Дәріс мұнай және газ қабаттарына әсер ету әдістері туралы жалпы түсінік. Олардың тағайындалуы
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
- ЛЕКЦИЯ 7. Қабаттардың мұнай беруін арттырудың физика-химиялық әдістері (суландыру, сілтілі суландыру, баз ерітіндісімен суландыру, күкірт қышқылды және көмірқышқылды суландыру). Ерітінділерді қолдану.
| Бақылау сұрақтары:
1.Қабаттардың мұнай беруін арттырудың газ әдістері қандай? 2.Газды айдау, кептірілген газдарды, жоғары қысымды газдарды айдау тәсілдерінің мақсаты? Пайдаланылған әдебиеттер тізімі: 1. Воробьев, а.е. газ гидраттары кен орындарын игерудің инновациялық технологиялары / А. Е. Воробьев, В. П. Малюков. - М.: Ресей халықтар достығы университетінің баспасы, 2017. - 296 c. 2. Закожурников, Ю. А. мұнайды, мұнай өнімдерін және газды сақтау / Ю. А. Закожурников. - М.: ИнФолио, 2010. - 432 c. 3. Зверевич, в.в. жер асты тірек маркшейдерлік желілерін жобалау және қайта құру. Оқу құралы / В.В. Зверевич, А. С. Леонов. - Мәскеу: Машина Жасау, 2013. - 862 c. 4. Колибаба, о.б. газ тарату және газ тұтыну жүйелерін жобалау және пайдалану негіздері / О. Б. Колибаба, в. ф. Никишов, М. Ю. Ометова. - М.: Лан, 2013. - 208 c. 5. Кологривко, А. Жер асты тау-кен жұмыстары / А.А. Кологривко. - М.: жаңа білім, Инфра-М, 2011. - 416 c. ЛЕКЦИЯ 7. Қабаттардың мұнай беруін арттырудың физика-химиялық әдістері (суландыру, сілтілі суландыру, баз ерітіндісімен суландыру, күкірт қышқылды және көмірқышқылды суландыру). Ерітінділерді қолдану. Жоспар: Меншікті қабат сулары. Беттік активті заттар. Сілтілік су басу. Көмірқышқылмен су басу. Меншікті қабат суларының (жер үсті суларымен салыстырғанда) мұнай ығыстыру қабілетінің жоғарылағаны бұрыннан байқалған. Табиғи коллекторлардың мұнай бергіштігінің төмен болуы су сапасының нашарлығымен емес, қабат құрылымының біркелкі еместігімен, сумен шайылып кетпейтін көптеген аймақтардың болуымен түсіндіріледі. Қабат жағдайындағы жер үсті сулары (өзен, көл, су асты) полярлығы төмен мұнайлары бар (мысалы, татар және башқұрт мұнайлары) шөгінділерге айдалған кезде, қабаттың кеуекті ортасында жоғары капиллярлық қысымның жоғарылауына байланысты пайда болуы мүмкін. олардың температурасы және ылғалдану қасиеттерін жақсарту. Бұл жағдайда олардың ығыстыру қасиеттері өздерінің қабат суларына қарағанда төмен болады. Кеуекті ортада олардың жанасу аймағындағы сұйықтардың беттік және сулану қасиеттерінің қажетті өзгерістері және қабат жүйесінің интерфейстерінің сипаттамаларына беттік-белсенді заттардың (БАЗ) қоспаларының көмегімен қол жеткізуге болады. Суға Беттік-активті зат қосу судың ылғалдану қасиетін жақсартады, судың мұнаймен түйіскен жеріндегі беттік керілуін төмендетеді, нәтижесінде мұнайдың ығысу тиімділігі артады. Беттік-активті заттардың сапасы келесі көрсеткіштермен сипатталады: мұнай-су шекарасындағы беттік белсенділік, тау жыныстарының бетіндегі адсорбция шегінің дәрежесі, диффузия жылдамдығы, эмульгациялау қасиеттері және т.б. Беттік-активті заттардың көпшілігі молекулалардың бір ұшында қалдық жақындығы төмен ұзын гидрофобты көмірсутекті тізбектерден және екінші жағында жоғары жақындығы жоғары гидрофильді полярлық топтардан тұрады. Химиялық белгісі бойынша барлық беттік белсенді заттар анионды және катионды және ионды емес заттар болып жіктеледі. Егер иондық БАЗ молекуласының көмірсутекті бөлігі сулы ерітіндіде түзілетін анионның бөлігі болса, қосылыс анионды затқа жатады. Типтік анионды беттік белсенді зат – сулы ерітіндіде N+ иондары түзілетін натрий стеараты және ұзын тізбекті С17Н36СОО ~ стеаратаниондары. Барлық беттік белсенділік олармен анықталады. Осыған сәйкес катионалмастырғыштар сулы ерітінділерде көмірсутек радикалдарының ұзын тізбектері бар катиондар түзеді. Иондық емес заттардың құрамында ионданбайтын гидрофильді соңғы топтар болмайды. Бұл заттардың беттік белсенділігі олардың молекулаларының ассиметриялық (қосмекенді) құрылымы бар, полярлы және полюссіз топтардан тұратын ерекше құрылымына байланысты. Молекуланың полярсыз және суда ерімейтін бөлігі гидрофобты алкил, арыл немесе алкиларил радикалы, ал полярлы суда еритін топ полиэтиленгликоль немесе пропиленгликоль қалдығы. Зертханалық жағдайларда ОП-10 және КАУФЭ14 (оксиэтилденген алкилфенолдар) иондық емес типті беттік-активті заттардың едәуір мөлшерінің суға қоспалардың мұнайды алуына әсері тексерілді; анионды – НЧК, сульфональды, NP-1, азолат А, азолат В, «Прогресс» (алкилсульфоқосылыстарының натрий тұзы), сонымен қатар катионды беттік белсенді заттар. Мұнайды ығыстыруда ең жақсы нәтиже иондық емес беттік белсенді заттардың ерітінділерін пайдалану арқылы алынады. Сондай-ақ иондық беттік белсенді заттар минералдардың бетінде иондық еместерге қарағанда көбірек адсорбцияланатыны анықталды. Ең көп тараған иондық емес ОП-10. Мұнаймен беттік керілудің ерітіндідегі беттік-активті зат концентрациясына тәуелділігін зертханалық зерттеулер көрсеткендей, бастапқыда беттік керілу тез төмендейді, ал беттік қабат адсорбцияланған молекулалармен толтырылған сайын ол азаяды және, ең соңында, адсорбция кезінде іс жүзінде тоқтайды. қабаттың беттік белсенді зат молекулаларымен толық қанығуына сәйкес келетін тұрақты мәнге жетеді. Сонымен, беттік белсенді заттардың концентрациясының 0-ден 0,1-0,2%-ға дейін жоғарылауымен ерітіндінің мұнаймен шекарасындағы беттік керілу 30-32-ден 7-8 мН/м-ге дейін, яғни шамамен 4 есе төмендейді және кейіннен сақталады. іс жүзінде тұрақты (8.1-сурет). Зертханалық зерттеулер көрсеткендей, судың ығыстыру қабілетін айтарлықтай жақсарту үшін беттік керілуді 0,01-0,05 мН/м дейін төмендететін беттік белсенді заттар қажет. 0,05-0,1% судағы оңтайлы концентрациядағы ең жақсы иондық емес беттік белсенді заттар беттік керілудің 7-8 мН/м дейін төмендеуін қамтамасыз етеді, бұл жақсы әсер алу үшін анық жеткіліксіз. Сондықтан беттік-белсенді заттарды қолдану мұнайдың берілуін 3-5%-дан аспайтын, яғни шамалы арттыруға мүмкіндік береді. Беттік-активті заттардың сулы ерітінділерін қолдану арқылы күшейтілген мұнай алу әдісі 1970 жылдары еліміздің бірқатар кен орындарында (Арлан, Самотлор және т.б.) сынақтан өтті. Дегенмен, бұл әдістің технологиялық тиімділігі біржақты дәлелденген жоқ. Бұл көбінесе әдістің келесі кемшіліктеріне байланысты: тау жыныстарының бетіндегі сулы ерітіндіден беттік белсенді заттардың үлкен адсорбциясы, осы өте үлкен көлемдегі ерітіндіге байланысты сорғылау қажеттілігі. Сондықтан қазіргі уақытта БАЗ ерітінділері негізінен айдау ұңғымаларының түпкі аймақтарын өңдеу үшін олардың айдау қабілетін арттыру үшін қолданылады. Әдістің мәні мұнайдың қозғалғыштығын және әсер ету арқылы резервуарды қамтуды арттыру үшін ығыстырушы агентті теңестіру болып табылады. Ол үшін жоғары молекулалы химиялық реагент суда ериді - полимер (полиакриламид), ол тіпті төмен концентрацияда да судың тұтқырлығын едәуір арттырып, оның қозғалғыштығын төмендетеді. Ерітіндідегі полиакриламид концентрациясы 0,01-0,1% болған кезде оның тұтқырлығы 3-4 мПа-с дейін артады. бұл резервуардағы мұнай мен судың тұтқырлығының арақатынасының төмендеуіне және тұтқырлықтың айырмашылығына немесе резервуардың гетерогенділігіне байланысты судың бұзылу жағдайларының төмендеуіне әкеледі. Кеуекті орта арқылы полимерлі ерітінділерді сүзу процесінде олар вискозиметрмен өлшенген тұтқырлықтан 10-20 есе жоғары болатын айқын тұтқырлықты алады. Сондықтан полимерлі ерітінділер гетерогенді қабаттарда, сондай-ақ оларды су басу арқылы қамтуды арттыру үшін мұнайдың тұтқырлығы жоғарылаған кезде қолданылады. Сонымен қатар, тұтқырлығы жоғары полимерлі ерітінділер тек майды ғана емес, сонымен қатар кеуекті ортадан байланысқан қабатты суды да жақсы ығыстырады. Сондықтан олар кеуекті ортаның қаңқасымен, яғни тау жынысымен және цементтейтін затпен әрекеттеседі. Бұл ерітіндіден кеуекті ортаның бетіне түсіп, арналарды жабатын немесе олардағы судың сүзілуін нашарлататын полимер молекулаларының адсорбциясын тудырады. Полимерлі ерітінді жоғары өткізгіш қабаттарға жақсырақ енетіндіктен, осы екі әсердің арқасында-ерітіндінің тұтқырлығын арттыру және қоршаған ортаның өткізгіштігін төмендету-сұйықтық ағындарының динамикалық гетерогенділігінің едәуір төмендеуі және нәтижесінде су басу арқылы резервуардың ұлғаюы байқалады. Полимерлі ерітінділер, әдетте, тері тесігі көлемінің 40-50% мөлшерінде қолданылады. Жиектің мөлшері, ерітіндінің концентрациясы және полимердің түрі резервуардың гетерогенділігіне, кеуекті ортаның гетерогенділігіне және резервуар суының тұз құрамына байланысты таңдалуы керек. Полимерлі ерітінділерді резервуардағы тұзды сумен араластырған кезде ерітіндінің (молекулалардың) құрылымы бұзылып, оның тұтқырлығы төмендейді. Судың жоғары минералдануы жағдайында ерітіндінің концентрациясы 2-3 есе жоғары болуы керек. Содан кейін қоюландырылған судың жиегі қарапайым сумен қозғалады. Полимерлік суландыру қабаттардың мұнай беруін арттырудың перспективалық әдістерінің бірі болып табылады. Оны қолдану саласы өте үлкен. Алайда, әдістің кең қолданылуын шектейтін үлкен кемшіліктері бар. Әдістің басты кемшілігі-тұтқырлықтың күрт өсуіне байланысты айдау ұңғымаларының өнімділігі күрт төмендейді, оны полимер молекулаларының жойылуына байланысты айдау қысымының жоғарылауымен әрдайым өтеу мүмкін емес. Су ерітіндісіндегі полимерлі молекулалар әртүрлі факторлардың әсерінен олардың жойылуына байланысты қайтымсыз жойылуы мүмкін. Жою полимердің молекулалық массасын азайтады, нәтижесінде қалыңдататын қабілет - оны ығыстырушы агент ретінде қолдану тиімділігінің негізі. Жою химиялық, термиялық, механикалық және микробиологиялық болуы мүмкін. Химиялық жойылу ауа оттегінің полимерлі молекулалармен әрекеттесуіне байланысты болады. Сондықтан полимерлі ерітінді дайындау үшін қолданылатын суда оттегі болмауы керек. 130 °C-тан жоғары температурада термиялық бұзылу пайда болады. Механикалық бұзылу полимердің макромолекулаларының жоғары жылдамдықта, яғни полимерлердің ерітінділерінің құбырлар, сорғылар және төменгі шұңқыр аймағында қозғалуымен байланысты. Полимерлі молекулалардың микробиологиялық жойылуы аэробты бактериялардың әсерінен пайда болуы мүмкін, олар мұнайдың тотығуына байланысты сумен айдау кезінде резервуарда дамиды. Сондықтан өткізгіштігі төмен коллекторлармен бүктелген және температурасы жоғары терең қабаттар үшін полимерлерді пайдалану мүмкін емес. Тұтқырлығы төмен мұнай бар салыстырмалы біртекті қабаттарда полимерлерді айдаудың әсерін күтуге болмайды. Бұл әдіс игерудің кеш сатысында орналасқан кен орындары үшін де, тұз мөлшері көп қабаттар үшін де тиімсіз. Өнеркәсіптік қолдану үшін полимерлі ерітінділерді дайындауға және суды тиісті түрде дайындауға арналған ықшам, сенімді және оңай жұмыс істейтін қондырғылар қажет. Алайда, бұл техникалық мәселе әлі толық шешілген жоқ, әсіресе суды дайындау мәселесі. Сілтілік су басу. Мұнай қабаттарын сілтілік суландыру әдісі сілтілердің қабат мұнайы мен жынысымен әрекеттесуіне негізделген. Барлық дерлік табиғи май құрамында белсенді компоненттер бар-органикалық қышқылдар, бірақ олардың мөлшері мен құрамы әртүрлі. Сілтінің мұнаймен жанасуы кезінде оның органикалық қышқылдармен әрекеттесуі жүреді, нәтижесінде фазалардың шекарасында фазалық кернеуді төмендететін беттік-белсенді заттар пайда болады. Сілтілік ерітінділер мұнаймен жанасқан кезде, төмен фазалық керілудің салдарынан сілтімен белсенді әрекеттесетін, "судағы мұнай"' типті ұсақ дисперсті эмульсиялар пайда болады, олар жоғары мұнаймен қанықтыратын қасиеттерге ие. Сілтілік суландыру әдісінің механизміндегі екінші маңызды элемент-бұл органикалық қышқылдардың мұнайдан жыныстың бетіне адсорбциясына байланысты сілтілі ерітіндімен жыныстың сулануының өзгеруі. Сілтілік ерітінділерді қолдану-жыныстың сумен сулану бұрышын азайтудың ең тиімді әдістерінің бірі, яғни. кеуекті ортаның гидрофилизациясы, бұл мұнайды сумен ығыстыру коэффициентін арттырады. Резервуардағы суда сілтінің болуы мұнай мен суды бірлесіп сүзу кезінде фазалық өткізгіштіктің қисықтарын қолайлы жаққа жылжытатыны анықталды. Белсенді мұнайдың салыстырмалы өткізгіштігі айтарлықтай жақсарады, әсіресе судың қанықтылығы 70% - дан асқан кезде, әдеттегі мұнай қозғалмайды. Сілтілік ерітіндіде мұнайдың салыстырмалы өткізгіштігі суға қарағанда одан да көп және резервуардың сумен қаныққанға дейін қозғалғыштығын 90-95% дейін сақтайды. Сілтілі ерітінділерді дайындау үшін мыналарды қолдануға болады: -каустикалық натрий (каустикалық сода) NaOH; ; -көмірқышқыл натрий (сода күлі) Na2CO3. -аммоний тотығының гидраты (аммиак) NH4OH; -натрий силикаты (еритін шыны) Na2sio3. Ең белсенді оның ішінде күйдіргіш натр және силикат натрий. Сілтілі ерітінділер қарапайым сумен қозғалатын гетерогенділігіне байланысты қабаттың кеуек көлемінің 10-25% мөлшерінде жиектер түрінде сорылады. Ерітіндідегі күйдіргіш натрдың жұмыс концентрациясы нақты мұнай, қабат, су үшін зертханалық зерттеулермен анықталады және ерітінді мен мұнай арасындағы ең аз фазалық керілуді қамтамасыз етуі тиіс. Әдетте бұл концентрация сілтінің адсорбциясын ескере отырып, 0,2-0,4% құрайды. Сілтілік концентрациясының жоғарылауы мұнайдың ығысуына әсер етпейді. Бірақ гидрофобтандырылған коллекторларда кеуекті орта бетінің сулануын өзгерту үшін ерітіндідегі сілтінің жоғары концентрациясы (2-4% дейін) қажет. Жиектің мөлшері және ондағы агенттің шоғырлануы қаттағы сілтінің болмай қоймайтын ысырабын ескере отырып, есептеу жолымен айқындалуы тиіс. Жоғары концентрацияланған сілтілі ерітінділерді (4-5% дейін), әсіресе гидрофильділікті арттыруды қажет ететін қабаттарда, тұздардың көп мөлшерімен қолдануға болады. Сілті ерітіндісін дайындау және оны қабатқа беру өте қиын емес. Қойнауқат бойынша сілті жиегін жылжыту айдау және өндіру ұңғымаларының жұмыс режимімен (циклдік әсер ету және сұйықтық ағындарының бағытын өзгерту) реттелуі тиіс. Тұтқырлығы аз мұнай болған кезде айдау және өндіру ұңғымаларын орналастыру жүйесі кәдімгі контурішілік су басу немесе ББЗ және полимерлермен су басу әдісінен ерекшеленбеуі мүмкін. Әдістің негізгі кемшіліктері-оны мұнай белсенділігіне қолданудың өте қатаң критерийлері. Қойнауқаттық және айдалатын судың минералдануы және жыныстағы саздың көп мөлшері де әдісті қолдануды болдырмауы мүмкін. Мұнайдың жеткіліксіз белсенділігі, жыныстағы су мен саздағы тұздардың мөлшері сілтілік тұтынудың артуына және қарапайым сумен салыстырғанда мұнайды нөлге дейін ығыстыру тиімділігінің төмендеуіне әкеледі. Зертханалық зерттеулер эмульсиялардың түзілуі, сілтілердің адсорбциясы және нақты қабаттағы шөгінділердің пайда болуы сияқты процестердің тиімділігін модельдеуге мүмкіндік бермейді. Құрамында гипс бар қабаттарда оны сілтімен ерітуге және кенжар маңы аймақтарында, ұңғымалар мен жабдықтарда кейіннен шөгуге болады. Көмірқышқылымен су басу. Бұл әдіс көміртегі диоксиді (СО2) мұнайда ериді, оның көлемін арттырады және тұтқырлықты азайтады, екінші жағынан суда ериді, оның тұтқырлығын арттырады. Осылайша , СО2-нің мұнай мен суда еруі мұнай мен судың қозғалғыштығын теңестіруге әкеледі, бұл ығысу коэффициентін де, қамту коэффициентін де жоғарылату арқылы жоғары мұнай өндіруге алғышарттар жасайды. Судағы СО2 ерігіштігі қысымның жоғарылауымен жоғарылайды және температураның жоғарылауымен төмендейді. Судың минералдануының жоғарылауымен ондағы СО2 ерігіштігі төмендейді. Суда көміртегі диоксиді еріген кезде оның тұтқырлығы аздап артады, бірақ бұл өсу шамалы. CO2 суда еріген кезде пайда болатын h2so3 көмір қышқылы цемент пен тау жыныстарының кейбір түрлерін ерітіп, өткізгіштігін арттырады. Қатысуымен көміртегі қос тотығының төмендейді набухаемость сазды бөлшектер. Көмірқышқыл газы мұнайда суға қарағанда 4-10 есе жақсы ериді, сондықтан ол сулы ерітіндіден мұнайға ауыса алады. Ауысу кезінде олардың арасындағы интерфазалық кернеу өте төмен болады және Ығысу араластырғышқа жақындайды. Судағы көмірқышқыл газы жыныс түйірлерін жабатын пленкалы майды жууға және жууға ықпал етеді және су қабықшасының жыртылу мүмкіндігін азайтады. Нәтижесінде, Кіші фазалық кернеу кезінде Мұнай тамшылары кеуек каналдарында еркін қозғалады және мұнайдың фазалық өткізгіштігі артады. Онда СО2 еріген кезде мұнай көлемінің 1,5-1,7 есе артуы құрамында тұтқырлығы төмен мұнай бар кен орындарын игеру кезінде қабаттардың мұнай бергіштігін арттыруға үлкен үлес қосады. Тұтқырлығы жоғары мұнайды ығыстыру кезінде ығысу коэффициентін арттыратын негізгі фактор-онда СО2 еріген кезде мұнайдың тұтқырлығының төмендеуі. СО2 мұнайын ығыстыру технологиясының маңызды шарты оның тазалығы болып табылады, оған мұнаймен араластыру тәуелді болады. Таза СО2 (99,8-99,9%) минималды араластыру қысымына ие, мұнаймен жақсы араласады және оны ығыстырады, ал сұйылтылған кезде оны асқынусыз және газдарды кетіру қажеттілігінсіз резервуарларға сорғылармен айдауға болады. СО2 бар қоспада жеңіл көмірсутекті және инертті газдардың көп мөлшері болған кезде қоспаны айдау тек газ тәрізді күйде ғана мүмкін болады. Егер СО2 метанмен (табиғи газ) немесе азотпен (түтін газдары) қоспада қабатқа құйылса, онда араластыру қысымы өте жоғары болады, ал мұнайды ығыстыру тиімділігі төмендейді. Бұл метан немесе азот мұнай мен СО2 қоспасына кедергі келтіретіндігіне байланысты. Мұнайды бір СО2-мен ығыстыру үшін мұнай өндіруді едәуір арттыру үшін оның үлкен шығыны қажет. СО2 мен мұнайдың тұтқырлығы мен тығыздығының үлкен айырмашылығына байланысты жоғары өткізгіш қабаттар арқылы өндіруші ұңғымаларға СО2жылдам жарылуы, олардың гравитациялық бөлінуі және су басумен салыстырғанда жабынның едәуір төмендеуі мүмкін. Осының салдарынан СО2 мұнайын ығыстыруды арттыру әсері ығыстырумен қамтуды төмендету есебінен мұнай берудегі шығыннан аз болуы мүмкін. СО2 үнемдеу, оның өндіруші ұңғымаларға өтуіне жол бермеу, гравитациялық әсерлерді азайту және қамту коэффициентін арттыру мақсатында СО2 қолдануды су басумен біріктірген жөн. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|