УДК 621.67

А.А. Кабдушев

Магистр, аға оқытушы

М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз қаласы

Молдахметова А.А.,

БАТЫРЫЛМАЛЫ ОРТАДАН ТЕПКІШ СОРАППЕН ЖАБДЫҚТАЛҒАН МҰНАЙ ҰҢҒЫМАЛАРЫНДА ТҰЗ ШӨГУДІ ТАЛДАУ

Мақалада батырылмалы ортадан тепкіш сораппен мұнай өндіру барысында туындайтын мәселелер, соның ішінде сораптың ішіне түздардың шөгуі және ол шөгінділерді жою немесе алдын алу шаралары қарастырылған. қарастырылған шаралардың ішінде тұз қышқылын пайдаланып, сорапты тұз шөгінділерінен тазалау, оның нәтижелері талданған.

Қазақстан кен орындарында соңғы кездері мұнай өндіру барысындағы процестерді күрделендіруші факторлардың көптеген түрлері кездесуде. Мысалы, ұңғыма оқпанының үлкен қисықтығы, жөндеу жұмыстарының нәтижесінде шеген тізбегіндегі ішкі диаметрдің кішіреюі, сұйықтық құрамында газ мөлшерінің көп болуы, механикалық қоспалардың шығуы, тұздардың шөгуі, сұйықтық температурасының жоғары болуы т.б. Мұнай өндіруді күрделендіруші факторлардың кейбірі өзара байланысқан. Сондықтан қандай да бір пайда болған фактормен күресу кезінде, басқа бір жағымсыз фактордың кері әсері артуы мүмкін. Бұл мұнай өндіруді тиімді жолға қою мүмкіндігін бағалауда, мәселені жан жақты қарастыруды және өзгерістің ағымдағы кәсіпшілік жағдайына қатысты барлық әсерледі ескеруді қажет етеді.

Өндіруді қиындататын факторлардың бірі сұйықтық құрамындағы газдың бөлінуі. Бөлінген газдың құрамына көптеген құрамдас бөлік кіреді. Олар: метан, этан, бутан, изобутан, көмірқышқыл газ, пентан және т.б. сұйықтықтан газ бөлінген кезде өндіріліп жатқан сұйықтықтың меншікті тығыздығы төмендейді де, сұйықтық арынының түзілуіне алып келуі мүмкін. Сонымен бірге қоспаның меншікті сиымдылығы төмен дейді де, батырылмалы электроқозғалтқышының салқындауын нашарлатады.

Жоғарыда аталғандай, карбонаттардың тепе-теңдік концентрациясының сұйықтықта еріген газдардың мөлшеріне тәуелділігі мен (1 сурет). Сол сұйықтықтағы қышқылдыққа да тәуелділігі бар. Қышқылдықтың өзгеруі тек сұйықтықтан бөлінген газға байланысты емес, сонымен бірге сұйықтықтағы тұздар иондарының тепе теңдігінің өзгеруінен де болуы мүмкін [1].

Көмірқышқылдардың құрамы температураның өзгеруіне байланысты мынандай мәндерде болады:

1,3 - 75 ⁰С температурада және ереген көмірқышқылының концентрациясы 5,08*10^-3 пен 2,54*10^-3 моль/л.; 2,5,8,10 - 100 ⁰С температурада және ереген көмірқышқылының концентрацияларында 5,08*10^-3; 2,54*10^-3; 1,01*10^-3; 0,508*10^-3 моль/л.;

4,6,7 - 125 температурада және ереген көмірқышқылының концентрациясы 10,4*10^-3 и 7,60*10^-3 моль/л.;9,11 - 150⁰С температурада және ереген көмірқышқылының концентрациясы 5,08*10^-3; 2,54*10^-3 моль/л. [1]

1 сурет. Судың минералдануынан биокарбонаттың ерігіштік тәуелділігінің графигі

Графикте көрсетілгендей, көмірқышқыл концентрациясының азаюы кальций биокарбонатының концентрациясының төмендеуіне алып келеді. Сонымен карбонат тұнбаға айналуы үшін сұйықтықтың қысымының төмендеуі жеткілікті. Қысым төмендеген кезде көмір қышқылының суға және көмірқышқыл газына ыдырауы басталады. Көмірқышқыл газы сұйықтықтан бөлініп шығады.

Осындай кері әсерлі құбылыстар, мұнай өндіруді қарқындату кезінде түптік қысымды төмендетеді, яғни бос газдың үлесі көбейіп және қабаттан механикалық қоспалар шығуы артады.

Қабат сұйықтығының сулануы мен минералдануы жоғарылаған сайын оның коррозиялық белсенділігі артады және ұңғыма жабдықтарында тұз шөгінділері пайда болады.

Ортадан тепкіш электрлі батырылмалы сораптарда тұз шөгіндісінің пайда болуын болжамдау үшін есептеуші «Соль» деп аталатын блок жасалған. Ол «Автотехнолог» бағдарламалық кешеніне арналған. Бағдарлама А.Ю. Намиота, Дебая и Гюккеля, Дж.Оддо и М.Б.Томсонның алгоритмдерінің негізінде жұмыс істейді және тұз шөгінділері мөлшерін болжамдайтын төрт әдістемесі қолданылды. [2].

Тұз шөгуді зерттеуде, кальций карбонатының ерігіштік тепе теңдігінің қысымға тәуелділігін көрсететін эмпирикалық формуласы қолданылады.

LCaCO3(p1t)=LCaCO3 (1+0.012p)

Мұндағы LCaCO3(p1t) – қажетті шарт үшін кальций карбонатының ерігіштігінің туындысы. LCaCO3- белгілі жағдайлардағы кальций карбонатының ерітігіштігінің анықтамалық туындысының мәні. Р- қысым, МПа

Берілген тәуелділікте қысымның карбонаттар ерігіштігіне қатты әсер тигізбейтіндігін байқауға болады.

Сол себепті сораптан өткен соң сұйықтық қысымы жоғарлайды, бірақ бұл тұз шөгуіне әсер етпейді. Егер 1 суретке қарасақ, тұздың ерігіштігіне сұйықтық құрамындағы көмірқышқыл газының әсері жоғары екендігі көрсетілген. Яғни сорап компрессор құбырына (СКҚ) газ көп түскен сайын, тұздың шөгу мүмкіндігі аз. Бірақ бос газ сораптың сұйықтықты қабылдайтын жерінде аз болуы шарт. Ол үшін сораптық қондырғының жинағында көбінде газды сепараторларды енгізеді.

Газдық сепаратор газды сұйықтықтан бөліп алады да оны құбыр сырты кеңістігіне шығарады. Газдан айырылған сұйықтық сораптың қабылдауына бағытталады. Қысымы жоғарлатылған, құрамындағы еркін газы аз сұйықтық сораптың компрессорлық құбырларына келіп түсуі нәтижесінде СКҚ-да тұз шөгу жоғарылай түседі. Сондықтан пайдаланудың мұндай түрінде тұз шөгінділерімен күресу үшін газосепаратордан гөрі диспергаторды пайдаланған жөн. Диспергатор еркін газдың көбіктерін ұсақтайды да газды сұйықтықты қоспаны квазигомогенді күйге ауыстырады. Газ газды сұйықтықты қоспадан бөлініп, қосымша пайдалы жұмыс атқарады да сораптың қажетті арынын жоғарлатуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге еркін газ тұздың шөгу мүмкіндігін төмендетеді. Сондықтан еркін газды сұйықтықтан бөлмеген жөн деген ой ресейлік мемлекеттік университеттінің профессоры В.Н. Ивановскийдің және т.б. ғалымдарының мақаласында көрсетілген.

Мұнай өндіру барысында бейорганикалық тұздардың мұнай кәсіпшілігінің жабдықтарында шөгуі батырылмалы ортадан тепкіш электрлік сораптардың жұмысшы дөңгелектерінің және бағыттаушы аппараттарының бетінде тұздардың түзілуіне одан кейін кептеліп, қосылып қалуына алып келеді.

Шөгінді тұздардың құрамына гипс, кальцит, барит кіреді және қоспа түрінде темірдің сульфиді, мұнайдың қатты көмірсутек қосылыстары, тау жынысының кварцтық және гипстік бөлшектері кездеседі. [3].

Қазіргі кезде тұз шөгінділерін болдырмау, алдын алу жұмыстары ұңғыманың ішінде темір сульфидтерінің әртүрлі қатынаста кездесуіне байланысты құрамы күрделі болып келетін тұздардың шөгуімен күрделене түсуде.

Мұндай күрделі құрамдағы тұздардың пайда болуы микробиологиялық деңгейде қабаттардың залалдануынан екінші ретті күкіртсутектердің түзілуімен байланысты.

Көптеген кәсіпшілік шөгінділердің негізгі компоненті болып кальций карбонаты кальций сульфаты, барий сульфаты саналады. Ұңғымадағы шөгінділерде таза кальций сульфатын немесе карбонатын кездестіру қиын, әдетте шөгінді бір немесе бірнеше негізгі бейорганикалық компоненттерден, коррозия өнімдерінен тұрады және шөгінді көп жағдайда асфальтті шайырлы парафиндік заттармен қаныққан немесе беті жағы жабылған болуы мүмкін. Сондықтан тұз шөгінділерінің органикалық құраушысын зерттелей ұңғымаға сәтті өңдеу жұмыстарын жүргізу мүмкін емес.

Кальций сульфатының немесе карбонатының шөгіндіге айналу процессі үш кезеңнен тұрады:

1. кальций иондары сульфаттар мен карбонаттармен қосылып, молекулалар түзеді.
2. кейін осы молекулалар өзара қосылып, қалған ерітінділер үшін кристалдану орталықтары функциясы атқаратын микрокристалдар түзеді.
3. кристаллдардың агрегаты өсуі және үлкен өлшемдерге жеткенде тұнба болып шөгеді немесе жабдықтың қабырғасына бекиді.

Неорганикалық шөгінділер негізінен үш формада кездеседі.

А) жұқа қақ немесе борпылдақ ұлпа түрінде

Б) қабатшалар пішінді

В) кристалданған формада

Бірінші түрдегі борпылдақ құрылымдар өткізгіш және жеңіл алынады. Кристалдардың бірнеше қабаты түріндегі гипс сияқты қабатшалы шөгінділер құбырдың барлық қимасын толық толтырады. Барит, ангидрит сияқты кристалды құрылымдар өте қатты, тығыз өзінің бойынан ештене өткізбейтін шөгінділер түзеді. Бариттің тығыздығы және өткізбейтіндігі соншалықты, кейде химиялық өңдеулерге берілмейді.

Тұз шөгінділерімен күресудің бірнеше тәсілі бар. Солардың бірі механикалық тәсіл. Бұл тәсілде үлкен шөгінділер тығынын бұрғылау арқылы тізбектің қабырғасынан қатты шөгінділерді алуға негізделген. Механикалық әдіс өте қымбат және ұзақ уақытты талап етеді. Тұз шөгінділерімен күресудің тағы бір бағыты ол:

- гипспен кальций карбонатының кристалдануына магнит өрісінің әсерін пайдалану

- импульсті акустикалық технология

Көп жағдайда сорап компрессор құбырларына қорғаушы қабат жүргізіледі, яғни әртүрлі лактар, шыны, эмальдар, эпоксидті шайыр т.б.

Ал, ортадан тепкіш сораптардың жұмысшы дөңгелектері мен бағыттаушы аппараттарындағы қалақшалар жүйесі сұйық кристалды политтерден дайындалады. Аталған жабындардың барлығы тұздың шөгуін толық жоя алмайды. Бірақ оның түзілуі қарқындылығын төмендетеді, сондықтан бұл әдісті тұз шөгуі қарқындылығы орташа ұңғымаларда қолданылады.

Тұз шөгінділерін алдын алуда электр өрісін пайдалану техникалық жағынан орындалуы күрделі және электр энергиясының үлкен шығындарын қажет етеді.

Химиялық әдістер негізінен реагент ингибиторларды қолдануға негізделген және қазіргі кезде тиімді, технологиялық жағынан қолайлы болып саналады.

Қазіргі кезде тұздың шөгуін модельдеу үшін «Автотехнолог salt» бағдарламалық кешені қолданылды. Бұл бағдарламада қабат суының құрамы СО₂-нің порциал қысымы, термобаралық жағдайлардың өзгеруімен жұмыс істейтін БОТЭСК тереңдігі бойынша тұз шөгу аралығын табамыз. Алынған мәліметтердің негізінде қажетті іс шара қолданылады.

Жоғарда аталған әдістер тиімсіз болған жағдайда қышқылдық әдістер қолданылады. Қышқылдық әдістің нәтижелері қазіргі кезде қолданылатын технологиялардан асып түседі. Қышқылдық әдісті қолдануға негіз:

1. БОТЭСҚ ның жұмыс органдарында және сүзгіде тұздың шөгуі туралы қорытынды.
2. БОТЭСК ның берілісі төмендейді
3. артық жүктемеден қорғау себебі бойынша БОТЭСК ның жиі тоқтауы
4. қысылып қалу себебі бойынша БОТЭСК ның тоқтауы
5. бұрын қолданылған қышқылдық өңдеулер тиімді
6. тұзды жоятын арнайы реагенттердің болмауы
7. қышқылдың өңдеудің нәтижесінде кері әсердің болмауы

Қышқылдық әдістің операциялары қарапайым болып келеді. Алдын ала дайындалған әлсіз қышқылды ерітінді жұмыс істеп тұрған қондырғының құбыр сырты кеңістігіне айдалады. Қышқылдық ерітіндіні арнайы ығыстырушы сұйықтықпен ығыстырады. Қышқылды ұңғымаға айдағаннан кейін, қондырғы қышқылдың реакцияға түсуі үшін уақытша тоқтатылады. Тоқтатылу уақытысы қышқылдың пайыздық көрсеткішіне күрделендіруші факторлардың болуына байланысты анықталады. Белгілі бір уақыт өткеннен кейін қондырғы іске қосылады, ал реакцияға түспеген қышқыл қайтадан агрегатқа алынып, сіңіруші ұңғымалардың түп маңы аймағына айдалады. Осының нәтижесінде ұңғыманы жинау және дайындау жүйесіне қышқылдың кері әсері төмендетіледі.

2 сурет 4021 ұңғыма бойынша шығым.

Қышқылдық ерітінді батырылмалы ортадан тепкіш сораптың жабдығындағы кешенді шөгінділердің ішінде, темірдің сульфиттері мен темір тоттарының және карбонаттарымен реакцияға түседі. Тұз қышқылы темір сульфиттермен реакцияға түсе отырып, күкіртті сутек және суда еритін ҒеСІ₂-ні түзеді. Ұңғымада жинақталған тұздың мөлшеріне байланысты күкіртті сутектің мөлшері үлкен болуы мүмкін. Карбонаттар тұз қышқылы реакциясының нәтижесінде хлорлы-кальций, көмірқышқыл газ және су түзіледі. Сондықтан, қышқылға және ығыстырушы сұйықтыққа ингибиторлар мен қосымша химреагенттерді қосу керек.

Батырылмалы ортадан тепкіш электрлі сораппен жабдықталған ұңғымада тұз қышқылымен өңдеу операцияларының технологиялық көрсеткіштері.

1. тұз қышқылының концентрациясы 5-6% [2].
2. тұз қышқылы ерітіндісінің көлемі 3м³
3. қышқыл ерітіндісіне қосылатын коррозия ингибиторының мөлшері 0,5%
4. ығыстырушы сұйықтықтың мөлшері 3м3
5. күкіртсутекті бейтараптандырушы қоспа (СНПХ-1100, ЛПЭ-32, сонцид -8102) -500г/м3
6. ығыстырушы сұйықтыққа қосылатын тұз шөгу ингибиторы 60-150г/м3

3 сурет. Тұз қышқылымен ұңғыманы өңдеудің тиімділігі.

Ығыстырушы сұйықтықтың көлемі мына формула бойынша анықталады:

Vпр = 0,785 * (D2э.к.-d2нкт) * L эцн + 0,5 (м3);

Мұндағы

- L эцн - ортадан тепкіш электросорапты түсіру тереңдігі

- D2э.к пайдалану тізбегінің ішкі диаметрі

- d2нкт -сорап компрессор құбырының сыртқы диаметрі

Технологияның тиімділігі № 4021 ұңғыма бойынша қарастыратын болсақ қондырғының жұмысы, яғни ұңғыманың шығымы үнемі төмендеуде болғанын көруге болады. Өндіру барысында РАСПО реагенті айдалған (көлемі 500кг) бірақ нәтиже бермеген керісінше шығым үш есе төмендеп кеткен. 2 суретте көрсетілгендей бұл ұңғымада тұз қышқылымен өңдеу қолданылған, нәтижесінде ағымдағы жөндеу жұмыстары қажетсіз болып саналып, ұңғыманың өнімділігі қалпына келтірілді (2 сурет) [4].

Ұңғымалар бойынша технологияның тиімділігі пайыздық көрсеткішпен есептеген кезде 71%, ал өңдеулер бойынша 76% құрады (3 сурет) [4].

Тұз қышқылымен өңдегендегі технологияның төмен тиімділік беруі қондырғының, жұмыс құрылғыларының толықтай істен шығуы, біліктің істен шығуы сияқты себептерге байланысты.

Қолданылған әдебиеттер

1. В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, Ю.А. Донской, С.Б. Якимов Влияние растворенного углекислого газа на выпадение карбонатов при добыче нефти при помощи УЭЦН [Текст]

2. Е. Кащавцев, И.Т. Мищенко Солеобразование при добыче нефти. – М.: Недра, 2004. – 432с., [Текст]

3. В.Е. Кащавцев, Ю.П. Гаттенберг, С.Ф. Люшин. Предупреждение солеобразования при добыче нефти. – М.: Недра, 1985. – 215с. [Текст]

4. Ю.М.Меркушев. Доклад «Электроцентробежные насосы с низким солеотложением», Международная практическая конференция «Механизированная добыча нефти», апрель 2006 г. [Текст]

5. Газизов А.А. Увеличение нефтеотдачи неоднородных пластов на поздней стадии разработки – М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - 639с. [Текст]

Түйін сөздер:

Батырылмалы ортадан тепкіш сорап. Қышқыл. Тұздар. Мұнай өндіру.

АНАЛИЗ СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ В СКВАЖИНАХ ОБОРУДОВАННЫХ ПОГРУЖНЫМИ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ