кезде, жабатын тиек ретінде, тығынды кран колданылады, жоғары қысымдарда арнайы қолмен, автоматпен немесе гидравлика күшімен қозғалып, жабылатын ысырмалар (задвижка) орнатылады. Құбыр басы фонтанды құбырлары иіп орнату жəне сақиналы кеңістікті саңылаусыздандыру үшін арналған. Фонтан шыршасы газ-сұйығының ағынын керекті желістерге бағыттау үшін жəне де ұңғыманың жұмыс істеуін тексеріп өзгертіп басқару үшін арналған. Фонтан шыршасы ұңғыма өнімінің ағысын басқарып оның параметрлерін өзгертіп жəне де манометрді, термометрді, немесе приборларды тереңге түсіріп көтергенде пайданылатын тетіктерді орналастыру үшін бағыталған. Шырша тік орналасқан оқпаннан жəне бүйірінен шетке қарай шығатын желістерден кұрылады. Желістерде екі ысырма (задвижка) орналастырылады: жұмысшы жəне қосымша резервті (тік оқпанға жақын орналасқаны). Тік оқпанда негізгі түбірдегі (головная, центральная) жəне буфердегі ысырмалар орналастырылады. Желістерде термометрлер қоюға кажетті қалталар жəне манометрлер мен шығымдарды өзгертіп басқаруға арналған, штуцерлерді орнататын орындар болады. Тік оқпан манометр орнатылған буфермен аяқталады. Фонтан шыршасы төрт тармақты (крестовые) жəне үштармақты (тройниковые) болып бөлінеді. Крест пішінді арматураға крестовина кіреді. Оның шеткі желістерінің əрқайсысы жұмыс істеп тұруы мүмкін, ал екіншісі қосымша резервтегі болады. 46

47 2.3б-суретте крест пішінді арматура көрсетілген. 2.3-сурет. Ұңғыма сағасының жабдықтары: а тройник пішінді арматура: 1, 11 фланецтер, 2, 9 буферлер, 3 вентиль, 4 манометр, 5 ысырма (задвижка), 6 крестовина, 7, 10 катушки, 8 ұштармақ, 12 штуцер; б крест пішінді арматура: 1 фланец, 2 қымтағыш, 3, 8, 11 буферлер, 4 вентиль, 5 манометр, 6 ысырма (задвижка), 7,9 крестовиналар, 10 ұштармақ, 12 штуцер, 13 катушка, 14 фланец Ұңғымаға түсірілетін манометрді жəне басқа аспаптарды түсіру үшін буфер орнына лубрикатор қойылады. Құм болатын ұңғымаларда үштармақ (тройниковый) шырша қолданылады. Бұл шыршаның тік орналасқан оқпанының құрылысына үштармақ кіреді. Оған желістерді қосып жалғайды үстіңгісінің бойымен ұңғыма жұмыс істейді, астыңғысы қосымша сақталған (резевный) болады 2.3а-сурет. Сөйтіп фонтан арматурасы ұңғыманы пайдалану шарты бойынша қажетті де, жауапты да жабдық, оны техникалық құжатындағы қысымынан екі есе үлкен қысыммен зерттеп байқайды. 47

48 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Фонтан арматурасын келесі түрлерге бөліп қарастырады: жұмыс қысымы бойынша зауыттар 7-ден 105 МПа қысымдарына арналған фонтан арматурасын шығарады; тік оқпанының қиындысынан өтетін диаметрі бойынша 50-ден 150 мм.; Фонтан шыршасы бойынша төрт жақты (крест пішінді) жəне үш жақты (тройник пішінді) болып бөлінеді; Ұңғымыға түсірілетін құбыр тізбегінің саны бойынша бір қатарлы жəне екі қатарлы; Шыршаға орнатылатын ысырмалар бойынша бұранда немесе кран түрлі. 2.4-суретте екі қатарлы құбырлар тізіміне арналған, кран түрлі ысырмасы бар үштармақ пішінді фонтан арматурасы көрсетілген. Шыршаның бүйірінде орналасқан крандар арқылы, топтап жинап өлшейтін құрылысқа немесе жинақтайтын құрылысқа құбырлар желісімен қосылады. 2.4-сурет. Екі қатарлы құбырлар көтергішіне арналған үштармақ пішінді фонтан арматурасы Ұңғыманы фонтанды пайдаланудың ең дұрысы неғұрлым газ факторын аз ұстап өнім шығымының тиімді (оптималды) 48

49 болуын қамтамасыз ету. Жəне де өнім қабат құмнан тұратын жағдайда, ұңғыманың фонтандау кезіндегі сұйықтың сүзіліп жылжу жылдамдығын қадағалау қажет, ұңғыманың əдеттегідей жұмыс істеуіне құм кедергі болмас үшін, яғни ұңғыма оқпанына құмның ағып келіп шоғырлануын неғұрлым азайту керек. Фонтандау үрдісі кезінде ұңғыма өніміндегі мұнай мен су мөлшерлерін реттеп тексеру қажет, яғни бұл жағдай жиекті жəне табан сулары өнімді ұңғымаларына қарай жылжып жеткенде басталады. Жоғары өнімді ұңғымалар, үлкен диаметрлі оқпаны бар арматура мен жабдықталады. Газ ұңғымаларының сағасында термометр, қысым мен өнімді (дебит) реттетігіштер, автоматты клапандар қосылады. Автоматты клапандар лақтырма желісінде апат болған жағдайда ұңғыманы тез жауып тастау үшін арналған. 2.5-сурет. Фонтан арматурасына арналған тез алмастырылатын штуцер үлкен қысымға (ЩБА ) 1 тұлға, 2 тарелке пішінді серіппе, 3 бүйірдегі ершік, 4 құрсау, 5 қақпақ, 6 қысатын сомын, 7 төсем, 8 бүйірдегі гайка, 9 штуцердің металкерамикалық төлкейі (втулка) Фонтанды ұңғымаларының жұмыс істеуін көбінесе штуцерлерді қолданып өнім шығатын желісте қарсы қысымды ұстаумен реттеуге болады. Штуцер дегеніміз ортасында тесігі бар цилиндр немесе диск. Оның диаметрі тəжірибе жүзінде анықталып, ұңғыманың режиміне сəйкес тағайындалады. Штуцердің диаметрі 3-15 мм кейде одан да үлкен болуы мүмкін. Штуцер желістің бойына ысырмадан кейін орнатылады. 49

50 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Манифольд ысырмалармен немесе крандармен жабдықталған құбырлар жүйесі. Ұңғыма өнімі фонтан арматурасынан құбыр желісімен келіп манифольд арқылы топталған өлшеу қондырғысына (ГЗУ) жеткізіліп қосылады. Тəжірибеде бұл екі бірдей (жұмыс істейтін жəне резервке сақталған) байланысатын желісі бар жүйе. Оларға ретеуші штуцер, газ немесе сұйық үлгісін зерттеу үшін алуға арналған вентиль, өнімді жерге немесе факелге лақтыратын ысырма қондырғысы жəне сақтауыш клапан орнатылады. Сағада орнатылатын реттеуші штуцерлер (немесе реттеуші дросселдер) болады, олар ұңғыманың пайдалану режимін өзгертуге арналған, жəне ұңғыма түбіне орнатылатын штуцерлер, олар фонтан құбырларының бойына кез келген тереңдікке қойылып пакер арқылы бекітіліп ұстатылады. Ұңғыма түбіне орнатылатын штуцерлерді шығырмен арқан арқылы түсіріп көтереді Пайдаланудың газлифтілі əдісі Қабаттан келетін немесе жер үстінен нығыздалып айдалынатын газ, галифтілік əдіспен пайдалануымызда, ұңғыма өнімінің ағынына қосылып беріледі. Бұл кезде, газсұйық қоспасының тығыздығы кішірейіп, түбіндегі қысымы берілген өнім шығынын алуға жəне жинақ пунктіне тасымалдауға жететіндей болады. Галифтілік пайдалану əдісінің басқа механикалық əдістерден ерекшілігі келесідей: құрал-жабдықтарының жəне оларды қолданудың қарапайымдығы; жөндеу аралық мерзімінің ұзақтылығы; пайдалану коэффицентінің жəне сұйық шығымының (өнімінің) қарқындығы (бірнеше ондық өлшемінен 1800 м/тəу-ге дейін); көлбеу ұңғымаларда пайдалану мүмкінділігі; ұңғыма өнімінде газдың немесе құмның болғанына қарамайтан əдісті қолдану мүмкіндігі. Əдістің кемшіліктеріне, келесілер жатады алғашқыда газ бөлетін жүйелерді немесе компрессорлық станция салу үшін күрделі қаржыландыру шығынының көптігі; түптегі қысым аз болған жағдайда, пайдалы əсер коэффицент (ПƏК) аз болғандығы; меншікті энергия шығынының үлкендігі. Сондықтан, галифтілік əдісті қабат қысымы жəне көлемі үлкен кен орындарда, өнімділік коэффициенті біршама үлкен ұңғымаларда пайдаланған жөн.

51 Газлифтің жұмыс істеу принципі Газды қысыммен құбырлар арасындағы ортаға (сақиналы кеңістікке) айдаған кезде, сұйықтар төмен ығыстырылып, кіші диаметрлі СКҚ жəне үлкен диаметрлі бекітілген пайдалану (эксплуатационные) құбырларда сұйық бір шама деңгейге көтеріледі. Бұл жағдайда, сұйық қоспасының деңгейі статистиканың деңгейінен жоғары болады. Сондықтан, ұңғыма түбіндегі қысым өсіп, сұйықтың біразы қабат ішіне қайтадан енеді. Кез келген уақытта, айдап жатқан газдың қысымы гидростатикалық (деңгейден жоғары көтерілген биіктікпен) қысыммен сипатталады. Яғни, айдап жатқан газдың қысымы ұлғайған сайын, деңгейлер арасындағы биіктік те ұлғаяды. Газдың шығыны бір қалыпты болған жағдайда, қысым алғашқыда тез, ал кейін ақырын өседі. Мұны СКҚ мен үлкен диаметрлі пайдалану, құбыр жақтағы сұйықтың деңгейі өскен сайын h, қабатқа енетін сұйықтың көбеюімен түсіндіреміз. Тəжірбиеде келесі көтергіштер түрлерін қолданады: 1) Бірқатарлы, құбыр сақиналары арқылы жұмысшы агенттер беріледі; 2) Егер ұңғыма өнімі үлкен шығынды жəне оның ішінде тоттану əрекетіне немесе құбырлар сақинасында жиналып қалатын тұздар мен асфальтты-смолалы заттар болмаған жағдайда бірқатарлы, СКҚ бойымен беріледі. Екіқатарлы ұңғымадағы бекітілген құбырда саңылау болғанда немесе құм болғанда. Егерде, сығылған газ берілетін СКҚ-ға құм келетін болса, онда құбырға диаметрі кішірек артқы ілмек (хвостовик) бекітіліп жіберіледі (2.6-сурет). Бұл артқы ілмек қоспаның қозғалу жылдамдығын құбыр тізбегінің басында ұлғайтып, құм мен судың ұңғыма түбінде жиналмай сыртқа шығуын қамтамасыз етеді. Мұнай өнімін алу үшін, үздіксіз галифтілік əдісінде сығылған газды жер үстінен беру үшін қолданылып, пайдаланатын Л-типті (тік ұңғымалар үшін), ЛН-типті (көлбеу бағытты ұңғымаларға арналған) қондырғылармен газ сақиналы 51

52 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева кеңістік (кольцевое) арқылы айдалады, бірқатарлы көтергіштерде қабылдау клапанымен, пакермен жəне сильфонды Г-типті клапандармен жабдықталған. Соңғы жабдықтар арқылы ұңғыманы автоматты түрде жіберіп, керекті режимде пайдалану үшін қолданылады. Газлифтілік клапандар, СКҚ көтермей-ақ, канатты техника жабдықтарының көмегімен орнына салынып, алынады. СКҚ (сорапты-компрессорлық құбырлардың) диаметрі 60, 70 жəне 89 мм болады, сұйықты алу шығымына 120, 300 жəне 700 м 3 /тəул, сəйкес келеді Газлифтің түрлері Компрессорлы жəне компрессорсыз газлифтілік пайдалану əдістерін ажыратамыз. Бірінші жағдайда жұмысшы агенттер компрессорлық станцияларда сығылып (нығыздалып) дайындалады, ал екінші жағдайда, жұмысшы агент ретінде кен орынның газы табиғи қысыммен беріледі. Компрессорсыз газлифтілік əдіске ұңғыма ішіндегі газлифт əдісі жатады. Бұл əдісте мұнайды көтеру үшін, осы ұңғыманың өзінде ашылған газды қабатының газ энергиясы қолданылады. Үздіксіз немесе мезгіл-мезгіл пайдалану режимдерін айырамыз. Мезгіл-мезгіл пайдалану режимінде ұңғыма бір

53 мезгіл тоқтатылады, бұл уақыттың арасында, сұйық көтергіште жиналғаннан кейін, ұңғымаға қысыммен жұмысшы агент беріліп, жер бетіне, мезгіл-мезгіл үрленіп шығарылады. Өндірістегі компрессорлық станциялар, негізінде поршеньді ГКМ жəне ГКН типті газмотокомпрессорлар жəне үлкен өнімді ортадан тепкіш компрессорлар мен жабдықталған. Ұңғыманы игеріп жіберу үшін жəне кейбір жөндеу жұмыстарын істеу үшін, қозғалмалы компрессорлық қондырғылар колданылады 1,6-4,0 МПа қысым мен 3,5-54 м 3 /мин шығынмен жұмысшы агенттер айдалады. Олар шаналарда, шынжыр табанды арбаларда, автоприцептерде орнатылады. Компрессорлық жəне компрессорсыз газлифтілік əдістерде, жұмысшы агенттерді алдын-ала дайындау қажет: газдан көмірсутекті фракцияларды жəне конденсатын айырады. Оның себебі гидраттардың пайда болмауына ықпал жасайды. Тоттануды болдырмайтын механикалық қоспаларды, күкіртсутекті жəне басқа қоспалардан айырып дайындайды. Гидраттың пайда болуына қарсы күрес үшін ең қарапайым əдіс газды 95 0 С қозғалмалы қыздыратын қондырғылар арқылы, ( м 3 /тəул.), ұңғыманың сағасындағы газ құбырының бойына немесе газды бөлетін пункттің басында қыздырып айдайды. Газ компрессорлық станциялардан немесе газды дайындау кешенінен газды бөліп тарату пунктіне бағытталады. Мұндай пункттер біреу немесе бірнеше блоктардан құрастырылған. 14 ұңғымаға арналған газ бөлетін ГР5-14 типті батарейден тұрады. Газ шығымын қолмен (инелі вентилдерді пайдаланып) немесе автоматты түрде (мембранды механизімі бар клапандар) реттеп, қысымы өлшенеді. Бұл пункттерде, бір жерден (бір ортадан) ингибиторларды, беттік əрекетті заттарды (БƏЗ), т.с.с. заттарды қосу үшін, дозалық (аз мөлшерлі) сораптарды қойып пайдаланады Газлифтілі ұңғыманың жабдықтары Жіберуші қысымның мəнінен, жұмыс қысымының мəні, əр уақытта кіші болады, себебі ұңғымадағы динамикалық сұйық деңгейі, статикалық сұйық деңгейінен төмен болады. Сондықтан 53

54 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева да, жіберуші жəне жұмысшы қысымды келтіріп, газлифтілік ұңғыманың тиімді жұмыс істеуі үшін өнеркəсіпшілікте энергия көзінің болуы қажет. Шындығында, кейбір жағдайларда қойылған компрессорлар тобындағы жіберуші қысымның мөлшері ұңғыманы іске қосуға жеткіліксіз болады. Мұндай жағдайда, газды бөліп тарататын батареяға жіберуші жəне жұмысшы қысымдарына арналған екі желі əкеп қосады. Кейде ұңғыманы іске қосу (жіберу) үшін, қозғалмалы компрессорлық қондырғыларды қолданады. Көбінде, жіберуші қысымын азайтатын тəсілдерді қолданады. Ең көп тараған əдіс (тəсіл), жіберуші клапандар арқылы, жіберуші (іске қосу) қысымын азайту. Жіберуші клапандар 1 СКҚ тізбегінің ішіндегі арнайы камерада (қалтада) орнастырылады. Бұл клапандар көтергіш құбырдың табаны мен сұйықтың статикалық деңгейі аралығына қойылады. (2.7a-сурет). Бірінші клапанның қойылатын тереңдігі, айдап жатқан газдың қысымы, сұйықты осы клапаннан 20 м төмендікке түсірген мерзімді қамтамасыз ету керек. Газ СКҚ-ға ашық клапан арқылы айдалынып сұйықты газдандырады, онда пайда болған қоспаның деңгейі көтеріліп лақтырма желісінен асып аққанда, СКҚ ішіндегі қысым бірінші клапан деңгейінен төмендеп түседі, ұңғыма түбіндегі қысым өзгермейді (клапанның өткізгіштік қасиеті компрессордың өнімділігі аз болуына байланысты) (2.7 б-сурет) сурет. Газлифтілік ұңғыманы жіберу үрдісінің сызбасы. Ст. деңгей статикалық деңгей

55 Сондықтан, түптегі қысым азайған сайын, сақина ортасындағы сұйықтың деңгейі де түседі. Сұйық деңгейдің түсіп келіп (минимальды мəні) бірінші клапанан 20 м төмендегенде екінші газлифтілік клапан ашылады. Екінші клапанан газ СКҚ ішіне кіріп, сұйықты газдандыра бастағанда, жоғарғы бірінші клапан жабылады. (2.7в-сурет). Енді, СКҚ-ның ұлғайған интервалында сұйық газданып, сағадан асып құйылады. Ол түптегі қысымды, тағы да азайта түседі. Сақина аймағындағы сұйықтың деңгейі одан да төмен түсіп, үшінші клапанға жеткенде, екінші клапан жабылады. Сөйтіп, жоғарыда айтылған үрдіс қайталанып газ көтергіш кұбырға жұмыс клапаны 2-ден ағып құйылғанша бола береді. (2.7г-сурет). СКҚ ішіне газ алғашқы қысым айырмашылығында (перепад) ағып құйылу үшін, жіберуші клапандардың сұйық деңгейінен 20 м жоғары орналастырады,. Өндірісте негізінде сильфондық газ толтырылған клапандар қолданылады (2.8-сурет). 2.8-сурет. Газлифтілік жіберуші клапанның сильфондық түрінің сұлбасы. Қысым өзгергенде клапанның жұмысы: а айдалған газ; б газсұйық қоспасы; Рс сильфондағы қысым, Рг клапан терендігіндегі қысым; Рт клапаннан 20м төмендіктегі қысым Жұмысшы клапаны 2, газ табаны 1 арқылы СКҚ тізбегіне құйылады, ол ұңғымада (пульсация) тығыздық 55

56 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева болдырмау үшін арналған. Құбыр тізбегінің ұзындығы, ұңғыма сағасынан табанға дейін 50 м кем болмауы керек. Қалыптасқан режимде, ұңғыманы пайдаланған кезде, сақиналы алаңдағы сұйықтың деңгейі жұмыс клапанынан м төмен болады Іске қосу қысымын төмендету тəсілдер Айдап жатқан газдың ең үлкен қысым мəні, сақинадағы газ СКҚ-дың табанына жеткенде болады. Бұл жіберуші қысым (Р пуск ) деп аталады. Газды ары қарай қысыммен айдасақ газсұйық қоспасы ұлғайып, жоғары көтеріліп, ұңғыма сағасына жетеді. Газсұйық қоспасы ұңғыма сағасынан асып төгілгеннен кейін, табандағы қысым жəне СКҚ қысымы азаяды. Сөйтіп, айдалып жатқан газдың да қысымы азаяды, себебі, СКҚ ішінде де, сақина ішінде де газсұйығы көбейе береді. Түптегі қысым азаяды (ол айдалып жатқан газдың қысымынан да, жоғарыда айтылған гидростатикалық қысым бағанасынан, сұйықтың ұңғыма түбінен СКҚ табанына дейінгі биіктікке байланысты). Түптегі қысым мəні, қабат қысымынан төмен түскен жағдайда қабаттан сұйық құйылып келе бастайды. Бұл жағдайда, қысымның өзгеруін (2.9-сурет) байқаймыз. Қысым алғашқыда тез кеміп, сосын кемуі баяулайды. Қысым кейбір кезде, көтергішке құйылған сұйықты шығаруға əлі келмейді, сөйтіп башмақ төңірегі сұйықпен жабылып тұрады. Осы жағдайдағы қысымның мəні-қисықтың өзгеру суретінде (2.9-сурет) ең төмен (минимальды) мəн. Газдың келуі тоқтамағандықтан, қысым қайтадан көтеріліп, жиналған сұйықты ығыстырып шығарады, сөйтіп сұйықты ығыстыру үрдісі қайталанып тұрады (суретте синусойда сияқты бөлім). Газлифтілік ұңғымасында қалыптасқан режимнің орташа қысымының мəні жұмыс істеу (жұмысшы) қысымы (Р р ) деп аталады (2.9-сурет). 56

57 2.9-сурет. Екі қатарлы көтергішпен жабдықталған ұңғыма сұлбасы: а ұңғыманы іске қосқандағы (жібергендегі) агент-қысымның өзгеруі б (жіберуші қысымын есептеу үшін) Компрессордың қуатынан, ұңғыманың өнімділік коэффициентінен жəне газсұйықты, қоспаны көтергіштің конструкциясынан, жіберуші қысым байланысты, бірақ ол келесі аралықта болады: ρ ж gh <= P пуск <=ρ ж gl, (2.1) мұнда: h статиқалық деңгейден, көтергіштің төмен түсірілген терендігі; L көтергіштің ұзындығы. (2.9-сурет). Бұл қысымның мəнінің ең кіші (минимальды) болатын жағдайы қабатқа мұнайдың қайтадан ену (поглощать) қабілеті абсолюттік болуы қажет, егерде статикалық деңгейде, сұйықтың деңгейі көбейген мерзімде, осы сұйықтың көлемін дер кезінде қабат жұтып алуы қажет. Сұйық көтергіш құбырдан ұңғыма сағасына айдалатын башмакқа жеткенше қысымның мəні максимальды болады. Компрессордың өнімділігі берілген кезде, кез келген конструкциялы көтергіштің жіберуші қысымын есептеп табуға болады. Бірақ бұл есептеуді күрделі қолданған жөн. Егер де, сұйықтың қабатқа қайтадан енуін ескермесек, есеп жеңілдейді. Бұл жағдайда, жіберу қысымының мəні компрессордың өнімділігіне байланысты емес, тек қана көтергіштің конструкциясына байланысты болады. 57

58 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Екі қатарлы газсұйық көтергіштің (2.9-сурет) жіберуші (қосу) қысымын, есептейтін формуланы шығарайық. Сақина ортасындағы сұйықтың деңгейі, көтергіштің табанына жеткен жағдайда, келесі формуланы жазуымызға болады: р пус =ρ ж g(h+ h), (2.2) мұнда: h=l-h cт, h-ты, сұйықтардың көлемі бірдей деп аламыз, себебі сұйық қайтадан қабатқа енбейді жəне газ айдалып жатқан сақинадағы сұйықтың төмен түскен көлемі, СКҚ бойында жоғары көтерілген көлеммен, пайдалану құбыр жағындағы, сақинадағы көтерілген көлемдердің қосындысына тең деп санаймыз. d d d D dг Г h h, (2.3) (2.2) h мəнін (2.3) деп қойсақ: 2 D р пус =ρ ж gh D d d Г. (2.4) Осылайша, бір қатарлы көтергіштің жіберуші (іске қосу) қысымын табамыз: Газды сақина арқылы айдаған кезде: 2 р пус =ρ ж gh D 2 d ; (2.5) Газды ортадан, яғни СКҚ бойымен айдаған кезде: 2 D р пус =ρ ж gh D d 2 2. (2.6) 58

59 2.3. Газ ұңғымаларын пайдалану Газ ұңғымаларының мұнай ұңғымаларынан айырмашылығы Газ жəне газ конденсатты ұңғымалардың конструкциясы жəне құрылғысы мұнай ұңғыларына ұқсас, олар фонтанды əдiспен игеріліп пайдаланылады. Екi жағдайда да ұңғымалар құрылғысы сүзілу аймағына дейiн түсiрiлген көтергiш құбырлар колоннасынан жəне фонтанды арматурадан тұрады. Сонымен қатар, газ жəне мұнайдың қасиеттерiнiң əртүрлi болуына байланысты, олардың ұңғымаларында да айырмашылықтар бар. Газдың тығыздығы жəне тұтқырлығы мұнаймен салыстырғанда жүз жəне мың есе төмен; Газдың қозғалу жылдамдығы мұнайдан 5-25 есе жоғары. Газ ұңғымасындағы түп қысымы,сағасы қысымына сəйкес жоғары болады; Газды өндiру тек фонтанды əдiспен жүзеге асырылады; Кейбiр кен орындардағы газ құрамында көптеген агрессивтi компонеттер болады (күкiртсутек жəне көмiрқышқыл газ). Сондықтан газ ұңғымаларында олардың құрылғысының саңылаусыздық жəне коррозиядан сақтау қасиеттерiне сұраныс жоғары болады. Ұңғыманың конструкциясы газдың құрамына, пайдалану жағдайына тəуелдi, сондықтан олар кондуктордан жəне фонтанды құбырдан тұратын бiр колонналы немесе көп коллоналы, яғни күрделi болып бөлiнедi. Терең орналасқан қабаттарға бұрғыланған ұңғымаларда, олардың жоғары өнiмінде құрамында коррозиялық компоненттер (H 2 S-күкiртсутек, CO 2 -көмiрқышқыл газ, меркаптандар) болады. Сонымен қатар, бiр ұңғыманы пайдалану арқылы бөлек екi өндiрiстiк объектіні қатар игеру үшін жəне пайдалану колонналарын, фонтанды құбырлар колоннасын сақтау үшiн, ұңғыма оқпанының төменгi жағын жабатын немесе екi объект арасын бөлетін мықты орнатылған пакермен жабдықталады. 59

60 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Бос тау жыныстар түрлерiн ашқанда қолданылатын сүзгілер, құрылғының күрделiлiгiнiң себебiне жəне сенiмсiз жұмыстарға байланысты сирек қолданылады. Шоғырланған жыныстың қабат-коллекторларының бұзылуына байланысты қабатқа əсер ететін депрессияны төменгі күйде ұстайды Газ ұңғымаларының жабдықтары Газ ұңғымаларын пайдалануда көбінде төрт желісті (крест пішінді) арматураны қолданады, олар қолдануға өте ыңғайлы. Арматурадағы ниппельдер мен бұрандаларға қысым өлшеу үшiн манометрлер қосады, ал газды шығару желісінде термометрлер үшiн қалталар болады. Бұлардың барлығы гидраттар шөгіндісін түзудi жəне коррозияның белгілерін хабарлауға мүмкiндiк беретiндей етiп қоршалады, сонымен қатар жөндеу жұмыстарын жүргізіп уақытында үрлеуге мүмкiндiк беру керек. Фонтанды құбыр диаметрiн анықтағаннан соң пайдалану құбыр тізбегінің өлшемiн (диаметр жəне ұзындық), кейiн барлық ұңғымалардың өлшемiн айқындайды. Ұңғымалардың iшкi диаметрiн муфтаның немесе фонтанды құбырдың шеттерiнiң диаметрiнен 20 мм-ге жоғары деп қабылдайды. Фонтанды құбыр тізбегінің диаметрiн төмендегі жағдайларды ескерiп анықтайды: 1) конденсат жəне су бөлшектерден ұңғыма түбін тазалауды қамтамасыз етуді; 2) қысымды төмендеуін жоғалтуды. Бұларды ескеру, теориялық тұрғыдан келесi тəуелдiлiк қолданылады: мұндағы V=1,2 V кр, 2gd( ) V, (2.10) 3 v шығатын газ ағынының негiзгi жылдамдығы, м/с; v кр критикалық жылдамдық, м/с; g еркін түсу үдеуi, м/с; d бөлшек диаметрi; φ жыныс бөлшегiнiң өлшемiн ескеретiн

61 коэффициент (φ=0,3-0,75); ρ ж жəне ρ г жыныс жəне газ бөлшектерiне сəйкес тығыздықтар, кг/м 3. Су бөлшектерiн, конденсатты жəне лас заттарды шығару процесi күрделi. Ол көптеген қиыншылықтарда анықталатын айнымалыларға тəуелдi. Осыған байланысты, фонтанды құбырдың қажеттi диаметрiн есептеуде тəжiрибелiк мəлiметтерге сүйенедi. Газ шығыны Q (м 3 /с) келесi формуладан табылады: P 2,5 3 Q 0,35D, (2.11) 2 MT3 z мұндағы, D шашыратқыш құбырдың iшкi диаметрi, см; Р 3 қысым, МПа; М газдың орташа молекулалық массасы; Т 3 ұңғыма түбіндегі газ температурасы, 0 С; z газдың жоғары сығылу коэффициентi. Себебi шығын Q ұңғыманың пайдалану режимiн ескерiп, (2.11) формуладан фонтанды құбыр диаметрiн табуға болады. Бұл үшiн жиi тік бағыты бойынша минималды мүмкiн болатын жылдамдық V берiледi. Ол 3-5 м/с құрайды. d QР Т Z VР Т 2 о з з (2.12) вн 0, 1108 Үйкелiске жəне газ бағанасының салмағын жоғалту ұңғыманың тереңдiгiне жəне ондағы қысымға тəуелдi, (2.12) формуладан есептегенде ұңғыма түбіндегі жəне сағасындағы қысым айырмашылығын тексеру керек. Көтергiш құбырлар тізбегін келесі мақсатпен түсiредi: газда қатты заттар болған жағдайда, пайдалану кұбырлар тізбегін үйкелуден жəне желiнуден немесе коррозияны туғызатын агрессивтi компоненттерден сақтау; сұйық жəне механикалық қоспаларды ұңғыма түбінен жер бетіне шығару; ұңғыманың фонтандауын басып тоқтату жəне меңгеру үрдістерін жеңiлдету, бұл жер асты жөндеу жұмыстарын жүргiзгенде қажет; з ст 61

62 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева ұңғымаларға құрылғыны түсiріп-көтеруге байланысты əртүрлi зерттеу жұмыстарын жүргiзу. Ұңғымаларда агрессивтi компоненттер жəне жоғары қысымдар болуында, пакерлер мен əртүрлi маңызы бар клапандарды қосатын жер асты комплекстерiн қолдануға болады. Бұл пакерлер мен клапандар құбырлық кеңiстiк пен фонтанды құбырлар арасындағы байланысты туғызатын немесе жоятын құрылғы. Өндiрiстiк тəжiрибеде тереңге түсірілетін клапандар қолданылады, олардың құрылымы келесiдей: 1) Механикалық əсер етушi клапандар. Оны ашу үшiн, ұңғымаға құбырдан сұйықтық клапаннан шығуына дейiн ашық ұстап тұратын құрылғыны түсiредi. Оны төмен түсірген сайын, ол құрылғы келесi клапандарға дейiн ашық ұстайды. Кейiн құрылғыны жер бетіне шығарып, ұңғыманы керектi режимде пайдаланады. 2) Гидравликалық əсер етушi клапандар, құбырлық кеңiстiкпен фонтанды құбыр арасындағы қысымның аса төмендеу үрдісіне негiзделген сурете циркуляциялық клапанның сызбанұсқасы көрсетiлген, оны негізінде пакер алдына орнатады. Оны жұмыс iстету үшiн құбырларға, жiңiшкеру клапанының төменгi жағына қарай шар жiбередi, ол фонтанды құбырларды «құлыптайды». Мұндай əрекет жасалып болғаннан кейін, жіберілген шарды əрі қарай ұңғыма түбіне айдап түсіреміз немесе ағынмен бірге жер бетіне шығарамыз сурете, құбырлық кеңiстiктен ингибитор заттарын фонтанды құбырларға айдайтын ингибиторлық клапан көрсетiлген. Ол жабық болады жəне құбырлық кеңiстiкке сұйықтықтың бағанасы үлкейіп жиналуы нəтижесiнде жұмыс iстейдi. Шорт кесетін (отсекатель)-клапандар да құрылымы жағынан əртүрлi. Ең қарапайымы 2.12-сурете көрсетiлген. 62

63 2.10-сурет. Циркуляциялық клапан 1 серіппе; 2 тайғанауыш төлке; 3 саңылаулы седло; 4 фонтанды құбыр 2.11-сурет. Ингибиторлық клапан 1 корпус; 2 саңылау; 3 резенке манжет; 4 цангтық серіппе 2.12-сурет. Шорт кесетін (отсекатель)-клапан Газ ағынын арыны есептелген мəндерден жоғары болғанда тайғанағыш-муфта 1 пружинаны сығып салбыраған тығынды - (заслонканы) 3 босатады, ол ұңғыманы тоқтатып жабады. Газ ағынын, яғни шығындалуын жойғаннан кейiн шорт кесетін (отсекатель)-клапан бастапқы күйіне келіп тұрады. Оларды кейде ұңғманың жоғары жағына да орнатады. 63

64 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Суланып келе жатқан аз шығымды (дебиттi) ұңғымаларда, БƏЗ енгiзу үшiн қолданылатын құрылғылармен жəне суды көпiртудi жақсарту үшiн қолданылатын қондырғылармен жабдықтайды. Терең емес ұңғымаларда арнайы суды шығаратын плунжерлiк лифт, газ ағынын бақылауға арналған немесе ұңғыманың пайдалану режимiн керек кезде өзгерту үшiн арнайы аппараттар қолданылады Газ ұңғымаларының технологиялық режимдерi Өндiрiстiк керекті шығымға (дебитке) байланысты анықталатын газ ұңғымаларының пайдалану режимi, берiлген зерттеулер негiзiнде орнатылады. Зерттеу нəтижелерiнiң негiзiнде барлық пайдалану газ ұңғымаларының шығымы (дебитi) реттеледi. Зерттеу кезiнде қысым, температура жəне газ шығымы (дебитi) өлшенiп, əр режимдегi ұңғыманың жұмыс істеу параметрлерi бекiтiледi. Газ ұңғымасының режимін өзгерту жұмысын реттеу қажетті анықталған қарсы қысым түзелуiмен жүзеге асады, яғни штуцердің көмегімен. Газ ұңғымасының өндiрiстiк шығымын (дебитiн) шектеу керек, себебi мұндай кезде келесi қиындықтар туады: түп аймағының бұзылуы, қоймаға жыныс бөлшектерiнiң шығуы, құм тығындарының түзiлуі; ұңғыманың шеткi суымен сулануы; тұз кристалдарының түп аймақтарына шөгіндеп шығуы, ластанып түп аймағын тығындап тастауы; газдың шексіз салқындауы, құрылғының қатуы; гидраттүзiлу; ұңғыма iшiнде қысым төмендеуi жəне сыртқы қысым əсерiнен колоннаның майысу қауiптiлiгi; ұңғыманың қанағаттандырмайтын күйi (сапасыз цементтеу, саңылаудың болуы, оның жанындағы сумен сулануы); Газ ұңғымаларын пайдаланудың оңтайлы режимiн таңдау газ алудың негiзгi мəселелерінің бiрi. Газдың өзiнiң құнына кіретін барлық шығынның жартысы осы ұңғыма құрылымына

65 сəйкес келедi. Сондықтан, ұңғымалардан өнімді шексіз ұлғайту өндірістің техника-экономикалық көрсеткіштерінің өсуіне əкеп тірейді. Алайда мұндай биологиялық, технологиялық, техникалық жəне экономикалық сипатты шектеулердi ескеру қажет. Геологиялық себептер: 1) жеткiлiктi берiк емес бос тау жыныстарының бұзылуы (құм, əлсiз цементтелген құмдар); 3) ұңғының түп маңындағы өнімді қабатты аймақтардағы жыныстың кейбiр бөлiгiн жою нəтижесiнде; 3) ұңғымалардың қоныш суымен сулануы (конустүзiлу). Бұл жағдайда ұңғыма өнiмдiлiгi нашарлайды, құрылғының жұмысы қиындайды, коллектор өткiзгiштiгi нашарлайды. Ұңғыма маңайында жыныстың бұзылу үрдісі жеткiлiктi түрде терең зерттелмегендіктен қиындық тудырады. Ұңғыманың түп аймағының бұзылуын болдырмау үшiн, түп аймағының шекарасында қысым градиентiнiң тұрақтылық жағдайын немесе ұңғыма түбінің қабырғасындағы қысымның тұрақты төмендеуiн қарастырады. dp dr r r c const, (2.13) Рк-Рс =const (2.14) Ұңғымаға қарай табан суының құйылмауын қамтамасыз ететін газдың шектелген шығымы (2.15) формуладан анықталады. q 2 kh 2 P P c q (2.15) мұндағы: q * өлшемсiз шектелген газ шығымы; R тұтыну нұсқасының радиусы; h қабаттың ашық бөлiгiнiң қалыңдығы; Р ст жəне Р к стандартты жағдайдағы жəне тұтыну нұсқасындағы қысымдар. q * функциясын 2.13-суреттен анықтауға болады (h * қабаттың қатысты ашылуы). 65

66 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева сурет. q * -тiң ρ жəне h-ке тəуелдiлiк графигi (2.13) формуладан ұғатынымыз Р к өте келе төмендесе, газдың шектелген шығымы да сəйкесiнше төмендеуі керек. Тəжiрибелiк жолмен алынған жəне есептелген мəлiметтердi салыстыру қажет. Ұңғыманың пайдалану қарқындылығына шеткi судың ретсiз қозғалуы үлкен əсер етедi. Газ-су шекарасын өзгерту есебi үшiн, формулалар күрделi жəне тəжiрибе жүзiнде нашар дəлелденедi. Себебi қабат жөнiндегi мағлұмат бөлек ұңғымаларды пайдалану жағдайын бағалау үшiн жеткiлiксiз. Осыған байланысты газ ұңғымаларындағы режим параметрi, игеру үдірісінде (процесiнде) берiлген гидрогеологиялық жəне гидрохимиялық бақылаулар негiзiнде тексерiледi. Қажетті емес шеткi су қозғалысы байқалатын ұңғымалардан газды өндіру мөлшері төмендейдi, ал басқаларда жоғарылайды. Технологиялық себептер: Ұңғыма түбінен ауыр көмiрсутекті конденсаттарды немесе суды шығару қажет. Мұндай пайдалану жағдайында (жуықтатылған): q/p з =const. Ұңғымаларда жəне шлейфтерде гидраттар шөгіндеп түзiлуi. Бұл кезде осыған сəйкес ұңғыманы пайдалану жағдайлары таңдалады. Тау жыныстарының температурасы тереңдiке сəйкес шамамен сызықтық заңымен өседi. Газ жер бетiне көтерiлiп суыйды. Оның температурасын (қызуын) өлшеуге де есептеуге де болады. Ұңғымадағы температура өзгерiсi ондағы қысымға аз əсер етедi,

67 гидраттүзiлудiң тепе-теңдiк температурасын ұңғыма оқпанында (стволында) анықтауға болады, сонымен қатар осындай анықтауды құбыр желісі бойында (шлейфте) қысым функциясы ретiнде (орташа температураға) жүргiзіп табуға мүмкiндiк бар. Егерде бұл температура қазіргі жағдайдағы температурадан төмен болса, гидрат шөгуі түзілмейді, ал егерде ол көп болса гидрат шөгуі түзіледі. Соңғы жағдайда, гидрат шөгуінің түзілмеуі үшін, газ шығынын белгілі мөлшерге дейін ұлғайтады (себебі, үлкен газ шығыны кезінде қысымның жоғалуы көбейеді де, нəтижесінде Джоул-Томсан эффектісі бойынша температура қайтадан төмендеуі мүмкін). Бұл жағдайда газды өндіру шарттары: q=const, немесе Рз=const. Техникалық себептер: 1) жiңiшкеру жəне газ ағынының бұзылу орындарында тығындар құбырда болғанда немесе нашар жабылғанда газ жылдамдығы дыбыс жылдамдығына жақындауының əсерiнен құбыр мен ыдыстардың қабырғаларының бұзылуы; 2) газдың бір шама төмендеуі жыныс бөлшектерiнiң 5-10 м/с жылдамдықпен қозғалуына байланысты газды тасымалдау мен жинау жүйелерінде жиналып ластауы мүмкін, бірақ ол құрылғыға əсер етпейдi; 3) жүйенiң рұқсат етiлетiн мүмкiндiгi, құрылғыға салмақ, жүйе элементтерiнiң дірілдеуі (вибрациясы), оның жылып қызуы, құбыр колоннасының иілу мүмкiндiгi; 4) қабаттардағы жоғары орналасқан судың ашылуы жəне т.б. Бұл сұрақтар ұңғыманы пайдаланудың шарттарымен жағдайларына байланысты шешiледi. Экономикалық себептер: Олар басқа шектеулер болмаған кезде туады. Мысалы, реттелген ұңғымаларда, кеніштердің газ режимiнде жұмыс істеу кезінде, тұрақты коллекторларда, дұрыс есептелмеген құрылғыларда. Бұл жағдайда ұңғыма режимi жүйе бойынша игерудiң барлық кезеңінде келтiрiлген шығынның минимумын қамтамасыз ету керек. Егерде ұңғымадан өндірілетін газдың мөлшері тым көп болса, оның сағасындағы қысым төмендейді. Сондықтан, қосымша қуатты компрессорларды, басқада аспаптарды жəне 67

68 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева диаметрі үлкен құбырларды пайдалану қажет болады, ал ол газды өндірудің өздік құнын өсіреді. Мұндай жағдайда ұңғымалардың тиімді пайдалану режимдерін анықтауды кеніште тиімді игеру режиміне байланысты қарастыру керек. Газ өндiру көлемiне маркетингтiк факторлар да əсер етедi. Сонымен, газ ұңғымаларын пайдалануда алты технологиялық режим бөлiп қарастырылады: 1) қысымның тұрақты градиентiнiң режимi 2) тұрақты депрессия режимi 3) тұрақты дебит режимi 4) тұрақты түп қысымының режимi 5) ұңғыма басындағы тұрақты қысым режимi 6) ұңғыма түбіндегі тұрақты жылдамдық режимi 68

69 II - Тараудың бақылау сұрақтары 1. Фонтанды тəсілмен пайдалану деп нені айтады? 2. Фонтандаудың қандай түрлері болады? 3. Фонтандау үрдісі ненің əсерінен болады? 4. Қандай себептерден фонтандау үрдісі жұмысын тоқтатады? 5. Газ сұйығындағы ағымның құрылымын қайтып ажыратады? 6. Сорапты- компрессор құбырларының міндеті. 7. Фонтанды арматурасының түрлері. 8. Құбыр басы не үшін арналған? 9. Фонтанды ұңғыманың шығымын қалай реттейді? 10. Газлифтілі пайдалану тəсілі деп нені айтамыз? 11. Газлифтің жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз. 12. Газлифтілі пайдалану тəсілінің артыкшылығы мен кемшілігі. 13. Газлифтің түрлерін атаңыз. 14. Ұңғыма ішіңдегі компрессорсыз газлифт деп нені айтады? 15. Сакиналы жəне орталық газлифтің арасындағы айырмашылығын түсіндіріңіз. 16. Газлифтілі ұңғымаларының жер бетіндегі қондырғысы. 17. Газлифтілі ұңғымаларының жер асты қондырғысы. 18. Меншікті газ шығыны деп нені айтады? 19. Газлифтілі ұңғымаларының шығымын қалай реттейді? 20. Ұңғымаларға газды тарату үшін, қандай жабдықты қолданады? 21. Қандай қысымды жіберу қысымы деп айтамыз. 22. Газлифтілі ұңғымаларын іске қосу қысымын төмендету əдісін атаңыз. 23.Сильфонды газлифт клапанның жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз. 24. Газ ұңғымаларының мұнай ұңғымаларынан негізгі айырмашылығын атаңыз. 25. Газ ұңғымаларын қандай тəсілмен пайдаланады? 26. Газ ұңғымасының конструкциясына қандай талаптар қойылады? 69

70 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 27. Газ ұңғымаларының жер асты жабдығы. 28. Газ ұңғымаларының жер асты жабдығына қандай клапандар кіреді? 29. Газ ұңғымаларында сорапты-компрессорлы құбыр диаметрі неге тəуелді? 30. Пакердің қызметі. 31. Газ ұңғысының шығымын қалай реттейді? 32. Газ ұңғысының шығымын шектеуді қандай жағдайларда қолданады? 33. Газ ұңғысын пайдаланудың технологиялық тəртібін атаңыз. 34. Ұңғымада нашар цементтелген бос жыныстарды қандай технологиялық тəртіппен қолдануға болады? 70

71 3. ТЕРЕҢ СОРАПТЫ ƏДІСТЕРМЕН ПАЙДАЛАНУ 3.1. Ұңғымамаларды штангалы сораптармен игеру Штангалы сорапты қондырғының жұмыс істеу приципі Штангалы ұңғымалы сораптар (ШҰС) көмірсутекті сұйықтарды (сулануы 99%-ға, абсолютті тұтқырлығы 100 Па c-қа, механикалық қоспалары 0,5%-ға, қабылдауындағы еркін газ 25%-ға, күкіртті сутек 0,1%-ға, судың минералдылығы 10г/л-ге жəне температурасы 130 о С-ге дейін) сорып жер бетіне шығаруға арналған. ТМД елдерінің (бүкіл мұнай өндіру көлемінің 16,3%-на таман) əрекет ететін ұңғымалар қорының 2/3 бөлігі (66%) ШҰСҚ-мен игеріледі. Ұңғыма шығымы тəулігіне 10 кг-нан бірнеше тоннаны құрайды. Сораптарды ондаған метрден 3000 м-ге дейінгі тереңдікке, ал кейбір ұңғымаларда м тереңдікке түсіреді. Штангалы ұңғымалы сорапты қондырғы (ШҰСҚ): жер үсті жабдығы: теңселмелі-станок (СК), саға жабдығы; жер асты жабдығы: сорапты-компрессорлы құбырлар (СКҚ), сорапты штангілер (СШ), штангалы ұңғымалы сорап (ШҰС) жəне қиын жағдайларда қондырғының жұмысын жақсартатын түрлі қорғаныс құрылғылар. Ұңғымада плунжерлі немесе поршеньді сорап орнатылады. Ол штангалар тізбегі арқылы жер үсті жетегінің көмегімен қозғалысқа келтіріледі. Штангалы тереңге түсірілетін сорапты қондырғы (3.1- сурет) ұңғымалы сораптан (салынатын немесе салынбайтын типті), сорапты штангалардан, планшайбаға немесе құбырлы алқаға ілінген сорапты-компрессорлы құбырлардан, сальникті тығыздауыштан, сальникті (жылтыратылған) штоктан, теңселмелі-станоктан, фунтаменттен жəне үштармақтан (саға жабдығы) тұрады. Ұңғымалы сораптың қабылдауында газды немесе құмды фильтр түрінде қорғаныс тетігі орнатылады. 71

72 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Бірақ түсіру тереңдігінің шектелуі жəне мұнай шығымының аз болуы штангалы сораптардың кемшілігі болып табылады. 3.1-сурет. Штангалы ұңғымалы сорапты қондырғының (ШҰСҚ) сұлбасы 1 СКҚ, 2 штангалар тізбегі; 3 саға жабдығы; 4 балансир басы; 5 балансир, 6 тіреу; 7 редуктор; 8 электрқозғалтқыш; 9 тереңдік сорап; 10 тоғыту клапаны; 11 плунжер; 12 пайдалану тізбегі; 13 қабылдағыш (сорғыш) клапан Сораптың жұмыс істеу принципі. Плунжердің жоғары қарай жүрісі кезінде сору клапаны 13 сұйықтың əсерінен ашылып, соның нəтижесінде сұйық сорап цилиндріне өтеді. Осы кезде тоғыту клапаны 10 сорапты құбырдағы сұйық бағанасы қысымы əсерінен жабық тұрады. Плунжердің төмен қарай жүрісі кезінде плунжер астындағы сұйық қысымы əсерінен сору клапаны 13 жабылады, ал тоғыту клапаны 10 ашылып, сұйық цилиндрден плунжер үсті кеңістігіне өтеді. 72

73 Жер үсті жəне жер асты жабдығы Жер үсті жабдығы Сорапты ұңғымалардың саға жабдығы құбыраралық кеңістікті, СКҚ-ң ішкі қуысын саңылаусыздандыруға, ұңғыма өнімін бұруға (отвод) жəне СКҚ тізбегін ілуге арналған (3.2- сурет). Саға жабдығы саға сальнигінен, үштармақтан, айқастырмадан, тиекті краннан жəне кері клапандардан тұрады. Саға сальнигі сальник басы көмегімен жылтыратылған штоктың шығысын саңылаусыздандырады жəне өнімнің үштармақ арқылы өтуін қамтамассыз етеді. Үштармақ СКҚ муфтасына бұралады. Шарлы қосылыс сальникті штоктың СКҚ осімен сəйкес келмеген жағдайдағы сальник басының өздігінен қондырылуын қамтамассыз етеді, тығыздауыштың (набивка) біржақты тозуын болдырмайды жəне тығыздауышты ауыстыруды жеңілдетеді. 3.2-сурет. Штангалы сорапты қондырғысына арналған саға жабдығы 1 тізбекті ернемек (фланец), 2 планшайба, 3 СКҚ, 4 тіреуіш муфта, 5 үштармақ, 6 сальник тұрқысы(корпус), 7 жылтыратылған шток, 8 сальник басы, 9 сальник 73

74 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Теңселмелі-станок (3.3-сурет) ұңғымалы сораптың жеке жетегі болып табылады. Теңселмелі-станоктың негізгі тораптары жақтау (рама), төрт жақты қиылған пирамида түріндегі тіреу, бұралмалы басы бар балансир, балансирге шарнирлі ілінген шатундары бар траверса, кривошипі жəне қарсы салмағы бар редуктор. 3.3-сурет. СКД типті теңселмелі-станок 1 саға штогының алқасы, 2 тірегі бар балансир, 3 тіреу, 4 шатун, 5 кривошип, 6 редуктор, 7 жетектегі шкив, 8 белдеу, 9 электрқозғалтқыш, 10 тежегіш шкив, 11 қоршау, 12 бұралмалы тақта, 13 жақтау, 14 қарсы салмақ, 15 траверса, 16 тежегіш, 17 арқанды алқа Теңселмелі-станоктың тербелу санын өзгертіп отыру үшін, электрқозғалтқыштың ауыспалы шкивтер жиынымен жинақталады, яғни реттеу дискретті болып келеді. Белдікті тез ауыстыру жəне керу мақсатымен электрқозғалтқыш бұралмалы шана тəріздес (рамада) жақтауда орнатылады. 74

75 Теңселмелілі-станок темірбетонды іргетасқа орнатылған (рамада) жақтауда монтаждалады. Балансир бастиегін керекті орында (жоғарғы шеті) тағайындау (фиксациялау) тежегіш барабан (шкив) көмегімен жүзеге асады. Ұңғыманы жер асты жөңдеу кезінде көтергіш-түсіргіш жəне тереңдік жабдықтардың кедергісіз өтуін қамтамассыз ету үшін, балансир басы бұралмалы немесе ашылатын (откидная) болып келеді. Балансир басы доға бойымен қозғалатындықтан, оны саға штогымен жəне штангалармен жалғау үшін иілімді арқанды алқа 17 қарастырылған. Ол плунжерді сорап цилиндріне отырғызуды реттеуге немесе плунжерді цилиндрден шығаруға, сонымен қатар жабдық жұмысын зерттеуге арналған динамографты орнатуға мүмкіндік береді. Балансир басының қозғалу амплитудасын (саға штогының жүріс ұзындығы) айналу осіне қатысты кривошип пен шатунның байланысқан жерін ауыстыру (кривошип саусағын басқа саңылауға ауыстыру) арқылы реттейді. Балансирдің бір толық жүрісі кезінде теңселмелі-станокқа түсетін жүктеме бірқалыпсыз болып келеді. Теңселмелі-станок жұмысын теңгеру үшін балансир, кривошип немесе балансир мен кривошипке қарсы салмақ орнатады. Сонда теңгеру сəйкесінше балансирлі, кривошипті (роторлы) немесе аралас деп аталады. Басқару блогы апатты жағдайларда (штангілердің үзілуі, редуктор, сораптың бұзылуы, құбыржолдарының жарылуы жəне т.с.с.) теңселмелі-станок электрқозғалтқышын басқаруды, сонымен қатар электрэнергияның берілу үзілісінен кейін СК-ң қайта қосылуын қамтамасыз етеді. Теңселмелі-станоктарды балансир басындағы жүк көтергіштігі бойынша 2 т-дан 20 т-ға дейін шығарады. Жер асты жабдығы Штангалы ұңғымалы сораптар Сораптарды СКҚ тізбегіне бекіту əдісі бойынша салынбалы (НСВ) немесе салынбайтын (НСН) болып бөлінеді. Салынбалы (құбырлы) сораптарда цилиндрді сору клапанының ершігімен ұңғымаға СКҚ арқылы түсіреді. Плунжерді тоғыту жəне сору клапандармен ұңғымаға штангімен түсіріп, цилиндр ішіне енгізеді. Плунжер арнайы шток көмегімен сору клапанының шаригімен байланысқан. НСН 75

76 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева кемшілігі оны ұңғымада жинау, қандай да бір қиындықтарды жою мақсатымен жер бетіне шығару уақыттың ұзақтылығы мен қиындығы сурет. Салынбалы ұңғымалы сораптар 1 жібергіш клапан, 2 цилиндр, 3 тоғыту клапаны, 4 плунжер, 5 штанга, 6 құлып Салынбалы сораптарды толығымен жер бетінде жинайды жəне ұңғымаға СКҚ ішіне штангаларда түсіреді. НСВ үш негізгі тораптан тұрады: цилиндр, плунжер жəне цилиндрдің құлыпты тірегіші. Құбырлы сорапта цилиндрін ұңғымадан шығару бүкіл жабдықтың (штангілер мен клапандар, плунжер жəне СКҚ) жер бетіне шығарылуын қажет етеді. Бұл құбырлы жəне салынбалы сораптардың негізгі айырмашылығы болып табылады. Салынбалы сораптарды қолдану кезінде ұңғыманы жөңдеуде көтеру-түсіру операциялар уақыты 2-2,5 есе кемиді. Соның нəтижесінде жұмысшылар еңбегі жеңілдейді. Бірақ құбырлардың берілген диаметрінде салынбалы сораптың өнімділігі салынбайтын сораптың өнімділігінен əрқашан кем болады. Салынатын сорап штангаларде түсіріледі. Ол алдын ала СКҚ-да түсірілетін құлыпты тіреуішпен бекітіледі (тығыздап отырғызу арқылы). Сорап ұңғымадан тек штангілер тізбегін көтеру арқылы шығарылады. Сондықтан салынатын сораптарды үлкен тереңдікке түсіру кезінде жəне шығымы аз ұңғымаларда пайдаланған жөн.

77 3.5-сурет. Салынбайтын ұңғымалы сораптар 1 сору клапаны, 2 цилиндр, 3 тоғыту клапаны, 4 плунжер, 5 қармауыш шток, 6 қармауыш Салынбайтын (құбырлы) сорап СКҚ-ға жалғанған жəне олармен бірге ұңғымаға түсірілетін цилиндр. Ал оның плужерін штангалар арқылы көтеріп-түсіреді. Сол себептен құбырлы сораптарды тереңдігі аз, шығымы жоғары жəне жөңдеу аралық кезеңі үлкен ұңғымаларда қолдану керек. Сорапты штангі сорап плунжерінің ілгері-кейінді қозғалысын жүзеге асыру үшін арналған. Штанга шеттерінде қалыңдатылған бастиектері бар дөңгелек қималы өзек түрінде болып келеді (3.6-сурет). 3.6-сурет. Сорапты штанга мен жалғағыш муфта Игерудің қалыпты жағдайы үшін, штангалар (денесі бойынша) диаметрі 16, 19, 22, 25 мм жəне ұзындығы 8 м болатын мықталған болаттардан жасалады. 77

78 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Плунжерді сорап цилиндріне дұрыс отырғызу мақсатымен штангалар тізбегінің ұзындығын реттеу үшін, ұзындығы 1; 1,2; 1,5; 2; 3 м болатын қысқартылған штангалар (футовкалар) бар. Штангалар муфталармен жалғанады. Сонымен қатар олар құбыр сияқты (сыртқы диаметрі 42 мм, қалыңдығы 3,5 мм) болады. Қазіргі уақытта коррозияға тұрақтылығы жоғары жəне электрэнегияны тұтыну 20%-ға төмендетуге мүмкіндік беретін əйнекпластикті сорапты штангалар шығарылады. Сонымен қатар үздіксіз Кород штангалары (барабанға оралған, қимасы жартылай элипсті) қолданылады. Ерекше штанга штангалар тізбегін арқанды алқамен байланыстыратын жылтыратылған саға штогы. Оның беті жылтыратылған. Ол бастиексіз жасалады, ал шеттерінде стандартты бұрандасы бар. Коррозиядан қорғау үшін оны бояу, цинкпен қаптау, т.с.с. шараларды жүргізеді жəне ингибиторларды қолданады. Газды жəне газқұмды якорьлер. Штангалар жұмысына газ бен құмның зиянды əсерін төмендетуге бығытталған бүкіл режимдік жəне технологиялық шаралар сорап қабылдауында қорғаныс құрылғылары газ, құм немесе аралас газ-құм якорьлерін қолданумен толықтырылады. 3.7-сурет. Біркорпусты газ якорінің сұлбасы 3.8-сурет. Құм якорінің сұлбасы 78

79 3.7-суретте біркорпусты газ якорінің сұлбасы көрсетілген. Сұйық сорапқа корпустың 2 жоғарғы қимасы арқылы ағып келеді де, кейін орталық түтікше 3 төменгі бөлігінің саңылауларына 5 бағытталады. Оның жоғарғы бөлігі сору клапанымен байланысқан. Газ көпіршіктері 4 сұйықтан бөлініп, құбыраралық кеңістікпен көтеріледі. Якорьге кіргенде сұйық ағыны қозғалыс бағытының өзгеруі жəне бұрылуы кезінде жылдамдығын жоғалтуы интенсивті газ айырғышына əкеледі. Құм якорінің (3.8-сурет) жұмыс істеу приципі газ якоріне ұқсас. Құмы бар сұйық якорьге түтікше 1 арқылы еніп, ағынның бұрылуы кезінде құм корпустың 2 төменгі бөлігіне тұнады. Құмның жиналу көлеміне байланысты якорьді сораппен бірге жер бетіне шығарып бұқтырма 3 арқылы тазартады. Құмды якорьлерді құмның аз мөлшері кезінде қолдануға болады. Ұңғыма өнімдерінің құрамында құмы көп болатын сұйықтарды сора алатын құмқырғыш типті жəне басқа плунжері бар сораптар қолданылады. Кей жағдайда құмның шығарылуын жақсарту үшін қуысты штангалары бар сорапты қондырғыларды қолданады. Осындай штангалар ретінде диаметрі 33, 42, 48 мм болатын СКҚ қолданылады. Құбырлы штангалар бір мезгілде теңселмелі-станоктан сорап плунжеріне қозғалыс беретін буын, əрі ұңғымадан алынатын сұйық үшін құбыр жолы болып табылады. Осы штангаларды плунжерге арнайы айнымалар көмегімен жалғайды Тереңдік сораптың толу жəне берілу коэффициенттері Егер газ бен сұйықтың жылыстауы (утечка) болмаған кезде теориялық тəуліктік сораптың берілуі Q T келесі формуламен анықталады: Q T =F пл Sn*1440, (3.1) мұндағы: F пл сорап плунжерінің қима ауданы, м; S жылтыратылған штоктың жүріс ұзындығы, м; n балансирдің минуттағы тербеліс саны; 1440 тəуліктегі минут саны. 79

80 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Плунжер мен жылтыратылған штоктың жүріс ұзындықтары бірдей болмағандықтан, олардың арасындағы саңылау арқылы сұйықтың жылыстауынан (зазор) сораптың нақты берілуі əрқашан теориялық берілуден аз болады. Себебі сорапқа сұйықпен бірге оның пайдалы көлемінің көп бөлігін алатын газ кіреді. Плунжер асты кеңістігіне ағып келген нақты сұйық көлемінің плунжердің жоғары қарай жүрісімен сипатталатын көлеміне қатынасы сораптың толығу коэффициенті деп аталады. Ығыстыру (подачи) коэффициенті деп штангалы сораптың нақты ығыстыруының Q д теориялық ығыстыруына Q T қатынасын атаймыз. α= Q д / Q T. (3.2) Ығыстыру коэффициенті: сорап цилиндрінің толу дəрежесін; құбырлар мен сораптан ұңғымаға қарай сұйықтың жылыстауы мүмкін; штангалар мен құбырлардың серпімді деформациясы нəтижесінде пайда болған жылтыратылған шток пен плунжер жүріс ұзындығының сəйкес келмеуін; сораптан өткен мұнай көлемімен салыстырғанда өлшегіште өлшенген мұнай көлемінің төмендеуін (мұнайдың газсыздануынан) қарастырады. Өлшенген шығым жəне штангалар сораптың есептелген ығыстыру коэффициенті бойынша ұңғыма үшін технологиялық режимінің дұрыс таңдалуы немесе сорап жұмысының бүлінуін білуге болады. Кəсіпшілік жағдайда сораптың қалыпты жұмысы кезінде ығыстыру коэффициенті 0,7-0,8 аралығында болады. Көп жылдық зерттеулердің арқасында сорап қондырғысының жұмысына газдың зиянды əсерін алдын алуға арналған түрлі технологиялық шаралар құрастырылған. Олардың ішінде: зиянды кеңістігі шектелген сораптарды қолдану; плунжер жүріс ұзындығын ұзарту; 80

81 ұңғымадағы сұйық деңгейіне сораптың батырылу тереңдігін ұлғайту; құбыраралық кеңістіктен газды сору Батырмалы ортадан тепкіш электрсораптармен ұңғыларды пайдалану Пайдаланудың қорытынды сатысында мұнай мен бірге ұңғыдан қабат суларының мол мөлшері шығады, штангалар сораптардың қолданысының тиімділігі азаяды. Бұл жеткіліксіздік батырмалы электрортадан тепкіш сорап қондырғысында кездеспейді. (БЭОТСҚ) Батырмалы ортадан тепкіш электрсорабы ұңғыдан сұйықты айдауда күнделікті ортадан тепкіш сораптан айырмашылығы жоқ, олар жер бетіне сұйықты қөтеру (перекачка) үшін қажет. Кішкене радиалды өлшем шегендеу құбырлар тізбегінің диаметрімен қамтамасыз етілсе оған ортадан тепкіш сорап түсіріледі, біліктес өлшемдері мүлдем шектелмеген жоғары арынды жеңу үшін жəне сорап батырмалы күйде жұмыс істеуі үшін, ортадан тепкіш сорапты агрегаттың өзіндік конструктивті түрін шығаруға əкеледі. Сыртынан олар құбырдан айырмашылығы жоқ, бірақ мұндай құбырдың ішкі жағы көптеген күрделі бөлшектерден тұрады, олар жетілдірілген технологиялық дайындауды қажет етеді. Батырмалы ортадан тепкіш электрсорабы бұл көпсатылы ортадан тепкіш сораптар бір блокта 120-ға дейін саты саны бар, бұл айналысқа арнайы конструкциясы батырмалы электрқозғалтқышпен жүзеге асырылады. Электрқозғалтқыш жоғарыдан электрэнергиямен қосылады оған энергия кабельмен автотрансформатормен немесе трансформатордан басқару станциясы арқылы келеді, онда барлық бақылау-өлшеу құрылғысы мен автоматика орналасқан. Батырмалы ортадан тепкіш электрсорабы ұңғыға динамикалық деңгейден төмен метрге түсіріледі. Сұйық сорапты компрессорлы құбырға (СКҚ) беріледі, оның сыртқы жағында арнайы белдікпен электркабель бекітілген. Сорапты 81

82 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева агрегатта сораппен электрқозғалтқыш ортасында аралық үзбе (звено) бар, оны протектор немесе гидроқорғаныс деп атаймыз Батырмалы электр ортадан тепкіш сорап қондырғысының үлгісі Батырмалы ортадан теркіш электрсорабы (3.9-сурет) қондырғысы май толтырылған электрқозғалтқышты ПЭД 1 қосады; гидроқорғаныс үзбесі немесе протектор 2; сұйыққа кедергі болатын сораптың қабылдау торы 3; көпсатылы батырмалы ортадан тепкіш электр сорап БОТЭС 4; СКҚ; СКҚ-ға кабельді бекітіп брондалған үш желілі электркабельді түсіру арматураны 7; трансформатор немесе автотрансформатор 9; автоматиканы басқару станциясы 10; сурет. Ұңғы жабдығында батырмалы ортадан тепкіш электр сорап қондырғысының жалпы үлгісі

83 Сорап, протектор жəне электрқозғалтқыш болтты шпилькамен жалғанатын жекелеген түйін болып табылады. Білік соңы шланецті қосылыс болып келген, ол барлық қондырғыны жинағанда жапсарласады. Үлкен тереңдіктен сұйықтарды көтеру үшін батырмалы ортадан тепкіш электр сорап секциялары бір-бірімен біріктірілгенде олардың сатыларының саны 400-ге дейін жетуі мүмкін. Сораппен сорылған сұйық кезекпен барлық сатыларды өтіп сораптан арынмен шығып, сыртқы гидравликалық кедергіге тең болады. ЭОТСҚ аз металл сыйымдылығы кең диапазонда жұмыс жасау сипаттамасымен қатар шығынымен де белгілі жоғары ПƏК. (КПД), мен сұйықты үлкен көлемде айдау мүмкіндігі жəне аралық жөндеу кезеңінің ұзақтығымен ерекшеленеді. Қамтамасыз ету бергіштігі м 3 /тəу жəне арыны м 3 су бағанасы (3000 м-ге дейін) Қолданылатын жабдықтар Барлық сораптар негізгі екі топқа бөлінеді: əдеттегі жəне тозуға тұрақты орындалған. Сораптар қорының қазіргі бөлімінің басымдырағы (95% шамамен) əдеттегі орындалған. Тозуға тұрақты орындалған сораптар өнімдерінде өз көлемінде құм жəне басқа механикалық қоспалар (1%-ға дейін массасы) кездесетін ұңғымалары жұмыс істеу үшін тағайындалған. Көлденең өлшемі бойынша сораптар шартты 3 топқа бөлінеді: 5; 5А жəне 6, бұлар шегендеу құбырлар тізбегінің номиналды диаметрін білдіреді (дюймде) оған берілген сорап түсірілуі мүмкін 5 сорап тобының сыртқы диаметр тұлғасы 92 мм, 5А тобының 103 мм жəне 6 тобының 144 мм. Шартты белгілену мысалы УЭЦН МК , мұндағы У қондырғы; Э батырмалы электрқозғалтқыш жетегі, Ц ортадан тепкіш белгісі, М модульді екені; К коррозияға шыдамды жасалуы; 5 сорап тобы; 50 тəуелдік бергіштігі, м 3 /тəу; 1200 арыны, м; Электрқозғалтқыш қондырғысын ротормен қысқа тұйықталған үш фазалы токты асинхронды тік орнатылған ПЭД қолданылады. Мұнда, батырмалы электрқозғалтқыш, 83

84 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева қуаты 40 квт, диаметрі 103 мм. Электрқозғалтқышты салқындатып жəне үйкеліс болмау үшін қозғалтқышты тұтқырлығы аз, жоғары диэлектрлі тұрақты маймен толтырылады. Батырмалы электрқозғалтқыштар үшін кернеу В, номиналды ток күші 24,5 86А жиілігі 50 Гц, ротордың айналу жиілігі 3000 мин -1, қоршаған орта температурасы ºС. Сораптың модуль секция ортадан тепкіш көпсатылы, секциялы. Сорапты агрегаттарында саты саны 220-дан 400-ге дейін болуы мүмкін. Құрамында бос газ бар қабат суларын ортадантепкіш электрсораппен шығарғанда, онда оның арыны бергіштігі ПƏК (КПД) құрайды, тіпті сораптың толық тоқтауына əкеледі. Сондықтан, егерде сорапқа кірерде сұйықтағы газдың құрама көлемі бойынша 25% асса, онда сорап алдында газайырғыш орнатамыз. Газайырғыш конструктивті біліктегі тұлға ретінде ұсынылады, ол сораптың білігімен жалғанған, шнек жұмыс доңғалағы жəне айырғыш камерасын айналдырады. Жұмыс доңғалақтары мен шнек арқылы сұйық пен газ қоспасы айырғыш камерасына айдалады, онда сұйықтық ортадан тепкіш күштерінің əсерінен, салмақтарының айырмашылығынан араласу ретінде периферияға лақтырылады, ал газ ортасында қалады. Содан кейін газ көлбеу тесіктермен құбыраралық кеңістікке ысырылады, ал сұйық-аударманың саңылаулары арқылы сораптың қабылдағышына түседі. Газ айырғыштарды қолдану ортадан тепкіш сораптар арқылы құрамында 55% бос газ бар сұйықтарды кері айдауға мүмкіндік береді. Ұңғы сағасы жабдығы ОТЭСҚ жабдығын пайдалану ұңғы сағасының типтік араматурасы (3.10-сурет) шегендеу тізбегінде бұралатын крестовинадан 1, тұрады. Крестовинада ішпек 2 болады, ол СКҚ-дың салмағын қабылдайды. Ішпекке мұнайға тұрақты тығыздауыш резинамен үстінен қаптаймыз 3, ол қосқыш тетікпен қысылады 5. Қосқыш тетік 6 крестовина тетігіне болтпен қысылады жəне кабельдің жалғанатын жерін саңлаусыздандырады. Арматура құбыр сыртындағы газды құбыр 6 жəне кері клапанмен 7 бағыттауышпен кетуін қамтамасыз етеді. Арматура бір қалыпты (унифицерленген) 84

85 тораптан жəне тиекті краннан жиналады. Штангалы сорапты пайдаланғанда бұл ұңғыны жабдықтауға қарапайым түрде келтіріледі сурет. ОТЭСҚ мен жабдықталған ұңғыманың саға арматурасы 3.3. Ұңғымаларды бұрандалы сораптармен пайдалану Жұмыс істеу принципі Бұрандалы сорап бұл көлемді жұмыс атқаратын сорап, оның берілуі (берілісі) арнайы винттың (немесе винттардың) айналу жиілігіне тура пропорционалды болып келеді. Айналуы кезінде винт жəне оның құрсауы барлық ұзындық бойынша тұйықталған қуыстар қатарын құрайды жəне олар сораптың қабылдау жағынан лақтыру (шығу) жағына қарай қозғалады. Олармен бірге сорылатын сұйық шығады. Бұрандалы сораптың жұмыс істеу мүшесі болып біркірісті болатты винттер мен резиналы темірлі құрсауы болып келеді, оның ішкі қуысы винттің қадамына қарағанда екі есе артық екі кірісті бұрандалы бет құрайды. Ұңғымадан сұйықтық фильтрлі торлар арқылы келеді. Айдалатын сұйықтық винттердің арасындағы қуысқа түседі, содан құрсау артынан көтергіш құбырларына өтеді. 85

86 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Винт құрсауда айналып, күрделі планетарлы қозғалыс жасайды. Винттің бір айналуында винт тəрізді тұйықталған қуыстар ішіндегі сұйықпен бірге құрсаудың осьтік айдау жағына бағытталып, құрсаудың бір қадамына тең арақашықтыққа жылжиды. Винттің айналуы кезінде винттен жəне құрсаудан түзілген қуыстар үзіліссіз ашылады жəне жабылады. Бұл кезде құрсаулы винттің көлденең қимасының сұйықтықпен толтырылған шығу аудандарының қосындысы əрқашан тұрақты болады жəне сұйықтық ағыны үзіліссіз əрі винттің айналу жиілігіне пропорционал. Сұйықтық мұнай мен судың тұрақты эмульсиясын түзбей пульсациясыз айдалады Жұмыстық винттің ерекшелігі айналу осіне перпендикуляр кез- келген көлденең қима дұрыс дөңгелек болып табылады. Осы дөңгелектердің центрі винттің айналу осі болып табылатын бұрандалы сызықта жатыр. Винттің көлденең қимасының центрінен оның осіне дейінгі қашықтық эксцентриситет деп аталып, е əрпімен белгіленеді. Құрсаудың көлденең қималары винт осі бойындағы кез келген жерде бірдей, бірақ бір біріне қатысты бұрылған. Осындай құрсаудағы винттің көлденең қимасының біреуі 3.11-суретте көрсетілген. Құрсаудың ішкі қуысының қимасы радиустары винттің көлденең қимасы диаметрінің жартысына тең екі жарты шеңберден жəне екі жанамадан түзілген. Осы жарты шеңберлер центрлерінің арақашықтығы 4 е тең. Сорап білігінің (вал) айналуының арқасында винт өз осінен айналады жəне бір мезгілде винт осі диаметрі d = 2 e тең шеңбер бойымен кері бағытта айналады. Винт айналған кезде ось бойымен қозғалмайтындықтан обойманың бұрандалы қуысының шұңқырын толтырған сұйықтық винттің қадамына сəйкес бір шұңқырдан екіншісіне келіп түседі. Осылайша, бір айналыс кезінде құрсаудағы камераны 2 рет жабады, яғни одан сұйықтықтың екібелгілі бір мөлшерін ығыстырып шығарады. Винттің бір айналымы кезіндегі сұйықтықтың жылжуы Т-ға (3.11-суретте құрсау қадамы Т об =2t) тең болғандықтан сораптың бір айналым кездегі берілісі q=4edt болады, мұндағы 4eD сұйықтық ағынының көлденең қимасының ауданы. 86

87 3.11-сурет. Бұрандалы сораптың жұмыс агенттері Сораптың көлемдік ПƏК 0,7-0,9 деп алынады. Бұл мəн винттің құрсауға отырғызылу сипатына, резина сипатына жəне сораптың арынына байланысты. Батырмалы бұрандалы электрлі сорап ортадан тепкіш жəне поршеньдік сораптардың артықшылықтарын біріктірген, ол сұйықтықтың пульсациясыз, біркелкі үзіліссіз берілуін қысым өзгерісінің кең диапазонында тұрақты ПƏК-мен қамтамасыз етеді. Бұрандалы сораптарға тəн ерекшеліктер айдалатын сұйықтықтың тұтқырлығының ұлғаюына байланысты көрсеткіштерінің едəуір жақсаруы, сондықтан бұл сораптар тұтқырлы жəне аса тұтқырлы мұнай өндірген кезде тиімді. Батырмалы бұрандалы сораптың артықшылықтарының бірі газ факторы жоғары мұнайды өндіргенде тұрақты жұмыс көрсеткіштерін қамтамасыз етеді, тіпті сораптың қабылдауына бос газдың түсуі жұмыстың тоқтауына əкеп соқпайды Қолданылатын жабдықтар УЭВН5 типті батырмалы винтті қосарланған электрсорап қондырғылары мұнай ұңғыларынан тұтқырлығы жоғары (1,103 м 2 /сек қа дейін), температурасы 70 0 С, механикалық қоспалар мөлшері 0,4 г/л, сораптың қабылдауындағы бос газдың мөлшері көлем бойынша 50 %-дан аспайтын қабат сұйықтықтарын алуға негізделген. Ұңғылы винтті сораптың құрылысы спираль бағыттары оң 7 жəне сол 4 бағытталған екі теңестірілген винтті пайдалануды көздейді. Винттерден түсетін осьтік салмақтар олардың 87

88 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева арасында орналасқан қосынды эксцентрикалық муфтаға 5 беріледі жəне өзара компенсацияланады. Винттердің жетегі төменгі бөлікте орналасқан электрқозғалтқыштан протектор 10, эксцентрикалық жіберу муфтасы 9 жəне білік 8 арқылы іске асады. Эксцентрикалық муфталар винттердің 4 жəне 7 қажетті айналуын қамтамасыз етеді сурет. Батырмалы бұрандалы сорап сұлбасы 1 жіберу муфтасы; 2 эксцентрикалық муфта; 3 оң жақ винт; 4 оң жақ құрсау; 5 эксцентрикалық муфта; 6 сол жақ винт; 7 сол жақ құрсау; 8 сақтандырғыш клапан; 9 протектор Жіберу муфтасы қозғалтқыштың максимальды айналу моменті кезіндегі сорапты іске қосуды қамтамасыз етеді жəне апат жағдайында жəне оның қатардан шығуы кезінде сорапты өшіреді, қозғалтқыш токтан ажыраған кезде немесе кабельді дұрыс жалғамаған кезде винттің қарама қарсы жаққа айналып кетуін болдырмайды. 88

89 Ұңғыдан сұйықты қабылдау екі қабылдағыш торлар арқылы жүргізіледі, олар жоғарғы винттің жоғарғы бөлігінде, төменгі винттің төменгі бөлігінде орналасқан сұйықтардың жалпы шығуы винттердің арасындағы кеңістікте жүреді, одан ары жоғарғы винттің құрсау корпусы мен сорап қабы (кожухы) арасындағы сақина арқылы поршеньді золотник типті көп функциялы сақтандырғыш клапанға келеді. Сақтандырғыш клапаннан өткен соң, сұйық шлам трубкасымен өтеді де, СКҚ-ға (сорапты компрессорлы құбыр) келіп түседі. Сақтандырғыш клапан ұңғыға сорапты түсірген кезде сұйықты СКҚ-ға өткізеді, ал көтерген кезде СКҚ-дан өткізеді. Батырмалы винтті қосарланған электрсорап қондырғы сораптан, гидросақтандырғыдан, кабельді енгізу муфтасы бар ток жеткізуші кабельден тұрады. 63, 100 жəне 200 м 3 /тəу беретін қондырғылар құрамына тағы да қосымша трансформаторлар кіреді, себебі бұл қондырғылардың қозғалтқыштары сəйкесінше кернеуде жұмыс жасайды. Қондырғылар шартты диаметрлі 146 мм құбырлы шегендеуші тізбектері бар ұңғылар үшін шығарылады. Ұңғыдағы температураны ескеріп, қондырғыны үш модификацияда (түрде) дайындайды: 30 0 С (А) температура үшін; С (Б) температура үшін; С (В, Г) температура үшін. Қондырғыны белгілеуде өндірілетін сұйық температурасын тəуелді А, Б жəне В (Г) əріптері енгізілген. Мысалы, УЭВН А немесе УЭВН В. Қондырғылардың бергіштігі 16-дан 200 м 3 /тəу-ке дейін қамтамасыз етеді, қысым 9-12 МПа, батырмалы агрегаттың ПƏК-і 30-50%-ды құрайды; электрқозғалтқыш қуаты 5.5, 22 жəне 32 квт; батырмалы агрегат массасы кг; айналу жиілігі 1500 мин -1. Қазіргі кезде ұңғыларды бұрандалы сораптармен пайдалану үшін гидроқорғағышы бар батырмалы электрқозғалтқыштан тұратын электрлі ортадан тепкіш сораптарға ұқсас қондырғылар, сонымен қатар электрқозғалтқышы ұңғы сағасында орналасқан қондырғылар қолданылуда. Бұл кезде винттің айналуы штангалар көмегімен жүзеге асады. 89

90 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Терең сорапты пайдаланудың басқа түрлері Гидропоршеньді сорапты қондырғылар Жетілдірілген гидропоршеньді сорап қондырғысы максимальды шығыммен 1200 м 3 /тəу дейін ұңғының құрамында су өнімділігі жоғары болса, көтерілу биіктігі 4500 м-ге дейін ұңғыны пайдаланады. Гидропоршеньді сорапты қондырғы (3.13-сурет) құрастырмалы автоматтандырылған, ол мұнай өндіру үшін екеуі сегізінің шоғырланған көлбеу бағытталған ұңғылардан құрастырмалы жəне ауыр қолайсыз ауданда орналасқан. Сораппен алынатын сұйықтың кинематикалық тұтқырлығы 15*10-10 м 2 /с аспайды, құрамында механикалық қоспа 0,1 г/л аспаса, күкіртті сутек 0,01 г/л аспайды жəне ілеспе су 99% аспайды. Гидропоршеньді сорап агрегатының қабылдағышында бос газ жүруі рұқсат етілмейді. Сорып алынатын сұйық температурасы агрегат алқасында 120 С-ден жоғары болмауы қажет. Қондырғылар ұңғыманың шөгінді құбыр тізбектерінің диаметріне 140 мм, 1465 мм және 168 мм сәйкес қылып шығарылады. Гидропоршеньді сорапты қондырғылар (3.13-сурет) құбырдың -10 төменгі бөлігінде орнатылған сораппен -13 поршеньді гидравликалық қозғалтқыштан жəне жоғарыда орналасқан қуатты сораптан-4, сұйықты тұндыруға арналған ыдыстан -2 жəне оны тазартатын айырғыштан -6 тұрады. Құбырға -10 түсірілетін сорап -13 ершікке -14 (седлоға) отырады, бұнда ол құбырдың -10 орталық қатары бойынша ұңғымаға айдалатын жұмысшы сұйығының ағыны əсерінен отыру конусына -15 нығыздалады. Золотникті қондырғы, сұйықты қозғалтқыш поршенінің үстіңгі немесе астыңғы кеңістігіне бағыттайды, сондықтан ол тік бағыттағы қайтымдытүсімді қозғалыс жасайды. Кері клапан -16 арқылы сорылатын ұңғымадағы мұнай, ішкі -10 жəне сыртқы -11 құбырлар қатарының сақиналы кеңістігіне бағытталады. Қозғалтқыштан игерілген сұйық (мұнай) осы кеңістікке келіп түседі, яғни өндірілетін сұйық жəне жұмысшы сұйығы сақиналы кеңістік

91 бойымен бір уақытта көтеріледі. Сорапты көтеру қажеттілігі, туындаған кезде, жұмысшы сұйығын айдаудың бағытын өзгертеді оны сақиналы кеңістікке жібереді сурет. Гидропоршеньді сорапты қондырғының жабдықталу сызбасы а сорапты көтеру; б сораптың жұмыс істеуі; 1 құбыр желісі; 2 жұмысшы сұйығына арналған ыдыс; 3 сорғышқұбыры; 4 қуатты сорап; 5 манометр; 6 айырғыш (сепаратор); 7 шығару желісі; 8 арынды құбыр; 9 ұңғыма сағасының жабдықтары; 10 63мм құбырлар; мм құбырлар; 12 шеген (абсадная) құбырының тізбегі; 13 поршеньді сорап; 14 сорап ершігі; 15 кондыруға арналған конус; 16 кері клапан; I жұмысшы сұйығы; II өндірілген сұйық; III өндірілген жəне жұмысшы сұйықтарының қоспасы Гидропоршеньді сораптарды өндіру сұйығының жұмыс сұйығымен бірігіп немесе бөлініп қозғалысына жəне т.б. байланысты дара жəне өте үлкен тереңдіктен ( м) сұйықты көтеруді қамтамасыз етеді. 91

92 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Гидропоршеньді сораптардың артықшылығы сорапты ауыстыру кезіндегі түсіріп-көтеру жұмыстарын автоматтандыру мен қашықтықтан басқару мүмкіндігінің болуы. Олардың кемшілігі гидравликалық қозғалтқыштың жақсы жұмыс істеуі үшін талап ететін ұңғыманы ұқыпты тазалап тұру үшін, оны жұмысшы сұйығымен жабдықтау жүйесін кəсіпшілікке орналастыру қажеттілігіне байланысты. Гидропоршеньді жұмыс істеу принципі Гидропоршеньді сораптар (ГПС) негізінде екі бөлімнен тұрады: гидропоршеньді қозғалтқыштан D (3.14-сурет) жəне оған бір шток бойымен қосылған екі жақты істейтін поршеньді сораптан ГПС жұмыс істеуін реттейтін, ең қажетті элементі болып золоткик қондырғысы 3 орнатылады. Оның жұмыс істеуі төрт жүрісті кранға ұқсас болады. Каналы бар золотниктің ішіндегі құрылымы 90 0 бұрылады жəне екі жағдайда бола алады. Бұл бұрылысты ол автоматы түрде қозғалтқыштың штогының жүрісіне сəйкес жасайды сурет. Золотникті екі жүрісті ГПС 3.15-сурет. Бір жүрісті ГПС (дифференциалды) 92

93 Қозғалтқышты жұмысқа келтіретін сұйық 1 (СКҚ) құбыр бойымен жер үстінен куатты сораппен айдалады. Золотниктің суретте көрсетілгендей орналасуында, сұйық D қозғалтқышының үстіңгі ауданына айдалады, ал қозғалтқыштың астыңғы ауданы шығару желісімен байланысады (сақиналы кеңістік-құбыр сырты). Айдалған сұйықтың қысымының əсерінен қозғалтқыштың 3 поршені төмен қозғалады, ал поршеньнің астындағы сұйық шығу желісі бойымен (сақиналы кеңістікпен) жоғары көтеріледі. Поршеньнің жүрісінің соңында золотник 90 0 градуске бұрылып екінші жағдайда болады. Бұл жағдайда айдалатын сұйық қозғалтқыштың поршенінің төменгі жағына айдалады да, 3 поршень жоғары қарай көтеріледі, ал 3 поршеньнің үстіндегі сұйық шығу желісі бойымен көтеріледі. Сөйтіп қозғалқыштың штогы төмен немесе жоғары қозғалып, онымен байланысты сораптың да 4 плунжеры (поршені) қозғалыста болады. Поршеньдердің жүру жылдамдығы сұйықтың айдау жылдамдығына байланысты болады суретте екі жүрісті сорап көрсетілген, бұл сораптың бір жүрісті сорапқа қарағанда өнімділігі екі есе жоғары деп айтуымызға болады. Дифференциалды типті (бір жүрісті) сораптың сұлбасы суретінде көрсетілген Диафрагмалық батырмалы электрсораптың қондырғысы УЭДН-5 диафрагалық батырмалы электрсорап қондырғысы, негізінен құмы бар, өнімнің жоғары сулануымен, қисық жəне шегендеу тізбегінің ішкі диаметрі 121,7 мм-ден көп көлбеу оқпандармен сипатталатын дебитті аз пайдалану ұңғымаларына арналған. Айдалатын ортада ілеспе судың құрамы шектелмеген. Қатты бөлшектердің максимальды салмақтық концентрациясы 0,2% (2 г/л); сораптың кірісіндегі ілеспе газдың максимальды көлемдік құрамы 10%; ілеспе судың сутектік көрсеткіші ph=6,0+8,5; күкірттісутектің максимальды концентрациясы 0,001% (0,01г/л). 93

94 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Батырмалы диафрагмалық электрсорабы ұңғымаға шартты диаметрі 42, 48 жəне 60 мм болатын сорапты-компрессорлы құбырлармен (СКҚ) түсіріледі. Электрсорап (3.16-сурет), бір тұлғада сораппен электрқозғалтқыш төрт полюсті ассинхронды электрқозғалтқыш, конустық редуктор жəне эксцентриктік жетегі мен плунжердің қайтарысына арналған серіппесі бар плунжерлі сораппен жабдықталған. Кабель муфтасы токқа енгізгішпен қосылған. Қондырғылар, бергіштігі 4-тен 16 м 3 қысымы 6,5 + 17МПа, ПƏК-і 35-40%, электрқозғалтқыш қуаты 2,2+2,86 квт, электрқозғалтқыштың айналу жиілігі 1500мин -1, салмағы 1377-ден 2715 кг-ға дейін қамтамасыз етеді сурет. Батырмалы диафрагмалық электрсорап 1 СКҚ колонна; 2 ағызғыш клапан; 3 айдау клапаны; 4 сорғыш клапан; 5 диафрагма; 6 осьтегі каналы; 7 бұрандалы серіппе; 8 цилиндр; 9 поршень; 10 корпус; 11 эксцентрик; 12 тірегіш; 13, 14 конусты редуктор; 15 батырмалы электрқозғалтқыш; 16 компенсатор диафрагмасы; 17 электр кабелі; 18 арнайы клапанның байланысы Диафрагмалық батырмалы плунжерлы 9 сорапты электрқозғалтқыш 15 конусты редуктор 13,14 жəне эксцентрик 11 арқылы іске қосып поршенін 9 жоғары немесе төмен 94

95 қозғалтып сұйықты айдауын қамтамасыз етеді. Электрқозғалтқышқа ток ұңғыма сағасынан кабель 17 арқылы жалғанады. Сорап екі бөлімнен тұрады: жоғарғы бөлімінде шеңберлі диафрагма 5 орналасқан, ол бірінші бөлікті екі бөлшекке бөледі. Диафрагманың үстіңгі аймағы сораптың өзі болып табылады, айдау клапаны 3 жəне де сору клапаны 4. Диафрагманың астыңғы бөлшегі А сұйық маймен толтырылады. А аймағын диафрагма 5 пен корпус 10 орналасқан цилиндр 8 поршень 9 құрайды. Оның жоғарғы жағы осьті канал 6 арқылы А камерасы мен қосылады. Поршеньнің үстінде бұрандалы серіппе 7 (пружина) орнатылған. Батырмалы қозғалтқышпен 15 поршень 9 арасында Б камерасы орналасқан, ол да сұйық маймен толтырылған. Батырмалы қозғалтқыштың астында компенсаторлы диафрагма 16 орналасқан. Қозғалтқыш А жəне Б камералары бір сұйық маймен толтырылған. А жəне Б камералары бір-бірімен арнайы клапанның байланысы 18 арқылы сұйық майдың ауысуына мүмкіншілік жасалған. А камерасынан Б камерасына артық майдың құйылуы немесе Б камерасынан А камерасына құйылуы клапанның байланысы 18 арқылы іске асырылады. Сораптың жұмыс істеу принципі. Электрқозғалтқыштың айналуы конусты редуктор 13, 14 арқылы эксцентрик 11 бұрайды, сөйтіп поршень 9 жоғары-төмен қозғалуын қамтамасыз етеді, оған бұрандалы серіппе 7 көмектеседі. Поршень төмен қозғалғанда, диафрагманың үстіндегі кеңістікте қысым төмендейді, айдау клапаны жабылып, сору клапаны ашылады, ұңғыма өнімі осы кеңістікке құйылады. Поршень жоғары қозғалғанда, А камерасында кысым көтеріліп, диафрагманы да көтереді. Сөйтіп диафрагманың үстіндегі кеңістікте қысым көтеріліп, сору клапаны жабылып, айдау клапаны ашылады да, ұңғыма өнімі осы кеңістіктен сораптыкомпрессорлы құбырға (СКҚ) айдалып кұйылады. Поршень қозғалғандағы Б камерасының көлімінің өзгеруіне байланысты, оның ішіндегі сұйық майдың да көлемі де өзгереді. Бұл өзгерістер компенсатор диафрагммасы 16 арқылы реттеледі. 95

96 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Ағындық сораптар Ағындық сорапты қондырғы сағалық жер беті жəне батырмалы жабдықтан тұратын, мұнайды өндірудің сорапты механикалық жүйесі болып табылады. Жер беті жабдығы өз құрамына: айырғышты, күштік сорапты, сағалық арматураны; БӨА (кип) батырмалы жабдық-отырғызылатын түйіні бар ағындық сорапты кіргізеді (3.17-сурет) Сурет. Ағындық сорапты қондырғы 1 ағынды сорап, 2 ұстағыш, 3 күштік сорап, 4 айырғыш, 5 өнімді қабат Ағындық сораптар жылжымалы бөліктерінің болмауы, жинақтылығы, жоғары төзімділігі, коррозияға тұрақтылығы жəне абразивті тозуы, арзандылығымен айырықшаланады. Ағындық қондырғының ПƏК-і басқа гидравликалық сорапты жүйелердің ПƏК-не жақын. Ағындық сораптың жұмыс сипаттамасы электрбатырмалы сораптың сипаттамасына жақын.

97 Ағындық сорап (3.17-сурет) сопломен 2 қосылған, СКҚ-ға 1 айдалатын арын əсерінде болатын жұмыс сұйығы (мұнайдан немесе судан жақсы) көмегімен іске қосылады. Ағын саптаманың жіңішке тілігінен өткенде, араластырғыш (диффузор) алдында үлкен жылдамдыққа ие болады, сондықтан каналда 3 қысымды төмендетеді. Бұл каналдар қабатпен жəне пакер асты кеңістігімен 6, сорап іші арқылы 5 қосылған, мұнан қабат сұйығы сораппен сорылып, жұмыс сұйығымен қосылу камерасында қосылады. Одан кейін сұйықтар қосылысы сораптық сақиналы кеңістігімен қозғалып, СКҚ-ғы жұмыс сұйығы қысымымен құбыраралық кеңістігімен жоғары бетке көтеріледі. Сорап жоғары тұтқырлы сұйықтарды сора алады жəне қиын жағдайларда пайдалануы мүмкін (қабат сұйығының жоғары температурасы, өнімде құм мен ілеспе газдың айтарлықтай мөлшерде болуы жəне т.б.) сурет. Ағындық сораптың сұлбасы 1 сорапты-компрессорлы құбырлар, 2 сопло, 3 каналдар, 4 диффузор, 5 сораптың кіріс бөлігі, 6 пакер асты кеңістік Гипротеңізмұнайгаз ҒЗЖИ мəліметтері бойынша қажағышты ортада ағындық сораптың қызмет ету мерзімі 8 айдан кем емес, сұйықтың теориялық алынуы 4000 м 3 /тəу-ке дейін, максимальды түсіру тереңдігі 5000 м, батырмалы сораптың салмағы 10 кг. 97

98 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 98 III Тараудың бақылау сұрақтары 1. ШҰС қондырғысының негізгі түйіндерін атаңыз. 2. Терең сораптың жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз. 3. Тербельмелі-станоктың негізгі бөлшектері. 4. Терең сорапты тəсілмен пайдаланғанда ұңғыма сағасын қалай жабдықтайды? 5. Тербелмелі-станокты теңдестіру түрлері. 6. Алмалы-салмалы жəне тұрақты сораптардың арасындағы айырмашылықты түсіндіріңіз. 7. Газ якорінің атқаратын міндеті жəне жұмыс істеу принципі. 8. Құмға арналған якорьдің атқаратын міндеті жəне жұмыс істеу принципі. 9. Терең сорапты толтыру коэффиценті деп нені айтамыз? 10. Терең сораптың өндіру коэффициенті деп нені айтамыз? 11. Өндіру коэффициентіне қандай факторлар əсер етеді жəне оларды ескеру? 12. Терең сораптың теоретикалық өндіру формуласын жазыңыз. 13. Қандай штангасыз сорап түрлерін сіз білесіз? Оның қай түрі кең тараған? 14. Қандай ұңғымада ортадан тепкіш сорапты (ОТС-ЭЦН) қолдануы тиімді? 15. ОТС-тың батырмалы қондырғысының негізгі бөлшектері. 16. Протектордың қызметі. 17. ОТС қандай топтарға бөлінеді? 18. ОТС-тың қабылдау жағында орналасатын газ сепараторының жұмыс істеу принципі? 19. ОТС-тың пайдалану кезінде ұңғыма сағасын қалай жабдықтайды? 20. Бұрандалы сораптың жұмыс құралы ретінде не саналады? 21. Бұрандалы сораптың жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз? 22. Бұрандалы сораптың артықшылығы. 23. Бұрандалы сораптың қодырғысына нелер кіреді? 24. Бұрандалы сораптың негізгі бөліктері. 25. Гидропоршеньді қондырғы неден тұрады?

99 26. Гидропоршеньді қондырғының жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз? 27. Гидропоршеньді қондырғының артықшылығы мен кемшілігі. 28. Диафрагмалы сорапты қандай ұңғымаларда қолдану тиімді? 29. Диафрагмалы сораптың жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз? 30. Ағынды сорапты қондырғы қандай бөліктерден тұрады? 31. Ағынды сораптың жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз? 99

100 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Зерттеу түрлері 4. ҰҢҒЫМАЛАРДЫ ЗЕРТТЕУ Зерттеудің мақсаты мен түрлері Тау жыныстарының геология-физикалық параметрлері туралы мəлімет алу үшін, қабатта қаныққан сұйықтар мен газдардың физикалық қаситтерін, ұңғыманың түп маңындағы жағдайды, ұңғының өзін, лақтырма желілерін, кəсіптік жабдықтар жəне газ ұңғылары əртүрлі зерттеулерге ұшырайды. Тура мəліметтер бұрғылау кезінде таужыныс үлгілерін, яғни керн алуда, ұңғы зерттеулері кезінде сұйықтар мен газдарды сынау процесі барысында жəне оларды зертханалық жағдайларда талдау жасау арқылы алады. Қосымша мəліметтер. Қабаттардың геологиялықфизикалық параметрлерін, ұңғы маңындағы тау жыныстарын, қабатта қаныққан сұйықтар мен газдардың, ұңғы түп маңындағы жəне ұңғының жағдайы, геофизикалық, гидродинамикалық жəне термодинамикалық зерттеулер арқылы алады. Ұңғыны зерттеудің барлығы алғашқы, белгілі уақыттағы жəне арнайы деп бөлінеді. Алғашқы зерттеулер. Кеніштің геометриялық өлшемін анықтау, қабаттың фильтрациялық жəне геология-физикалық сыйымдылық параметрлерін, қабаттың мықтылық сипаттамасын, қабаттық сұйықтардың жəне газдардың физикалық қасиеттерін жəне құрамын, ұңғы оқпаны жұмысының гидродинамикалық жəне термодинамикалық шарттарын білу мақсатында, кен орынды барлау барысында, барлау ұңғыларында жүргізіледі. Бұл мəліметтердің барлығы мұнайды жəне ұңғы түбіндегі газды алу шарттарын анықтау, ұңғының пайдалану режимінің технологиясын, сынақтық кəсіпшілік, пайдалану жобасын құрастыруға, өндірістік игеру мен пайдаланудың жүйесін жобалауға пайдаланылады. Белгілі уақыттағы зерттеулер. Қайталану мерзімі анықталған барлық өнім өндіретін ұңғыларында жүргізіледі. Бұл кезде қабат жағдайын, түп маңы аймағының, ұңғы түбінің жəне

101 оқпаны туралы мəліметтер алынады. Бұл мəліметтер пайдаланудың режимін бекітуіне немесе өзгеруіне байланысты пайдаланылады. Сонымен қатар ұңғының шығымының ұлғаюын анықтау шаралары үшін жəне изобар карталарын (бірдей қысым сызығын) тұрғызу үшін, кеніштің игеруін бақылап жəне реттеу жүйелері үшін пайдаланылады. Қабат қасиеттерін жəне ұңғы өнімділігін зерттеу үшін гидродина-микалық зерттеулердің түрлері қолданылады. Оларды екі топқа бөлуге болады. Бірінші топқа өнім алынудың қалыптасқан əдістері жатады. Екінші топқа тұрақты мұнай (газ) шығыны бар, тоқтатылғын ұңғыдағы түп қысымның көбейіп өзгеруін бақылайтын жəне қабатты гидротыңдау əдістері жатады. Арнайы зерттеулер кен орынның өзіне тəн пайдалану шарттарына байланысты өндіруші жəне бақылаушы ұңғыларда жүргізіледі. Ұңғыны немесе қабатты арнайы зерттеудің мəліметтері игеру жүйесін бақылап реттеуге, кəсіпшілік жабдықтардың техникалық-экономикалық жұмыс көрсеткіштерін жақсартуға жəне жаңа техника мен технологияларды енгізуге пайдаланылады. Ұңғыны зерттеу кезінде сұйықтардың шығымын өлшеу, əртүрлі шығын өлшегіш (расходомер) жəне өнім өлшегіш (дебитамер) көмектері арқылы жүргізіледі. Газ шығынын газесептегіш- шығын өлшегіштермен, яғни расходомермен анықтайды. Қабаттық жəне түптік қысымдарды терең түсірілетін монометрлермен өлшейді. Ұңғы жабдығын ұңғы түбіне фонтанды арматурада орналасқан арқанның 7 көмегімен лубрикатор 4 арқылы түсіреді (4.1-сурет). Ұңғыға монометерлерді жəне басқа жабдықтарды түсіру үшін жоғары өтімділік қабілеті бар шынжыр табанды тракторлар мен қалқымалы шынжыр табанды транспортерларға бекітілген механизацияланған шығыр арқылы жүргізіліп жүзеге асады. Осындай механизацияланған шығыр арқылы ұңғыға жабдықтарды 600 м тереңдікке дейін түсіруге болады. 101

102 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 4.1-сурет. Ұңғыға жабдықтар түсіру сұлбасы: 1 ұңғы жабдығы; 2 ұңғы; 3 монометрлер; 4 лубрикатор; 5 лубрикатор басы; 6, 8 шығыршықтар (ролики); 7 арқан; 9 шығыр Қалыптасқан режимдерде ұңғыларды зерттеу Егерде өнімді ұңғымысында шығым (дебит) мен түп қысым уақытқа байланысты өзгермесе, онда игеру режимі қалыптасқан болып есептеледі. Қалыптасқан түп қысым мен шығымның (дебитін) тіркелуінен кейін ұңғыманы басқа игеру режиміне ауыстырып, жаңа режимде оның жаңа параметрлері анықтайды. Зерттеуді 3-4 жұмыс ремимінде жүргізеді жəне əдетте зерттеліп отырған ұңғы аймағындағы қабаттық қысымның өзгерісінің (динамикасын) тіркелуімен аяқтайды. Ол түп қысымы толық қалыптасқан ретінде, тоқтатылған ұңғымада анықталады жəне жұмыс істеп тұрған ұңғылардың арасындағы ағымдағы қабаттық қысымға сəйкес болады. Ұңғыманы зерттеудің нəтижесінде қалыптасқан іріктеу əдісімен ұңғы шығымының (дебитінің) қысым айырмашылығына (депрессия) тəуелділігін көрсететін индикаторлық диаграммамен сипатталады (4.2-сурет). 102

103 4.2-сурет. Индикаторлық сызықтар, шығымның (дебиттің) қысымдардың төмендеуіне тəуелділігі: 1, 4 түзу сызықты кисықсызықты; 2 шығым (дебит) осіне қатысты дөңбекшікті; 3 шығым (дебит) осіне қатысты иілген Q f P пл P ). ( з Газ ұңғылары үшін индикаторлық диаграмманы көлемдік Q немесе массалық G координаттарымен көрсетіледі. Газ шығымы (дебиті) қабаттық (контурлық) жəне түп қысымдарының квадраттарының айырмасына тəуелді. ( P ) 2 2 пл P з Айдау ұңғылары үшін мұндай диаграмма ұңғының қабылдау қабілеттілігінің Q өзара түп қысымы мен қабат қысымдарының төмендеуіне қатысты тəуелділігін көрсетеді. P P ) ( з пл 1-диаграмма түзу түрінде, ол инерциялық күштер (аз) елеусіз жəне біртекті сұйықтардың ағыны кезінде, арындық режимде қабатты пайдаланатын ұңғылар үшін диаграмма түзу сызықты. Қабатта депрессияның ұлғаюымен жəне сұйықтар мен газдардың сүзілу (фильтрациялық) жылдамдықтарының өсуімен инерциялық күштер елеулі жоғарылайды, қозғалыстың 103

104 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева сызықтық заңы бұзылады жəне индикаторлық диаграмма 4 дебит өсіне қарай қисаяды. 2-диаграмма қабаттарды еріген газ режимінде пайдаланатын мұнай ұңғыларына немесе мұнайға қаныққан жарықшақтық коллекторға тəн. Осы жағдайда индикаторлық сызықтардың қисаюы, түп қысымының төмендеуіне жəне сүзілу (фильтрациялық) жылдамдықтың өсуіне, сонымен қатар инерциялық күштердің пайда болуына байланысты жарықшалардың тұйықталуынан пайда болады. 3-диаграмма түп қысымы жəне дебит мұнай ұңғымаларының жұмысы қалыптаспаған режимде өлшенсе, яғни зерттеу барысының ақауларына байланысты. Кейде мұндай диаграммалар біртексіз қабаттар шартына сай, анықтап айта кетсек, депрессияның өсуінен бұрын-соңды болмаған əлсіз фильтрацияға байланысты сұйықтардың əлсіз ағыны келіп тұратын қабатшалардың игеруге кірістірілуімен түсіндіріледі. Индикаторлық диаграммалар тұрғызылып болғаннан кейін олардың матеметикалық моделі таңдалады. Индикаторлық диаграммалар мына теңдеулермен сипатталады: мұнай ұңғысы үшін: Q=k(P пл Pз) (4.1) газ ұңғысы үшін: q=k(p пл 2 P з 2 ) (4.2) мұндағы, Q жəне q мұнай жəне газ ұңғыларының дебиті; k индикаторлық түзулердің бұрыштық коэффициенті, яғни ұңғы өнімділігінің коэффициенті; P пл жəне P з қабаттық жəне түптік қысымдар. Қисық сызықты 2-диаграмма (4.2-сурет), арындық режим жағдайында индикаторлық түзу мынадай түрде жазылады: мұнай ұңғысы үшін: газ ұңғысы үшін: Р пл Р з = АQ + ВQ 2 (4.3) Р пл 2 Р з 2 = аq + bq 2 (4.4) 104

105 мұнда, А, а жəне В, b мұнай немесе газ ұңғылары үшін тұрақты коэффициенттер, оларды тағы фильтрациялық кедергілердің коэффициенттері деп атайды. Ұңғының максимальды өнімділігі Р з =0 болған кезде ғана мүмкін; мұндай өнімділікті потенциалды шығым (дебит) деп атайды. Q пот =kp пл Сұйықтың ұңғыдан потенциалдық дебитке тең алынуы көп жағдайда мүмкін емес, өйткені пайдаланудың қандай да болмасын түрінде ұңғыда оның түбіне қысым түсіретін қандай да бір сұйықтың бағанасы сақталады Қалыптаспаған режим кезінде ұңғыларды зерттеу Қалыптаспаған режимде ұңғыларды зерттеудің мəні болып олардың режимін өзгертіп жəне түптік қысымның уақыт өте келе өсуін бақылау болып табылады. Көп жағдайда ұңғыны тұрақты шығымда (дебитте) ұзақ мерзім игеруден кейін тоқтатады жəне түптік қысымның қалыптасуының қисығын (ҚҚҚ) немесе құбыраралық кеңістіктегі сұйықтың деңгейін тіркейді. Осындай əдіспен мұнай-газ жəне айдау ұңғыларының барлық түрлерін жəне суарынды режимде жұмыс істейтінін зерттейді. Осындай əдіспен газарынды жəне суарынды режимде жұмыс істейтін қабатарда бұрғыланған мұнай, газ жəне айдау ұңғыларының барлық түрлерін зерттейді. Газдың, таужыныстардың жəне қабаттағы сұйықтықтардың серпімділік қасиеттеріне байланысты тоқтатылған ұңғымадағы түп қысымы өзгереді. Біртекті қабаттан мұнай ұңғысына келетін сұйық ағыны кенеттен тыйылса, түптегі қысымның қалыптасу (ұлғаю) үрдісі (процесі) мына формуламен көрсетіледі. Q 2.25 Q (4.5) kh r 4 kh н н p t p p t ln lnt пр 105

106 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Газ ұңғысында p 2 t 2 q rzpстtпл 2.25 q rzpстtпл p0 ln lnt (4.6) 2 2 kh r 2 kht мұндағы р о жəне р(t) тоқтату мерзіміне дейін жəне тоқтату мерзімінен кейінгі t уақыты; Q жəне q ұңғыны тоқтатуға дейінгі мұнай жəне газ ұңғысының дебиті; χ қабаттың пьезоөткізгіштік коэффициенті; m кеуектілік; μ н, μ г қабаттағы сұйықтың, яғни мұнай мен газдың динамикалық тұтқырлығы; β ж, β п сұйықтың жəне қабат жынысының сығылу коэффициенті; c rпр rc e ұңғының келтірілген радиусы; с ұңғының жетілмеуінің коэффициенті. k Мұнай қабаты үшін: m н пр ж п ст газ қабаты үшін: Pk k m Г р з (t) қисығын түзуге айналдырып (4.3-сурет), (4.5) теңдеуді келесі түрге келтіреміз: p A ilnt (4.7) мұндағы 106 a Q 2.25 ln, н 2 4 kh rпр Q н i 4 kh Экспериментті нүктелер уақыт өте келе (4.7) теңдігіне сəйкес түзуге орналастырылады, ол ұңғыны жапқаннан кейін де оған сұйықтың келуінің жалғаса беретінімен түсіндіріледі. Бұл нүктелерге жанама түзуді жүргізеді, сондықтан өңдеу əдісі жанама деп аталады. Графикалық түрде А мəнін ордината осіндегі кесінді ретінде, ал і түзудің бұрыштық коэффициенті ретінде табылады.

107 Графиктер арқылы А жəне і мəндерін тапқан соң қабат параметрлерін (гидроөткізгіштік, өткізгіштік, пьезоөткізгіштік) анықтаймыз. 4.3-сурет. Түптік қысымның t уақыт ішінде қалыптастыру қисығы р з (t) (а) жəне оны жанама тəсілімен өңдеу (б) Қабаттарды гидротыңдау. Бір немесе бірнеше ұңғыларды игеруге жіберу немесе тоқтату көршілес ұңғылар жұмысына əсерін тигізеді немесе оны ұңғы интерференциясы деп атайды. Бұл əсердің нəтижесі қабаттық жүйелердің қасиетін жəне шығым (дебит) импульсінің қарқындылығына тəуелді. Ұңғылардың өзара əсерінің нəтижелеріне қарап қабаттың қалыптасуының жəне оның қасиеттерін зерттеу гидрозерттеу немесе гидротыңдау деп аталады. Зерттеу барысында əсер етуші ұңғымадағы түп қысымының өзгеруіне байланысты қабаттың қасиетін байқайды Мұнай жəне газ ұңғымаларын зерттеуге арналған тереңдік құрылғылар Тереңдік манометрлер мен термометрлер Жергілікті жағдайда МГГ-2У геликсті манометр газ кен орындарында кеңінен қолданылады. (4.4-сурет). Газ қысыммен құбырдағы саңылау 11 арқылы, геликсті серіппе ішінде 8 орналасқан сұйық пен сильфонға 10 əсер етеді. Осының нəтижесінде серіппенің бос шеті, қысымға пропорционал 107

108 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева бұрышқа бұрылады. Жазушы ұшы 6, каретка 5 осіне перпендикуляр жазықтықта айналып, диаграмма ретінде қағазға жазады. Каретка 5, сағаттың механизмімен 2 байланысқан жүрісті винт 4 бойынша қозғалады. Құрылғы тұлғасында термоқалта бар, оған ұңғыма түбінің температурасын тіркеуге (анықтауға) арналған максималды термометр 12 орналастырылады. 4.4-сурет. МГГ-2У Геликсті манометр 1 сым; 2 сағат механизмі; 3 фрикцион; 4 жүрісті винт; 5 каретка; 6 жазушы ұшы; 7 шток; 8 геликс; 9 жалғайтын желіс; 10 сильфон; 11 саңлау; 12 термометр Жазылған диграмманың интерпритациясы, манометрді ұңғымаға түсірер алдында диаграмма қағазына сызылатын нөлдік сызыққа қатысты, жазу ординатының шамасы бойынша іске асырылады. МГГ-2У манометрімен қысымды өлшеудің қателігі, өлшеудің жоғарғы шегінің 0,5%-ын құрайды. Шығарылатын манометрлерде өлшеудің келесі шектері бар: 0; 5; 10; 16; 20; 25 және 30 МПа. Максимальды жұмыс температурасы 373 К, диаметрі 36 мм, ұзындығы 1386 мм және манометр салмағы 6,9 кг. 108

109 4.5-сурет. МГП-ЗМ поршеньді манометр 1 сым; 2 максимальды термометр; 3 саңылау; 4 жалтыратылған шток серіппесі; 5 манометрдің жұмыс істеу кеңістігі; 6 жұмыс серіппесі; 7 жалтыратылған поршень; 8 сальник; 9 барабан; 10 жазушы ұшы; 11 сағат механизмі; 12 қысатын серіппе МГП-3 поршеньді манометр кен орындарда кеңінен қолданылады (4.5-сурет). Жоғарғы шеті құрылғы тұлғасына бекітіледі, ал төменгі шеті поршеньмен қосылған серіппемен теңестірілген жылтыратылған шток-поршеньмен 7 газ қысымы қабылданады. Арнайы сұйықпен толтырылған сальникті втулкада поршень жеңіл қозғалады. Поршеннің бос шеті 7 терезе 3 арқылы берілетін қаламмен 10 диаграммалық бланкіде қысымды белгілейді. Алынған диаграммалардың интерпретациясы, жазу ординатасын 0,01-0,02 мм дейін дəлдікпен өлшеуге мүмкіндік беретін КГМ-3 типті компараторлы тақтайша көмегімен іске асырылады. Манометрдің жоғарғы бөлігінде, максимальды термометр орналасатын термоқалта бар. МГП манометрінің қателігі, өлшеудің жоғарғы шегінің 1,5%-ын құрайды. Манометрдің өлшеу шектері 16; 20; 40 МПа 109

110 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева болып шығарылады. Манометрдің максимальды жұмыс температурасы 423 К, оның диаметрі 33 мм, ұзындығы 1658 мм, салмағы 7 кг. 4.6-сурет. ДГМ-4М диффиренциалдық ұңғымалық манометр 1 сым; 2 тығын; 3 манометр тұлғасы; 4 жоғарғы штуцер; 5 клапан; 6 қысатын гайка; 7 сағат механизмі; 8 жетекші; 9 барабан; 10 шток; 11 клапан; 12 поршень; 13 ағызгыш құбыршақ; 14 серіппе; 15 клапан; 16 төменгі штуцер; 17 төменгі клапан серіппесі ДГМ-4М диффиренциалдық ұңғымалық манометр мұнай жəне газ ұңғымаларында қысым өзгерісінің жоғары дəлдікті өлшеу үшін жүргізуде қолданылады (4.6-сурет). Бұл құрылғы көмегімен, қалыптаспаған режимде зерттеулер кезінде қысымның қалпына келу қисығын алады. (ҚҚКҚ) Манометр, поршеньнен 12 жəне серіппелі клапанмен 11 бөлінген 2 секция камерадан тұрады. Жоғары шекте клапан қисықта түсуінен ашылады, ал төменгі шекте трубина 13 сығылу нəтижесінде ашылады. Манометрдің сезімділік табалдырығы 0,0005 мпа. Газ қысымының əсерінен шток 10 пероны ығысады да, жоғарғы камерадағы барабанда 9 орналасқан диаграмманың қағазына жазады. 110

111 Манометрдің жоғарғы жəне төменгі бөліктерінде 5 жəне 15 клапандары қосылған штуцерлар 4 жəне төменгі штуцер 16 бар. Төменгі клапан 15 жабық кезінде, штуцерге 4 киілетін зарядты ине арқылы азот немесе ауа келеді, манометрде түптік температураға түзету есебімен ұңғымадағы өлшеу нүктесіне тең қысым немесе соған жақын қысым пайда болады. Құрылғының максимальды жұмыс қысымы 30,0 мпа, ал температура К. Қысымның өлшеу өзгерісі, бастапқы қысымның 10-20%-ын құрайды. Құрылғы диаметрі 36 мм, қосымша камерасымен қоса ұзындығы 1400мм, салмағы 6,3 кг. 4.7-сурет. «Сириус» ұңғымалық термометр Ұңғымалардағы температураны өлшеу. Мұнай-газ қабаттарындағы температура, оларды қоршаған тау жыныстарының жылу режимімен анықталады. Біз білетіндей, 111

112 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева тереңдеген сайын жер қыртысының жоғары қатпарының температурасы геотермиялық градиентке сəйкес таралады. Əртүрлі аудандарда геотермиялық градиент 0,011-ден 0,055 0 С/м дейін өзгереді. Қазіргі уақытта температураны өлшеу үшін, МГН-2 геликсті манометрі негізінде жасалған Сириус ұңғымалық термометрлері кеңінен қолданылады (4.7-сурет). Ондағы сезімтал элементі ирек түтік 1 болып табылады. Оның ішкі қуысы геликстің 2 ішкі қуысымен қосылған. Геликстің бос шетінде аралық білік 3 жəне төлке 4 көмегімен еспе 5 бекітіледі. Температураның көрсеткіштері, барабанда 6 орналасқан диаграммалық қағазға жазылады. Барабан сағаттық механизм 9 көмегімен редуктор 8 жəне винт 7 арқылы айналады. Толтырғыштар ретінде фреон-12 қолданылады, ол 0-373К температурада жұмыс істеуге есептелген, хлорлы этил К, су К жəне толуол К. Максимальды жұмыс қысымы 100МПа. Ұзындығы 2000 мм, диаметрі 32 мм, салмағы 10 кг Тереңге түсірілетін шығымөлшегіш (дебитомер) Бірнеше өнімді қабатты ашқан ұңғымен немесе өнімді қабаттың біртекті емес құрылымы болып жұмыс істеген кезде, əртүрлі қабатшалардан келіп құйылатын мұнай мен газ көлемін бақылап тұру қажет. Мұны əртекті аймағындағы қабатшалардан келетін сұйықпен газдың ағынының жылдамдығын тереңге түсірілетін өлшегіш (дебитомер) арқылы білеміз. (4.8-суретте) ВНИИ құрылымының «Паток-5» тереңге түсірілетін өлшегіш жабдығының кешендік сұлбасы көрсетілген. Ол сұйықтың, қысымның температураның жəне мұнайдың ылғалдылығының шығынын өлшеуге арналған. Оның ұзындығы 2,67 м, диаметрі 40мм. Қысымды өлшеу шегі 25 мпа (ақаулығы 1,5%), шығымы т/тəу, температурасы С дейін. 112

113 4.8-сурет. ВНИИ құрылымының «Паток-5» тереңге түсірілетін өлшегіш жабдығының кешендік сұлбасы Блокка бөлініп өлшегіштерден тұратын жабдықты ұңғыға кабель 1 арқылы түсіреді. Локатор 2 өлшеу нəтижелерін ұңғы тереңдігінде ұстап тұру мүмкіншілігін береді. Қысымның өзгеруін өлшейтін Геликсті монометр 3 жəне геликс соңында орналасқан ферритті жарты сақиналы қысым мөлшерін өлшейтін (датчик) 4 катушкасының ішінде орналасқан жəне оның индуктивтілігін өзгертеді. Температураны жартылай өткізгішті элемент 6 арқылы анықтайды, олардың ток өткізу кедергісі температуралық ортаның төмендеуіне жəне жоғарылауына пропорционалды. Сұйық шығынын 8 бен 11 ішектеріне бекітілген турбинасы бар датчик 9 арқылы анықтайды, оның бұралу бұрышы сұйық шығынына пропорционалды. Осы кезде катушка ішіндегі ферритті жарты сақиналы пішінді жабдық, оның индуктивтілігін өзгертеді. Ал ыдыстағы мұнай ылғалдығын датчик 10 арқылы тіркейді. Өнімнің шығынын табу үшін, ұңғыға түсірілгеннен кейін жабдық айналасындағы ұңғы қимасын, мұнай, су жəне газ шығым өлшегіш арқылы өтетіндей етіп икемді пакерлермен жабады. 113

114 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Пакерді ашып-жабу үшін, бұранда 14 қозғалмалы төлкеге 13 біріктірілген гайканы редуктор 15 арқылы электрқозғалтқыш 16 қозғалысқа келтіреді. Қаңқаның металды пластинкалары 12 пакерді ашқан кезде иіледі жəне оларға кигізілген қабы ұңғы қабырғасына ығыстыра отырып барлық ағынды жабдыққа бағыттайды. Электронды блоктар 5 пен 7 индуктивтіліктің жиілікке (частота) өзгеруіне ықпалын тигізеді (индуктивтіліктің өзгеруіне сəйкес шығатын сигналдың жиілігіде өзгереді). Ағынның пішінін түсіру үшін аспапты қабаттың табанына дейін түсіреді жəне пакерді ашқаннан кейін оны жабынына дейін жəйлап көтереді. Жоғарыдан белгі жіберу арқылы аспапқа бірінен соң бірі керекті мағлұматтарды тіркейді. Аспап автоматты режимде жұмыс істей алады. «Поток-5» кешенді аспаптар бір сүзгімен ашылған көп қабатты шоғырларды зерттеуге ыңғайлы. Бір мезгілде қабатшалардың шығынын жəне түп қысымын өлшеу, олардың əр қайсысының қасиетін бақылауға мүмкіншілік береді. Ағын пішіні (немесе айдау ұңғыларының жұтылуы) қабаттың аймағын жəне қабатта шығымды өсіру мақсатында селективті түрде əсер етуге мүмкіншілік береді. 4.9-сурет. Ағын пішінінің сұлбасы 4.9-суретте ағынның пішінді сұлбасы көрсетілген, осыдан сұйықтың ағыны тек екі интервалдан кейін 1 жəне 2 пайда болады. Оқпанның басқа бөлігі жұмысқа қатынаспайды, оның себебі қабаттың қуыстары бұрғылау кезінде ластанғанымен түсіндіріледі. Көп жағдайда ағын пішіні бұрғылау кезінде ластанған оқпан маңынан өткендігінен болғанын сипаттайды. Одан алшақ жерде тікелей жарықшалармен өткізгіш аймақ араларында құйылуы мүмкін. Газ ұңғыларын зерттеу үшін пакерсіз «Метан-2» текті шығын өлшегіштер қолданылады. 114

115 4.3. Терең сорапты ұңғымаларды зерттеу Динамометрді қолдану Ұңғымадағы сораптың жұмысын жəне штангаларға түсетін салмақты бақылау үшін, жазу құрылғысы бар салмақ өлшегіш (динамограф) қолданылады. Осы құрылғылар көмегімен динамограмманы алады ол штангалар ілінетін нүктесінде, олардың қозғалғанына тəуелді өзгеріп отыратын салмақтың əсер ету сұлбасы. Мұнай кəсіпшілігінде қолданылатын динамографтар жұмыс істеу принциптеріне сəйкес сипатталады: механикалық гидравликалық электрлік электрмагниттік тензометриялық. Көп таралған гидравликалық динамограф ГДМ-3. (4.10-сурет) сурет. Гидравликалық динамограф аспабының сұлбасы. Аспапты тербелмелі-станоктың арқанды алқасына, оның қорғаныс тетік 10 жəне қуыс 8 ішінде мықтап ұстап тұратындай етіп орналастырады. Бұл қуыста геликсті серіппеге 7 түсетін 115

116 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева салмақ, сұйық қысымына ауысады. Бұл кезде қалам 6 бланкада динамограмманы сызады. Динамограмма бір цикл ішінде жазылады, оның жүрісі «жоғары жəне төмен». Қозғалмалы тақта 5 бланкпен бірге бағыттауыш 4 арқылы жылжиды, өйткені балансирдің басы жоғары қарай көтерілгенде, бір жағы қозғалмайтын саға жабдығына бекітілген сым 1, шығыршықтан тартылып, оны бұрандамен 3 бірге айналысқа келтіреді. Бұл кезде диаграммасы бар тақта да қозғалады. Төменге қарай жүріс кезінде қайтпалы серіппе қайта айналып тақтаны бастапқы қалпына келтіреді. Жылтыратылған штокқа түскен салмақ жоғарыға қозғалу шегіне қарай келесі ретпен өзгереді: Төменге қарай жүрістің соңында жылтыратылған шток жəне плунжер төменгі қалыпта болады, бұл кезде сораптың айдау клапаны ашық, ал қабылдайтыны жабық. Жылтыратылған штокқа штангалар салмағынан түсетін жүктеме ғана əсер етеді. Бұл қалыпқа диаграммадағы А нүктесі сəйкес келеді сурет. Теориялық динамограмма. S пл плунжер жүрісінің ұзындығы; P вн сұйықтағы төменгі қалыптағы штангалар салмағы (P min ); Р вв жоғары қалыптағы сұйық жəне штангалар салмағы (P max ) Жылтыратылған шток жоғары қарай жүрісі кезінде айдау клапаны жабылады, оған штангалар салмағынан басқа да құбырдағы сұйық салмағы да əсер етеді. Жылтыратылған штоктың сұйық бағанасынан түскен қысымды қабылдауы диаграммада АБ түзуінде көрсетілген. бб түзуі штангалардан

117 түскен салмақты қабылдаған кездегі жылтыратылған штоктың орын ауыстыруын көрсетеді. Осыдан кейін плунжердің қозғалысы басталады, бұл кезде қабылдау клапаны ашылады яғни, Б нүктесі. Жылтыратылған штокпен плунжердің жоғары қарай жүрісі, өзгермейтін салмақ кезінде болады, динамограммада бұл процесс БВ түзуінде көрсетілген. Бұл жағдайда жылтыратылған штокқа түскен салмақ, сұйыққа түсірілген штангалар салмағына жəне плунжер (р)-ға сұйық бағанасына түсетін қысымға тең. Төменге қарай жүрістің бастапқы кезінде айдаушы жəне қабылдайтын клапандар жабық, жылтыратылған штокқа штангалардың жəне сұйықтың толық салмағы əсер етеді (В нүктесі). Жылтыратылған штоктың төменге қарай қозғалысы кезінде штоктан, штангалардан, плунжерлардан салмақ, яғни жүктеме кетіп, құбырларға ауысады; құбырлар созылады, ал штангалар қысқарады (БГ- түзуі). Гг түзуі жылтыратылған штоктың салмақ кеткеннен кейінгі ауысуын көрсетеді, ал штангалардың қысқару жəне құбырлардың созылуы салмақтарының қосындысына тең. Жылтыратылған штоктан салмақ кеткеннен кейін айдау клапаны ашылып, плунжердің төменге қарай қозғалысы басталады (Г нүктесі). Жылтыратылған штоктың жəне плунжердің кезекті жүрісі ашық клапанға жəне өзгермейтін салмаққа байланысты өтеді (ГА түзуі). А нүктесінде цикл жаңарады. Бұндай динамограмма газдан тазартылған жəне толтыру (наполнения) коэффициенті бірге тең жағдайында, сонымен қатар динамикалық жүктеме болмағанда, яғни (жылтыратылған штоктың - штанганың - плунжердің) жоғары жəне төмен баяу қозғалысы кезінде пайда болады. Егер тереңге түсірілген сораптың жұмысы кезінде штангалармен құбырлардың созылуы жəне қысқаруы боламағанда жағдайда, теориялық динамограмма тік бұрышты болар еді. Үйкеліс күші қозғалысқа қарсы бағытталған, сондықтан жоғары қарай жүрісте жүктеу көбейеді, ал төменге қарай азаяды. Инерциялық жүктемелер динамограмманың 117

118 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева инерциялық бұрылысын тудырады. Түзулердің толқын тəріздес болуы штангалардың тербелу процестерімен түсіндіріледі. Сораптың қалыпты жұмысының бұзылуына қарай динамограмманың пішіні өзгеріп отырады, сол арқылы бұзылудың себебін сорапты жоғарыға көтермей-ақ білуге болады сурет. Штангалық сораптың тəжірибелік динамограммалары. а қалыпты тыныш жүрісті жұмыс; б газдың əсер етуі; в сораптың ұңғы ағысынан берілісінің жоғарылауы; г плунжердің төмен отырғызылуы; д плунжердің салынбайтын сораптың цилиндрынан шығуы; е плунжердің салмалы сораптың жоғары шектелген гайкасына соғылуы; ж айдау бөлігіндегі ағылулар; з сіңіру бөлігіндегі ағылулар; и айдау бөлімінің толық істен шығуы; к сіңіру бөлімінің толық істен шығуы; л сорап жұмысының жартылай фонтанды болуы; м штангалардың үзілуі (үзікті сызықтар мен теориялық динамограммалар көрсетілген) Ұңғыларда эхолот аспабын қолдану Штангалы ұңғыма сораптар қондырғысы (ШҰСҚ) мен жабдықталған ұңғыларды зерттеудің қиындығы, оны тереңге түсірілетін аспаптарды өндіру, құбырларға түсірілуі мүмкін емес, себебі штанглардың тізбегі жəне тереңдік сорап бөгет жасайды. Сондықтан ұңғы түбіндегі қысымды анықтау үшін,

119 басқаша əдіс қолданады, яғни гидростатикалық қысымның формуласының көлемімен пайдаланамыз. Ұзақ тұрған ұңғымадағы қабат қысымы мына формуламен анықталады. пл ж qh ст мұндағы, H ст статикалық деңгей, м; ж ұңғымадағы 3 сұйықтың тығыздығы кг / м. Сұйық тығыздығын, сулануды ескере отырып, газдан тазартылған мұнайдың тығыздығына тең 2 деп қабылдайды. q еркін түсу үдеуі (q=9.81 м / с ). Жұмыс істеп тұрған ұңғыдағы түп қысымы мынадай: заб т qh дин мұнда, H дин динамикалық деңгей, м. Эхолотты пайдалануды жүргізуден кейінгі алынған нəтижелер арқылы ұңғының тереңдігін L жəне сұйық деңгейіне дейінгі H ур арақашықтығын біле отырып мынаны анықтауға болады: немесе H ст L - H ур H дин L - H ур Эхолот ЭП-1 тереңдік сораптармен жабдықталған ұңғыдағы сұйық деңгейін өлшеуге арналған. Эхолот жинағына мыналар кіреді: оқты сақпан тіркеуіш шілдер біріктіргіш шлангалар. Оқты сақпан біріне-бірі кигізілген екі құбырдан тұратын инфрақысқа жиілікті дыбысты импульстың көзі болып табылатын жабдық. Кілтшемен біріктірілген ішкі құбырда жалын сөндіргіш орналасады. Оқты сақпанның құбыраралық кеңістігінде термофон орнатылған, ол арқылы акустикалық 119

120 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева импульс электрлікке айналады. Ол текстолитті сақина пішінді, оның саңылауында W əрпі тəрізді диаметрі 30 мм жəне ұзындығы 40 мм вольфрамды сым тартылған. Вольфрамды сым регистордан келетін электр тогымен қызады. Акустикалық белгілердің əсерінен С дейін қызған вольфрамды сымның температурасы өзгереді. Бұл электрлі кедергінің өзгеруіне əкеледі. Термофондағы ток кедергісінің кемуі тізбектегі токтың өсуіне əкеледі, осыдан келіп күшейткіштің шыға берісінде импульсті кернеу туындайды. Тіркегіш кірмелі жабдығынан, күшейткіштен, ток беретін блоктан жəне таспалы механизмді жазбашадан тұрады. Тіркегіштің конструкциясы тасымалдауға ыңғайлы металды чемодан тəрізді. Тіркегіш оқты сақпанға арнайы шланга арқылы тіркелген. Тіркегіштің ұңғы қасына орнату үшін жабдыққа тринога біріктірілген суретте зерттеу жүргізудің сұлбасы көрсетілген сурет. Электрлі зерттеуді жүргізудің бірбеткей сұлбасы Бұл мақсат үшін репер қолданылады. Репер құбыр кесіндісі тəріздес, оны белгілі бір тереңдікте сорапты-компрессорлы құбырларға (СКҚ) орнатады.

121 Репер құбыраралық қима ауданының 65% жауып тұрады. Осылай таспада үш шыңдар пайда болады. (4.14-сурет). бірінші шың акустикалық импульске сəйкес; (атылу) екіншісі реперден импульстің тойтарылуы; үшінші импульстің сұйық деңгейінен тойтарылуы сурет. Кəдімгі эхограмма. Т толқынның реперге дейінгі өту уақыты. р Т ур толқынның деңгейге дейінгі өту уақыт Деңгейге дейінгі арақашықтық метрмен төменгі формуладан анықталады: H ур H p мұнда, Н р реперге дейінгі арақашықтық (реперді орнату кезінде өлшенеді) Газ жəне газконденсатты ұңғымаларды зерттеу Газ ұңғыларын зерттеу 4.15-суретте ағымдағы газ ұңғымасын байланыстыру сағасын құрал жəне жабдықтармен зерттеудің технологиялық сұлбасы бейнеленген. Газ ұңғымаларын қалыптасқан режиммен зерттеу келесі ретте жүргізіледі. L L ур р 121

122 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева сурет. Газ ұңғымасын зерттеуін жүргізудегі жабдықталған құралдардың орналасу сұлбасы. 1 диафрагмалық өлшеуіш (ДИКТ); 2 манометрлер; 3 ұстағыш; 4 термометрлер Зерттеудің алдында ұңғыма түбіндегі қатты жəне сұйық бөлігін жою үшін минут үрлейді. Үрлеуден кейін қысымды қалпына келтіру үшін ұңғыманы жауып қояды. Көптеген кен орындарда бұл уақыт 2-3 сағатты құрайды. Диафрагмалық өлшеуіштегі газдың нашар ағымын (ДӨГКА) калибрлық саңылаудың кіші диаметрлі болатын диафрагманы орнатады. Бұдан кейін түпкі ысырманы ашып, құбырдың сыртқы кеңістігіндегі ДӨГКА диафрагмасы алдындағы қысым жəне температура орнатылған жағдайдан кейін ұңғыманы жұмысқа жібереді. Бұл газдың қысымы мен температурасын зерттеулер журналына жазып алып, ұңғыманы тоқтатып, түпкі ысырманы толық жабады. Диафрагманың санына қарап бұл операцияларды бірнеше рет қайталайды. Газдың ДӨГК диафрагмасына қысымы мен температурасынан əрбір диафрагманың өнімін (шығымын) мына формуламен есептейді: q= СР TZ С осы диафрагмаға кеткен шығын коэффициенті. Ластанған газ жағдайында Пито құбыры пайдаланылады (4.8)

123 q=1,73d 2 H T (4.9) D ағын диаметрі, мм; H қысым төмендеуі, мм.рт.ст. (сынап бағанасы); газдың қатынастағы тығыздығы; t температура, 0 C Газбен қамтамасыз ету жүйелерін өлшеу дифференциалды шығын өлшеуіші ДП-410, ДП-610 жəне тағы басқаларының көмегімен жүргізіледі. Статикалық құбыраралық жəне динамикалық қысым ДӨГКА диафрагмасы ұңғы түбіндегі қысымды өлшейді. Зерттеу барысында құм немесе су бүлінсе зерттеулерді тоқтатады сурет. Индикаторлық қисық 2 2 P пл жəне Р з жəне q мəндері орнатылған режимдегі ұңғыдағы газ сағасы-ның теңдеуін бейнелейтін индикаторлық қисықты бейнелейді P пл 2 - Р з 2 = ag - bg 2. ag тұтқыр үйкелісте өтудегі қысымның жоғалуы; bg 2 кеуектілік бұралаңдауы инерциялық күштер əсеріне үлкен мəнді жоғарғы жылдамдықты газдардағы қысымның жоғалуы. Теңдеудің екі бөлігін q ға бөліп: 123

124 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Р =а+bq теңдігін аламыз. q График бойынша а жəне b-ның фильтрациялық кедергінің коэффициентін анықтауға болады. Алынған түзу ордината осінде ізделінген а,в-ны тангенс бұрышы арқылы абсцисса осінде таниды. Бұл əдіс графаналитикалық деп аталады. Əдетте ұңғыманың жоғарғы шамадағы мүмкіншілігі екі көрсеткішпен газдың еркін шығымымен (атмосферада толық ашылған ұңғы) жəне абсолютті еркін газдың шығымы (қысымға қарсы түпкі шығым ол 0,1 мпа тең) сурет. пл q тəуелділік Газконденсатты ұңғымаларды зерттеу Газконденсатты кен орын ұңғымасын зерттеу өндірілген өнімге газдан сынама алуға шикі конденсаттың мөлшерін анықтауға, газдан əртүрлі режимдегі жер бетінде бөлінетін конденсат ұңғыма байланысы жəне конденсат бөліну шартына мінездеме беру мақсатын зерттейді. Зерттеу процесінде əдетте қозғалмалы қондырғының екі түрі қолданылады: 1) термостатикалық емес (жоғары кəсіптік өнімі болғанда); 2) термостатикалық ұңғымадан алынған газдың көп емес бөлігі.

125 Жай қондырғылар ұңғымаға кəсіптік жəне жалпы мінездеме береді. Термостатикалық изотерма мен изобараны жəне Джоуль-Томсон коэффициентін, газ бөлінген кездегі оның сағасында қысым жəне температураның мəнін алуға мүмкіндік береді. Газконденсатты ұңғыманың жұмысына толық мінездеме беру үшін жəне оның өнімін өлшеу үшін, арнайы қозғалмалы қондырғылар қолданылады сурет. Қозғалмалы қондырғының біреуінің принципті сұлбасы Қондырғы автотіркемеге жабдықталған жəне болат шарнирлі 1 құбырдың көмегімен ұңғымаға қосылған. Одан кейін газ штуцер арқылы циклонды айырғыштың бірінші сатысына 2 түседі, одан кейіні циклонда 3 тазалау сатысы жүреді. Айырғыштарға өлшеуіш цилиндрлер 4 қосылған, ізбе-із жəне параллель жұмыс жасауы мүмкін. Конденсат босатылып су, қоспа жəне газ қондырғыдан атмосфераға немесе газөткішке бағытталады. Бөлінген өнім ыдысқа 5 келеді, ондағы сынаманы зерттеуде қолданады. Платформада кіші термостатикалық 6 қондырғыдан, газдан əртүрлі мəнді темпетурада жəне қысымда конденсат бөлінеді. Газ жəне конденсат сынамалары зертханада мұқият зерттеледі. Айырғыштан бөлінген сұйық мөлшерін бір литр əртүрлі 40 ыдысқа орнатқан бес кран арқылы өлшейді. Үш реттелген штуцер айырғышта əртүрлі қысым тудырады. Термостатикалық қондырғыда газ салқындатылуы жоғарғы 125

126 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева орынды дроссельдеу арқылы жүзеге асырылады. Оның қызуы үшін электрқыздырғыштар қолданылады. Айырғыштарда бөлінген конденсаттан өткен газ ағынына қатысы ұңғының өнімінің негізгі мінездемесін береді. Мысалы құрамындағы меншікті конденсат мөлшері (газдыконденсат факторы) (г/м 3 немесе см 3 /м 3 ) əртүрлі мəнді температурада жəне қысымда болып келеді. Айырғыштарда жəне термостатикалық қондырғыда алынатын шикі конденсат 0,1 мпа-да контейнердегі қысымды төмендету жолымен жəне газсыздандырумен 20 0 С температура кезінде газдың мөлшерін өлшеп дегазациялайды. Шикі конденсатта пентандар жəне жоғары қызуда қайнайтын көмірсутектер мына теңдеумен анықталады: 126 bq V 20 4 мұндағы b шикі конденсаттағы ауыр құрамды пентанның құрамы,см 3 ; q айырғыштағы шикі конденсат мөлшері, см 3 /м 3 ; V шикі конденсат сынамасы бар контейнер көлемі; 20 4 пентан жəне ауыр көмірсутектердің тығыздығы. Пентан жəне жоғарғы қызуда қайнайтын көмірсутек К бөлінген газды былай табады: К=e M мұндағы, е бөлінген газдағы пентан жəне одан да ауыр көмірсутектерінің көлемдік мөлшері; М бөлінген газдағы пентан жəне одан да ауыр көмірсутектерінің молекулярлық масссасы. Пентан жəне одан да ауыр көмірсутектерінің жалпы мөлшері: bq 20 П= М 4 + V Кеніштегі конденсат қоры:

127 мұндағы Q 3 З=Q 3 П шоғырдағы газ қоры. IV Тараудың бақылау сұрақтары 1. Мұнай мен газ ұңғымаларында зерттеу жұмыстарын не үшін жүргізеді? 2. Зерттеудің қандай түрлері бар? 3. Ұңғымаларда қандай гидродинамикалық зерттеулерді жүргізеді? 4. Ұңғымаға тереңге арналған аспаптарды қалай түсіреді? 5. Қалыптасқан режим деп нені айтады? 6. Индикаторлық диаграмманы қалай тұрғызады? 7. Индикаторлық қисықтың түрлерін түсіндіріңіз. 8. Ұңғыманың потенциялды шығымы деп нені айтады? 9. Қалпына келу қысымының қисығын (ҚКҚ) қалай тұрғызады? 10. Қалпына келу қысымының қисығы арқылы қандай параметрлерді анықтауға болады? 11. Қалпына келу қысымын жанама бойынша өндеу тəсілін түсіндіріңіз. 12. Сұйықтың қабат бойына таралуы не үшін жүргізіледі? 13. Қабат пен түп қысымын өлшеу үшін қандай терең аспаптарды қолданады? 14. Геликсті терең манометрінің жұмыс істеу принципі. 15. Дифференциялды терең манометрінің жұмыс істеу принципі. 16. Қандай мақсаттарда тереңге арналған шығымөлшегіш пен зерттулерді жүргізеді? 17. Тереңге арналған шығымөлшегіштің жұмыс істеу принципін жəне қондырғы құрылымын түсіндіріңіз. 18. Ағыс қырын (профиль) қалай түсіреді? 19. Динамографтың негізгі түйіндері мен жұмыс істеу принципі? 20. Теоретикалык динамограмма бойынша жалтыратылған штоқтың жоғары жəне төмен жүрісі кезінде түсетін салмақ өзгерісін баяндаңыз. 127

128 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 21. Тəжирибелік динамограмманың теоретикалык динамограммадан айырмашылықтары неге байланысты? 22. Сораптың жұмыс істеу кезінде қандай кемшіліктер динамограммаға көрсетіліп шағылдырылады? 23. Эхолоттың қызметі. 24. Эхолоттың бөлек бөлімдерінің міндеттері. 25. Аспаптың қолдануының шегіне жеткен кездегі негізгі параметрлерін атаңыз. 26. Ұңғымада сұйық денгейінің тереңдігін қалай анықтайды? 27. Газ ұңғымаларының сағасын зерттеулерді жүргізу үшін қалай жабдықтайды? 28. Газ ұңғымасының шығымын қандай аспаппен өлшейді? 29. Фильтрациялық кедергі коэффициентін қалай анықтайды,түсіндіріңіз. 30. Газ ұңғымасының еркін жəне абсолютті еркін шығымы деп нені айтады? 31. Газконденсатты ұңғымалар үшін қандай зерттеу қондырғысын қолданады? 32. Газконденсатты анықтау үшін қалай зерттеулер жүргізеді? 33. Айтылған зерттеу кезінде қандай параметрлерді анықтайды? 128

129 5. ҰҢҒЫМАЛАР ӨНІМІН ҰЛҒАЙТУ ЖƏНЕ ОЛАРДЫ ЖӨНДЕУ 5.1. Ұңғылардың өнімділігін арттырудың тəсілдері Тəсілдердің жалпы сипаттамасы Мұнай мен газ өнімділігі жəне айдау ұңғыларының жұту қабілеті негізінен өнімді қабатты құрайтын жыныстардың өткізгіштігіне байланысты. Кез келген ұңғыманың жұмыс істеу аймағындағы жыныстардың өткізгіштігі жоғары болған сайын, соғұрлым оның өнімділігі мен қабылдағыштығы жоғары жəне керісінше. Бір қабаттың өткізгіштігі, оның əрбір аймағында күрт өзгеруі мүмкін. Жыныстардың табиғи өткізгіштігі əртүрлі себептермен уақыт өтісімен өзгеруі мүмкін. Ұңғыны бұрғылау аяқталған кезде түп аймағы сүзгіленген сазды ерітіндімен жиі ластанады. Мұнай жəне газ ұңғымаларын пайдалану кезінде түп аймағындағы жыныстардың өткізгіштігі күрт төмендеуі мүмкін. Себебі кеуектер парафинді жəне шайырлы тұнбалармен, сонымен бірге саз түйіршіктерімен де тығындалып қалады. Айдау ұңғыларының түп аймағы айдалатын судың құрамында болатын əртүрлі механикалық қоспалармен (лай, саз, темір тотығы жəне т.с.с.) ластанады. Ұңғылардың түп аймағындағы жыныстардың өткізгіштігін жасанды түрде дренажды каналдардың санын жəне өлшемдерін арттыру, жыныстардың жарылымын көбейту жəне кеуекті каналдар қабырғаларында отырып қалған парафин, шайыр жəне лайларды жою арқылы арттырады. Ұңғылардың өнімділігін арттыру тəсілдерін шартты түрде мынадай 4 түрге бөлеміз: 1) Химиялық тəсілдер 2) Механикалық тəсілдер 129

130 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 3) Жылыту тəсілдер 4) Кешенді (физикалық-химиялық) Қай тəсілді қолдану, қабаттың жағдайына байланысты болады. Химиялық тəсіл (қышқылмен өңдеу). Бұл тəсіл нашар өткізгішті карбонатты жыныстарда жақсы нəтижелер береді. Сонымен қатар бұл тəсіл құрамында карбонатты қосылыстар жəне карбонатты керіштейтін заттары бар керіштелген құмтастарда қолданылады. Бұл қышқылдың таужыныстардың кейбір түрлерін ерітуге негізделген. Ал бұл өз кезегінде кеуекті каналдарды тазалап кеңейтеді, соның арқасында өткізгіштік артып, ұңғылардың өнімділігі артады. Механикалық тəсіл (қабатты гидравликалық жару жəне гидроқұм ағынды перфорация). Əдетте тығыз жыныстармен түзілген қабаттарда жарықшақтарды кеңейту мақсатымен қолданылады. Жылыту тəсілдері. Кеуекті каналдар қабырғаларын парафиннен, лайдан тазалауға жəне түп маңы аймағын химиялық тəсілмен өңдеуді қарқындату үшін қолданылады Қышқылмен шайып өңдеу Тұз қышқылымен өңдеу Көп жағдайларда ұңғыны өңдеуге тұз қышқылын (HCl) қолданады. Тұз қышқылмен өңдегенде қышқыл мынадай карбонатты жыныстарды ерітеді: əктас, доломиттер, доломиттелген əктас, ал бұлар мұнай жəне газ кен орындарының өнімді қабаттарын құраушылар. Əктаспен əрекеті: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Доломитпен əрекеті: CaCO 3 * MgCO 3 + 4HCl = CaCl 2 + MgCl 2 + 2CO 2 + 2H 2 O Тұз қышқылымен карбонаттар əрекетінің өнімдері хлорлы кальций (CaСl 2 ) жəне хлорлы магний (MgCl 2 ) жоғары

131 ерігіштігіне байланысты тұнбаға түспейді. Өңделгеннен кейін олар ұңғыдан өнімімен бірге шығарылады. Əрекеттен түзілетін көмірқышқыл газы СО 2 да жер бетіне оңай шығарылады. Тұз қышқылымен өңдеуде ол ұңғы қабырғасындағы жыныстармен бірге кеуекті каналдардағылармен де əрекеттеседі жəне де ұңғы диаметрі үлкеймейді. Ұңғыны өңдеу үшін 8-20%-ды тұз қышқылы ерітіндісін қолданады. Көп қолданылатын 12-15%-ды НСl ерітіндісі. Қабаттың 1 м өңделетін қуатына 0,4-тен 1,5 м 3 -ге дейін тұзқышқыл ерітіндісі қажет. 5.1-сурет. Тұз қышқылмен өңдеуді жүргізудің сұлбасы Гидропоршеньді сораптарды өндіру сұйығының жұмыс сұйығымен бірігіп немесе бөлініп қозғалысына жəне т.б. байланысты дара өте үлкен тереңдіктен ( м) сұйықты көтеруді қамтамасыз етеді. Гидропоршеньді сораптардың артықшылығы сорапты ауыстыру кезіндегі түсіріп-көтеру жұмыстарын автоматтандыру мен қашықтықтан басқару мүмкіндігінің болуы. Олардың кемшілігі гидравликалық қозғалтқыштың жақсы жұмыс істеуі үшін талап ететін ұңғыманы ұқыпты тазалап тұру үшін, оны жұмысшы сұйығымен жабдықтау жүйесін кəсіпшілікке орналастыру қажеттілігіне байланысты. 131

132 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Тұз қышқылында кейде біраз мөлшерде темір тотығы болады, олар ұңғыны өңдеу кезінде ерітіндіден мақта түрінде түсіп қабат кеуектерін тығындап тастауы мүмкін. Темір тотығын қышқылда ерітінді түрде сақтау үшін тұрақтандырғыштар қолданылады. Тұрақтандырғыш ретінде сірке қышқылын алады. Темір тотығының тұз қышқылындағы концентрациясына байланысты сірке қышқылы 0,8-1,6%-ды дайындалған тұз қышқылының көлеміндей қосылады. Ұңғыдан əрекет өнімдерін жоюды жеңілдету мақсатымен қышқылды дайындау кезінде жеделдеткіштер қосады. Бұл беттік активті заттар əрекет өнімінің беттік керілуін төмендетеді. Кеуек каналдарының қабырғаларында адсорбцияланып, жеделдеткіштер жыныстан судың бөлуінен жеңілдетеді жəне жыныстардың мұнаймен ылғалдалану жағдайын жақсартады. Жеделдеткіштер түрінде əртүрлі беттікактивті заттар катапин-а, ДС, ОП-10 жəне басқалары қолданылады. Тұз қышқылды ерітіндіні орталық қышқылдың базада немесе тікелей ұңғының басында дайындайды. Ұңғыны тұз қышқылымен өңдеу технологиясы қабаттың физикалық қасиетіне, қуатына жəне басқа жағдайларға байланысты өзгеруі мүмкін. Қарапайым жағдайда қышқылды қабатқа айдау процесі сорап көмегімен немесе өздігінен ағу арқылы жүргізіледі. Кейде қышқылды айдау алдында сазды жəне керіш қабыршақтарын бұзу үшін қышқылдық ванна қолданады. Бұл кезде өңделу интервалындағы оқпанды толтыратындай етіп 6-8%-дық қышқыл ерітіндісін айдайды. Өнімді қабаттары негізінен силикатты заттардан тұратын терригенді жыныстардан құралған қабатарда, тұз жəне плавликовті-фторсутекті қышқыл пайдаланады. Бұлар сазқышқыл жəне ұңғыны өңдеудің бұл түрі сазқышқылмен өңдеу деп аталады. Термоқышқылды өңдеу. Ұңғының түп маңында парафинді жəне асфальтті-шайырлы заттарға толып өнімділігі түскен кезде, түпті тоздырып барып, осы заттарды еріткеннен кейін қышқыл мен өңдеу тиімдірек болады. 132

133 Алдымен қышқылмен жəне басқа бір заттың арасындағы əрекеттен түзілген экзотермиялық жылу арқылы қыздырылған тұз қышқылы ерітіндісімен ұңғы түбі өңделіп, кейін кəдімгі қышқылмен өңделеді. Термоқышқылды өңдеуде магний қолданылады. Себебі ол қышқылмен əрекеттескенде үлкен жылу түзіледі жəне əрекет өнімі толығымен ериді. Mg + 2HCl + H 2 O = MgCl 2 + H 2 O + H кдж 1 кг магнийді еріту үшін 15%-дық 18,6 л тұз қышқылы қажет. Ол кезде қышқыл хлорлы магнийлі бейтарап ерітіндіге айналады жəне С-ге дейін қызады. Парафинді жəне шайырды еріту үшін бұдан біраз төмен температура қажет. Сондықтан рационалды түрде магнийді қолданып, бөлінген жылудан ерітінді С арасында болуы қамтамасыз етілуі керек. Əдетте термоқышқылды өңдеу үшін пруткалы магний қолданылады (пруток диаметрі 2-4 мм, ұзындығы 60 мм). Пруткілерді арнайы наконечниктерге салып, сораптыкомпрессорлы құбырлар арқылы ұңғыға белгіленген тереңдікке түсіреді Қабатты гидравликалық жару Қабатты гидравликалық жарудың (ҚГЖ) мəні ұңғыға айдалатын сұйық арқылы түптегі қысымды арттыру арқылы қабаттағы жарылымдарды кеңейту. Қысымды түсіргеннен кейін жарылымдар қайтадан жабылып қалмау үшін, оларға таңдалып алынған ірі түйіршікті құм айдайды. Гидропоршеньді сораптарды өндіру сұйығының жұмыс сұйығымен бірігіп немесе бөлініп қозғалысына жəне т.б. байланысты дара өте үлкен тереңдіктен ( м) сұйықты көтеруді қамтамасыз етеді. Гидропоршеньді сораптардың артықшылығы сорапты ауыстыру кезіндегі түсіріп-көтеру жұмыстарын автоматтандыру мен қашықтықтан басқару мүмкіндігінің болуы. Олардың 133

134 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева кемшілігі гидравликалық қозғалтқыштың жақсы жұмыс істеуі үшін талап ететін ұңғыманы ұқыпты тазалап тұру үшін, оны жұмысшы сұйығымен жабдықтау жүйесін кəсіпшілікке орналастыру қажеттілігіне байланысты сурет. Қабатты гидравликалық жаруды жүргізудің сұлбасы. а пакерді орнату; б жарылым; в жарылымдарды бекіту. 1 пайдаланушы колонна; 2 СКТ колоннасы; 3 өнімді қабат; 4 пакер ҚГЖ үрдісі бірінен кейін бірі жүргізілетін этаптардан тұрады: 1) Қабатқа жарылым түзетін сұйықтық айдау; 2) Құм тасығыш сұйықтықты айдау; 3) Құмды жарылымға тығындауға арналған сұйықтықты айдау. ҚГЖ кезінде жару жəне құмтасығыш сұйықтық ретінде бір сұйық алынады. Сондықтан терминологияны жеңілдету үшін əдетте бұл сұйықтықтарды жару сұйығы деп атайды. Жару сұйығының негізінен екі түрі қолданылады: 1) Көмірсутекті сұйықтық; 2) Сулы ерітінділер Кейде су-мұнайлы жəне мұнай-қышқылды эмульсиялар қолданылады.

135 Көмірсутекті сұйықтықтарды мұнай ұңғыларында қолданылады. Оларға жоғары тұтқырлықты шикі мұнай; мазут жəне оның мұнаймен қоспаларды; дизельді жанармай жəне мұнай қоюлатылған шикі мұнай жатады. Сулы ерітінділер айдау ұңғыларында қолданылады. Оларға: су; сульфитті-спирт; сулы ерітінді; тұз қышқылы ерітіндісі; əртүрлі реагенттермен қоюланған су; қоюланған тұз қышқылы ерітіндісі. ҚГЖ кезінде жарылымдарды толтыру үшін ірі түйіршікті, гранулометрлік құрамы бойынша біртекті, өлшемі 0,5-тен 1,0 мм-ге дейін кварцты құм түйіршіктері қолданылады. Қабатқа айдалатын құм көлемі жыныс жарылымдарының дəрежесіне байланысты. Құмтастардан жəне аз жарылымдарды əктастардан құралған қабаттарға 8-10 т құм ұңғыға жеткілікті. Кейбір жағдайларда бұл көрсеткіш 4-5 т дейін түсіріледі немесе керісінше 20 т дейін үлкейтеміз. Құмның құмтасығыш сұйықтыққа концентрациясы, оның сүзгілеу жəне ұстау қасиетіне қарай 100-ден 600 кг 1м 3 сұйықтыққа. Алдымен ұңғы түбі құмнан жəне саздан тазалайды жəне қабырғаларды ластаушы тұнбалардан жуады. Кейде ҚГЖ алдында тұз қышқылымен өңдеу немесе қосымша перфорация жүргізу дұрыс. Бұл жағдайда жарылу қысымы түсіп, тиімділігі артады. Тазаланған жəне жуылған ұңғыға диаметрі 89 мм-ден кем емес құбыр түсіріледі. Оның бойымен сұйық түпке бағытталады. Шегендеуші колоннаны жоғары қысымнан сақтау үшін, жарылатын қабат үстінен пакер орнатады. Ол ұңғының сүзілу зонасын жоғары жатқан бөлігінен толығымен айырып, сораптармен жасалатын қысым тек сүзілу зонасына жəне пакердің төменгі бетіне əсер етеді. Сонымен, қабатты сұйықпен жару үрдісінде пакерге төменнен жоғары қарай үлкен күш əсер етеді. Егер сəйкесінше шаралар қолданылмаса, онда пакерді сорапта-компрессорлы құбырлармен бірге көтеруі мүмкін. Бұны болдырмау үшін құбырларға гидравликалық якорлер орнатылады. 135

136 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Құбырға сұйықты айдаған кезде гидравликалық якорьдің поршеніне əсер етіп, нəтижесінде олар ұяларынан шығып шегендеуші құбырларға жабысады. Қысым қаншалықты жоғары болса, поршеньде соншалықты жоғары күшпен колоннаға жабысады. 5.3-сурет. Якорьдің жəне пакердің ұңғыда орналасуы. 1 шегендеуші колонна; 2 сорапты-компрессорлы құбырлар; 3 гидравликалық якорь; 4 пакер; 5 өнімді қабат; 6 хвостовик Поршеньнің тереңдігіне байланысты сақина қырлары колоннаға ұрылып сорапты-компрессорлы құбырлардың жылжуына қарсылық көрсетеді. Ұңғы сағасына арнайы головка орнатылады, ол арқылы ұңғыға жару сұйығын айдауға арналған агрегаттар қосылады. Негізгі қондырғыларға мыналар жатады: сорапты агрегаттар 4АН-700, 5АН-700, АНР-700. Бұл агрегаттардың максимальды қысымы 70 МПа болғанда 6 л/с, ал 20 МПа болғанда 22 л/с. Құмтасығыш сұйықтықты құммен араластыру үшін құмараластырғыш 3ПА немесе 4ПА типті, жоғары өтімді автомашиналарға орнатылған қондырғылар қолданылады. Құмды сумен араластыру жəне қоспаны сорапты агрегаттарға беру үрдісі механизацияланған. Құмараластырғыш 136

137 4ПА агрегатының жүк көтергіштігі 9 т жəне өнімділігі 50 т/сағ. Осындай агрегаттардың көмегімен құммен сұйықтың кез-келген концентрациясы дайындалады. Жару сұйықтықтарын МАЗ-500А немесе КрАЗ-257 автомобильдеріне орнатылған цистерналарда тасымалдайды. Бұл цистерналар құмараластырғыш қондырғыларға сұйықты апаратын жəне қосымша қондырғылармен қамтамасыз етілген. Қабатты гидравликалық жару үрдісінде əдетте бірнеше сорапты агрегат қолданылады. Олардың өзарасында жəне саға арматурасымен байланысуын жеңілдетіп, ұңғыға сұйықты айдау үшін өзбетінше жүретін блок манифольд қолданылады. Сорапты агрегаттар тез шешілмелі жəне иілімді байланыстар көмегімен құбырларды манифольд блогына қосылады, ол өз кезегінде саға арматурасымен қосылады Гидроқұмағынды перфорациялау Ұңғыларды гидроқұмағынды перфорациялау тəсілі сұйықпен құм ағынының кинетикалық энергиясын жəне түрлендіргіш қасиетін қолдануға негізделген. Бұл ағын перфоратор сұғындырмадан үлкен жылдамдықпен шығып, ұңғы қабырғасына бағытталған. Қысқа уақыттың ішінде құм жəне су ағыны шегендеуші колоннада саңылау немесе кесілім жəне канал немесе керішті таста жəне қабат жынысында қуыс түзеді (5.4-сурет). Ұңғыда орналастырылған сораптар арқылы сорапты-компрессорлы құбыр колонна бойымен сұйық құммен бірге перфоратор сұғындырмасына бағытталады. Гидроқұмағынды перфорацияда қабатты гидравликалық жаруды қолданылатын қондырғылар: сорапты агрегаттар, құмараластырғыш машиналар жəне басқаларда қолданылады. Жерасты қондырғылары сорапты-компрессорлы құбырлармен ұңғыға түсірілетін гидроперфоратордан тұрады. Гидроперфоратор қалбырында арнайы ұяшықтар бар, олар сұғындырмалар мен тығындағыш ұстағыштардан жасалған. Сұғындырма ұстағышында жалпақ гайкасы бар, ол қабатты өңдеу үрдісінде бұрандасы мен перфоратор қалбыры аумағын 137

138 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева шағылған құм жəне сұйық ағынан сақтау үшін қолданылады. Гайканың желінуіне байланысты ұстағыштар жəне сұғындырмалар ауыстырылады. Перфорациялау түріне байланысты сұғындырмалар перфораторларда əртүрлі орналастырылады. 54-сурет. Гидроқұмағынды перфорациялау Қабатты көлденең дөңгелек қуыс жасау арқылы ашу үшін, бір жазықта 4 сұғындырма орналастырылып, қалған ұяшықтарға тығындағыштармен жабады. Диаметральді қарама-қарсы тігінен қуыстарды жасау үшін, сұғындырмаларды тік жазықтықта перфоратордың екі жағынан да екі-үштен орналастырылады. Каналдарды жасауда сұғындырмаларды орналастыру саны, геологиялық-өндірістік жағдайлармен анықталады. Түсірілген колонна құбырларын перфорациялау алдында жұмысшы қысымға дейін сығады. 138

139 Гидроқұм ағынды перфорация мұнайлы ұңғыда құмтасығыш сұйық ретінде мұнай, ал айдау ұңғыларында су қолданылады. Түрлендіргіш материал ретінде фракциясы 0,5-0,8 мм таңдалған кварцты құмды пайдаланады. Құмның судағы концентрациясы г/л болу керек. Сұйықтың құммен қоспасының 1 қондырғыға айдау жылдамдығы 3,0-4,0 л/с. Бұл жағдайда қондырылмадан ағынның шығу жылдамдығы м 3 /с, ал қондырылмадағы қысым ауытқуы МПа. Өнімді қабаттың бір интервалын перфорациялау уақыты мин. Теменгі интервал перфорацияланғаннан кейін перфоратор келесі жоғарыға орналастырылады. Жаңа интервалда перфораторды орнату сол режимде процесті жүргізу қайталанады Өнімді арттырудың басқа да жолдары Ұңғының түп маңына жылумен əсер ету. Ұңғының түп маңына жылумен əсер ету, əдетте мұнайында парафин жəне шайыры көп пайдалану ұңғыларында қолданылады. Мұндай ұңғыларды пайдалану барысында температура түскен кезде мұнай өзінің құрайтын компоненттерінің фазалық тепе-теңдігі өзгереді, көтеру құбырларында жəне ұңғы қабырғасында жəне түп аймағында парафин жəне шайырдың шөгуі болады. Кеуектердің бітелуіне байланысты қабаттық сүзілу қасиеті жəне ұңғының өнімділігі түседі. Түп аймағын қыздырған кезде құбырлардағы, ұңғы қабырғаларындағы парафин жəне шайыр шөгінділері сүзілу аймағында жəне қабат кеуектерінде ерітіліп, мұнаймен бірге жер бетіне шығарылады. Бұл жыныстың түп аймағында сүзілу қабілетін жаңартады, тұтқырлығын төмендетеді жəне мұнайдың жылжығыштығын, қабатта жүруін жеңілдетеді. Түп маңы аймағын электрқыздырғыштар жəне газқыздырғыштар арқылы қыздырылған ыстық мұнай, мұнай өнімдері, су жəне бу арқылы, сонымен бірге қабатқа термохимиялық əсер ету арқылы қыздырылады. 139

140 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Электржылыту арқылы өңдеуде ұңғының түп маңына тросс-кабелі арқылы электрқыздырғыш түсіріледі. Ол перфоланатын қапқа жиналған құбырлы электрқыздырғыш элементтерден тұрады. Қыздыру əдетте бірнеше күн жүргізіледі. Кейін электрқыздырғышты ұңғыдан шығарып, оған cорап түсіріледі жəне ұңғыны пайдалануға енгізеді. Ұңғыға ыстық сұйықтықты айдау (мұнай, дизельді жанармай жəне басқалары) ұңғылық сорапты тоқтатпай құбыр сыртындағы кеңестің арқылы сорап көмегімен жүргізіледі. Ерітілген парафинді сорылатын мұнай ағынымен шығарылады. Бумен жылыту арқылы ұңғыны өңдеуде автомашинаға орнатылған жылжымалы бу өндіретін қондырғыларда (ЖБӨ) өндірілген ыстық бу жылу- тасушы болып табылады. ЖБӨ-ні (біреу немесе бірнеше) ұңғы сағасымен жоғары қысымды құбырлармен қосылады. Бу генераторлы қондырғыдағы бу өзінің қысымымен мұнайды сорапты-компрессорлы құбырлардан ығыстырып, қабаттың түп аймағына енеді. Бумен жылыту арқылы өңдеуде эксплуатациялық колоннадан сүзгі саңылауларының үстінде əдетте термоберік пакер орнатылады. Ол колоннаны айдалатын ұңғы буының жоғарғы температурасынан сақтайды. Буды ұңғыға белгілі бір уақытта айдалады, одан кейін жылудың қабатқа тарауы үшін ұңғы сағасын жабады. Бұдан кейін ұңғыны пайдалануды жалғастырады. Термогазахимиялық əсер ету (ТГХƏ). Бұл тəсіл арнайы аппаратта жанған кезде пайда болатын оқты газдың энергиясымен таужынысында жарылымдарды жасауға негізделген. Өңделетін интервалдың тереңдігіне байланысты оқты заряд массасы (3; 5; 7; 10; 15 кг) толық тау қысымына тең немесе одан (100 МПа дейін) жоғары қысымды ұңғыда жасауға мүмкіндік береді. Соның арқасында жаңа жарықтарды жасауға жəне бұрынғыларды кеңейтуге жағдай жасайды. Жыныстардың деформациялану үрдісінің қайтымсыздығыны байланысты, жасалған каналдар кей жерлерде сақталады. Бұл жарылымдарды бекітуден бас тартуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар оқты 140

141 зарядтың жарылуы кезінде көптеген жылу көлемі бөлініп, ол ұңғы түбінің қыздырылуына жəне қабаттағы мұнай тұтқырлығының төмендеуіне əкеледі. Қабатты оқты газ қысымымен жаруды өнімді қабаттары тығыз, жарылымды əктастар, доломиттер жəне сазды емес құмтастардан түзілген мұнай, газ жəне айдау ұңғыларында қолданған дұрыс. Ұңғыны торпедалау. Ұңғыны торпедалау үрдісі арқылы мұнай жəне газ ағынын арттыру, жарылатын затты торпеданы ұңғыға өнімді қабатқа қарсы жерде жарады. Жарылыстың əсерінен жарық пайда болады, оның арқасында ұңғыдан радиалды бағытта тарайтын ұңғы диаметрі жəне жарылым жүйесі үлкейеді. Торпедалау үшін келесі жарылғыш заттар қолданылады: тротил, тетрил, гексоген, нитроглицерин, аммонит, динамит жəне басқа. Торпедаларды көбінесе ашық түпті ұңғыларда жарады. Шегендеуші құбырларды сақтау үшін торпеда үстіне сұйық немесе қатты тығын орнатады. Қатты тығын ретінде мұнай, су немесе сазды ерітінді, ал қатты шығын ретінде құм, саз немесе керішті көпір қолданылады. Торпедалауда қатты тығын қолдану ұңғыны ұзақ тазалау жүргізу жұмысын қиындатады. Ұңғы түбін виброөңдеу. Ұңғы түбін виброөңдеу тəсілінің мəні, ұңғы түбіне дірілдеткіш арқылы жиі гидравликалық импульстар немесе əртүрлі жиіліктегі жəне амплитудағы күрт қозғалыстар толқынын қоздыру. Виброəсер ету арқасында қабатты жүйедегі жаңа жарылымдардың пайда болуынан жəне көне жарылымдардың кеңеюіне жəне түп маңының тазалануына əкеледі. Үрдісті жүзеге асыру мақсатында сорапты-компрессорлы құбырлар арқылы ұңғыға алтын типті гидравликалық дірілдеткіш түсіріледі, ол қабаттың өнімді аймағына орналастырылады. Жұмысшы сұйықтық дірілдеткіштен құбырлар арқылы өткенде үздіксіз гидравликалық соққыларды тудырады. Тербелістерді алтындалған дірілдеткіш қондырғы арқылы өтетін 141

142 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева жұмысшы сұйықты периодты түрде ағынын тау арқылы жасалады. Виброөңдеуде ұңғыға əдетте екі сорап орнатылады. Олар арқылы жұмысшы сұйықтың жылдамдықты бірінен екіншісіне ауыстырғанда үздіксіздігін қамтамасыз етеді. Ұңғы сағасы гидравликалық жару кезіндегідей жабдықталады. Жұмысшы сұйықтық ретінде мұнай, тұз қышқылы ерітіндісі, БАЗ (ПАВ) ерітіндісі жəне басқалары қолданылады Ұңғыларды пайдалану кезіндегі қиыншылықтар Парафин шөгінділері Көптеген мұнай кен орындарының мұнайы парафинді болып келеді. Қалыпты жағдайларда парафин қатты кристалл тəріздес зат, қабаттық жағдайда олар көбінесе мұнайда еріген күйінде кездеседі. Сəйкесінше жағдайларда парафин ұсақ кристалл күйінде мұнайдан шөгеді жəне де ол теңестірілген күйде жер бетіне шығатын мұнаймен бірге көтеріледі. Парафин шөгінділері көтергіш құбырларының қабырғаларына жабысып, олардың көлденең қимасының ауданын кішірейтеді, осының нəтижесінде штангалар тізбегі мен сұйық қозғалысының кедергісі артады. Парафин шөгінділерінің ұлғаюы əсерінен тербелмелі станоктың балансир басына түсетін салмақ артады, соның салдарынан оның тепе-теңдігі бұзылады, ал құбырлардың өте қатты парафиндалуы кезінде сораптың бергіштік коэффициенті де төмендейді. Парафиннің кішкене түйіршіктері клапанның астына түсіп, оның герметикалығын бұзады. Олар, сонымен қатар көтергіш құбырлардың жолында, лақтырушы (жинағыш) құбырларда, траптарда, қабылдағыш резервуарларда түзілуі мүмкін. Мұнайдан парафиннің түзілуіне мұнаймен бірге шығатын газдың қысымы төмендеген кезде ұлғаюы немесе қоршаған орта төменгі температурасы əсерінен болатын температураның айтарлықтай төмендеуі əсер етеді. Газ факторы неғұрлым жоғары болса, мұнайдың салқындауы (эффектісі) да соғұрлым жоғары болады.

143 Парафин көбінесе көтергіш құбырларда түзіледі (шөгеді). Оның қалыңдығы м тереңдікте нөлден жоғарылайды, ал м тереңдікте максимумға жетеді, ал одан əрі ағынның шөгіндіні шаюы (жууы) əсерінен азаяды. Шөгінділер ағынның гидравликалық кедерсін арттырумен қатар (дебитті) шығымды төмендетеді. Парафиннің шөгу процесі адсорбциялық сипатқа ие. Сондықтан құбырларды гидрофильді (полярлы) материалдармен жалату парафин шөгінділерімен күрес кезінде тиімді екенін көрсетті. Қорғағыш жабын жасау үшін лакокраскалы материалдар (бакелитті, эпоксоидты, ЮЭЛ лагі типті жаңартылған бакелитті-эпоксоидты), сонымен қатар əйнек, əйнек эмальдары қолданылуда. Ағынға химиялық реагенттерді қосу бұл құбырлар қабырғасының гидрофилизациялануына, ағындағы парафиннің кристалдану центрлерінің өсуіне, мұнайдағы парафин бөлшектерінің дисперстілігінің жоғарылауына əсер етеді. Мұндай реагенттерге суда жəне мұнайда ерігіштер БАЗ-дар жатады. Зерттеулер бойынша айнымалы магнитті өрісті пайдалану ағындағы кристалдану центрлерінің санын арттырады жəне парафиннің шөгуін болдырмайды. Парафин шөгінділерімен күресудің жылулық тəсілдері кезінде ұңғының құбыраралық кеңістігіне ыстық мұнай (газконденсат), қыздырылған бу немесе бу-ауалы қоспаны периодты түрде айдайды. Жоғары температура əсерінен парафин еріп, көтергіш құбырлар арқылы айдалатын жəне өндірілетін сұйықпен бірге жоғары шығады. Қырғыштар құбыр қабырғасынан парафин шөгінділерін тазалауға арналған. Оларды АДУ-3 жəне УДС-1 типті қондырғылардың электрқозғалтқыштары көмегімен арқан арқылы түсіреді жəне көтереді. Автоматты ұшатын қырғыштар газ мұнайлы ағынның əсерінен жоғары көтеріледі. Ал штангалы сораптарды пайдалану кезінде қырғыштарды штангалар тізбегіне бекітеді. Лақтыру құбырларын парафиннен тазарту резиналы шарлар (торпедалар) көмегімен жүзеге асырылады. Олар сұйық ағының арыны əсерінен қозғалады. 143

144 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева Осылайша ұңғыны тоқатапай жəне көтергіш құбырларды жер бетіне шығармай-ақ парафинмен күресу əдістерінің ең көп тараған түрлері мыналар: штангалар тізбегіне бекітілген, əртүрлі конструкциядағы механикалық қырғыштар көмегімен құбырларды тазарту; құбыраралық кеңістік арқылы айдалатын ыстық мұнай немесе бумен көтергіш құбырларды жылыту; көтергіш құбырларды электр тогымен жылыту; парафинді əртүрлі еріткіштермен еріту; құбырлардың ішкі бетін эмаль жəне əйнекпен жалату; əйнек аралас пластикті құбырларды қолдану Құм тығындарының пайда болуы Бұзылмалы борпылдақ коллекторлардан ашылған ұңғыны пайдалану кезінде қаңқаны бұзу жəне жыныс бөлшектерін түпке шығару түп маңы аймағында мүмкін болатын қысым градиентінің жоғарылауы шартымен байланысты. Түпте құмның жиналуы ұңғы дебитін төмендетеді жəне де түрлі қиындықтарға алып келеді, мысалы фонтандық құбырлардың қысылып қалуы. Қабаттан мұнаймен, бірге шығатын құм түпте құм тығынын түзуі мүмкін, соның нəтижесінде мұнайдың ұңғыға ағуы азаяды немесе мүлдем тоқтайды. Сорап жұмысы кезінде құм сұйықтықпен бірге сорапқа түсіп оның бөлшектерін (детальдарын) тоздырады жəне плунжер цилиндрде жиі қысылып қалады. Сорапты құмның зиянды əсерінен қорғаудың негізгі шараларына төмендегілер жатады: ұңғыдан жиналатын сұйықты негізінен оның шектелу жағына қарай реттеу; арнайы типті плунжер бар сораптарды қолдану ( құм қырғыш типті, арықшалы); сораптан өтетін сұйық ағынындағы құм концентрациясын төмендету жəне осы сұйық ағынының қозғалыс жылдамдығын өсіру мақсатында ұңғының құбыраралық кеңістігіне мұнай құяды; құбыр тəрізді штангаларды қолдану; 144

145 құм якорьлерін қолдану. Борпылдақ, əлсіз цементтелген жыныстардағы түп маңын бекіту үшін фенолформальдегидті, карбамидті жəне басқа шайырларды, сонымен қатар фенол спирттерін қолданады. Қолданылатын шайырлар кеуекті ортаға өту үшін олардың тұтқырлығы төмен жəне сұйық күйде болу керек, сонымен қатар шайыр қабатта қатты жəне сулы фазаға бөлініп, құммен жақсы араласуы керек. Қабатқа айдалатын сұйық шайыр құм бөлшектерін қоршап алады жəне қатқан кезде цементтеуші материал рөлін атқарады. Ішкі каналдарды алып жатқан сулы фазаны меңгеру кезінде жойылады. Өңдеуден кейінгі өткізгіштіктің күрт төмендеуін болдырмау үшін қабатқа шайырдың үш көлемі мөлшерінде конденсат немесе басқа жеңіл көмірсутек сұйығын айдайды. Сонымен қатар, түп маңы аймағын бекіту үшін цемент немесе цементті - құмды ерітінділер қолданылады. Тұрақсыз борпылдақ коллекторлардағы ұңғыларды пайдалану кезінде кіші диаметрлі тесік саны көп фильтрлерді қолданады. Қазіргі кезде бар перфораторлар көмегімен кіші диаметрлі иесік тесу мүмкін болмай отыр. Сондықтан фильтрлерді жер бетінде дайындап, содан соң түпке түсіреді. Ұңғы оқпанын құм тығындарынан тазалау. Құм тығыны пайда болған ұңғыны пайдалану үшін алдымен барлық жиналған құмды тазалау керек. Терең емес ұңғылардағы қалыңдығы үлкен емес құм тығындарын негізінен қауғамен (желонка) тазалайды. Қарапайым желонка диаметрі мм құбырдан тұрады жəне оның төменгі бөлігінде тарелкалы немесе шарикті клапан орналасады, ал жоғарғы бөлігінде арқан бекітілетін доға орналасады. Мұндай құбырдың ұзындығы əдетте 8-12 метрден аспайды. Ұңғы оқпанын құм тығындарынан қауғамен тазалау ұзақ та, тиімділігі аз операция. Одан гөрі құм тығынын ұңғыны жуу арқылы тазалаған жөн. Құм тығындарын қайталанбалы түрде жуу немесе гидробұрғылау арқылы тазартады. Жуу сұйығы ретінде 145

146 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева тығыздығы қабат қысымына сəйкес мұнай, сазды ерітінді, су (өңделген БАЗ), аэрацияланған сұйықтық, көпіршік қолданылады. Жуу айдалатын сұйықтың ағын энергиясының құм тығындарының бұзуы жəне оларды жоғарыға шығаруға негізделген. Жуу тура бағытта, кері бағытта, аралас жəне үздіксіз болуы мүмкін. Тура бағытта жуу кезінде сұйықты СКҚ арқылы айлайды да, құмды құбыраралық кеңістік арқылы шығарады. Ал кері бағытта жууда ағынды кері бағытта тудырады. СКҚ-дан шығатын ағын тығынды жақсы шаяды. 5.5-сурет. Ұңғыны тура бағытта жуу сұлбасы. 1 бағана (стояк); 2 иілгіш шланга; 3 вертлюг; 4 сақтандырғыш ысырма; 5 сағалық үштармақ (тройник); 6 жуу құбырлары (СКҚ); 7 шығатын жұмысшы сұйық ағынының жылдамдығын өсіруге арналған сұғындырма (насадка) Тығынның жақсы борпылдақтануын қамтамасыз ету үшін СКҚ-дың төменгі бөлігіне əртүрлі ұштамаларды бұрап кигізеді (қиғаш кесілген құбыр, сұғындырма, фреза жəне т.б.). бірақ та тура бағытта жууда ағынның жылдамдығы кері бағытта жууға қарағанда төмендеу болады. Сондықтан аралас жууда шаю СКҚ арқылы жүзеге асырылса, ал құмды шығару үшін қайтадан кері 146

147 бағытта жууға көшеді. СКҚ-дың башмагынан жоғарырық орнатылатын жуу қондырғысы құбыраралық кеңістік арқылы сұйық айдау, башмак арқылы СКҚ-ды шаю жəне СКҚ арқылы көтеру сияқты қызметтерді жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Жуу кезінде құбырларды көтергіштің вертлюгіне іліп қояды, ал сұйық жуу шлангасы арқылы жетеді. Кері бағытта жуу кезінде ұңғы сағасы жуу басы (сальник) арқылы герметизацияланады. Тура, үздіксіз жуу кезінде де жуу басын қолданады, бұл жерде сұйықтарды тоқтаусыз айдағанда құбырларды өсіруге мүмкіндік береді Тұз шөгінділері жəне олармен күрес Тұз шөгінділері қабаттағы судың қозғалысы кезіндегі кез келеген жерде ұңғыда, құбырларда жəне мұнай дайындау қондырғысының жабдықтарында түзілуі мүмкін. Тұз шөгінділерінің түзілу себептері: а) əртүрлі горизонттардан немесе қабатшалардан ұңғыға келетін судың химиялық сəйкессіздігі (мысалы, сілтілі сулар ащы сумен); б) термодинамикалық жағдайлар өзгерген кездегі сулытұзды жүйенің аса қанығуы. Тұз шөгінділері мұнай өндіру көлемін төмендетуге, ұңғы жұмысының жөндеу аралық мерзімін қысқартуға, кейбір жағдайларда оның зияндылығы сол пайдалануды өте қиындатып жібереді. Тұздардың негізгі компоненттері гипс немесе кальций жəне магний карбонаттары болуы мүмкін. Сонымен қатар оның құрамында кремний диоксиді, темірдің оксидті қосылыстары, органикалық заттар (парафин, асфальтендер, шайырлар) жəне т.б. болуы мүмкін. Шөгінділер тығыз немесе борпылдық болуы мүмкін, олардың металмен байланысы қабат тереңдігі артқан сайын өседі. Шөгінділердің құрамы жəне құрылысының əртүрлі болуы салдарынан олармен күресудің əдістері нақты, əр кен орынға жеке қарастырылып, таңдалынады. Тұз шөгінділерімен күресудің барлық əдістері келесідей екі үлкен топқа бөлінеді: 147

148 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 1) тұз шөгінділерінің түзілуін болдырмау əдістері; 2) тұз шөгінділерін жою əдістері. Құбырлардағы тұз шөгінділердің түзілуін болдырмау əдістерінің ең ыңғайлысы химиялық реагенттерді (тұз шөгінділерінің ингибиторлары) қолдану болып табылады. Оларды қайталанбалы түрде қабатқа жəне өндіруші ұңғының құбыраралық кеңістігіне айдайды. Ерітіндіге магниттік күш өрісі жəне ультрадыбыстармен əсер ету өте тиімді, сонымен қатар қорғаныс жабындарын (əйнек, жоғары молекулалы қосылыстар) қолданған жөн. Мұнай-су жинағыш құбырларындағы тұз шөгінділерімен күресте сағаға орнатылатын арнайы гипс жинағыш қондырғы қарастырылған. Тұз шөгінділерін химиялық реагенттер көмегімен жояды, ал кейбір жағдайларда қашаулармен бұрғылайды. Гипс шөгінділерінің түзілуін жоюдағы химиялық əдіс кезінде суда ерігіш натрий сульфаты тұзына жəне карбонат шөгінділеріне немесе кальций гидроксидіне айналдырады, содан кейін тұз қышқылы ерітіндісімен ерітеді де, одан əрі сумен шаяды. Айналдырушы реагенттер ретінде карбонатты жəне натрий бикарбонатын немесе калий, сонымен қатар сілтілі металдарының гидроксидтерін қолдану өте тиімді. Реагенттерді шөгіндінің интервалына қосады, оларды қайталанбалы түрде немесе тіпті үздіксіз циркуляциялау үшін де айдайды. Одан кейін СКО өткізеді жəне сумен жуады Гидраттың түзілуі Температура жəне қысымның төмендеуімен жүретін қабаттан газ алу кезінде су буының конденсациялануы жүреді жəне ол ұңғымен газ құбырларында жиналып қалады. Белгілі бір жағдайларды табиғи газ (метан, этан, пропан, бутан) компоненттері судың əсерінен түзілетін гидрат деп аталатын қатты кристалл тəріздес зат түзуге бейім болып келеді. Түзілген гидрат ұңғыны, газ құбырларын, сепараторларды бітейді, сонымен қатар реттегіш жəне өлшегіш құрылғылардың

149 жұмысын бұзады. Көбінесе гидрат түзілуі əсерінен штуцерлер жəне газды дроссельдендіру температурасының күрт төмендеуімен жүретін қысым реттегіштер істен шығады. Бұл газ кəсіпшілігі жабдықтарының қалыпты жұмыс істеуін бұзады, əсіресе қоршаған ортаның температурасы төмен жағдайларда. Ұңғыдағы гидраттың түзілуін болдырмау үшін келесі əдістер қолданылады: ұңғыны пайдаланудың сəйкесті режимі орнатылады; ұңғы түбіне үздіксіз немесе қайталанбалы түрде антигидратты ингибиторлар (метанол) айдайды; футерленген СКҚ (көтергіштер) қолданады; түпте түзілетін сұйықты жүйелі түрде жояды; ұңғыдағы газ пульсациясын тудыратын себептерді жояды. Гидраттың түзілуіне қарсы қолданылатын жоғарыда көрсетілген əдістердің ең тиімді жəне көп тарағаны газ ағынына метанолды қосу, яғни су буларының қату нүктесін төмендететін метил спиртін СН 3 ОН қолдану болып табылады. Метанол газды қанықтыратын су буларымен бірге қату температурасы нөлден айтарлықтай төмен спирт-сулы ерітінділер түзеді. Осылайша газ құрамындағы су буының мөлшері азайып, шықтану нүктесі төмендейді, сəйкесінше гидраттың түзілуі едəуір төмендейді. Табиғи газда су жəне конденсат буынан басқа əртүрлі қатты қоспалар (құм, тұз кристалдары) болуы мүмкін. Газдағы қатты бөлшектер газ құбыры мен жабдықтарды тоздырып, арматураның саңылаусыздығын бұзады. Газды сұйық жəне қатты қоспалардан тазарту үшін ұңғыларға газды сепараторларды орнатады Ұңғыманы жер асты жөндеу Кез келген ұңғымаларды (мұнай, параметрлік, газ, айдау жəне т.с.с.) пайдаланған жағдайда оларды мезгіл-мезгіл жөндеп тұру қажет. Ұңғыма ішінде өнім көтергіш құбырлар тізбегін (НКТ), штангаларды, терең сораптар мен басқа сораптарды жəне 149

150 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева басқада құралдарды түсіріп-көтеріп жұмыстарына байланысты əрекеттерді жер асты жөндеу деп атаймыз. Ол өзінің түрі мен күрделелігіне қарай тəуелді (күнделікті) жəне күрделі жөндеу болып бөлінеді Тəуелді жер асты жөндеу Тəуелді жер асты жөндеуге: терең сорапты ауыстыру, көтергіш құбыр мен штангаларды өзгертіп тұру немесе ұстап тұрған аспаның (подвеска) түріне қарап өзгерту, ұңғыма түбінде жиналған құм шөгінділерінен тазарту, басқада ұңғымаға түскен жеңіл заттарды көтеру (үзілген штангалар жəне басқа тізбек ішіндегі қалған заттарды ұстау). Осы жұмыстардың барлығын мұнай жəне газ басқармаларында құрылған ұңғыманы жер асты жөндеу бригадалары атқарады. Ұңғыманы жер асты жөндеу бригадалары вахта əдісімен жұмыс істейді. Вахтаның құрамында үш адам: екеуі (оператор, оның көмекшісі) ұңғыманың сағасында жұмыс жасайды, үшіншісі (тракторшы немесе маторшы) көтеру механизмнің шығырында отырып жұмыс істейді. Ұңғымада жер асты жөндеу кезіндегі қолданылатын жабдықтар мен құралдар. Ұңғымада жүргізілетін тəуелді жер асты жəне күрделі жөндеу жұмыстары кезінде, ұңғыма түбінің төңірегін өңдеу операциялары кезінде, оның ішіндегі құбырларды, штангілер мен басқа құралдарды көтеру жəне түсіру жұмыстары мен байланысты. Сондықтан ұңғыма сағасына уақытша немесе тұрақты мұнаралар мен діңгектерді қондыруды қажет етеді. Оған қоса көтеру механизмдерін (тракторға немесе автокөлікке орналасқан механикаландырылған шығыр) орналастырылады. Мұнай жəне газ кəсіпшіліктерінде ұңғыманы күнделікті жер асты жөндеу жұмыстарын жүргізу үшін қолданатын мұнара мен шығыр трактор немесе автокөлік үстінде орналасқан көтергіш агрегаттар кеңінен таралған. 150

151 Құбырларды, штангілер мен басқа құралдарды түсірукөтеру операцияларын жасау үшін қолданатын мұнаралар мен діңгек жабдықтарының үлгісі 5.6-суретте көрсетілген. Осы сияқты қозғалатын агрегаттардың өзінің үстінде орнатылған мұнарасы мен діңгегі болады. Мұнара кəдімгі полиспаспен немесе ілмегі бар тəл жүйесімен жабдықталған. Оған арнайы аспап арқылы көтеретін жүк (құбырлар, штангалар) ілінеді. Полиспастың түтінге жиналған қозғалмайтын роликтерін кронблок деп атайды. Ол мұнараның ең үстіңгі жағында орналасады. Кронблоктың əдетте барлық роликтері еркін бір білікке орнатылып, массивті рамаға бекітілген. Тəл жүйесінің көтеретін жүк салмағына байланысты корнблокта үштен беске дейін роликтер болуы мүмкін. Тəл жүйесінің қозғалмалы роликтері де сол сияқты тəл блогы деп аталатын бір торапқа жиналған. Бұл жерде де барлық роликтер бір біріне еркін орнатылған. Тəл блогы болат арқаға (канатқа) ілініп тұрады Ол кронблок пен тəл блок арқылы жəне дəл сол тəртіпте кейін қарай тəуелді өткізіледі. Арқаның қозғалмайтын ұшы (соңы) мұнараның негізіне бекітілген, ал қозғалатын ұшы шығырдың (лебедка) барабанына бекітілген. 151

152 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева 5.6-сурет. Жер асты жөндеуі үшін қолданатын ұңғыма сағасының жабдықтары 1 тракторлы көтергіш; 2 болат арқан; 3 тартуға арналған (оттяжной) ролик; 4 сорапты компрессорлы құбырлар; 5 элеватор; 6 сырға (штропы); 7 ілмек; 8 тəл блогы; 9 мұнара; 10 кронблок; 11 көпіршелер (мостики); 12 трактор үшін тіреуіш (упор) Құбыр тізбегін түсіру-көтеру кезінде мұнараның құлауынан сақтандыру үшін арқанның қозғалмалы ұшы оның шығыр (лебедка) барабанына бекітілуінің алдында, көпшілік жағдайларда 5.6-суретте көрсетілгендей, мұнараның немесе діңгектің негізіне бекітілген тарту үшін арналған (оттяжной) ролик арқылы өткізіледі. Сонымен тəл блогы мен ілмекке оларға ілінген құбырлар арқанның бірнеше шектеріне асылып көтеріліп тұрады. Олардың саны 2-ден 8-ге дейін болады. Шектер неғұрлым көп болса соғұрлы ілмекке, қанат бекіткен жері мен шығырға түсетін жүктің салмағын 2-8 есе азайтады. Сөйтіп олардың жұмысын жеңілдетеді. Шығыр барабаны айналған кезде арқан (канат) барабанға оралып құбырларды көтере бастайды. Төмен түсу құбырлар тізбегінің өз салмақтарымен болады. 152

153 Жеңіл құралдармен жұмыс жасаған кезде, (құм тығындарын қауға жəне қысқартылған штангалармен сорапты штангалар тізбегі мен тазарту кезінде жəне т.б. сол сияқты жағдайларда) қанатты шығыр барабанынан кранблоктың бір ролигінен өткізіп жіберіп құралға немесе ілмекке жалғастырып жұмыс жасай береді. Бұл кезде тəл блогын қолданбайды. Құбырлар тізбегін айналдыруға байланысты жұмыстарды (мысалы, цементті қазғылағанда) ұңғыманың сағасына бұрғылаған кезіндегідей ротор орналастырады. Тұрақты мұнаралар мен діңгектер тек қана жұмыс жасап тұрған кезде қолданылады да қалған кезде бос тұрады. Пайдалану ұңғымаларының жалпы жұмыс жасау уақытының, 2-3%-ын ғана, жер асты жөндеу жұмыстары алады екен, яғни мұнаралар мен діңгектер жылына 6-10 күн ғана қолданылады деген сөз. Сондықтан да көтеру-түсіру механизмдерін тиімді пайдалану үшін қозғалмалы діңгектер немесе оларды бірге үстіне салып алып жүретін көтергіштер керек. Пайдалану мұнараларының əдетте биіктігі метрлік, жүк көтергіштігі тонналық пайдаланудан өткен бұрғылау жəне сорапты компрессорлы құбырлардан жасайды. Астыңғы жағы 8х8 м, жоғарғы алаңшасы 2х2 м болады. Діңгектер ұзындығы 15 жəне 22 м болады, оған сəйкес жүк көтергіштігі тонна. Діңгек ұңғы сағасында кішкене көлбеу бұрышпен орнатылады да тартқышпен бекітіледі. Қозғалмалы діңгектер арнайы арбаларға қондырылып ұңғымалар арасында трактормен тасылып жеткізіледі. Олар шеген құбырлардан екі аяқты шана сияқты қылып жасалады. Өзінің діңгектерін алып жүретін көтергіштер ретінде тракторлар мен автокөліктер қолданылады. Олардың жүк көтергіштігі 16-дан 80 т-ға дейін болады. Құбырлар мен штангаларды ұңғымаға түсіріп, көтеру үшін комплексті құралдар қолданады. Олар: құбырлар жəне штангілі элеваторлар мен кілттер ден жəне жеделдетіп, қауіпсіздікті сақтайтын əртүрлі құрылғылардан тұрады. Құбырлар элеваторы құбырларды муфта арқылы ұстап тұруға олардың тізбегін түсіру-көтеру жұмыстары кезінде ұстап 153

154 А. Т. Қартабай, Б. Т. Ақашев, Н. Т. Қалдыбаева тұруға арналған. Құбыр элеваторы ортасында құбыр өткізетін тесігі бар екі жағында сырға (штроп) кигізетін құлағы бар, тұтас құйылған немесе қақталған темірден жасалған қамыт сияқты құрылғы. Элеватордың ішіндегі тесіктің диаметрі жіберетін құбырдың сыртқы диаметрімен сəйкес келеді. Элеватордың бір жақ бөлігі құбыр қигізу үшін ашық болады. Құбыр элеватордың ішіне кіргесін, оның қабырғасы иінтірек арқылы жабылады. Құбырды көтерген кезде оның муфтасы элеватордың кесілген жеріне келіп тіреледі. Элеватордың екі жағындағы құлағына ілмекке жалғауына болат сырға (штроп) кигізіп солар арқылы құбырларды көтереміз. Сорап штангаларын түсіріп-көтеру үшін оған жеңіл болат қамыт қолданылады. Оны штанга элеваторы дейді. Құбырларды бұрау жəне бұрап айыру үшін топсалы жəне шынжырлы кілттер қолданылады. Штангалар мен сондай əрекеттер істеу үшін штанга кілттері қолданылады. Ұңғыма ішінде жүргізілетін қандай болмасын жөндеу жұмыстары, құбыр мен штанга түсіріп-көтеруге əкеліп соғады. Оны түсіріп-көтеру əрекеті деп атайды. Жер асты жөндеудің ретіне қарай түсіру-көтеру əрекеттері, оның барлық жөндеуге кеткен уақытының 40-тан 80%-ын құрайды. Яғни, жер асты жөндеудің ол жалпы уақытын анықтайды. Құбырларды, сағадағы фонтанды қондырғыны алғаннан кейін, барып ұңғымадан көтереді. Ал терең сорапты пайдалану ұңғымаларын жөндегенде əуелі ең жоғарғы штанганы (жалтыратқан шток) тербелмелі-станоктан айырып, балансирдің басын бір жаққа бұрып қояды. Құбырларды қолмен бұрап бір-бірінен айырғанда жəне бұрап тізбекке қосқанда реті мынандай болады. Ұңғымаға жіберілген құбырлар тізбегін, элеватор арқылы, ілмекке ілдіріп қояды да муфта арқылы ұстап тұрады. Құбырды сəл көтергеннен кейін, екінші құбырдың муфтасы сағада көрінгенде осы муфтаның астына элеватор салады. Ол бірінші құбырды бұрағанда екінші құбыр ұңғымаға түсіп кетпеуінен сақтайды. Бұрап босатқан бірінші құбырды 154

155 мұнараның алдындағы көпіршеге салады. Сөйтіп осы ретпен құбыр көтеріледі. Құбырды ұңғымаға керісінше түсіреді. Ұңғыманы штангалы терең сорап қондырғыларымен пайдалану кезінде жөндегенде, сорапты-компрессорлы құбырларды түсіріп-көтергенде онымен қатар штангаларды бірге көтеріп түсіреді. Ол жұмыстар құбырды түсіріпкөтергенмен бірдей болады. Бірақ, онда штанга элеваторы мен штанга кілттері қолданылады. Түсіріп-көтеру жұмыстарында көп кол жұмысын қажет ететін əрекеттерде (элеваторды көпіршеден сағаға тасу, құбыр мен штанганы қолмен бұрап шығару) жеңілдету үшін Молчанов автоматы АПР қолданылады. АПР (автомат подземного ремонта) автоматты қолданатын арнайы комплексі құралдар мен бірге келесі жұмыстарды атқарады: 1) арнайы ұстауыш сына мен спайдер арқылы құбырлар тізбегін автоматты тұрде ұстап алып көтеріп тұру; жеңілдетілген элеватор мен жұмыс жасаған кезде спайдер ілмекте ілулі тұрады. 2) құбырларды механикалық бұрап жалғап жəне бұрап айыру. 3) бұралғанда түсетін салмақты (күшті) автоматты шектеу. 4) ұңғымадағы құбыр тізбегін автоматты тұрде ортаға келтіру. АПР-дің комплексті механизмдері мынандай бөлшектер мен тораптан тұрады: cпайдер, бір тұтас жалғанған құбырларды бұрап жалғап жəне бұрап айыру автоматы; жеңілдетілген бір сақиналы элеватор; құбыр кілті; бекіткіш кілт; астына төсейтін шанышқы; құбырдың осінің ұңғыма осімен бірдей болуға қолданатын ортаға дəл келтіргіш (центратор). АПР автоматы (5.7-сурет) құбыр кілтін айналдыратын айналдырғышқа 3 орнатылған жүргізушіден 4 тұрады. Ол құбырлар тізбегін салбыратып ұстап тұратын бұрап ашатын жəне бұрап қосатын құбырға бекітілген, жəне спайдер