Тақырып 4 Мұнай және газ кеніштерінің физикалық сипаттамалары, жер қойнауының қабат қысымы және температурасы

Жоспар:

1. Мұнай және газ кеніштерінің физикалық сипаттамаларын анықтап үйрену

2. Қабат қысымы мен температурасын анықтап үйрену

 

Кен орнының өндірістік құндылығы оның өлшемдерімен ғана анықталып қоймай, ол айтарлықтай дәрежеде коллекторлардың физикалық қасиеттерін, қабат сұйықтылығын газдардың, сонымен қатар қабат энергиясының түрімен, қорымен де анықталады.

Өнімді қабаттың геологиялық, өндірістік сипаттамасы.

Бұл қабаттың құрамы механикалық қасиеті, мұнай, газ және суға қанықтылығы. Гранулометрлік құрамы – қыртыстағы бөлшектердің мөлшері. Гранулометрлік құрамына қыртыстың коллекторлық қасиеті тәуелді болады.

Тау жыныстарының кеуектілігі.

Тау жыныстарының кеуектілігі деп, онда қатты заттардың толықтырылмаған бостықтарының бар болуын түсіндіреді.

Толық кеуектілік коэффициенті деп - барлық қуыстар V көлемінің қосындысының, жыныстардың көлеміне V қатынасын айтамыз,

яғни m=

Жыныстардың толық кезекшілік коэффициентін мұнайдың қорын бағалау кезінде, сонымен қатар қабаттардың немесе сол қабаттардың бөлімдерін салыстыру үшін қолданады.

Ортаның қасиеттері, айтарлықтай дәрежеде қуысты арналардың өлшемдерімен анықталады.

Олар:

1) Жоғары капиллярлы – диаметрі 0,5 мм.

2) капиллярлы – диаметрі 0,0002- 0,5 мм

3) субкаппиллярлы – диаметрі 0,0002 мм-ден кіші арналар жатады. Құрамында мұнай болатын жыныстарды сипаттау үшін толық кеуектіліктен басқа, оның ашық кеуектілік коэффициентін енгізеді. Кейбір тау жыныстарының толық кеуектілік коэффициенті:

саз балшықты тақтатастар – 0,54 – 1,4 %;

саз балшықтар – 6-50 %; құмдар – 6-52 %;

әк тас пен доломиттер – 0,65-33 %;

Жыныстардың кеуектілігінің кең шекті өзгеруі олардың пішіні, өлшемі бойынша түйіршіктердің біртекті еместігі, цементтелу үрдісі, тұздардың шөгуі мен еруі және т.б.

Тау жыныстарының өткізгіштігі

Тау жыныстарының өткізгіштігі деп – сұйықтар мен газдардың сүзілу қабілетін түсінеді. Халықаралық өлшем системасында өткізгіштің өлшем бірлігі ретінде көлденең қимасының ауданы 1 м және ұзындығы 1 м қысым түсуі 1 πа кезіндегі үлгі арқылы сүзілуі кезінде, тұтқырлығы 1 πа-с сұйық шығыны 1 м /с құрайтын ортаның өткізгіштігін қабылдайды.

Кәсіпшілік істе өткізгішті бағалау үшін әдетте Дарсидың практикалық өлшемін қолданады, ол 1м өткізгішке қарағанда 10 есе кіші.

Мұнай және газ кенорындарын игеру кезінде қуысты ортада мұнай, газ, су немесе мұнай-су-газ қоспа қозғалады. Қозғалатын зат және қозғалу сипаты қандай екеніне байланысты, сол бір ортаның өткізгіштігі әртүрлі болуы мүмкін. Сондықтан құрамында мұнай болатын жыныстардың өткізгіштігін сипаттау үшін абсолютті, тиімді және салыстырмалы өткізгіштік деген ұғымды енгізеді.

Абсолютті өткізгіштік – деп қуысты орта тек қана қарастырып отырған фазамен толтырылды деген жағдайда, тек қандай да бір фазаның сүзілуі байқалатын қуыс ортаның өткізгіштігі айтылады.

Тиімді өткізгіштік – қуыстың құрамында көп фазалы жүйенің болуы кезінде берілген газ және сұйық үшін жыныстың өткізгіштігі аталады.

Қуысты ортаны салыстырмалы өткізгіштігі деп - осы ортаның тиімді өткізгіштігінің абсолюттікке қатынасын айтады.

20% суға қанығуы кезінде жыныстың өткізгіштігі мұнай үшін төмендейді, ал 85%-ға су қанығуы кезінде мұнай өткізгіштігі мүлдем тоқтайды. Мұндай күйді, ол – молекулалар беттік және капиллярлы күштермен берік ұсталып тұрады да үлкен емес қысым түсуі кезінде қозғалыссыз қала береді. Арналардың қимасы кішірейеді де, мұнай үшін өткізгіштің азаюына әкеп соқтырады.

Мұнай және су тұтқырлығының қатынасы суға қанығудан фазалық өткізгіштің байланыстылығына онша әсер етпейді, бірақ өсуіне қарай қуысты ортаның тұрақты суға қанығуы кезінде ағындағы мұнайдың салыстырмалы мөлшері қысқарады.

Өткізгіштік – бұл қысым өзгерген сайын, көлемнің өзгеруін сипаттайды.

Мұнай сіңіргіштік – жер қыртысындағы мұнай қорын білдіреді. Бұл қорды мұнай толтырылған көлем орын басады. Қабаттағы жағдайда мұнайдың тығыздығы қысымнан, температурадан және еріген газ көлеміне байланысты өзгереді. Қысым ұлғайған сайын мұнайдың тығыздығы да ұлғая бастайды. Ал температура мен еріген газ көлемі ұлғайған сайын тығыздық мәні азаяды. Мұнай өндіру кеніштерінде 10-30%-қа дейін будың көлемде, ал газ кеніштерінде тығыздығы төмен коллекторларда – 70%.

Осындай айтылған мұнайды, газды және сұйықтарды қабатта ұстап тұрған күштердің кедергісін жойып, сұйықтарды қозғалту әдістемелері, коллектордың мұнай бергіштігін көбейту әдістерінің негізіне жатады.

Жер қойнауының қабат қысымы және температурасы

Мұнай және газ құнарлы қабаттың қуыстарында орналасып, қабаттың қысымы және температура жерімен жұмыс жасайды. Жер астындағы мұнай мен газдың немесе сұйықтықтың құрамы. Сұйықтық=мұнай+газ+су. Сұйықтықтың өзіне тән энергиясы болады. Табиғи энергияның негізі болып мұнай мен газдың бүйірінде немесе табанында орналасқан қабат суларының ағыны болып саналады. Қабат суының ағыны неғұрлым жоғары болса, жер қойнауынан мұнай қоры көбірек өндіріледі.Қабатты ұңғымамен ашқанға дейін потенциалдық энергия сақталады.Ал одан өнім ала бастаған соң,потенциалдық энергия жүйесі бұзылып,тұрақсыз кинетикалық энергияға айналады.Жер бетіне сұйықтық көтеріледі.Сұйықтық ішінде мұнаймен бірге ілеспе газда шығады.Қабат қысымы төмендейді.Жалпы қабат қысымы және сұйықтық деңгейі жасамай тұрған немесе арнайы тоқтатылған ұңғымада өлшенеді.

Қабат қысымы –кеніш бойының мұнай-газ өндіру жұмыстары басталмай тұрғанда немесе ұңғыма сағасында артық қысым болмаған кезде қабат қысымының мөлшері сол кеніштің тереңдігіне тәуелді болады.Қабат қысымын келесі формуламен анықтаймыз:

 

Р _қаб-қ=Hpg (4.1)

 

Мұндағы: H –қабат тереңдігі, өлшем бірлігі [м].

P –ұңғыма ішіндегісұйықтың тығыздығы, өлшем бірілігі [кг/м³].

G –еркін түсу үдеуі, өлшем бірлігі [м/сек²].

Р – Паскаль. Қабат қысымы [Па].

Қабат қысымының ауыспалы болуына температураның да жері мол, себебі температураның өсуімен байланысты күрделі көмірсутектері ажырап, ұсақтанып бірнеше молекулаларға бөлініп, жалпы көлемін өсіреді. Осыған орай сұйықтық пен газдың көлемі ұлғаяды, қабат қысымы артады. Тәжірибеде,өндірісте қабат қысымы монометр арқылы өлшенеді. Ұңғыма бойындағы сұйықтық пен газдың тығыздығы белгілі болған жағдайда және ұңғыма сағасында артық қысым болса, қабат қысымының шамасы төмендегі формуламен анықталады:

 

Р_қаб-қ=Hpg+P_саға. (4.2)

 

Мұндағы: Р_саға-ұңғыманың сағасындағы қысым, өлшем бірлігі [Па].

Мұнай мен газдың қабат шартындағы физикалық жағдайы.

Жер қойнауындағы мұнайдың физикалық жағдайын оны жер бетіне шығарғандағы қасиетімен салыстыруға болмайды. Себебі жер астында мұнай температура және қабат қысымына байланысты сақталады, ал оны жер үстіне шығарғанда температура төмендейді, қысым жойылады, мұнайдан газ бөлініп шығады. Мұнайдың көлемі кішірейді.

Мұнайдың қабат бойындағы қасиеттерін білу, әсіресе мұнай қорын есептеу мұнай өндірудің технологиялық үлгілерін орындау, техникалық және технологиялық шараларды іске асырып, меңгеру жұмыс салаларында өте қажет. Жер қойнауындағы мұнай көлемінің жер бетіне шығарғандағы көлемінің қатынасын мұнайдың көлемдік коэффициенті деп атаймыз. Ол былай жазылады:

 

В= V _қаб. (4.3)

V _жер.б

 

V_қаб. - мұнайдың қабат бойындағы көлемі.

В= 100 м²

90 м²

V_жер.б-мұнайды жер бетіне шығарғандағы көлемі.

Газдан айырылған мұнайдың көлемін есептегенде қарапайым атмосфералық қысымда Р₀ (0,1 МПа) және Т₀=20 ⁰С 293 К температурада анықталады. Газдан айырылған мұнайдың тығыздығы бірнеше шамада өзгереді. (600-1000) және де одан да көпт болуы мүмкін. Қабатта мұнайдың тығыздығы температураға және еріген газдың көлеміне байланысты өзгереді. Қысым ұлғайған сайын мұнайдың тығыздығы да көбейеді, ал температурамен еріген газдың көлемі көбелген сайын тығыздық мәні азаяды.

НӘ /, 2/, ҚӘ /1/

Бақылау сұрақтары:

1. Мұнай мен газдың физикалық қасиеттері

2. Капилярлық дегеніміз не?

3. Қабат температурасы дегенміз не?

4. Тау жыныстарының өткізгіштігі деп нені айтамыз

5.Жер қойнауының қабат қысымы және температурасын анықтаңыз