ҰҢҒЫ ТҮБІ МҰНАЙ ҚАБАТЫН ДЕКОЛЬМАТАЦИЯЛАУ ТЕХНОЛОГИЯСЫН ЖЕТІЛДІРУГЕ ТАЛДАУ

х.ғ.к., ассоц.проф. Нуранбаева Б.М., Ермекқалиев А.Р.

Каспий университеті, Алматы, Қазақстан

Қазіргі уақытта мұнай және газды өндіру көлемдері өсіп келеді және күрделі геология-физикалық жағдайлармен сипатталатын кенорындары игерілуде, жер қойнауынан мұнай және газды толық алу маңызды мәселесі шешілуде.

Зерттеулер нәтижесі көрсеткендей мұнай бергіштігінің орташа коэффиценті ТМД мемлекеттерінде 0.37-0.4, ал АҚШ-та 0.33 тең. Еріген газ режимімен сипатталатын өткізгіштігі шамалы коллекторлардан құралған қабатшаларда одан да төмен.

М.Макеттің есебі бойынша осы кездегі пайдаланатын әдістердің көмегімен игерудің экономикалық шебі тұрғысынан қарағанда қабаттардан алынған мұнайдың көлемі қабаттарда қалған мұнайдың 1/3 бөлігін құрайды. Сонымен өндіріліп біткен деп аталатын қабаттарда мұнайдың қалдық қорлары өте көп. Олар мұнай өнеркәсібінің қомақты резерві болып табылады. Орташа қорлары бар қабаттардың мұнайбергіштік коэффициентің 0.7-0.8 дейін өсіру жаңа ірі кенорынды ашумен тең болып есептеледі. Өндірілген мұнайдың оның өндіруге қолжетпейтін қалдық қорларына қатынасын өсіру өте маңызды және күрделі проблема болып есептеледі. Бірақта отандық және шетелдік ғалымдардың еңбектері көрсеткендей ол жақын арада шешілуі мүмкін.

Мұнайды өндіру саласында оны сумен қысып шығару процесі терең зерттелген. Сумен қабаттан мұнайды қысып шығару (әсіресе кен орындарды игерудің бастапқы кезеңінде) ең көп тараған әдіс болып табылады. Ресей Федерациясында барлық мұнайдың 90% -дан артығы суландырылған кен орындардан өндіріледі. ТМД мемлекеттерінде жер қойнауларынан нұсқаның сыртынан және аудандық суландырумен барлық өндірілген мұнайдың 67% алынады. Бұл сілемдерді игерудің ең арзан фонтанды әдісін қолдану мерзімін едәуір ұзартуға мүмкіндік берді.

Дегенмен сумен кысып шығаруда мұнайдың қомақты бөлігі қабатта қалып қояды. Дәстүрлі суландырудағы мұнайбергіштігі төмен болатыны кеуекті ортада су-мұнай жүйесінің гидродинамикасының ерекшеліктерімен байланысты.

Қабаттардан оларды суландыруда су қысымымен мұнайды толық шығара алмау себебі қысып шығаратын және қысыммен шығарылатын сұйықтықтардың өзара араласпауының нәтижесінде сол сұйықтықтардың арасында бөліну беттерінің пайда болуы және капиллярды күштермен мұнайдың қабатта ұсталынып қалуы болады.

Сумен мұнайдың шебінде әсер тигізетін капиллярды күштер мұнайды қысып қалады және оның қысыммен шығуына кедіргі болады.

Сонымен қатар қабаттың суланған аймақтарынан мұнайды толық сумен қысып шығармауы жыныстардың түйіршіктерінің беттерінде ауыр компоненттердің адсорбциясының нәтижесінде коллектор-жыныстардың гидрофобизациялау және қысып шығарушы және қысыммен шығарлатын сұйықтықтардың әртүрлі тұтқырлығымен байланысты. Өз кезегінде ол мұнай су контактінде гидродинамикалық тұрақсыздыққа, қысу шебінің сыртында қалған мұнайдың топтамаларының пайда болуымен дәйектелінеді, яғни оның бөлшектелуіне жол береді.

Қабаттардың мұнайбергіштігін арттыру әдістері үш категорияға бөлінеді:

1. Қабатқа химиялық сұйықтықтарды айдау;

2. Мұнаймен араласатын сұйықтықтарды және газды айдау;

3. Жылыту әсерін пайдаланатын әдістер.

Осы келешегі бар категориялардың шебінде экономика тұрғысынан анықталған және пайдалы деп келесі технологиялар саналады:

- судың мұнайды жуып тазарту қасиеттерің жақсартатын полимерлер ертінділерін, ББЗ және сілтілерді қосу;

- көмір қышқылы газын айдау;

- өте қыздырылған буды айдау және қабаттағы флюидтерді тұтыну.

Атап айтқанда, жиі кездесетін қабаттардың әртектілігі негізінде мұнай жоғары өтімділігі бар аймақтардан қысыммен шығарылады, ал өтімділігі төмен аймақтарда көп мұнай қалып қояды.

Осы кезде аталған себептермен үшінші дәуірдегі игеру әдістері дамып және тәжірибеге енгізілуде немесе қабаттардың мұнайды қайтарып беруді арттыру әдістері іске қосылуда. Бұл әдістер өте қымбат және олардың бір қатары әзір эксперименттер кезенінде зерттелуде. Бірақ олар мұнайды ұңғымалардан өндіруді қомақты өсіреді және жақын арада ең тиімді болуы мүмкін.

Қабаттың мұнайбергіштігін жоғарлатудың ең жақсы тәсілі ұңғыма түп маңы аймағының скинфакторларын тазалау және азайту бойына әртүрлі тәсілдер қолдану, қабаттың оқпан маңы аймағын ластамай қабатты алғашқы және қосымша ашу, яғни өнімді аралықтарда бұрғылау және қабатқа депрессия кезінде перфорациялау немесе қабат қысымы бар ұңғыма оқпандарында бірдей қысымдар болған перфорациялау.

Декольматация - бұл ұңғы түп маңы аймағында бірқатар күрделі физика-химиялық процестер нәтижесінде көп құрамды көбік айдау арқылы жүзеге асырылады, қатты бетіннің сулануы сияқты, адсорбция беттік-белсенді заттар мен басқа да компоненттерді көбікке арналған кольматациялық заттар мен беттік жыныстар, суспендирлеу немесе бөлшектерді эмульгирлеу мен тамшылардың кольматациялық заттары, тұздылануы ( коллоиды еріту) кольматациялық заттарды, бөлінген бөлшектерді бірқалыпты жағдайда ұстап қалу. Яғни декольматация процесінің кезеңдері мыналар болып табылады: көбік жүйенің өңделген беттпен байланысуы,ылғалдануы: тау жыныстарының бетінен кольматациялық заттарды жою және оны көлемдік декольматациялық жүйеге жеткізу; кольматацияға ұшырайтын беттердің екінші ретті тұндыруын ескерту мақсатында кольматациялық заттардың бөлшектерін бірқалыпты жағдайда ұстау.

Карбоксиметилцеллюлоза негізіндегі бұрғылау сұйықтықтары мұнай өндіру кезінде пайдаланылады. Жер асты суларында әрқашан поливалентті катиондар (кальций, магний, темір) болады. Сілтілік ортада гель пайда болу шарттары туындап, макро карбоксиметилцеллюлоза гелімен толтырылады. Қысымның құлауы мен көмірқышқыл газының ерігіштігінің азайуына байланысты гидрокарбонат пен кальций карбонатының тепе-теңдігі бұзылып, кальций карбонаты, магний және темір қышқыл гидратының қалыптасуына жағдай жасалады. Ұңғыманы тазалау үшін декольматацияның физикалық және химиялық тәсілдері қолданылады. Химиялық декольматациялау үшін химиялық агенттермен әртүрлі әсер ету тәсілдері қолданылады. Бұл процесс жер бетінде болатындықтан, тау жыныс кеуектілігі қажетті мөлшерде болмағандықтан, тек химиялық әсер етумен ғана бұл техникалық мәселені шеше алмаймыз. Механикалық әсер етусіз диффузия өте баяу процесс болып табылады.

Кейбір авторлар декольматацияға реагент ретінде бірнеше химиялық реагенттен тұратын комплекстерді ұсынып отыр. Қабаттың түп аймағында декольматацияны келесідей құрамдағы реганетпен жүргізу ұсынылып отыр (%): неогендік БӘЗ-1-3, сілтілі реагент – 0,05-2,0, натрий силикаты 0,01-ге дейін және су. Осындай құрамдағы реагентті қолдану полимері бар құмды кольматациялық қосылысты жою көлемін үлкейтуге мүмкіндік береді.

Ұңғыдағы қысымның белгілі мөлшерден төмендеуі ұңғымаға қабат флюидтерінің ағынын шақырады, және ол авариялық фонтандауға алып келуі мүмкін. Осы процесспен бірге декольматация болуы мүмкін. Жалпы жағдайда ұңғыны меңгеру процесі оқпан қабырғаларының декольматациялануы мен қабаттың түп аймағында деинфильтрациялауына алып келеді.

Серпінді ауытқу кезінде декольматация процесстерін зерттеу санды емес, сапалы нәтижелер береді, өйткені кольматация мен суффозия процесстеріне механикалық серпінділердің математикалық модельдері әсер етпейді.

ҚДЕ-қышқылды диспергатор-еріткіш, органикалық еріткіштер мен монокарбондық қышқылдың синэнергетикалық қоспасы болып табылады, және оны карбонатты коллекторларға декольматация жасау үшін қолданылады.

Ұңғыма оқпанынан құм қабықтарын жою және фильтарция каналдарын декольматациялау үшін цементтеместен бұрын люминий сульфатының су ерітіндісін 5-50 % аралығындағы концентрациясын қабатқа айдау кеңінен таралған. Осы мақсатта натрий гиплохлоридасы мен кетондарды қолдану бұрыннан белгілі.

СКО қолдану арқылы жүзеге асатын ҚТА декольматциялау әдісі ұңғыманы өңдеудің ең тиімді тәсілі екенін АГКМ ұңғыманы меңгеру тәжірибесі көрсетті. Сонымен, меңгеру процессінің бір бөлігі ретінде СКО-ны қолдану ұңғыманы өңдеу уақытын біршама қысқартады.

Мерзімді декольматация ҰТМҚ айдау ұңғымаларынан суды шығару немесе бірқалыпты және жоғарғы температурада қышқылдармен,еріткіштерді айдау және т.б Өндіруші ұңғымаларды жылы бұрын механикалық қоймасынан немесе беттік бөлшектердің енгізілген ҰТМҚ кейбір тазалау қамтамасыз етеді.

Декольматация үшін ҰТМҚ сазды кольматантта келесі құрам ұсынылды % (салмағы бойынша): сутегі асқын 1 5 - 3, литий кремнефторлы 1 5 - 2 5, қалғаны - су.

Ұзақтығы, сондай-ақ қосымша мұнай Декольматация әсері тығыз формациялар әр түрлі болуы және мынадай негізгі шарттары туралы, негізінен байланысты болады. 

Декольматация процессі өзен түзілімдерін жуу ретін қалыптастыруды қамтамасыз ету саңылауларды, қозғалысы, ила жою және көлденең құрылымдарға бойынша ағысты бойлап төмен азаяды. Декольматацияның осы әдісі кезінде өзендегі судың жылдамдығы кем дегенде 0 3 м / с болуы тиіс. Декольматация нәтижесінде Праждық су бөгетінде Варшава қаласында салыстырмалы дебит 12-30 л/с тен 32-35 л/с ке дейін ұлғайтылды, ал бастапқы өнімділігі 150 000 м3/сут жетті. Декольматациялық өзен түзілімдеріне арналған жаңа қондырғы Праждық су бөгетінде ортадан тепкіш сорғы өнімділігі 100л/с , қысым 0,5 Мпа қондырғы орнатылды. Осылайша, құралдар мен құрылғылардың бірқатар дамыған радиалды қабылдау регенерациясы үшiн, алайда, өндірістік жұмыс тік ұңғымалардың өнімділігін қалпына келтіру артық уақыт жұмсайды.

Декольматациялық процесстердің заңдылықтары мен суға және мұнайға қаныққан қабаттардың кеуекті орта тазартудың жалпы шығу тегі бірдей. Ластанудан кеуек орта қоймасын тазалау мақсаттары үшін дірілді толқындарды экспозиция пайдалана отырып айдау және өндіруші ұңғымаларды технологиялық қайта өңдеу жөніндегі операциялар, сондай-ақ айтарлықтай жіңішке механикалық және саз арқылы сүзгі су тұтқыш жиектерге қоқыстануын, тайыздауы нәтижесінде олардың өнімділігін төмендетті су ұңғымалары өңдеу үшін пайдалануға болады.

Бұл технология декольматация мен ҚТА-на органикалық және бейорганикалық ластанудан тазартуға арналған. ҚТА-ның жылдам төмендейтін фильтарциялық-сыйымдылық қасиеттері бар аздебитті ұңғымаларда, төмен қабылдағыштық айдау ұңғымаларында қолданылады.

Декольматация құрылымдық байланыс бөлшектерінің бұзылуынан, яғни саз агрегаттар және сазды минералдардың ішінара жойылуынан, ион алмасу және тотығу-тотықсыздану әсерлерінен пайда болады деп есептелінеді. Түбірлі құрылымдық қайтақұрылудан кейін жұқадисперсиялы бөлшектер агрегациялану және жабысу қабілеттерінен айырылып, ұңғыманы игеру кезінде сызат-тері тесігі кеңістігінен оңай жойылады.

Кеңістікті тері тесік коллекторын декольматациялауда форфор қышқылының суда еритін тұздарының көмегімен, акрилды полимерлердің тізбегі алынып, жақсы нәтижеге қол жеткізілді. Бұл ерітіндіде қоспалардың тиімді құрамы, % ( масса бойынша): натрий ( немесе аммоний) ортофосфат немесе калий пирофосфат - 10 - 25, қалғаны – су. 

Қайталап декольматациялау мақсатында келесі ретті өңдеу тиімділік деңгейі бойынша ұзаққа созылған болады және қосымша өндірілген мұнаймен сипатталады, бұл бірінші өңдегендегідей нәтиже.

215 9 мм диаметрлі ұңғыманы игеруге арналған, қабатқа табиғи және табиғи емес кольматация, дисперсия мен қабатқа статикалық декольматация қысымдары сәйкестендірілген жағдайда, керекті дисперсияның мөлшерін таңдаған кезде елеулі мәнге – қабатқа енетін инфильтрат тереңдігі ие болатыны көрініп тұр.

Қайталап декольматациялау мақсатында келесі ретті өңдеу тиімділік деңгейі бойынша ұзаққа созылған болады және қосымша өндірілген мұнаймен сипатталады, бұл бірінші өңдегендегідей нәтиже.

Декольматация кезінде ынталандыратын материалдың кедергі келтіріп жойылуы, кольматация қабатының құрылымды-механикалық құрамына байланысты, яғни оның бөлшектерін құрайтын спектрлер мен дисперсияның мөлшерінен, олардың арасындағы қысу күшінен, олардың оралу тығыздығына байланысты.

ҚТА декольматациялаудың басқа да технологиялары белгілі, алдымен  сулы қышқыл тұзды сілтілі металл ертіндісі негізінде ванна орнатылады, оны артынан жояды. Содан соң хлорлы калий (02-2%)қосылған сулы тұзды қышқыл ерітінді негізінде екінші ванна орнатылады да, қабатта ысырылып жойылады. ҚТА декольматациялаудың көбікті әдісінің артықшылығы осында.

Ұңғы қабырғасындағы сазды қалдықтарды жою және декольматация каналдарының фильтрациясы, цементтеуден алдын және тампо-нажды жұмыстар басталмай тұрып, қабатқа құрамы (0.5-50%) крнцентрацияланған алюминий сульфатының қоспасын айдаймыз. Кейде осы мақсатта кетон және натрий гидрохлориді қолданылатыны белгілі.

Мөлдір кеуекті тақта үлгілерді пайдалана отырып кеуекті қабатта, кольматация және декольматация процесстінің дамуы жайлы көрнекті зертханалық зерттеулер жүргізіледі.

Серпімді тербелістердің әсерінен кеуекті ортаның декольматациясы процессі жайлы бірқатар заңдылықтар мен құбылыстар жасалған.

Серпімді тербеліс және амплитудалық жиілік параметрлерінің әсері, қаныққан кеуекті ортадағы декольматациялық және фильтрациялық әсерді қамптамасыз ету, стационарлық режимге өткеннен соң 3-4 операция кезінде жүзеге асырылады және 6-9 операция стационарлық емес режимдері мен стационарлық режимінің фазалық өткізгіштігін анықтайды.

Алдыңғы АГКМ ұңғымаларын барлау , ПЗП – ның декольмациясы ұңғыны қолданудың ұзақтығына тұз қышқылды өңдеу (СКО) арқылы әсерлесетінін көрсеткен. Яғни игерудің ажырамаc бөлігі ретінде СКО-ны қолдану ұңғыманы игерудің жұмыс уақытын азайтуға әсерін тигізеді.

Импульстық қалыптастыру кезінде, декольлматациялық және фильтрациялық зоналардың бөлшектенуіне аз энергияның жұмсауы мен фильтрдің өзінің сақталуын бақылау.

Өткізгіш қабат және декольматациялық өнімді қабаттарды екінші ретті ашу болмаса толық жөндеуден шыққан ұңғыларды , бақылау кальмотациясы арқылы бұрмалау жаңа технологиялардың жаңаша бағыты болып келеді. Кольматацияны басқарудың химиялы, физико – химиялық, гидродинамаикалық, импульсті, құйынды, және т.б. әдістері қолға алуда. Декольматациялық және кольматациялық бақылау (басқару) бойынша әлемге мәлңмет берілді және де бұл бойынша патенттер кездеседі.

Технологияны қолдану мақсаты , технологиялық сұйықтықтарды беру негізініде, сынды түрде өткізгіштігін төмендетпейтін ҚТА және декольматация коллекторын енгізуді қамтамасыз ету.

Қорыта келгенде, мұнайбергіштікті арттырудың жалпы әдістеріне, соның ішінде жылулық әдістері кеңінен қарастырылды. Әр әдістің пайдалану шарттарына (ұңғыманың тереңдігі, өнімді қабаттың қалыңдығы, сонымен қатар айдау жылдамдығы бойынша) мән беру керек.

Әдебиеттер тізімі

1. Ахмеджанов Т.К. Камбаков Т.У. «Мұнайбергіштікті арттыру әдістері». 2008ж.

2. Проект разработки месторождения Узень(13-18 горизонты). 2005ж.

3. Т.К.Ахмеджанов, Е.С.Орынгожин «Повышение нефтеотдачи пластов» Методические указания к практическим занятиям 2008г

4. Малофеев Г.Е., Толстов Л.А. и Шейнман А.Б. Исследование распространения тепла в пласте при радиальном течении горячей жидкости // Нефтяное хозяйство. – 1966. – № 8. – С.57 – 69.

5. Авдонин Н.А. О некоторых формулах для расчёта температурного поля пласта при тепловой инжекции // Изв. вузов. Нефть и газ. – 1964. – № 3. – С.32 – 39.

6. Т.К.Ахмеджанов, Б.К. Асилбеков, К.О.Ибагаров, У.К.Жапбасбаев, Г.Б. Хаиров «Термический способ повышения нефтеотдачи пластов путем использований энергии захороненных радиоактивных отходов». Вестник КБТУ, 2007г, с 13-14.

7. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972. – 720 с.

8. Бурже Ж., Сурио П., Комбарну М. Термические методы повышения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1989 - 422 с.

9. Ахмеджанов Т.К. и др. Математическая модель теплового воздействия на нефтяные пласты нетрадиционными точечными источниками. Алматы, 2005 г. 126 с.

10. Горбачев Ю., Иванова Н., Колесников Т., Никитин А., Орентлихтерман Э. Акустические методы повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти. - М.: Недра, 2003 г. 433 с.

11. Шелепов В.В. "Состояние сырьевой базы нефтяной промышленности России, Повышение нефтеотдачи пластов". - М.: Наука, 1999 г. 524 с.

12. Степанова Г.С. Газовые и водогазовые методы воздействия на нефтяные пласты. - М.: Наука, 2003 г. 376 с.

13. Сургучев М.Л., Желтов Ю.В., Симкин Э.М. Физико - химические микропроцессы в нефтегазоносных пластах. - М.: Наука, 2001 г. 464 с.

14. Климов А.А. Методы повышения нефтеотдачи пластов. - М.: Наука, 2007 г. 389 с.

15. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи. - М.: Недра, 2006 г. 567 с.

16. Нұрсұлтанов Ғ.М., Абайылданов Қ.Н. «Мұнай мен газды өндіріп өңдеу» Алматы: Альманах 1999 жыл.