Гравийлі сүзгішті құру үшін құмды таңдау

Құмның ұңғыға өтумен күрес  тәсілінің ең тиімдісі– ол ұңғыдағы өнімді қабаттардың интервалына  гравийлі сүзгіштерді құру. Гравийлі сүзгіш өзінің міндетін құмның фракциялық құрамын ескеріп, гравий түйіршіктерінің  өлшемдерін дұрыс таңдаған кезде  ғана орындайды. Гравий түйіршіктерінің  өлшемдері қабаттан тау жынысының  скелетін құрайтын бөлшектері шығарылмайтындай болуы керек, яғни сүзгіш салмақ бойынша 70-80% ірі түйіршіктерді ұстап, 20-30% ұсақ түйіршіктерді өткізуі қажет. Осы шарт орындалу кезінде қабат  қаңқасының беріктігі сақталады.

Есеп 1.1. Қабаттың қаңқасын бұзбай шығарылатын құмның түйіршіктерін өлшемдерін, шығарудың критикалық жылдамдығын және қабаттан шығарылатын мүмкін шығымды анықтау қажет.

Есеп мәндері: ұңғының  ішкі диаметрі D_вн =194 мм; қабат құмының кеуектілік коэффициенті m=0,28; фильтрация коэффициенті К_ф=0,37см\с; мұнайдың кинематикалық тұтқырлығы n_н=0,136см²/с; мұнайдың тығыздығы r_н=0,95 г/см²; қабаттың перфорацияланған қалыңдығы h=10м.

Құмның фракциялық құрамы,мм.. >0,25  0,25-0,1   0,1-0,01   <0,001

Фракция салмағы, %.......................     36       34,8        24,8         4,4

Шешімі. Қабаттан d₁=0,2 мм өлшемдері шығарылмау керек деп ескеріп, гравийдің қажетті өлшемін анықтаймыз::

                        D_ф/ d₁=10    (1.1)

где D_ф – гравий түйіршігінің (сүзгіштің) өлшемі мм; d₁ – құмның ең ірі түйіршіктерінің диаметрі, мм.

1. Формуладан қабат қаңқасын құрайтын ірі түйіршікшіктерін шығармау үшін, гравий түйіршіктерінің өлшемдері 10 есе үлкен болу керек екенін көреміз.

Мәндерді (1) формулаға қойып, анықтаймыз                                            D_ф=10d₁=10×0,2=2мм.

Келесі формула бойынша  қабаттың қаңқасын бұзбай шығатын түйіршіктердің өлшемдерін анықтаймыз:

             (1.2)

 

Құмның фракциялық құрамынан 0,1 мм түйіршік диаметрлері тау жынысында 24,8% құрайтының көреміз.Сондықтан осы  түйіршіктерді шығару қабаттың беріктігін бұзбайды.

Қабаттан ұңғыға d£0,1мм түйіршіктерді шығару мүмкін болса, оларды шығарудың критикалық жылдамдығын анықтаймыз (1.3):

               (1.3)

мұнда а – эмпирикалық  коэффициент (табиғи тау жыныстары  үшін а=0,1-0,7с, қарастырылып отырған  ұңғыдағы құмның фракциялық құрамы үшін а=0,57с); h=m_н/m_в=15 –тұтқырлық факторы, яғни ұңғы түбінің температурасы 30⁰С кезінде мұнай және судың абсолюттік тұтқырлықтар қатынасы; Q – түйіршік өлшеміне сәйкес фракция салмағы; егер қабат жатық болатын болса, яғни , онда  К₀=0,5.

 

Осындай жылдамдықта диаметрлері d£0,1мм барлық түйіршіктер қабаттан шығарылады, ал диаметрлері 0,1 мм-ден үлкен түйіршіктер ұсталынып тау жынысында қалады.

Критикалық дебитті (қабаттан ұңғыға келетін мүмкін шығым) келесі формула бойынша анықтаймыз:

J               (1.4)

где Q_кр – ұңғының критикалық дебиті, м³/тәу; D – ұңғының ішкі диаметрі, м; m- қабаттағы тау жынысының кеуектілігі m=0,42;   J_кр – фильтрациялық ағынның критикалық жылдамдығы J_кр=2 м/сут.

(4) формулаға мәндерді  қойып, критикалық дебитті анықтаймыз:

                 Q_кр=3,14×0,1×10×0,28×34,56=31 м³/тәу

Есеп 1.2. Ұңғыда гравийлі сүзгішті құру үшін оның оқпанында өнімді қабат интервалы 240мм-ге дейін кеңейтілген. Ұңғы оқпаны кеңейгеннен кейін түсірілетін сымды-пісірілген сүзгішке гравийлі тығынды құру үшін 3гравий көлемін анықтау керек (сыртқы диаметрі d_ф=104 мм). Бұл сүзгіш гравилі тығынның тіректі қаңқасы болып келеді.

Шешімі. Тығындауға қажетті гравий көлемін келесі формуламен анықтаймыз

 

  где D_р– ұңғы оқпанының кеңейтілген бөлігінің диаметрі,  D_р=0,24 м; d_ф– сымды қаңқаның сыртқы диаметрі, d_ф=0,104 м; h– қабаттың ашылған биіктігіне тең гравийлі сүзгіштің биіктігі, h=10 м.

Санды мәндерді (5) формулаға қойып, анықтаймыз

                V_гр=0,785(0,24² -0,104²) 10=0,37 м³

Гравий тығыздығын ескерсек (1,9 т/м³), онда гравий салмағы 0,37×1900=703кг болады.

 

 

 

 

 

             Қорытынды

Есепте берілген формула бойынша қабаттан d₁=0,2 мм өлшемдері шығарылмау керек деп ескеріп, қабат қаңқасын құрайтын ірі түйіршіктерді шығармау үшін, гравий түйіршіктерінің өлшемдері 10 есе үлкен болу керек екенін білдік. Содан кейін қабаттың қаңқасын бұзбай шығатын түйіршіктердің өлшемдерін анықтадық,ол менде 0,07 шықты, жуықтағанда 0,1 болады. Есептегеніміз бойынша құмның фракциялық құрамынан 0,1 мм түйіршік диаметрлері тау жынысында 24,8% құрайтының көреміз. Осы түйіршіктерді шығару қабаттың беріктігін бұзбайды.

Егер қабаттан ұңғыға d£0,1мм түйіршіктерді шығаруға мүмкіндік болса, оларды шығарудың критикалық жылдамдығын анықтаймыз.  Нәтижесінде, 0,04см/с, айналдырғанда 35м/тәулік  жылдамдықта диаметрлері d£0,1мм барлық түйіршіктер қабаттан шығарылады, ал диаметрлері 0,1 мм-ден үлкен түйіршіктер ұсталынып тау жынысында қалады. Сосын критикалық дебитті есептегенімде, 31м³/тәу –ке тең екен. Есеп соңында, тығындауға қажетті гравий көлемін келесі  анықтадық.

Қабаттың қаңқасын бұзбай шығарылатын құмның түйіршіктерінің  өлшемдері, шығарудың критикалық жылдамдығы, қабат қалыңдығы—  қабаттан шығарылатын  мүмкін шығымға тәуелді. Қабаттың қаңқасын бұзбай шығарылатын құмның түйіршіктерінің  өлшемдері, шығарудың критикалық жылдамдығы, қабат қалыңдығы орындарына сәйкесінше мәндер қойып, тәуелділік графигін тұрғыздым. Графиктен алатын тұжырымымыз: қабаттың қаңқасын бұзбай шығарылатын құмның түйіршіктерінің өлшемдері, шығарудың  критикалық жылдамдығы, қабат қалыңдығы  жоғарылаған сайын, қабаттан шығарылатын  мүмкін шығым да жоғарылайды, ал төмендесе  төмендейді.

  Қабаттың қаңқасын бұзбай шығарылатын құмның түйіршіктерінің өлшемдерін, шығарудың критикалық жылдамдығын, қабат қалыңдығын, тығындауға қажетті гравий көлемін  есептеудегі негізгі мақсатым: қабат қаңқасының беріктігін сақтау, яғни қабат қаңқасының бұзылуының алдын алу. Құмның фракциялық құрамын ескеріп, гравий түйіршіктерінің өлшемдерін дұрыс таңдаған кезде ғана мақсатымыз орындалады.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Муравьев И.М. и др. Техника и технология  добычи  нефти и газа. М.Недра 1971 г.

2. Мищенко И.Т., Сахаров  В.А. и т.д. Сборник задач  по технологии и технике добычи. М: Недра, 1984 г.

3.Юрчук А.М. Расчеты в добыче нефти. М.Недра, 1974г

4. Воинова Л.Г. «Борьба с коррозией оборудования». Методические указания, КазНТУ,  Алматы 2006г.