САЙКЛИНГ ПРОЦЕСІНІҢ ТИІМДІЛІГІН ЖОҒАРЫЛАТУ ӘДІСТЕРІ

Нуранбаева Б.М., Хамидуллиев Д.Х.

Каспий қоғамдық университеті, Алматы

Газ конденсатты кен орнын игергенде конденсат пен газ бергіштік коэфициентін өсіру үшін белгілі бір уақыт аралығында қүрамынан С₂₊ және С₃₊ құрамдары алдын – ала алынған өндірілген газды қабатқа қайта айдау арқылы жүзеге асыруға болады. Құрамында жоғары конденсат бар қабаттық газды алуды қамтамасыз ететін игеру режимін сайклинг – процесс дейміз. Мұны алғаш рет 30 – шы жылдардың аяғынан бастап қолданды. Екінші дүние жүзілік соғыс кезінде сұйық көмірсутегі өндірісте мотор отыны ретінде қажеттілік туғызып, ал көмірсутекті газға деген сұраныс төмен болды. 1944 жылы АҚШ – тың 224 газ – конденсатты игеретін кен орнындарында сайклинг процесін қолданатын 37 қондырғы жүмыс жасады. Сол кезеңде «бензинсіздендірілген» газды қабатқа кері айдау тек АҚШ – та ғана емес, сондай – ақ Канадада және де бөтен газ өндіруші елдерде, тіпті газ құрамындағы бастапқы конденсат 150 – 180 г/м³ ғана болатын газ –конденсатты кен орындарында да қолдана бастады. Соғыс бітуімен көмірсутектерді пайдалану құрылымы өзгеруіне байланысты сұйық әрі газ тәрізді көмірсутектеріне деген баға төмендеді. Сайклинг процесін қолдана отырып қанағаттанарлықтай техника – экономикалық көрсеткіштерді тек қана газ құрамындағы конденсат 250 – 300 г/м³ тан төмен болмайтын ГККО ие болды. Негізгі күшті сайклинг процесін бөлшектеп жүзеге асыру түріне салды. Бұндай жағдай қабатқа айдалатын газ көлемі қабаттан алынатын газ көлемінен аз болғанда қолданылды. Бір мезгілде қабатқа айдалатын көмірсутексіз газдардың үлесі айтарлықтай өсіп кетті. Сондай – ақ жалпы сайклинг процесін қолданатын объектілер саны өте төмендеп кетті. Соған қарамастан АҚШ, Канада және басқа да елдерден газ – конденсатты кен орындарды сайклинг процесі режимін қолданды және қолданып жатыр. Әр түрлі жағдайда және түрлі геологиялық кәсіпшілікте кен орындарын игеруге жиналған тәжірибе сипаты әр игеру жобасында түпкілікті зерттеуді қажет етті. Сондай – ақ құрғақ газды айдайтын объекті қабаттарының әртектілігін терең зерттеу керек болды. Сонымен қатар ВНИИГАЗ зерттеуі келесіні дәлелдеді: біріншіден, қабаттық қысым төмен болғанда бөлшектеу сайклинг процесі өз көрсеткіштерімен жоғары болған жағдайдағы процестен қалыспайды; екіншіден, қабаттық қоспа қүрамын ескере отырып процесстің тиімділігін көтеруге болады. Бұл жарылыс кезеңінен кейін газдық фазаға ретроградты конденсаттың булануын аралық көмірсутектер (этан – пропан –бутандық фракция) арқылы жүзеге асыруын түсіндіреді. Сонымен қатар ретроградты конденсаттың булануы ұзақ процесс екендігі және көп жылдардан кейін айдалған газ жарып өткеннен кейін үңғымадан жоғары кәсіптік құрамды конденсат өнімін алу мүмкіншілігі болды. Нарықтық жағдайда газ бен сүйық көмір сутектеріне сұраныстың ауытқып отыруына байланысты Қазақстан кен орындарында сайклинг процесін қолдану мүмкіншілігі өсуі мүмкін және оны қолданудың әлемдік тәжірибесі үлкен қызығушылық тудырып отыр.

Төменде сайклинг процесінің шетелде орындалған нәтижелері талданады, содай – ақ ТМД елдері бойынша жалғыз жүзеге асырылған сайклинг процесінің Новотроицк (Украина) газ – конденсат кен орнындағы нәтижелері де талданады.

Канаданың ірі газ – конденсат кен орындарының бірі Кейбобтың игеру жобасының тәжірибесі – пайдалы қазбаларды қоршаған орта мен қойнауды қорғау талаптарымен сай пайдаланғанда шешілген мәселелері жағынан қызығушылық тудырады.

1961 жылы ашылған Кэйбоб газ – конденсат кен орны Эдмонтон қаласынан солтүстік – батысқа қарай 300 километр қашықтықта Альберта провинциясында орналасқан. Негізінде кеуекті доломиттен кұралған пайдалы шөгінділер солтүстік – батыстан, оңтүстік – шығысқа созылған шамамен 80 км үзындықтағы және 3,5 – 9 км енді болатын қүрылымды құрайтын Свои Хилм свитасының жоғары бөлігінің рифогенді массивімен ұштасқан. Бұл шөгінділер кішкентай өлшемді рифаралық күрделі болып орналасқан және оның орналасуы анық белгіленбеген. Капитал створы тығыз әктастармен толтырылған. Қабаттары аймақ бойынша оңтүстік – батыс бағытынан 1,05 м/км – ге еңкейе жүктелген кен орнының барлық ауданы бойынша өнімді шөгінділер Свои Хилс свитасының 33 м орташа қуаттылықтағы төменгі бөлігінің қара бутиминозды карбонаттарымен төселген. Сондай – ақ мұнда тығыз әктастармен кеуекті доломиттер де кездеседі. Өнімді горизонттың қуаттылығы 0 – ден 109 метрге дейін аралығында өзгеріп отырады. Кеніштің жабыны ретінде Беверхилл Лейк свитасының тығыз битуминозды әктастары қызмет етеді. Сонымен Кейбоб кен орны орнындағы газ бен конденсаттың ловушкасы ретінде солтүстік –батыстан, оңтүстік – шығысқа созылған 16·2 километр өлшемдегі антиклиналь болып табылады. Екі горизонттағы газ қоры (С₃ факциялы) 6 млн.м³ шамасын құрады. С₃ факция құрамы 2 – горизонтты газда – 1030 см³/м³, 3 – горизонтты газда – 510 см³/м³.

Алғашқы қабаттық қысым 65,7 МПа тең болды, ал қабаттық температура 114°С. 2 – горизонттағы қабаттық газдың бастапқы конденсациялау қысымы Р_конд = 45,1 МПа, 3 – горизонттыкі Р = 38,9 МПа. Гидростатикалық қысымнан қабаттық қысымның аз ғана өсуі қабаттық газ –конденсатты жүйеге өзгеріс енгізді. Жүйеде мұнайдың конденсатпен қанығуы жоғары болып, Р_конд, Р_қаб– ға 2 – горизонт үшін 20,6 МПа – ға, 3 – горизонт үшін 26,8 МПа – ға өзгеше.

Лабораториялық және кәсіпшілік зерттеулер Бромайд свитасының құмтас құрылысының өзгешелігі қабаттағы конденсаттың төмендеуімен сәйкес газ үшін оның фазалық өткізгіштігінің жылдам төмендеуіне әкелетінін көрсетті. Керн шлифін зерттегенде конденсат пленкасындағы құмтас бөлшегінен жыныс өткізгіштігін төмендететін қасиет табылған. Зерттеушілердің газ бойынша алған фазалық өткізгіштік қисығы сұйықпен қанығу процессі 50% – ға жеткеннен кейін газдың сүзбеленуі жылдам тоқтайтынын көрсетті. Бүл нәтижеден игеру режимінде газ бергіштік коэфициентінің төменгі шамасы күтілді. Басқаша айтқанда түптік зонағакелетін конденсат газды кен орнында ұстап қалады. Есептеулер бойынша арылту режимінде (мұнда қабатқа ешқандай әсер етпей, қабаттың аз күшіменмұнай таусылғанша игерілетін сатысы) игергенде не бары 900 млн.м³ газбен 850 мыңм³ конденсат өндіруге мүмкіндік беріп, бұл жағдайда кен орнының рентабельді игерілуі 1965 жылы тоқтатылар еді. Сол уақытта 5 млрд.м³ газ және 5,25 млн.м³ конденсат қысымды қалыпты ұстап тұру арқасында игерілді. Қабаттағы қысымды (түптік аумақтағы) Р_конд– ға қарағанда жоғары шамада ұстап тұру керек болды. Мүндай жағдайда Р_түп> Р_конд шарты пайдалы (түптік зонаға келетін конденсат жоғары қаныққандығына қарамай жай жылжитын болып қала береді немесе ортаның төменгі сүзгіштігіне байланысты тіпті қозғалыссыз қалуы мүмкін).

Газ айнымалысымен игеру жобасына сәйкес 10 пайдаланатын ұңғыманың үшеуін айдаушы ретінде пайдаланғысы келді. Айдалатын көлем 450 – 600 мыңм³/тәул деңгейінде, алу қарқыны 400 – 500 мыңм³/тәул деңгейінде белгіленді. Бұл газ құрамынан конденсат алынған, өндірген газдың көлемінің азайған орнына отын шығынына, сондай – ақ конденсат айырылған сайын газдың сығылғыштығының өзгеруінің орнын толтырады.

Нокс – Бромайд кен орнында ұңғыма өнімділігі төмен болған кезде ағысты күшейту шаралары және бірінші кезекте қабатта гидрожарылыс жасау қарастырылды.

Дүние жүзі бойынша ең алғашқы рет ұтымды жүргізілген гидрожарылыс Нокс – Бромайд ұңғымаларында 4600 –4800 м орындалды. Бұл кен орнында айналатын процесін кездескен техникалық, экономикалық, технологиялық қиындықтарға қарамай қолданылуы, бұл игеру процесінің көп мүмкіншіліктерін көрсетіп отыр.

Тағы да бір қызықты мысал ретінде 8 жыл бөліп осы газды қабатқа қайтара айдау әдісін қолданған Ла Глория кен орны жайлы айтуға болады. Сол уақыттағы конденсат алу мақсатында қабатқа газ айдау жобасын жасаған Техас штатындағы ең үлкен жобаның бірі болатын.

Кеніш оваль пішінді құрылыспен ұштасқан, өнімділік аудан – 1070 гектар қүрайды. Газды қабаты 100 м шамасында.

Барлау және пайдалану үшін бұрғылау процесінде 40 ұңғыма бұрғыланды.

Құрылысының орталығында өнімді жиектің жатыс тереңдігі – 1955 м, құмтастың орташа қуаттылығы бұл аймақта – 10 м. Орташа кеуектілік – 22,2%, өткізгіштік – 0,52·10^{-2 м2}. Бастапқы қабаттың қысым – 23,9 МПа, температурасы – 95°С. Байланысқан су құрамы – 20%.

Кеніштегі газ қоры 3.95 млрд.м³ (қалыпты жағу) тең, ал конденсат қоры (пропан) – 1,07млн.м³. Осы мәннен пентан – 0,639 млн.м³ құрайды, изо – және қалыпты бутан – 0,78 млн.м³, ал пропан – 0,252 млн.м³ құрайды.

Ла Глория кен орнында газды айдау 1941 жылы басталды. Бұл уақытта кен орнында 6 өнімдік және 2 айдаушы ұңғымалар болды. Келесі жылдары пайдалану ұңғымалары 8 – ге дейін, айдау ұңғымалары 4 – ке дейін өсті. Алғашқы 4 жылда қабаттан 1415 мыңм³ (тәулік газ алынды). Әрі қарай айдалып жатырған құрғақ газдың пайдалану ұңғымасына өтіп тұруының салдарынан қабаттан өндіру көлемі 595 мыңм³ (тәулігіне төмендеді). Өндірілген құрғақ газдың 97% – ы қабатқа қайтарылған.

Өндіру қарқыны жай және өндірілген құрғақ газдың іс жүзінде барлығынын қабатқа кері айдаудың арқасында қабат қысымының төмендеуі білінбеді. Сондықтан қабатты конденсаттың жоғалуы және түсіп қамтылмаған зонада ақтық бұрғылағанда конденсаттың құрамының бастапқы мен соңғысы арасындағы айырмашылық жоқтығынан көруге болады. Газ айдау процесінде орын ауыстыруын бақылауға әр ұңғымадан 3 ай сайын газ құрамындағы конденсат анықтау үшін газ үлгілері алынып отырды.

Зерттеу нәтижесінде газ бен қамтылған аймақтарда ығысу коэфициенті 80% – ға жеткен. Пайдалану және айдау үңғымаларының орналасуы бойынша қамту коэфициенті есептеу арқасында 80% – ды құрады.

Процесс пайдалану арқасында қабаттың алғашқы 68% конденсаты игерілді. Келесі арылту игеруінің арқасында қабаттың 20,8% – ы игерілді. Қабаттың алғашқы құрамындағы (С₅₊) конденсаттың алынған барлық шамасы – 88,8%.1949 жылы өнімдегі конденсат жылдам түсіп кеткендіктен құрғақ газды айдау тоқтатылды.

Отандық газ – конденсат кен орындарында игеру процесінде сайклинг процесіне өткізуге талпынды, бірақ тек физикалық, математикалық модельдеуімен, техника – экономикалық есептеулермен ғана шектелді.

Қарашығанақ кен орны сайклинг процесін қолдануға болатын ең ірі кен орындардың бірі болды. ВНИИГАЗ– да Вуктыльск кен орнында әр түрлі қабат қысымының деңгейінде құрғақ газ айдау арқылы конденсат алудың есептеулерін жүргізді.

Вуктыльск кен орны үшін құрғақ газда еруімен қоса есептегенде конденсаттың өндірілу коэфициенті 70 – 75% – дан аспады. Сонда бүл әдіс конденсатты арылту (истощение) әдісімен өндірген кездегі өндірілу коэфициентімен салыстырғанда 30 – 35% өсіруге мүмкіндік туғызады. Оны қабатқа айдалған қүрғақ газ әдісінен қабаттағы конденсаттық фракциялық құрамының ауырлауымен түсіндіруге болады. Бүл есептеудің авторы Г.С.Степанова өндірілу коэфициентінің жоғары шамасын қабатқа айдалатын құрғақ газ мөлшері аз және жоғары қысымда болса жетуге болатындығын жобалады. Бұл жағдайда өндіретін конденсаттың фракциялық құрамы ауырлап, оны кәсіпшілік қондырғыларда газдан айырып алу коэфициенті де жоғары болады. Егер газды 5 – 6 МПа қысыммен айдасақ, онда газ фазасына 60 г/м³ мөлшеріндегі 150 – 180°С – қа (бензинді фракция) дейін қайнаған конденсат фракциясы өтеді. Пайдалану ұңғымасының сағасындағы төменгі қысым газдың салқындауына әкеледі. Мұндай жағдайда конденсатты айырып алу үшін айыру процесін –40 –50°С төменгі температурада жүргізу қабаттық қысым 20 МПа жоғары болмағанда, онда айырғышта төмен температура, жүргізу үшін айырғыш ішіне турбодетандерлар орнатуға болады.

Авторлардың бірі қабаттың төменгі қысым жағдайында турбодетандерды қолдану схемасын жасады. Турбодетандр компрессор станциясының жұмысынан бұрын орналастырылу керек болды. Вуктыльск кен орны үшін мұндай схема белгілі бір уақыт аралығында газ бен конденсатты тасымалдауға ең ыңғайлы болды. Турбодетандерді қолданғанда келтіретін кедергінің бірі қабат қысымы төмендегенде турбодетандердің ішіндегі қысымның төмендеуінің ауыспалы болуы. Егер газ айдау ұзақ уақытқа созылса, онда турбодетандрлар тоңазытқыш қондырғыларға қарағанда экономды болады. Өндірілген газдан неғұрлым көп конденсат айырып алу үшін төменгі температуралы майлы адсорбция немесе аз циклды адсорбцияны қолдану керек. Сонда конденсаттың шығынға ұшырауы да азаяды және қабатқа айдалатын құрғақ газдың әсері де жоғары болады.

Сонымен Вуктыльск кен орнында сайклинг процесі қолданылмады және 1968 жылы бастап арылту режимінде игеріле бастады. Қабатқа қайтара газ айдау әдісінен бас тартқан себебі: қабаттың коллекторы біртексіз жарықшақты болғандықтан айдау агентін тез қабылдай алмайтын болды; матералдық және қаржы жағынан тиімді жағын қарастырды; елде өнеркәсіп саласында жоғары напорлы компрессорлы және құбыр құралдарының дамымауы; халықтың да басқа режимге жүмыс істеуге психологиялық дайын болмағандығы.

Газ-конденсат кен орындарындағы газ құрамындағы жоғары молекулалы көмірсутектерді алу үшін Ресей және Қазақстан газшылары кенішті қабатта қысымды ұстап тұру арқылы өндіруге қайтадан көңіл бөлді. Техникалық – экономикалық есептеу арқылы сайклинг-процесін қолданғанда Чренгай, Қарашығанақ және тағы басқа кен орындарының конденсат бергіштігі 10% – ға өсетіндігін көрсетіп берді. 2003 жылы бастап объектіге құрғақ газ айдау арқылы игеріле бастады.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1 Лысенко В.Д. Проектирование разработки нефтяных месторождений - Москва: Недра; 1987 ж.

2 Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для ВУЗов – Москва: ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им.И.М. Губкина, 2003 ж.

3 Гиматудинов Ш.К., Дунюшкин И.И., Зайцев В.М., Коротаев Ю.П., Левакин Е.В., Сахаров В.А. Разработка и эксплуатация нефтияных, газовых и газоконденсатных месторождений – Москва: Недра; 1998ж.

4 Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений: Учебник для ВУЗов; Москва: Недра; 1986 ж.

5 Мирзаджанзаде А.Х., Ахметов И.М., Хасаев А.М., Гусев В.И. Технология и техника добычи – Под ред. Проф. Мирзаджанзаде А.Х. – Москва: Недра; 1986 ж.

6 Нұрсұлтанов Ғ.М., Абайұлданов Қ.Н. Мұнай және газды өндіріп, өндеу: Оқулық, - Алматы: «Өлке», 2000 ж.

7 Нұрбекова К.С. Газ және газконденсатты кен орындарын игеру мен пайдалану. Алматы, КазҰТУ, 2006 ж.

8 Джиембаева Қ.І., Насибуллин Б.М. Мұнай кен орындарында ұңғы өнімдерін жинау және дайындау. ЖОО – на арналған оқулық, Алматы: 2005 ж.

9 Ширковский А.И. «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторожденй». Москва, «Недра» 1987 ж.

10 Маргулов Р.Д. және т.б. Разработка месторождений со сложиным составом газа. Москва, Недра, 1988 ж.

11. http://www.lukoil.ru/KPO

12. http://www.kpo.kz

13. http://www.ogj.ru

14. http://www.mi.kz

15. http://www.corrosion.ru