Қ азақстан республикасы ауыл шаруашылығы министрлігі
Поршенді және поршенді емес ығыстыру теориясының негіздері
жүктеу/скачать 9,92 Mb.
|
Мұнайды өндірудің техникасы мен технологиясы оқу құралы (1)
7.2 Поршенді және поршенді емес ығыстыру теориясының негіздеріМұнайды сумен ығыстыруда суарынды режимі - мұнай кен орындарын игеру тәжірибесіндегі негізгісі. Технологиялық көрсеткіштерді есептеу әдістемелерінің даму үрдісі кен орындарының нақты жағдайларына математикалық үлгілердің барынша жақындауынан тұрады (тұтқырлықтардың айырмашылықтары, қозғалыстың көпфазалы болуы, қабаттың біртектілігі еместігі және т.б.). Мұнайды поршенді ығыстыру - бұл мұнай мен су арасындағы қабатта мұнайдың нақты шекарасы түзілетін, оның алдында тек мұнай ғана қозғалатын, ал артында-тек су ғана, яғни ағымдағы СМШ ығыстыру фронтымен сәйкес келетін мұнай ығыстырылуының тамаша жағдайы. Қабатта қабаттың контурына және галереяға (қалған беттер өткізбейтін) сәйкес қысымның тұрақты ауытқуы жасалады. Сұйықтықтар сығылмайтын, өзара араласпайтын және біреуі екіншісімен және кеуекті ортамен химиялық әсер етпейтін болып саналады. Мұнай мен су түйісуінің жазықтығы тік деп есептеледі. Бұл жағдай үшін әділ немесе шекті анизотропты қабат (тік бағытта өткізгіштігі нөлге тең) немесе мұнай мен судың тығыздығына тең. Мұнай мен судың тұтқырлығы ғана әртүрлі. Қабатта су, суланған және мұнай аймақтары бөлінеді. Алғашқы екеуі су, ал үшіншісі - мұнай қозғалады. Ығыстыру басталғанға дейін мұнай аймағындағы қозғалмайтын сумен қанықтығы Sсв құрайды. Суланған аймақта қалдық мұнай қанығу тұрақты және S0H тең болып қалады, ал байланысты су қозғалыссыз және айдалатын сумен араласады (16-сурет). Сурет 16 – Мұнайды сумен поршеньді ығыстыру Сүзілу жылдамдығы мен шығыны СМШ жылжуымен, яғни уақытпен өзгереді. Демек, қысым ауытқуының тұрақтылығына қарамастан сұйықтық қозғалысы тұрақталмаған. СМШ орналасуы галереяға параллель емес (қисықталған). Демек, сол қималарда мұнай ұзындығы үлкен немесе бөлімнің шекарасы галереяға жақын, СМШ-ның озыңқы жылжуы және бөлім сызығының одан әрі қисаюы болады. Осы жерден, егер бөлімнің шекарасында "суландыру тілі" пайда болса, онда одан әрі ол жоғалмайды, бірақ одан әрі созылып, үлкен жылдамдықпен жылжиды деген қорытындыға келеміз. СМШ-ның галереяға қатысты қисайуы, дәлірек көлденең орналасуы көлбеу қабаттарда белгіленеді, бұл қабаттың табаны бойынша галереяның тез сулануына әкеп соғады. Нақты жағдайларда бөлім шекарасында (мысалы, өткізгіштіктің өзгеруі) өзгерістер және "суландыру тілдерінің" пайда болуы сөзсіз, яғни ығыстырылудың тұтқыр тұрақсыздығы көрінеді. Егер пайда болған "суландыру тілдерінің" қозғалысы баяуласа, онда мұндай жылжу бөлімнің шекарасын тұрақты деп атайды. Сұйықтықтардың қозғалысы тұрақталмаған болғандықтан, бұл қабаттың түрлі нүктелеріндегі қысымның өзгеруін тудырады. Сығылатын сұйықтықтар жағдайында қысымның өзгеруі жылдамдығының қайта өгеруіне әкеледі. Қысым өзгерісінен сығылатын сұйықтың сығылу уақыты ығыстыру уақытына қарағанда айтарлықтай аз, сондықтан ығыстыру процесіне сығылудың әсерінен елемеуге болады. Мұнайды поршенді емес ығыстыру - бұл оның фронтымен ығыстырып, ығыстырып шығарылатын флюидтер қозғалатын ығыстыру, яғни ығыстыру фронтынан кейін көпфазалы сүзгілеу жүреді (17-сурет). Сурет 17 -Мұнайды сумен поршенді емес ығыстыру Мұнайды сумен ығыстыру мәселелерін көптеген зерттеушілер зерттеді. Мұнайды микробіртектіемес гидрофильді кеуекті орталардан сумен ығыстыру механизмін келесідей көрсетуге болады (М. Л. Сургучев бойынша). Кеуекті ортаның таза мұнай аймағында суды еңгізу шегінің алдында мұнай қозғалысы гидродинамикалық күштердің әсерінен үздіксіз фазамен жүреді. Ірі кеуектер бойынша мұнай ұсақ каналдарға қарағанда жылдам қозғалады. Мұнай аймағына суды енгізу фронтында, жекелеген кеуектер ауқымында су мен мұнайдың қозғалысы толық капиллярлы күштермен анықталады, өйткені олар жолдың кіші бөлігіндегі гидродинамикалық күштерден асып түседі. Капиллярлы күштердің әсерімен су ұсақ кеуектерге басым түсіп, олардан мұнайды аралас ірі кеуектерге ығыстырып, бытыраңқы ірі кеуектер барлық жағынан бұғатталған су болып қалғанға дейін ұмтылады. Егер ірі кеуектер үздіксіз арналарды құрайтын болса, онда су олар бойынша алға жылжитын болады. Дегенмен, капиллярлы күштердің әсерімен шағын бөліктен артта қалған мұнай, сондай-ақ суланған ірі кеуектерге ауысып, оларда жекелеген глобулалар түрінде қалады. Осылайша, ұсақ кеуектер бұралған, ал ірілері әртүрлі дәрежеде мұнай қанықпаған күйінде қалады. Кеуекті ортаның үлкен аймағының ауқымында, еңгізілген судың алдыңғы фронты мен жылжымалы мұнайдың артқы фронты арасында, ағынның бойымен қабаттың су қанықтығы қозғалмайтын мұнайдың шекті су қанықтығынан кейбір фронтальды су қанықтығына дейін азаяды. Бұл аймақта су мен мұнайды бірлесіп сүзілу жүріп жатады. Су үздіксіз суланған арналар бойынша қозғалады, ол ірі мөлшерде блокталған мұнай ағады, ал мұнай ортаның сусыз бөлігінде қозғалады. Су мен мұнайдың қозғалыс жылдамдығының ара қатынасы кеуектердің мөлшері, суға қанықуы және ортаның суланған бөлігінің ірі бөлігінде блокталған мұнай көлемі бойынша бөлінуімен, сондай-ақ кеуектердің бөлінуімен, ортаның мұнай қанықпаған бөлігіндегі мұнай мен байланысты судың көлемімен анықталады. Интегралды түрде су мен мұнайды сүзудің осы шарттары фазалық (немесе салыстырмалы) өткізгіштердің қисығымен көрсетіледі. Жылжымалы мұнайдың артқы фронтының артынан мұнай қанығуы шашыраңқы, ірі, сумен қоршалған мұнайдың болуымен байланысты. Үздіксіз, мұнаймен қаныққан арналар, өндіру ұңғымаларына дейін, бұл аймақта жоқ, мұнай қозғалмайтын болып табылады. Бірақ глобуладағы мұнай капиллярлы күштерді жою кезінде қозғалу қабілетін жоғалтпайды. Егер кеуекті орта ішінара гидрофобқа ие болса, бұл барлық мұнай өндіретін қабаттарға тән болса, онда қалдық мұнай да қабық түрінде қалады. Гидрофобты коллекторларда, олар іс жүзінде сирек кездеседі, байланысты су үзік бөлінген және ең ірі кеуектерді алады. Айдалатын су байланысқан сумен араласады және ірі кеуектерде қалады. Қалдық мұнай ірі мөлшерде және аз мөлшерде қабық түрінде қалады. Ол сондай-ақ капиллярлы күштерді жою кезінде қозғалу қабілетін жоғалтпайды. Бұған қабаттардың мұнай беруін арттыру әдістерінің теориялары негізделген. Гидрофильді қабаттың суланған аймағында мұнайдың өткізгіштігіне, мұнай кеуектерінің мөлшерлері мен тұтқырлығына байланысты оның бастапқы құрамының 20-40% шашыраңқы болып қалады, ал гидрофобты қабатта - 60-75 %. Барлық әсер ететін факторларды ескере отырып, көпфазалы сүзілу өте күрделі міндет болып табылады. Мұнай, газ және суды бірге үш фазалы сүзудің жақын математикалық моделін М. Маскет пен М. Мерее (1936ж.) ұсынды, олар көмірсутектер сұйық және газ фазаларымен ұсынылған деп санайды, олардың арасындағы өту Генридің сызықтық заңына бағынады, изотермиялық қозғалыс, ал капиллярлы күштерді елемеуге болады. Капиллярлы күштерді есепке алмағанда екі фазалы сүзу моделін С. Баклей және М. Леверетт (1942 ж.) қарастырды. 1953 ж. Л. Рапопорт және В. Лис капиллярлы күштерді есепке ала отырып, екі фазалы сүзілу моделін ұсынды. Баклей-Леверетттің ең қарапайым моделіне сәйкес, жер асты гидрогазодинамикадан белгілі ағындағы ығыстырғыш сұйықтық (су) үлесінің теңдеуімен және тұрақты қанықтығы бар жазықтықтың жылжу жылдамдығының теңдеуімен сипатталады. Сурет 18 – Поршенді және поршенді емес ығыстыру ( ) кезінде СМШ-ы фронтының қашықтығынан мұнайқанығушылықтың тәуелділігі. жүктеу/скачать 9,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|