ლექციების განვითარება. ლექცია განვითარების დიზაინის ზოგადი პრინციპები. ზეთის გადაადგილების ეფექტურობა სურფაქტანტის ხსნარით

ორიგინალური დოკუმენტი?

ლექცია 13

ნავთობის აღდგენის გაზრდა

1. აღდგენითი რეზერვების გაზრდის მეთოდები

გაძლიერებული ნავთობის აღდგენა - კომპლექსური პრობლემა, რომლის გადაწყვეტისთვის გამოიყენება ნავთობსაბადოების ბიზნესის ყველა სფეროში დაგროვილი გამოცდილება. პირველ რიგში, რა თქმა უნდა, არის ჭაბურღილების სწორი განლაგება საბადოებზე, წარმონაქმნების გეოლოგიური სტრუქტურის გათვალისწინებით და ჭაბურღილების რეგულარული ჰიდროდინამიკური კვლევების საფუძველზე წყალდიდობის პროცესის რეგულირების განხორციელება. რეზერვუარის ექსპლუატაციის ეფექტურობა გაუმჯობესებულია ფორმირების ქვედა ხვრელების ზონებზე ზემოქმედების შედეგად, რათა გაიზარდოს ნაკადის სიჩქარე და გაათანაბროს ნავთობისა და გაზის შემოდინების პროფილი, აგრეთვე ინექციური ჭების ინექციურობა, ასეთის არსებობის შემთხვევაში, ხელოვნურად. შეინარჩუნეთ რეზერვუარის წნევა. წყალდიდობის ეფექტურობა შეიძლება მნიშვნელოვნად გაიზარდოს, თუ ქიმიური რეაგენტები დაემატება ინექციურ წყალს, რათა ხელი შეუწყოს ზეთის უფრო სრულ გადაადგილებას მიწისქვეშადან. ნავთობის აღდგენის გაზრდის ყველა მეორადი და მესამე მეთოდი ეფუძნება წინა ლექციებში განხილული გარკვეული ფიზიკური კანონების გამოყენებას.

დამოკიდებულია ზეთების წარმოქმნის პირობებზე, მათ თვისებებზე და შემადგენლობაზე. ასევე, ეკონომიკური მიზანშეწონილობის გათვალისწინებით, იყენებენ ნახშირწყალბადების მოპოვების სხვადასხვა ტექნოლოგიას. ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ტექნოლოგიაა გამაგრილებლის შეყვანა რეზერვუარში ზეთის სიბლანტის შესამცირებლად. იგივე მიზანი მიიღწევა წარმონაქმნებში თხევადი გაზების, რომლებიც ნავთობის გამხსნელებია. მძიმე ნახშირწყალბადების საპირისპირო აორთქლების და კონდენსაციის ფენომენი გაზის გარემოში გამოიყენება გაზების რეზერვუარებში გადატუმბვის ტექნოლოგიის შესამუშავებლად. მაღალი წნევა, რაც ხელს უწყობს ნავთობის ფრაქციების ნაწილის ორთქლის ფაზაში გადატანას.

წყლისა და გადაადგილებული ზეთის მობილურობის გასათანაბრებლად, ჩამქრალი წყალი შეჰყავთ წარმონაქმნებში. ზეთის აღდგენის გასაძლიერებლად გამოიყენება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებით და მოძრავი წვის წყაროებით სტაბილიზირებული ქაფი. შესწავლილია ფორმირების ახლოს ჭაბურღილების ზონებზე ზემოქმედების ულტრაბგერითი, ვიბრაციული და ელექტრული მეთოდები.

2. სარეცხი საშუალებები და ზეთის გადამტანიწყლის თვისებები

წყალდიდობასაბადოები ნავთობის საბადოების ეფექტურობის გაზრდის მთავარი გზაა. მაგრამ მთელი მისი ეფექტურობის მიუხედავად, ნავთობის მარაგის ნახევარზე მეტი რჩება მიწაში. წყალდიდობის ეფექტურობის გაზრდის ერთ-ერთი გზა შეიძლება იყოს წყალსაცავში მაღალი გადაადგილების თვისებების მქონე წყლის შეყვანა. თანამედროვე კონცეფციების შესაბამისად, ნივთიერებების გამწმენდი მოქმედების მექანიზმი მინერალებისგან ნახშირწყალბადების რეცხვასთან დაკავშირებით განისაზღვრება მათი უნარით გააუმჯობესონ წყლის დამატენიანებელი თვისებები და შეამცირონ მათი ზედაპირული დაძაბულობა ზეთთან და სხვა ზედაპირებთან ინტერფეისზე. ისინი უნდა იყვნენ სუსპენზიების და ემულსიების დამრღვევები და ა.შ.

ფორმირების ქანების სტრუქტურისა და თვისებების მიხედვით, აგრეთვე ფოროვან გარემოში სითხეების მდგომარეობიდან გამომდინარე, გადაადგილების სითხის პარამეტრები გავლენას ახდენს ზეთის გადამტანითვისებები შეიძლება არ იყოს იგივე. თუ, მაგალითად, ფორმირებაში ზეთი დისპერსიულ მდგომარეობაშია, მაშინ ამ შემთხვევაში საუკეთესო გადაადგილების თვისებები იქნება წყალი, რომელიც ხასიათდება ზედაპირული დაძაბულობის დაბალი მნიშვნელობებით საზღვარზე ზეთით და კარგად ატენიანებს კლდეს.

გატეხილი რეზერვუარების დატბორვისას მიზანშეწონილია გამოიყენოთ წყალი მაღალი დამატენიანებელი დაძაბულობის მნიშვნელობებით (ს× კოზქ), რომელსაც შეუძლია კაპილარული ძალებით ინტენსიურად შეიწოვოს ბზარებით გატეხილი კლდის ბლოკები.

თუმცა, წყლის შთანთქმის პროცესებში ზეთით გაჯერებულიჯიშებს თან ახლავს ფორმირება წყალი-ზეთინარევები, რომლებიც უარყოფითად მოქმედებს ნავთობის აღდგენაზე ნავთობის ფაზის უწყვეტობის დარღვევის გამო. ასეთი ნარევები წარმოიქმნება ნაკლებად ინტენსიურად, როდესაც წყლები დაბალი ღირებულებით (ს× კოზქ). თუ ეს ასეა, მაშინ ნეიტრალური (შუალედური) დასველების პირობებში, როდესაც კონტაქტის კუთხე უახლოვდება 90-ს.° , ა საქვს მინიმალური მნიშვნელობები, უნდა გაიზარდოს ნავთობის აღდგენის ფაქტორი. ასეთ წყლებს აქვთ ცუდი გამწმენდი თვისებები, მაგრამ მათი გადაადგილების უნარი ყველაზე მაღალია. ამ მხრივ უპირატესობა უნდა მიენიჭოს ზეთთან ერთად წარმოებულ ფორმირებულ წყლებს და შესაბამისი დამუშავების შემდეგ ფორმირებებში ისევ შეყვანა უნდა მოხდეს. მტკნარი წყალი, რომელიც გამოიყენება რეზერვუარის წნევის შესანარჩუნებლად, უკეთესად ატენიანებს კლდის ზედაპირს და აყალიბებს უფრო სტაბილურ ემულსიებს ზეთთან კონტაქტში. გარდა ამისა, ისინი ხელს უწყობენ თიხის ცემენტის შეშუპებას, რომელიც ტერიგენული რეზერვუარების ნაწილია, და ფორების სივრცის მოცულობის შემცირებას. მართალია, ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ ამ შემთხვევაში ზეთი იწურება შემცირებული ფილტრაციის არხიდან, მაგრამ თუ ვიმსჯელებთ მათ ნაშრომებში მოცემული ლაბორატორიული ექსპერიმენტების შედეგებით, ეს ასე არ არის. ბევრად უფრო ადვილია მიღებული ეფექტის ახსნა ფილტრაციის ნაკადების უბრალოდ გადანაწილებით ფილტრაციის არხების სტრუქტურის შეცვლით.

უდმურტიის მინდვრების ტერიგენურ რეზერვუარებში, სადაც თიხის შემცველობა უმნიშვნელოა (0-5%), მტკნარი და ოდნავ მინერალიზებული წყლების ფილტრაციის დროს გამტარიანობის დაქვეითება დაკავშირებულია თავისუფლად შეკრული წყლის ფენის სისქის მატებასთან. ფილტრაციის არხების ზედაპირზე. როდესაც ქანების გაზის გამტარიანობა იცვლება 0,2-დან 0,9 მკმ 2-მდე, მტკნარი წყლის შედარებითი დაქვეითება მინერალიზებულ წყალთან შედარებით შეადგენს საშუალოდ 55%-ს, რომელიც მერყეობს 34-დან 75%-მდე.

მტკნარი წყლის გამტარიანობის ცვლილებების მსგავსი მაჩვენებლები ფორმირების წყალთან მიმართებაში (საშუალოდ 46% 29-დან 67% ცვლილებებთან ერთად მიღებული იყო ბაშკირში ქვიშაქვის საბადოებზე ექსპერიმენტების დროს, რომელიც ხასიათდება გაზის გამტარიანობით 0,3-დან 0,9 მკმ 2-მდე. .

ჩატარებული კვლევები მიუთითებს მცირე რაოდენობით თიხის ცემენტის შემცველი კვარცის სილმიანი ქვიშაქვების გამტარიანობის დაქვეითებაზე ინექციური წყლის ქიმიური შემადგენლობის ცვლილების გამო, რაც გავლენას ახდენს ზედაპირზე შეკრული (თავისუფლად შეკრული) წყლის დიფუზური ფენის სისქეზე. ფილტრაციის არხებიდან. როგორც ფოროვან გარემოში გაფილტრული წყალი დემარილდება, ამ ფენის სისქე იზრდება (1) შესაბამისად, რაც იწვევს გამტარიანობის დაქვეითებას. ინექციური წყლის მინერალიზაციის მატებასთან ერთად, კლდის გამტარიანობა კვლავ იზრდება. კვლევის შემდეგ ჩატარებულმა გაზის გამტარიანობის საკონტროლო გაზომვებმა აჩვენა, რომ ქანების ფოროვანი სივრცის სტრუქტურაში არ მომხდარა სტრუქტურული ცვლილებები და მათი აბსოლუტური გამტარიანობა არ შეცვლილა. უფრო ზუსტად, საშუალო გადახრა იყო± 7,5%, რაც ლაბორატორიულ პირობებში განვლადობის შეფასების ცდომილებაშია.

,(1)

სად დთ- შეკრული წყლის ფენის სისქის ცვლილება;

ა - ელექტროლიტების დისოციაციის ხარისხი;

ნ - იონების რაოდენობა, რომლებშიც იშლება ელექტროლიტის მოლეკულა;

მ - სითხის სიბლანტე;

რ- იონების რადიუსი;

K არის ბოლცმანის მუდმივი;

T - აბსოლუტური ტემპერატურა;

მ- იონების მასა;

თან 1 და C 2 - მარილების მოლური კონცენტრაციები ფორმირებისა და საინექციო წყალში.

პროცესის მექანიზმი, რომელიც იწვევს ფოროვანი გარემოს წყლის გამტარიანობის ცვლილებას, დაკავშირებულია კათიონთა გაცვლასთან თიხის ნაწილაკების ზედაპირზე, რომლებიც ქმნიან კლდის ცემენტს. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია ხსნარის ორი სახის ურთიერთქმედება მინერალებთან. პირველ შემთხვევაში, როდესაც ხსნარები, რომლებიც შეიცავს იგივე კათიონებს, როგორიც არის თიხის ნივთიერების მიერ შთანთქმული კომპლექსი, იფილტრება, კათიონური გაცვლა პრაქტიკულად არ არსებობს. მინერალებით შთანთქმული კომპლექსის შემადგენლობა არ იცვლება და დიფუზური ფენის სისქის ცვლილება ძირითადად განისაზღვრება მარილის კონცენტრაციის სხვაობით ინექციურ და ფორმირების (შეკრულ) წყალში.

მეორე შემთხვევაში, გამტარიანობის ცვლილება განისაზღვრება აბსორბირებული კომპლექსიდან შემოსული ან გაჟღენთილი კათიონების ტიპით და ფორმირების წყლისა და ინექციური სითხის კონცენტრაციების სხვაობით. გამტარიანობაში ყველაზე დიდი ცვლილებები შეინიშნება აბსორბირებულ კომპლექსში ნატრიუმის კათიონების ჭარბობის შემთხვევაში.

ნიმუში No.	გამტარიანობა, μm 2		გამტარიანობის შედარებით დაქვეითება,
	ამისთვის NaCl ხსნარი	მტკნარი წყლისთვის
1878	0,230	0,096
1879	0,136	0,034
1881	0,018/ 0,012	0,013 / 0,0073
1883	0,131	0,046
1883 ა	0,014	0,006
3806	0,045 / 0,058	0,023 / 0,038
საშუალო

შენიშვნა: მნიშვნელი მიუთითებს მინერალიზებული და მტკნარი წყლის მეორე ინექციის ციკლის გამტარიანობის მნიშვნელობებზე.

ამასთან დაკავშირებით, ტერიგენულ რეზერვუარებში საინექციო ჭების ინექციურობის აღსადგენად, რეზერვუარის წნევის შესანარჩუნებლად, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ წყალი, რომელსაც აქვს მინერალიზაცია და ქიმიური შემადგენლობა წყალსაცავის წყლის შემადგენლობასთან ახლოს.

გარდა ამისა, საინექციო წყლის რეზერვუარების ფილტრაციის მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად, შეგიძლიათ დაამატოთ კომპონენტები, რომლებიც შეიცავს პოლივალენტური ლითონების ქლორიდ მარილებს (მაგალითად, AlCl 2, FeCl 3) ან სულფატს (მაგალითად, Na 2 SO 4, K 2 SO 4), ან ნიტრატი (მაგალითად, NaNO 3, KNO 3) დანამატები, რომლებიც ხელს უწყობენ თავისუფლად შეკრული წყლის ფენის სისქის შემცირებას და ქანების გამტარიანობის გაზრდას.

3. წყლის დამუშავება სურფაქტანტებით

სითხეების ზედაპირისა და დამატენიანებელი თვისებების აუცილებელი ცვლილებები და ფოროვან გარემოში ფაზის ინტერფეისების მახასიათებლების მიღწევა შესაძლებელია წყალში ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების დამატებით.

სურფაქტანტის მოლეკულების უმეტესობა შედგება გრძელი ჰიდროფობიური ნახშირწყალბადის ჯაჭვებისგან, დაბალი ნარჩენი აფინურობით ერთ ბოლოში და ჰიდროფილური პოლარული ჯგუფები მაღალი აფინურობით. მათი ქიმიური მახასიათებლების მიხედვით, ყველა ზედაპირული აქტიური ნივთიერება იყოფა ანიონურ აქტიურებად. კათიონურიდა არაიონური ნივთიერებები. თუ იონური სურფაქტანტის მოლეკულის ნახშირწყალბადის ნაწილი წყალხსნარში წარმოქმნილი ანიონის ნაწილია, შესაბამისად, ნაერთი მიეკუთვნება ანიონურ აქტიურ ნივთიერებებს კათიონურინივთიერებები ქმნიან კატიონებს წყალხსნარებში, რომლებიც შეიცავს ნახშირწყალბადის რადიკალების გრძელ ჯაჭვებს. არ შეიცავს არაიონურ ნივთიერებებს არაიონებელიჰიდროფილური ბოლო ჯგუფები. ამ ნივთიერებების ზედაპირული აქტივობა განპირობებულია მათი მოლეკულების თავისებური აგებულებით, რომლებსაც აქვთ ასიმეტრიული (დიფილური) სტრუქტურა, რომელიც შედგება პოლარული და არაპოლარული ჯგუფებისგან. მოლეკულის არაპოლარული და წყალში უხსნადი ნაწილია ჰიდროფობიური ალკილის, არილის ან ალკილარილის რადიკალი, ხოლო პოლარული წყალში ხსნადიწარმოადგენს ჯგუფს პოლიეთილენ გლიკოლიან პროპილენგლიკოლინარჩენი.

ჩვეულებრივი არაიონური ზედაპირული აქტიური ნივთიერება არის OP-10, რომელზეც დიდი იმედები იყო ამყარებული თხუთმეტიდან ოცი წლის წინ. მაგალითი კათიონურისურფაქტანტი არის კარბოზოლინი O, რომელიც გამოიყენება ქვიშაქვების ჰიდროფობიზებისთვის. ანიონურებს მიეკუთვნება: სულფონოლი NP-1, NP-3, სულფონატები და ა.შ.

სხვადასხვა ქიმიური დანამატების ზემოქმედება ნავთობის აღდგენაზე შემოწმებული იქნა ლაბორატორიულ პირობებში. დღეისათვის თითქმის ყველასთვის ცხადი გახდა, რომ ნავთობის აღების გაზრდის უნივერსალური საშუალება არ არსებობს. იგივე რეაგენტი სხვადასხვა პირობებიგანსხვავებულად იქცევა. ცხრილი გვიჩვენებს სხვადასხვა რეაგენტების ლაბორატორიული კვლევების შედეგებს, რომლებიც გამოიყენება ნავთობის აღდგენის გასაძლიერებლად საველე პირობებში ურალ-ვოლგის რეგიონი. ეს კვლევები ჩატარდა PermNIPIneft, BashNIPIneft, უდმურტნიპინეფტი, გიპროვოსტოკი.

ტექნოლოგია (ქიმიური რეაგენტების ხსნარების რგოლები დეტალური ცვლილებების გარეშე)	კოეფიციენტის შედარებითი ზრდა ზეთის გადაადგილება
	ცვლილების დიაპაზონი	საშუალო
არაიონური სურფაქტანტები (ტიპი OP-10) წყალდიდობის პროცესის დაწყებიდან ზე ნარჩენი ზეთის რეცხვის შემდგომი	0 - 0,11 0 - 0,12	0,055 0,019
ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები (კარბონატებში)	0 - 0,34	0,156
იგივე (ტერიგენულ კლდეებში)	0 - 0,13	0,044
ტუტეები და მათზე დაფუძნებული კომპოზიციები	0 - 0,38	0,155
პოლიმერები	0 - 0,28	0,113
Ნახშირორჟანგი	0,05 - 0,28	0,122

ცხრილიდან ჩანს, რომ ნებისმიერი ტექნოლოგია შეიძლება აღმოჩნდეს სრულიად არაეფექტური გარკვეულ პირობებში, ხოლო მეორეს შეიძლება ჰქონდეს დადებითი ეფექტი. თვალსაჩინო მაგალითია ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც პრაქტიკულად არაეფექტურია ტერიგენულ რეზერვუარებში, ხოლო კარბონატებში ისინი იძლევა კოეფიციენტის ძალიან შესამჩნევ ზრდას. ზეთის გადაადგილება.

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები სხვადასხვა ხარისხით შეიწოვება კლდის ზედაპირზე. რაოდენობრივი კავშირი ზედა ფენაში G-ის სპეციფიკურ ადსორბციას, ზედაპირული დაძაბულობის ცვლილებას გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაციასთან და კონცენტრაციას შორის დაყენებულიგიბსის განტოლება

სად რ- უნივერსალური გაზის მუდმივი

თ- აბსოლუტური ტემპერატურა.

მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს გამხსნელის უნარს, შეამციროს ხსნარის ზედაპირული დაძაბულობა, ჩვეულებრივ, ზედაპირულ აქტივობას უწოდებენ

ზედაპირული აქტივობის ოდენობა შეიძლება განისაზღვროს ადსორბციული იზოთერმით Г=f (C) და ზედაპირული დაძაბულობის დამოკიდებულებიდან გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაციაზე.ს=f(C).

თავდაპირველად, ზედაპირული დაძაბულობა სწრაფად იკლებს და როდესაც ზედაპირული ფენა ივსება ადსორბირებული მოლეკულებით, იცვლება.ს სურფაქტანტის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად ის მცირდება და როდესაც ადსორბცია მიაღწევს მუდმივ მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება ფენის სრულ გაჯერებას სურფაქტანტის მოლეკულებით, ის ჩერდება. აქედან გამომდინარე, ზედაპირული აქტივობა ფასდება მნიშვნელობით

იმათ. G 0-ის საწყისი მნიშვნელობა სურფაქტანტის კონცენტრაციით ნულისკენ მიდრეკილია. ზედაპირული აქტივობის SI ერთეულებია H× მ 2/კმოლ.

1 მნ × მ 2 /kmol=1Gibbs=1Dyn/cm/(mol/dm 3)

ინექციური წყლის დასამუშავებლად ყველაზე შესაფერისია ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც მნიშვნელოვნად ამცირებენ ზედაპირულ დაძაბულობას ზეთთან ინტერფეისზე დაბალი კონცენტრაციით, აუმჯობესებენ კლდის ზედაპირის დატენიანებას. დაბალი შთანთქმისმასზე და დამღუპველი წყალ-ზეთოვანი ემულსიები. გარდა ამისა, ისინი უნდა იყოს იაფი, სრულიად ხსნადი სუფთა და ფორმირების წყალში და მდგრადი იყოს წარმოქმნის წყლის მარილების მიმართ. სხვადასხვა ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ნარევებს, როგორც წესი, აქვთ საუკეთესო მოქმედება. ამ მხრივ, ლაბორატორიული კვლევის მთავარი ამოცანა ხდება ზეთის სპეციფიკური პირობებისთვის საუკეთესო კომპოზიციების შერჩევა. საჭიროა უზარმაზარი კვლევა მაღალი ხარჯებიდრო და ფული და ამიტომ იშვიათად ხორციელდება სრულად.

სურფაქტანტების გამოყენება სამრეწველო მოცულობებში ნავთობის აღდგენის გაზრდის მიზნით, მნიშვნელოვან სირთულეებს აწყდება ფილტრაციის არხების უზარმაზარი ზედაპირის მიერ მათი ადსორბციის გამო. თუმცა გასათვალისწინებელია, რომ წყლის ფილტრაციის შედეგად ქიმიური ხსნარის რგოლის შემდეგ ხდება ნივთიერების ნაწილობრივი დეზორბცია და მისი გადატანა წარმონაქმნის სხვა ნაწილებში.

მეორეს მხრივ, თუ ადსორბცია არ მოხდა, მაშინ სურფაქტანტის მოქმედების მექანიზმი სრულად ვერ იქნება რეალიზებული. ცნობილია პოლიმერული დატბორვის ეფექტურობის კვლევების შედეგები ნივთიერებების გამოყენებით, რომლებიც ამცირებენ აქტიური რეაგენტის ადსორბციას კლდის ზედაპირზე, რაც მიუთითებს ტექნოლოგიური ეფექტის არარსებობაზე.

4. ტუტე წყალდიდობა

ტუტე ხსნარები შეჰყავთ წარმონაქმნებში შლაკების სახით, რომლებიც ამოძრავებენ მტკნარი წყლით. ტუტე რგოლების მოქმედების მექანიზმი დაკავშირებულია ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების წარმოქმნასთან ტუტე ზეთთან ურთიერთქმედების შედეგად, რაც იწვევს ზეთთან ხსნარის საზღვარზე ზედაპირული დაძაბულობის დაქვეითებას, ქანების ზედაპირის ჰიდროფილიზაციას (ტერრიგენული ნავთობის ემულსიფიკაციის გამო, იქმნება დამატებითი ჰიდროდინამიკური წინააღმდეგობა, რაც ხელს უწყობს წარმონაქმნების მიკრო და მაკრო გაწმენდას წყალდიდობის გზით. ამჟამად ტარდება ტუტე დატბორვის საველე ტესტები და მისი ცვლილებები, რაც გამოიხატება ტუტეებთან ნარევების შექმნით. სხვადასხვა სახისზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, თერმო-ტუტე დატბორვა და ა.შ. ტუტე დატბორვის ეფექტურობა მჭიდროდ არის დაკავშირებული ზეთების აქტივობასთან, რაც დამოკიდებულია მათში მჟავე კომპონენტების შემცველობაზე, რომლებიც რეაგირებენ ტუტეებთან.რაც უფრო აქტიურია ზეთები, მით უფრო მცირდება ზედაპირული დაძაბულობა მათ ინტერფეისზე ტუტე ხსნართან.

5. პოლიმერული დატბორვა

გასქელებაწყალი მასში დამატებით წყალში ხსნადიპოლიმერები მიზნად ისახავს გადაადგილების ფრონტის გათანაბრებას ბლანტი არასტაბილურობის აღმოფხვრის ან შემცირების გზით და ინექციური წყლის ნაადრევი გარღვევის თავიდან ასაცილებლად საწარმოო ჭაბურღილებში. ამ შემთხვევაში, რეალიზებულია პოლიმერული ხსნარების ძირითადი თვისება, წინააღმდეგობა გაუწიონ მათზე მიყენებულ ძალას.

რაც უფრო მაღალია პოლიმერული ხსნარის ფილტრაციის სიჩქარე, ყველა სხვა თანაბარი, მით უფრო მაღალია წინააღმდეგობის ფაქტორი. წინააღმდეგობის ფაქტორის სიდიდე განისაზღვრება პოლიმერული ხსნარის მობილურობის თანაფარდობით წყლის მობილურობასთან. მეთოდის სავარაუდო ეფექტურობის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია ნარჩენი წინააღმდეგობის ფაქტორი, რომელიც განისაზღვრება ფოროვანი საშუალების წყლით გარეცხვისა და ადრე შეყვანილი პოლიმერის დეზორბციის ან განადგურების შემდეგ. გამომდინარე იქიდან, რომ რეალურ პირობებში პოლიმერის დატბორვა არაეფექტურია ფილტრაციის სიჩქარის მკვეთრი შემცირების გამო, რადგან შლაკი შორდება ინექციის ჭას, ტექნოლოგია არსად არ გამოიყენება მისი სუფთა სახით. იგი გამოიყენება თვითრეგულირებადი სიბლანტის მქონე ქიმიური კომპოზიციების ინექციასთან ერთად. ასეთი რეაგენტები ამცირებენ მათ სიბლანტეს ზეთთან შეხებისას და ზრდის მას წყალთან შეხებისას, რაც შესაძლებელს ხდის ნავთობის ყველაზე ეფექტურად გადაადგილებას რეალურ ნახშირწყალბადების წარმოქმნის პირობებში, როდესაც ქანების გეოლოგიური სტრუქტურა და რეზერვუარის თვისებები მკვეთრად იცვლება საბადოში.

6. ნახშირორჟანგის გამოყენება რეზერვუარებიდან ნავთობის აღების გაზრდის მიზნით

ნახშირორჟანგი, წყალში გახსნილი ან ფორმირებაში შეყვანილი თხევადი სახით, აქვს სასარგებლო გავლენა ნავთობის, წყლისა და რეზერვუარის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე, რაც ხელს უწყობს წარმონაქმნებიდან ნავთობის აღების გაზრდას.

CO 2 არის ჰაერზე მძიმე უფერო გაზი, რომლის ფარდობითი სიმკვრივეა 1,529. კრიტიკული ტემპერატურა 31.1° თან; კრიტიკული წნევა - 7,29 მპა; კრიტიკული სიმკვრივეა 468 კგ/მ3. ტემპერატურაზე 20° თან5,85 მპა წნევის ქვეშ იქცევა უფერო სითხეში 770 კგ/მ 3 სიმკვრივით. ძლიერი გაგრილებით CO 2 მყარდება თოვლის მსგავს თეთრ მასად 1650 კგ/მ 3 სიმკვრივით, რომელიც ამაღლდება -78,5 ტემპერატურაზე.° თანდა ატმოსფერული წნევა. თხევადი ნახშირორჟანგის ზედაპირული დაძაბულობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ტემპერატურა, ° თან
ზედაპირული დაძაბულობა, mJ/m 2	16,54	4,62	1,37	0,59

ნახშირორჟანგის ხსნადობა წყალში სწრაფად იზრდება წნევის მატებასთან ერთად. წყლის ტემპერატურისა და მარილიანობის მატებას თან ახლავს CO 2 ხსნადობის შემცირება. ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად იზრდება წყლის სიბლანტე. მაგალითად, 20 გრადუს ტემპერატურაზე° თანდა წნევა 11,7 მპა, გაზიანი წყლის სიბლანტე არის 1,21 მპა.× თან. ზეთებში ნახშირორჟანგის ხსნადობა დამოკიდებულია წნევის, ტემპერატურის, მოლეკულური წონისა და ზეთის შემადგენლობის ფუნქციაზე. ნახშირწყალბადების მოლეკულური წონის კლებასთან ერთად იზრდება მათში CO 2-ის ხსნადობა. ძალიან მსუბუქი ზეთებით CO 2 მთლიანად ერევა 5,6-7 მპა წნევით. მძიმე ზეთები მთლიანად არ იხსნება თხევად ნახშირორჟანგში. უხსნადი ნარჩენი შედგება ფისებისგან, პარაფინებისგან და სხვა მძიმე ნახშირწყალბადებისგან. თხევადი ნახშირორჟანგის მოცულობის თანაფარდობის ზრდით ნარევში ზეთის მოცულობასთან, ზეთის ხსნადობა იზრდება.

ნავთობის აღდგენის გაზრდის მიზნით, თხევადი ნახშირორჟანგი შეჰყავთ შლაპის სახით და უბიძგებს გაზიან წყალში. ამ შემთხვევაში, ნახშირორჟანგის ურთიერთდაშლა ზეთში და ნახშირწყალბადები თხევად ნახშირორჟანგში ხდება მათი თვისებების შესაბამისი ცვლილებებით. ზეთის სიბლანტე მცირდება და მისი მოცულობა იზრდება, ხოლო ზედაპირული დაძაბულობა ზეთი-წყლის საზღვარზე მცირდება. მაგალითად, არლანის ზეთის მოცულობის ზრდა CO 2 კონცენტრაციით, რომელიც ტოლია 25% წონით, აღწევს 30% 24 ტემპერატურაზე.° თანდა წნევა 12 მპა, ხოლო მისი სიბლანტე მცირდება 13,7 მპა-დან× 2.3 მპა-მდე × გ. ნავთობიდან მსუბუქი ნახშირწყალბადების მნიშვნელოვანი მოპოვება შეინიშნება CO 2-ისთვის კრიტიკულზე მაღალი ტემპერატურისა და წნევის დროს და, შესაბამისად, პროცესი მსგავსია ნავთობის მსუბუქი ფრაქციების რეტროგრადული აორთქლების პროცესის ნახშირორჟანგით გამდიდრებულ ფაზაში.

ლაბორატორიული კვლევების შედეგების მიხედვით, როდესაც თხევადი ნახშირორჟანგის მოცულობა შეადგენს ფორების მოცულობის 4-5%-ს, ნავთობის აღდგენა 50%-ზე მეტით იზრდება ჩვეულებრივ წყალდიდობასთან შედარებით. გაზიანი წყლის ინექცია ხელსაყრელ პირობებში იძლევა კოეფიციენტის გაზრდის საშუალებას ზეთის გადაადგილებაჩვეულებრივ წყალდიდობასთან შედარებით თითქმის 30%-ით. ნახშირორჟანგი არის ეფექტური საშუალებებიიზრდება ნავთობის ამოღება კარბონატული და ტერიგენული წარმონაქმნებიდან, რომლებშიც რეზერვუარის წნევა არის 5,6 მპა ან მეტი, ხოლო ტემპერატურა მერყეობს 24 -71 ფარგლებში.° გ. ნახშირორჟანგის დადებითი გავლენა ნავთობის ამოღებაზე ასევე არის ქანებთან მისი აქტიური ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგი. ამ ურთიერთქმედების შედეგად შეიძლება გაიზარდოს კლდის გამტარიანობა. ნახშირორჟანგის გავლენით თიხის მინერალების მჟავიანობა იზრდება, რაც ხელს უწყობს მათ შეკუმშვას და ხელს უშლის შეშუპებას. საწარმოო ექსპერიმენტებმა CO 2-ის ინექციურ წარმონაქმნებში გამამხნევებელი შედეგი გამოიღო.

7. ნავთობის აღდგენის გაზრდის თერმული მეთოდები

პირველად რუსეთში რეზერვუარებზე თერმული ეფექტების ექსპერიმენტები 30-იან წლებში დაიწყო. ფორმირებაში ცხელი წყლის შეყვანისას, ტემპერატურის მატება იწვევს ზეთის სიბლანტის შემცირებას, მოლეკულური ზედაპირის ძალების ცვლილებას, ზეთის გაფართოებას და კლდეები, აუმჯობესებს წყლის დამატენიანებელ თვისებებს. პროცესის დასაწყისში, ფორმირებაში შეყვანილი ცხელი წყალი სწრაფად ათავისუფლებს სითბოს ქვას, კლებულობს ფორმირების ტემპერატურამდე და, შესაბამისად, გაცივებული წყლის ზონა იქმნება გადაადგილებულ ზეთსა და გამაგრილებლის შემდგომ ნაწილებს შორის.

შესაბამისად, ნავთობი პრაქტიკულად გადაადგილდება წყლის მიერ რეზერვუარის ტემპერატურაზე. გამაგრილებლის გავლენა ნავთობის გადაადგილების ეფექტურობაზე იწყებს ზემოქმედებას წყალსაცავის განვითარების შემდგომ წყლის პერიოდზე.

ფორმირებაში ცხელი წყლის მოძრაობას თან ახლავს გაცხელებულ ზონაში ფილტრაციის წინააღმდეგობის დაქვეითება. უმჯობესდება ზედაპირის ტენიანობა, იზრდება სითხეების კაპილარული გადანაწილების ინტენსივობა და როლი.

თუ ნავთობის სიბლანტის დაქვეითება ხელს უწყობს ნავთობის აღდგენის გაზრდას, მაშინ კაპილარული პროცესების გაძლიერება გადაადგილების ფრონტზე შეიძლება მნიშვნელოვანი უარყოფითი გავლენა იქონიოს ნავთობის აღდგენაზე. ეს ფენომენი შეიძლება მოხდეს ფორმირების გამაგრილებლის დაბალ ტემპერატურაზე (80-85-მდე° თან).

თუ ზედმეტად გაცხელებული წყლის ორთქლი შეჰყავთ ფორმირებაში, წარმონაქმნი ჯერ თბება გადახურების სიცხის გამო. ამ შემთხვევაში ტემპერატურა იკლებს გაჯერებული ორთქლის ტემპერატურამდე, ე.ი. წყლის დუღილის წერტილამდე წყალსაცავის პირობებში. შემდეგ, აორთქლების ლატენტური სითბო იხარჯება ფორმირების გასათბობად და შემდეგ ორთქლი კონდენსირდება. ამ ზონაში ორთქლის-წყლის ნარევის და წარმოქმნის ტემპერატურა ტოლი იქნება გაჯერებული ორთქლის ტემპერატურისა მანამ, სანამ არ მოიხმარება ორთქლის წარმოქმნის მთელი ფარული სითბო. შემდეგ ფორმირება გაცხელდება ცხელი წყლის ტემპერატურით, სანამ მისი ტემპერატურა არ დაეცემა საწყის ფორმირების ტემპერატურამდე.

კიდევ ერთი მეთოდი თერმული ეფექტებიარის ადგილზე წვის პროცესის განხორციელება. ზეთი გადაადგილდება ზეთის ნაწილის წვის ცხელი აირისებრი პროდუქტებით, რომლებიც თბება წყლით და ორთქლით. ფორმირებაში მოძრავი წვის წყაროს ზემოქმედების მთლიანი შედეგი შედგება მრავალი ეფექტისგან, რაც ხელს უწყობს ნავთობის აღდგენის გაზრდას.

უპირველეს ყოვლისა, გამოიყოფა მსუბუქი ნახშირწყალბადები, რომლებიც კონდენსირებულია წარმოქმნის გაუთბილებელ ზონაში წვის ფრონტის წინ და ამცირებს ზეთის სიბლანტეს. კონდენსაციის ტენიანობა შემდეგ ქმნის გაზრდილ ზონას წყლის გაჯერება; ხდება სითხეებისა და ქანების თერმული გაფართოება, იზრდება გამტარიანობა და ფორიანობა ცემენტის მასალების დაშლის გამო; წვის დროს წარმოქმნილი ნახშირორჟანგი იხსნება წყალში და ზეთში, ზრდის მათ მობილობას; მძიმე ნავთობის ნარჩენები განიცდის პიროლიზს და კრეკირებას, რაც ზრდის რეზერვუარიდან ნახშირწყალბადების გამოსავლიანობას.

პროცესის წარმატებულ განხორციელებას ხელს უწყობს ნავთობის ერთგვაროვანი განაწილება ქანების ფორმირებაში, მაღალი გამტარიანობასა და ფორიანობაში. წვის უფრო სტაბილური წყაროები წარმოიქმნება მძიმე ზეთების შემცველ წარმონაქმნებში კოქსის ნარჩენების მაღალი შემცველობით. გაიზარდა წყლის გაჯერებაფორმირება ართულებს პროცესს. წვის დროს წარმოქმნილი სითბური ტალღა ხასიათდება ტემპერატურული მრუდით, რომელსაც აქვს ორი ჩამოვარდნილი ფრთა მათ შორის მაქსიმუმ, წვის წყაროს ტემპერატურის შესაბამისი. ლაბორატორიული მონაცემებით მისი ღირებულება აღწევს 550-600-ს ° C. ჩნდება ტემპერატურის მრუდის შუბლის ფრთაკოქსის და ნაწილობრივ ზეთის წვის დროს სითბოს გავრცელების გამო წვის პროდუქტების კონვექციური გადაცემით და თბოგამტარობის გამო ნახშირწყალბადების ორთქლისა და წყლის კონდენსაციის გამო. მოძრავი წვის წყაროს შემდეგ რჩება გაცხელებული ქანები, რომლებიც თანდათან გაცივდება აქ მოძრავი ოქსიდიზატორით. ლაბორატორიული ექსპერიმენტების მიხედვით, თერმული ტალღის სიგრძე რამდენიმე ათეულ სანტიმეტრს აღწევს. ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია ოქსიდიზატორის ნაკადის სიმკვრივეზე და მასში ჟანგბადის კონცენტრაციაზე და შეიძლება განსხვავდებოდეს ერთეულიდან ათეულ მეტრამდე დღეში. ითვლება, რომ აღწერილი ტექნოლოგიის დანერგვისას, ნავთობის აღდგენა შეიძლება 70-85% -ს მიაღწიოს.

8. ნავთობის გადატანა რეზერვუარიდან გამხსნელებით

ზეთის გამხსნელებთან გადაადგილების მექანიზმის საფუძველია ზედაპირული დაძაბულობის არარსებობა ზეთთან ინტერფეისზე, რაც, არსებითად, არ არსებობს. გამხსნელი, როგორიცაა პროპანი, გადის უფრო იაფი აგენტით. როგორც გამხსნელი შლაკი მოძრაობს, ის ერთი კიდიდან იშლება ზეთით, მეორედან კი გადაადგილების აგენტით. სითხის შერევის ხარისხი ხასიათდება დისპერსიის კოეფიციენტით D, რომელსაც ეწოდება კონვექციური დიფუზიის კოეფიციენტი ან შერევის კოეფიციენტი. ეს კოეფიციენტი დამოკიდებულია მოძრაობის სიჩქარეზე და შეიძლება აღემატებოდეს მოლეკულური დიფუზიის კოეფიციენტს სიდიდის რამდენიმე რიგით. პროცესზე დიდ გავლენას ახდენს ზეთისა და გამხსნელის სიმკვრივეების განსხვავება საკონტაქტო ზედაპირის გამრუდების და გრავიტაციული ენების წარმოქმნის გამო. ზოლის ოპტიმალური ზომა, რომელიც აუცილებელია მისი უწყვეტობის შესანარჩუნებლად გადაადგილების ფრონტის მიახლოებამდე წარმოების ჭაბურღილები, სხვადასხვა პირობებისთვის უნდა განისაზღვროს სპეციალური კვლევებით ანაბრის სპეციფიკის გათვალისწინებით. პრაქტიკაში, გამხსნელი რგოლების ზომები მერყეობს ფორების მოცულობის 4-დან 12%-მდე.

პროცესის ეფექტურობაზე დიდ გავლენას ახდენს ზეთის შემადგენლობა და ფორების სივრცის გაჯერება სხვადასხვა ფაზებით. თუ წარმონაქმნის ნავთობის ნაწილში თავისუფალი გაზი არის, პროცესი ნელდება პროპანის გაზთან შერევისა და მისი, როგორც გამხსნელის თვისებების გაუარესების გამო. პროცესის ეფექტურობის მნიშვნელოვანი დაქვეითება შეინიშნება როცა დიდი რაოდენობითწყალი ფოროვან მედიაში.

წყალი ბლოკავს ზეთის ნაწილს, რომელიც შემდეგ კარგავს კონტაქტს თხევად პროპანთან. ასეთ პირობებში შეგიძლიათ გამოიყენოთ გამხსნელები, რომლებიც ერევა წყალთან და ზეთთან, მაგალითად, სპირტებთან. შლაკის შემდეგ, ყველაზე რაციონალურია გაზის შეყვანა ფორმირებაში, რომელიც ძალიან ხსნადია გამხსნელში.

თუ შლაკი ფორმირების გზით მოძრაობს გაზით, მაშინ თხევადი სითხეები ჩვეულებრივ გამოიყენება გამხსნელად. პროპან-ბუტანინარევები და სხვა მძიმე ნახშირწყალბადები.

გამხსნელის შემადგენლობა ისე უნდა იყოს შერჩეული, რომ ზეთში და გაზში შლაკის შეუზღუდავი ურთიერთხსნადობა შეინიშნება. ამ პირობებში, ფაზის საზღვრები არ ჩნდება ფოროვან გარემოში და ზეთი უფრო ეფექტურად გადაადგილდება. შლაკებით ზეთის შერეული გადაადგილების განსახორციელებლად, საჭიროა შევარჩიოთ გამხსნელი ნახშირწყალბადების შემადგენლობა, რომელშიც ისინი თხევად მდგომარეობაში არიან რეზერვუარის პირობებში.

9. ნავთობის გადაადგილება მაღალი წნევის გაზით

ექსპერიმენტული მონაცემებით, ზოგიერთ ძალიან მაღალ წნევაზე, ნავთობის თითქმის ყველა კომპონენტი იხსნება გაზში, გარდა ტარისა და სხვა მძიმე კომპონენტებისა. ამ გაზის მოპოვებით, რომელიც შეიცავს ნავთობის ორთქლს ან მის კომპონენტებს, ზედაპირზე შეიძლება მიღებულ იქნეს კონდენსატი, რომელიც იშლება წნევის შემცირებისას. ამრიგად, მეთოდის არსი მდგომარეობს საბადოს ხელოვნურად გარდაქმნაში გაზის კონდენსატი. პრაქტიკაში, ამ ტექნოლოგიის განხორციელება რთულია, რადგან ყველა ზეთის დასაშლელად, ძალიან მაღალი წნევის (70-100 მპა) და დიდი მოცულობის გაზის (3000 მ 3-მდე) ნორმალური პირობები 1 მ 3 ზეთის გასახსნელად).

საპირისპირო აორთქლების წნევა მნიშვნელოვნად მცირდება, თუ ინექციური გაზი შეიცავს მძიმე ნახშირწყალბადის აირებს - ეთანს, პროპანს ან ნახშირორჟანგს. მაგრამ საჭირო გაზის მოცულობა მაღალი რჩება. პროცესი შეიძლება მნიშვნელოვნად გამარტივდეს და იაფი იყოს, თუ ნავთობის ყველაზე არასტაბილური ფრაქციები მოიპოვება. ამისათვის მშრალი გაზის უფრო მცირე მოცულობის შეყვანა უნდა მოხდეს უფრო დაბალი წნევით იმ წნევასთან შედარებით, რომელიც საჭიროა ზეთის სრულად დასაშლელად.

რეზერვუარში მოძრავი გაზი თანდათან მდიდრდება ეთანით და მძიმე ნახშირწყალბადებით, ხოლო მეთანი, რომელიც ხვდება ნავთობის ახალ ნაწილებს, გაჯერების წნევით დაბალი, ვიდრე ინექციური გაზის წნევა, იხსნება ზეთში. გაზი, რომელიც შეიცავს მძიმე ნახშირწყალბადების მნიშვნელოვან რაოდენობას, მთლიანად ერევა ზეთთან შედარებით დაბალ წნევასა და ტემპერატურაზეც კი. ამავდროულად, ნავთობის ამოღება მაღალია, რადგან პროცესი უახლოვდება იმას, რაც შეინიშნება ზეთის გადაადგილებისას თხევადი გამხსნელით.

ნახშირორჟანგი CO2 (ნახშირორჟანგი) კარგად ერევა ზეთს. CO2-ის წყაროა ბუნებრივი საბადოები, რომლებიც ხშირად შეიცავს ნახშირორჟანგის ნარევს ნახშირწყალბადებთან, ნარჩენებთან. ქიმიური წარმოება, გრიპის აირები ენერგეტიკისა და მეტალურგიული ქარხნებისგან.

ნახშირორჟანგი ატმოსფერული წნევით 105 Pa და ტემპერატურა 273,2 K არის აირისებრ მდგომარეობაში, აქვს სიბლანტე და სიმკვრივე კგ/მ3. CO2-ის კრიტიკული წნევა არის 7,38 მპა, ხოლო კრიტიკული ტემპერატურა 304,15 კ. ეს არის საკმაოდ დაბალი ტემპერატურა ნავთობის საბადოს ნორმალური პირობებისთვის. ამიტომ, თუ CO2 შეჰყავთ ფენებში, რომლებიც მდებარეობს 1500 - 2000 მ სიღრმეზე 310 - 350 K ტემპერატურით დაახლოებით 10-20 მპა წნევით, მაშინ ნახშირორჟანგი იქნება კრიტიკულ მდგომარეობაში. თხევად მდგომარეობაში გადასვლისას, ნახშირორჟანგის სიბლანტე იზრდება ზეწოლის მატებასთან ერთად, ის ასევე იზრდება, ხოლო ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება (სურათი 13.1).

სურათი 13.1 ნახშირორჟანგის სიბლანტის მრუდები ზეწოლის მიმართ ტემპერატურაზე: 1 - T = 303,2 K; 2 - T=333.2 K-ზე

როდესაც CO2 შერეულია ნავთობის ნახშირწყალბადის ნაწილთან, ფისები და ასფალტენები ოდნავ იხსნება CO2-ისა და მსუბუქი ნახშირწყალბადების ნარევში და შეიძლება დაგროვდეს ნალექი. ზეთში გახსნისას CO2 ამცირებს მის სიბლანტეს.

CO2 ოდნავ ხსნადია მძიმე ნავთობის კომპონენტებში, მაგრამ ხელს უწყობს ნახშირწყალბადების შეშუპებას, მათ შესუსტებას და გამოყოფას კლდის მარცვლებისგან, თუ მათზე ნახშირწყალბადები შეიწოვება. 10 მპა წნევით და 300--310 K ტემპერატურაზე 250--300 მ3 CO2 (გაზომილი სტანდარტულ პირობებში) შეიძლება გაიხსნას 1 მ3 ზეთში. ნახშირწყალბადებში ხსნადობის თვალსაზრისით CO2 პროპანის მსგავსია. ნახშირორჟანგი წყალში იხსნება დაახლოებით 10-ჯერ ნაკლები რაოდენობით, ვიდრე ზეთში.

ამრიგად, ნახშირორჟანგი თხევად, აირისებრ ან სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნავთობის გამხსნელად, რათა მოხდეს მისი მიწისქვეშა ამოღება.

სურათი 13.2 ნავთობის გადაადგილების სქემა სწორი წარმონაქმნიდან ნახშირორჟანგის შლაკებით, რომელიც უბიძგებს წყალს: 1 - წყალი; 2 - მძიმე ნარჩენები; 3 - CO2 და წყლის შერევის არეალი; 4 - CO2 კონცენტრაციის განაწილება წყალში; 5 - CO2 რგოლი; 6 - CO2 კონცენტრაციის განაწილება ზეთში (მძიმე ნარჩენების გარეშე); 7 - CO2 და ზეთის შერევის არეალი; 8 - ზეთი; 9 - შეკრული წყალი

განვიხილოთ ნავთობის რეზერვუარიდან გადატანის ყველაზე ეფექტური მოდელი, რომელშიც ნახშირორჟანგი შეჰყავთ რეზერვუარში შლაპის სახით, რომელიც მოძრაობს წყალსაცავში მასში ჩასმული წყლით (სურათი 13.2). წარმონაქმნის მორწყულ ნაწილში რჩება მძიმე ნავთობის ფრაქციები, რომლებიც წყლისგან გადაადგილებულად არ მიგვაჩნია. საზღვარზე x = x* ხდება კონვექციური დიფუზია, მათ შორის სხვადასხვა სიბლანტის დიფუზია და წარმოიქმნება CO2 ზეთთან შერევის რეგიონი. თუმცა, მხოლოდ მსუბუქი ნახშირწყალბადები გადადის ნავთობიდან CO2 რგოლში და უკვე შერევის რეგიონში წარმოიქმნება დაბალი მოძრავი ზეთის ნარჩენი, რომელიც შედგება ძირითადად ფისებისა და ასფალტენებისგან. ნავთობისა და CO2-ის შერევის არეალის ზომა აღწერილია სხვადასხვა სიბლანტის კონვექციური დიფუზიის განტოლებით:

და მისი სიგრძის L1 = 2l1 გაანგარიშება ხდება ცნობილი ფორმულის მიხედვით:

ნავთობის რეზერვუარის შემუშავების პროცესის პარამეტრების გაანგარიშების ყველაზე მნიშვნელოვანი მიზანი მასში ნახშირორჟანგის ნაკადის ინექციის გამოყენებით, რომელიც მოძრაობს წყლით, არის შლაკის საჭირო ზომის განსაზღვრა. ამ შემთხვევაში აუცილებელია გავითვალისწინოთ ის ფაქტორები, რომლებიც საბოლოოდ იწვევს მის გაქრობას. ერთ-ერთი ფაქტორი ზეთში დაშლაა. მეორე ფაქტორი არის CO2-ის დაშლა მასთან კონტაქტში მყოფ წყალში, ანუ ნახშირორჟანგის დიფუზია წყალში, რაც ხელს უწყობს CO2 რგოლს. ნახშირორჟანგის სიბლანტე ნაკლებია წყლის სიბლანტეზე. ამრიგად, ნაკლებად ბლანტი CO2-ის კონვექციური დიფუზიისგან განსხვავებით, უფრო ბლანტიან ზეთში CO2-ისა და ზეთის შერევის ზონაში, წყალსა და CO2-ს შორის შეხებისას, ნარევის სიბლანტის გრადიენტი მიმართულია დინებისა და კონვექციური შეღწევის წინააღმდეგ. წყალი CO2-ში ნაკლები იქნება. ამრიგად, ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ წყლის CO2-თან შეხებისას ხდება ცალმხრივი კონვექციური დიფუზია, რომელიც მიმართულია წარმონაქმნებში მოძრავი ნივთიერებების ნაკადის წინააღმდეგ. ჩვენ უგულებელყოფთ სხვადასხვა სიბლანტის დიფუზიის გავლენას, კონვექციურ დიფუზიას ჩვეულებრივად მივიჩნევთ.

საზღვარზე x = xb (სურათი 13.2), CO2-ის კონცენტრაცია წყალში იქნება CO2-ის მაქსიმალური წონასწორობის კონცენტრაციის ტოლი წყალში მოცემული რეზერვუარის წნევასა და ტემპერატურაზე. შერევის რეგიონის საზღვარზე x = xb - l2, CO2-ის სპეციფიკური კონცენტრაცია წყალში არის c2 = 0.

CO2-ისა და ნავთობის ნახშირწყალბადების შერევის ფართობის ზომის გაანგარიშებისას ჩვენ შემოგვაქვს მოძრავი კოორდინატი.

წყლისა და CO2-ის შერევის ფართობის გამოსათვლელად ვიყენებთ მოძრავ კოორდინატს. აქ არის x* კოორდინატის მოძრაობის სიჩქარე, სადაც CO2-ის კონცენტრაცია ზეთში არის 0,5 და არის x = xb კოორდინატის მოძრაობის სიჩქარე.

ჩვენ ვეძებთ ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის განაწილებას წყალში c2 სახით:

სად არის ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია წყალში მის საზღვარზე ნახშირორჟანგთან.

წყალში ნახშირორჟანგის კონვექციური დიფუზიის განტოლება არის:

წარმოებულების ბოლო გამონათქვამების ჩანაცვლებით ნახშირორჟანგის კონვექციური დიფუზიის განტოლებაში წყალში და ამ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეების ინტეგრირება l2-დან 0-მდე o2-ის გასწვრივ, მივიღებთ:

მთლიანი მოცულობა Vy ნახშირორჟანგში, რომელიც წყალში დიფუზირდება t დროს, განისაზღვრება გამოთქმით:

სადაც s არის წყლის გაჯერება წარმონაქმნის მორწყულ უბანში.

მაგალითი 13.1. მართკუთხა რეზერვუარი, რომლის სიგრძეა l = 500 მ, სიგანე b = 250 მ, და მთლიანი სისქე h0 = 15 მ, უნდა განვითარდეს ნავთობის გადაადგილებით ნახშირორჟანგის რგოლში, რომელსაც ამოძრავებს წყალი. პროცესის ფორმირების დაფარვის კოეფიციენტი з2 = 0.8. რეზერვუარის ფორიანობა m = 0,25, ზეთის სიბლანტე, რომელიც გაჯერებულია წარმონაქმნის mH = 4 10-3 Pa s, ნახშირორჟანგის სიბლანტე რეზერვუარის პირობებში mu = 0,05 10-3 Pa s, შეკრული წყლის გაჯერება sCB = 0,05. ნავთობი შეიცავს 20% მოცულობით ფისებს და ასფალტენებს. როდესაც ნავთობი გადაადგილდება CO2 შლაკებით, ფისები და ასფალტენები დაახლოებით ნახევარი გადაადგილდება ფორმირებიდან, ხოლო დანარჩენი დეპონირდება ფოროვან გარემოში და არ მოძრაობს. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ წარმონაქმნის წყლით გაჯერებულ ნაწილში ნარჩენი ნავთობის გაჯერება (გაჯერება ფისებით და ასფალტენებით)

sH = 0.l და, შესაბამისად, წყლის გაჯერება s = 0.9.

ნახშირორჟანგის და შემდეგ წყალსაცავში ამოტუმბული წყლის მოხმარება რეზერვუარის პირობებში შეყვანილი არის q=400 მ3/დღეში, კმ=2,45 105 მ/(პა წმ).

აუცილებელია ნახშირორჟანგის რგოლის VOT მოცულობის დადგენა იმ პირობით, რომ იმ დროისთვის, როდესაც ჩვენ მივუახლოვდებით ფორმირების დასასრულს x = l CO2-ისა და ზეთის შერევის არეალის შუაში, არ იქნება სუფთა ნახშირბადი. ფორმირებაში დარჩენილი დიოქსიდი. ფორმირებაში ფილტრაციის სიჩქარე უდრის:

მოძრაობის ნამდვილი სიჩქარე ზეთისა და CO2-ის შერევის ზონაში:

აქედან ვპოულობთ დროს t*, მონაკვეთის მიახლოებას კონცენტრაციით c = 0,5 ფორმირების ბოლომდე:

მოდით განვსაზღვროთ პარამეტრის მნიშვნელობა:

და კონვექციური დიფუზიის კოეფიციენტი:

მცირე l-სთვის b-თან შედარებით, ფორმულის შესაბამისად:

სრული ფორმულის გამოყენებით დახვეწისას ვიღებთ მ.

ჩვენ განვსაზღვრავთ CO2-ის საშუალო რაოდენობას ზეთით მისი ნარევის ზონაში:

ნახშირორჟანგის ზემოქმედების პროცესით დაფარული წარმონაქმნის ფორების მოცულობა უდრის:

VOP = bhml = 0.25 250 12 500 = 375 103 მ3.

წყალში CO2-ის უმნიშვნელო ხსნადობის გათვალისწინებით ზეთში ხსნადობასთან შედარებით, მიგვაჩნია, რომ განივი მონაკვეთში o2 = 0 5% CO2 გაიხსნება წყალში. ამიტომ, b2 = 0.05. წყალში გახსნილი ნახშირორჟანგის მოცულობა t = t* დროს განისაზღვრება ფორმულით:

VУB =1.0607 0.25 250 12 0.9 0.05 (7.271 10-7 6.886 107)1/2=253.3 მ3.

VУ = 42,390 + 253,3 = 42,65,103 მ3.

ფორმირების ფორების მოცულობასთან მიმართებაში ეს არის 11,4%.

- 786.00 კბ

შესავალი

ნავთობის გაძლიერებული აღდგენა რთული პრობლემაა, რომლის გადაწყვეტა იყენებს ნავთობსაბადოების ბიზნესის ყველა სფეროში დაგროვილ გამოცდილებას. ნავთობისა და გაზის აღდგენადი მარაგების გაზრდა შესაძლებელია საბადოებზე ჭაბურღილების სწორად განთავსებით, წარმონაქმნების გეოლოგიური სტრუქტურის გათვალისწინებით. კარგი შედეგები მიიღება საბადოების სხვადასხვა ნაწილის წარმოების ერთგვაროვნების გაზრდის მიზნით წყალგამყოფი კონტურების დაჭიმვის პროცესის რეგულირებით. წყალსაცავის ექსპლუატაციის ეფექტურობა გაუმჯობესებულია ჭაბურღილების ფსკერზე ზემოქმედებით, რათა გაიზარდოს მათი ნაკადის სიჩქარე და გაათანაბროს ნავთობისა და გაზის შემოდინების პროფილი და ა.შ.

ნავთობის საბადოების განვითარებაში მრავალწლიანი პრაქტიკის განმავლობაში, მრავალი მეთოდი და ტექნოლოგიური ტექნიკა იქნა შემოთავაზებული ქანებიდან ნავთობის მოპოვების გაზრდის მიზნით. შემდეგი, ჩვენ განვიხილავთ ნავთობის აღდგენის გაზრდის მეთოდებს, გარკვეული ფიზიკური მოვლენის საფუძველზე.

რეზერვუარებიდან ნავთობის მოპოვების გაზრდა ხელოვნურად მიიღწევა რეზერვუარში ხელსაყრელი ფიზიკური პირობების შემუშავებითა და შენარჩუნებით, რაც უზრუნველყოფს ნავთობის რეზერვუარიდან ყველაზე ეფექტურ გადაადგილებას.

როგორც ცნობილია, წყალი ფოროვანი მედიიდან ზეთს ბევრად უკეთ აშორებს, ვიდრე გაზი. ამიტომ, სადაც ეს შესაძლებელია გეოლოგიური პირობებისა და ეკონომიკური მიზეზების გამო, აუცილებელია წყლის ბუნებრივი ან ხელოვნური გადაადგილების რეჟიმის შექმნა. ხელოვნურად შენარჩუნებული წყლის წნევის რეჟიმი საბადოში იქმნება წყლის შეყვანით ზედაპირიდან წყალსაცავში ზეთის შემცველი კონტურის მიღმა ან რეზერვუარის ზეთის ნაწილში. წყალდიდობის ეფექტურობა კიდევ უფრო იზრდება ფორმირებაში შეყვანილ წყალში სპეციალური ნივთიერებების დამატებით, რის შედეგადაც უმჯობესდება მისი ზეთის გადამტანი თვისებები.

მაგალითად, დაბალი სიბლანტის ზეთები უკეთესად გადაადგილდება რეზერვუარიდან. ამიტომ, ნავთობის აღდგენის გაზრდის ზოგიერთი მეთოდი ეფუძნება სითბოს და გამაგრილებლების ხელოვნურ შეყვანას რეზერვუარში, რათა შემცირდეს რეზერვუარის ზეთის სიბლანტე.

როგორც ცნობილია, მძიმე ბიტუმიც კი კარგად იხსნება ზოგიერთ მსუბუქ ნახშირწყალბადის გამხსნელებში. მაგალითად, ბენზინს ან თხევად პროპანს შეუძლია თითქმის ყველა ზეთი ამოიღოს ფოროვანი გარემოდან. გამხსნელების ეს თვისება გამოიყენება ნავთობის აღდგენის გაზრდის მეთოდების შესამუშავებლად წყალსაცავში თხევადი აირების ინექციით.

ამ ნაშრომის ერთ-ერთ თავში განხილული იქნება მძიმე ნახშირწყალბადების საპირისპირო აორთქლების და კონდენსაციის ფენომენები მაღალი წნევის გაზის გარემოში. აირების ეს თვისება გამოიყენება ნარჩენი ნავთობის გაჯერების შემცირების მეთოდების შესამუშავებლად რეზერვუარში ნავთობის ფრაქციების ნაწილის ხელოვნურად გარდაქმნით ორთქლის ფაზაში, როდესაც რეზერვუარში მაღალი წნევის გაზები შეჰყავთ. წარმოების ჭაბურღილების გაზი შემდეგ ამოღებულია ზედაპირზე, ნავთობპროდუქტებთან ერთად, რომლებიც გადავიდნენ ორთქლის ფაზაში.

ეჭვგარეშეა, რომ შემდგომი შესწავლა ფიზიკური თვისებებიფორმირების სითხეები, ფორმირების ფიზიკური ქიმია და სითხის მოძრაობის კანონები ფოროვან გარემოში მომავალში გამოიწვევს ახალი მეთოდების შემუშავებას რეზერვუარებიდან ნავთობის აღების გაზრდის მიზნით, ახალ ფიზიკურ პრინციპებზე დაყრდნობით.

ნავთობის რეზერვუარის ფიზიკის თეორიული საფუძვლების გამოყენების მაგალითი ნავთობის საბადოების პრაქტიკაში, განვიხილოთ ნავთობის აღდგენის გაზრდის ზოგიერთი მეთოდის ფიზიკური საფუძველი.

1. ნავთობის მოპოვება მაღალი წნევის გაზით

ეს თავი შეისწავლის ნავთობისა და გაზის ნარევების თვისებებს და, კერძოდ, მათი საპირისპირო ან რეტროგრადული აორთქლების ფენომენებს. შეკუმშული გაზების ეს თვისებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნავთობის აღდგენის გასაზრდელად. ამ შემთხვევაში წნევის გასაზრდელად საჭიროა რეზერვუარში გაზის შეყვანა, რომელიც ხდება გამხსნელი ზეთის თხევადი კომპონენტებისთვის. ექსპერიმენტული მონაცემებით, ზოგიერთ ძალიან მაღალ წნევაზე, ნავთობის თითქმის ყველა კომპონენტი იხსნება გაზში, გარდა ტარისა და სხვა მძიმე კომპონენტებისა. ამ გაზის ამოღებით, რომელიც შეიცავს ნავთობის ორთქლს ან მის კომპონენტებს, ზედაპირზე შეიძლება მიღებულ იქნას კონდენსატი, რომელიც იშლება წნევის შემცირებისას. ამრიგად, ამ მეთოდის არსი მდგომარეობს ველის ხელოვნურად გადაქცევაში გაზის კონდენსატის ველად. პრაქტიკაში ამის მიღწევა ძნელია, რადგან ძალიან მაღალი წნევაა საჭირო ყველა ზეთის დასაშლელად ( 70 - 100 მპა) და გაზის უზარმაზარი მოცულობები (მდე 3000 მ 3 დაშლის ნორმალურ პირობებში 1მ 3 ზეთი). საპირისპირო აორთქლების წნევა მნიშვნელოვნად მცირდება, თუ ინექციური გაზი შეიცავს მძიმე ნახშირწყალბადის აირებს - ეთანს, პროპანს ან ნახშირორჟანგს. მაგრამ საჭირო გაზის მოცულობა მაღალი რჩება.

პროცესი შეიძლება მნიშვნელოვნად გამარტივდეს და უფრო იაფი იყოს, თუ ნავთობის მხოლოდ ყველაზე ღირებული აქროლადი ფრაქციები მოიპოვება აორთქლების პროცესით. ამ მიზნის მისაღწევად, მშრალი გაზის უფრო მცირე მოცულობის შეყვანა უნდა მოხდეს უფრო დაბალი წნევით იმ წნევასთან შედარებით, რომელიც საჭიროა გაზში ზეთის სრულად დასაშლელად. წინააღმდეგ შემთხვევაში, პროცესის არსი იგივე რჩება.

ექსპერიმენტებმა დაადგინა, რომ მსუბუქი ზეთების შემცველი წარმონაქმნის მოდელში მაღალი წნევის აირების შეყვანის პროცესში, ნავთობის აღდგენა უფრო დიდია, ვიდრე ეს უნდა იყოს მხოლოდ ნავთობის ფრაქციების საპირისპირო აორთქლებით. რეზერვუარში მოძრავი გაზი თანდათან მდიდრდება ეთანით და მძიმე ნახშირწყალბადებით, ხოლო მეთანი, რომელიც ხვდება ნავთობის ახალ ნაწილებს, გაჯერების წნევით დაბალი, ვიდრე ინექციური გაზის წნევა, იხსნება ზეთში. გაზი, რომელიც შეიცავს მძიმე ნახშირწყალბადების მნიშვნელოვან რაოდენობას, მთლიანად ერევა ზეთთან შედარებით დაბალ წნევასა და ტემპერატურაზეც კი. ამ შემთხვევაში ნავთობის ამოღება მაღალია, ვინაიდან პროცესი მიახლოებულია იმ პროცესთან, რომელიც შეინიშნება თხევადი გამხსნელით ზეთის გადაადგილებისას.

ფაზური გარდაქმნების სხვადასხვა პროცესების განხილვისა და ინტერპრეტაციისას, რომლებიც ხდება ნავთობის გაზით გადაადგილების პროცესში, გამოიყენება ნახშირწყალბადების სისტემის ფიზიკური მდგომარეობის დიაგრამები (ნახ. 1.1) მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე. ამ დიაგრამაში ნახშირწყალბადების სისტემა თვითნებურად არის წარმოდგენილი კომპონენტების სამი ჯგუფის სახით - დიაგრამის ნებისმიერი წერტილი ახასიათებს ნახშირწყალბადის სისტემის შემადგენლობას კომპონენტების სამი ჯგუფიდან თითოეულის თანაფარდობის სახით: მეთანი. თან 1 ნახშირწყალბადები ეთანისგან თან 2 ჰექსანამდე თან 6 და ჰეპტანი თან 7 . სამკუთხედების წვეროები შეესაბამება 100%- სისტემაში კომპონენტების შესაბამისი ჯგუფების სპეციფიკური შინაარსი. სქელი ხაზი 1 (მარყუჟის სახით) დიაგრამაში არის ფაზის გამიჯვნის მრუდი. ის ზღუდავს ორფაზიან რეგიონს. ფაზის გამიჯვნის მრუდი წარმოადგენს სისტემების შემადგენლობის წერტილების გეომეტრიულ ადგილს, რომლებსაც აქვთ მოცემული გაჯერების წნევა მოცემულ ტემპერატურაზე. მრუდის ქვედა ნაწილი ეხება თხევად ფაზას, ხოლო ზედა ნაწილი გაზის ფაზას. ისინი აკავშირებენ ერთ წერტილში 8 , რომელიც ახასიათებს ნარევის შემადგენლობას კრიტიკული წნევით და ტემპერატურით. ხაზი 2 (შემაერთებელი ხაზი) მთავრდება გაჯერებული ორთქლისა და გაზით გაჯერებული ზეთის შემადგენლობის მრუდის წერტილებზე, რომლებიც წონასწორობაშია მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე, რისთვისაც შედგენილია დიაგრამა.

გაჯერებული ორთქლის მრუდის ზემოთ და მარჯვნივ წერტილების შესაბამისი ნარევები წარმოადგენს გაზს (რეგიონი 5 ) და გაზით გაჯერებული სითხის მრუდის ქვემოთ და მარცხნივ წერტილების შესაბამისი ნარევები წარმოადგენს ნავთობს (რეგიონს 6 ). ნარევები რეგიონში მარჯვნივ და ფაზის განცალკევების მრუდის ქვემოთ მიეკუთვნება კრიტიკული ნარევების რეგიონს და არის გაზურ ან თხევად ფაზაში. ამ რეგიონის განყოფილებაში ფაზის განცალკევების მრუდის ზემოთ და მარჯვნივ (რეგიონი 10 ) ნარევი შეიცავს ნაკლებ მძიმე კომპონენტებს C 1+ . ეს ნახშირწყალბადები ერევა ნარევებს, რომლებიც წარმოდგენილია გაზის რეგიონის წერტილებით. ნარევების კრიტიკული რეგიონის კიდევ ერთი მონაკვეთი მდებარეობს ორფაზიანი რეგიონის ქვემოთ და მარჯვნივ (რეგიონი 9 ). აქ ნარევები ნაკლებ მეთანს შეიცავს თან 1 და ისინი ურევენ ნახშირწყალბადებს, რომლებიც წარმოდგენილია ნავთობის მინდვრის წერტილებით.

უკვე აღინიშნა, რომ რეზერვუარის პირობებიდან (წნევა და ტემპერატურა), ნავთობისა და ინექციური გაზის შემადგენლობიდან გამომდინარე, შესაძლებელია ნავთობის გაზით გადატანის პროცესის სხვადასხვა ვარიანტები. თუ მშრალი აირები (მაგალითად, მეთანი) შეჰყავთ ფორმირებაში დაბალი რეზერვუარის წნევით, მაშინ განხორციელდება შედარებით მცირე რაოდენობით შუალედური კომპონენტები ( თან 2 - თან 6 ).

ნავთობსა და გაზს შორის უფრო რთული ურთიერთქმედება ხდება მაშინ, როდესაც რეზერვუარში შეჰყავთ სველი აირები, რომლებიც შეიცავს კომპონენტების მნიშვნელოვან რაოდენობას. თან 2 - თან 6 ). როდესაც ნავთობი და სველი გაზი მოძრაობს რეზერვუარში, მათ შეიძლება განიცადონ მნიშვნელოვანი ცვლილებები ნავთობში გაზის კომპონენტების კონდენსაციისა და გამობრუნების ფენომენების გამო. რეზერვუარის პირობებიდან და სისტემის საწყისი შემადგენლობიდან გამომდინარე, ზეთი შეიძლება გადაადგილდეს როგორც კრიტიკულ, ასევე არაკრიტიკულ პირობებში. ნახშირწყალბადების სისტემის ფიზიკური მდგომარეობის დიაგრამები მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე შესაძლებელს ხდის დეტალური განსხვავებების დადგენა ფორმირებაზე გაზის ზემოქმედების აღნიშნულ ტიპებს შორის, მაგალითად, განსხვავებები ნავთობის გაზში გადასვლის პროცესებს შორის. კონდენსატის მდგომარეობა და გაზის ინექცია მაღალი წნევის ქვეშ ნავთობის კომპონენტების ნაწილობრივი გადაცემით გაზის ფაზაში. მაგალითად, განვიხილოთ ნავთობის ნარევების თვისებების ცვლილება ნავთობის სველი გაზით გადაადგილების პროცესში, რომლის მძიმე კომპონენტები შეიძლება კონდენსირებული იყოს რეზერვუარის პირობებში და გადავიდეს ნავთობის ფაზაში კრიტიკული გადაადგილების პირობების წარმოქმნით. ნავთობისა და გაზის ზონებს შორის კრიტიკული გადაადგილებისას წარმოიქმნება ნახშირწყალბადების ნარევი, რომლებიც ამ პირობებში განლაგებულია წყალსაცავში კრიტიკულის ზემოთ მდებარე ტერიტორიაზე (სურ. 1.2). ამ შემთხვევაში, ზეთი გადაადგილდება გაზით იმ პირობებში, როდესაც არ არის მენისკები ფაზის ინტერფეისზე და ნავთობის აღდგენა შეიძლება გაიზარდოს მნიშვნელობებთან ახლოს. 100 %.

დაუშვით ცხიმოვანი აირი (პუნქტი 5 ) ანაწილებს ზეთს რეზერვუარში (წერტილი 4 ). მათი შეხებისას გაზი კარგავს თავის ზოგიერთ მძიმე კომპონენტს და წონასწორობაში შედის ზეთთან, გამდიდრებულია ახალი კომპონენტებით (ქულები 1-1 გაჯერებული ორთქლისა და გაჯერებული სითხის შემადგენლობის მოსახვევებზე). შემდგომში, ორიგინალური შემადგენლობის მქონე გაზის ახალ ნაწილებთან კონტაქტის დროს, ეს ზეთი სულ უფრო მდიდრდება ნახშირწყალბადებით. თან 2 - თან 6 , და მისი შემადგენლობა ხასიათდება წერტილებით 2 , 3 და ა.შ. ეს პროცესი გაგრძელდება მანამ, სანამ ზეთის შემადგენლობა არ გახდება ისეთი, რომ მოცემულ პირობებში ის კრიტიკულ წერტილში აღმოჩნდეს. შემდეგ ორფაზიანი ნაკადი გახდება ერთფაზიანი და ნარევის შემადგენლობა შეიცვლება წყალსაცავის გასწვრივ გაზის გადაადგილების ზონიდან ნავთობის გადაადგილების ზონამდე ინტერფეისის გარეშე. ამრიგად, რეზერვუარში სველი გაზის შეყვანის პროცესის დროს, ზეთი გადაადგილდება საშუალების მიერ, რომელიც ზეთში ერევა.

ასეთი პროცესი პრაქტიკულ პირობებში შესაძლებელია მხოლოდ მაღალი წნევის დროს. ნახ. 1.3 გვიჩვენებს მეთან-ნ-ბუტან-დეკანის სამიანი სისტემის დიაგრამას ტემპერატურაზე 71°Cდა სხვადასხვა ზეწოლა. როგორც ამ ფიგურიდან ჩანს, ორმხრივად ხსნადი გარდამავალი ზონის გაჩენა განსახილველ სისტემაში შესაძლებელია მხოლოდ ზემოთ ზეწოლის დროს. 14 მპა. თუ ვივარაუდებთ, რომ დეკანი ახდენს ზეთის მოდელირებას, ხოლო მეთანის ნარევი n-ბუტანთან არის გამდიდრებული შეკუმშული აირი, მაშინ ორმხრივად ხსნადი გადაადგილება იქნება რეზერვუარის წნევაზე. რ pl =14,06 მპადა t=71°С, ე.ი. როდესაც მეთანში n-ბუტანის მასური წილი აღემატება 25% (წერტილი ე 1 ). რეზერვუარში წნევის გაზრდით, ეს პირობები მიიღწევა მეთანში n-ბუტანის უფრო დაბალ კონცენტრაციებში (გადაადგილების წნევით 28.1 მპააირში n-ბუტანის მოლური ფრაქცია შეიძლება შემცირდეს 7% (წერტილი ე 2 ).

ზეთების შემადგენლობის სირთულე და მათი გაზით გადატანის პროცესის სირთულე ართულებს გაანგარიშების მეთოდების შემუშავებას სხვადასხვა ზეთებისა და გაზების შერევის პირობების დასადგენად. შემოთავაზებულია მათი შერევის პირობების განსაზღვრის სავარაუდო მეთოდები, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ სავარაუდო გამოთვლებისთვის. ბენჰემმა, დაუდენმა და კუნზმანმა შემოგვთავაზეს სავარაუდო მეთოდი გაზში ეთანის + უმაღლესი კომპონენტების მინიმალური საჭირო კონცენტრაციის შესაფასებლად, რომლის დროსაც უზრუნველყოფილია ნავთობის კრიტიკული გადაადგილება. მათი მეთოდი ეფუძნება ვარაუდს, რომ ტანგენტის ხაზი პარალელურია ABნახ. 1.2 სამკუთხედის გვერდის კრიტიკულ წერტილში სასაზღვრო მრუდამდე C 1 - თან 7+ . შემდეგ კომპონენტების კონცენტრაცია თან 2 - თან 6 სისტემაში კრიტიკულ მდგომარეობაში და ინექციურ გაზში ა, რომელიც შეიცავს კომპონენტების მინიმალურ რაოდენობას თან 2 - თან 6 ნავთობის კრიტიკული გადაადგილების რეპროდუცირებისთვის საჭირო იქნება თანაბარი. ეს ნიშნავს, რომ თუ განისაზღვრება პირობითად სამიანი სისტემის შემადგენლობა, რომლისთვისაც გადაადგილების წნევა და რეზერვუარის ტემპერატურა კრიტიკულია, მაშინ განისაზღვრება გაზის შემადგენლობაც (ანუ მასში შუალედური აირების მინიმალური შემცველობა). შესაბამისად, ინექციურ აირში მეთანის ჰომოლოგების მინიმალური საჭირო კონცენტრაციის არჩევის სირთულე მდგომარეობს იმაში, რომ ტანგენსი AB, როგორც წესი, არ არის გვერდის პარალელურად C 1 - თან 7+ და, გარდა ამისა, ისეთი რთული ნარევების კრიტიკული პარამეტრების დასადგენად, როგორიცაა ნავთობი - გაზი, ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად საიმედო მეთოდები. ამ სფეროში საჭიროა შემდგომი კვლევა.

ნავთობის აღების გაზრდის ამ მეთოდის შემუშავებაში მნიშვნელოვანი პრობლემაა გაზის მიწოდების წყაროების მოძიება. საყურადღებოა საბჭოთა ინჟინრების მიერ შემუშავებული მეთოდი გაზის წარმოებისთვის ნედლი ნავთობის გაზიფიცირებით უშუალოდ ნავთობის საბადოზე ზეწოლის ქვეშ. 20 მპა. შერევადი აგენტების გადაადგილების წნევის შესამცირებლად, დამუშავებულია მაღალი წნევით გამდიდრებული ხელოვნური აირების და თხევადი დისტილატები-გამხსნელების წარმოება რეაქტორში ზეთის პიროლიზის გზით.

სამუშაოს აღწერა

რეზერვუარში წნევის შენარჩუნების მეთოდები წყალსაცავში წყლის ან თავისუფალი გაზის შეყვანით, აგრეთვე ენერგიის შევსების მეთოდები ამოწურული რესურსების მქონე საბადოებში (ე.წ. ნავთობის აღდგენის მეორადი მეთოდები) არ იძლევა ნავთობის ყველა მარაგის მოპოვების საშუალებას. ამიტომ, ნავთობის მოპოვების გაზრდის ახალი მეთოდების ინტენსიური ძიება გრძელდება. ისინი ყოველთვის ეფუძნება შესაბამის ფიზიკურ კანონებს.
მაგალითად, დაბალი სიბლანტის ზეთები უკეთესად გადაადგილდება რეზერვუარიდან. ამიტომ, ნავთობის აღდგენის გაზრდის ზოგიერთი მეთოდი ეფუძნება სითბოს და გამაგრილებლების ხელოვნურ შეყვანას რეზერვუარში, რათა შემცირდეს რეზერვუარის ზეთის სიბლანტე.

ძირითადი კვლევა. – 2015. – No11 (ნაწილი 4) – გვ 678-682
ტექნიკური მეცნიერებები (02/05/00, 13/05/00, 05/17/00, 05/23/00)
UDC 622.276
გვერდები
678-682

აზოტის ინექციის გამოცდილება და პერსპექტივები ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში

ეს სტატია განიხილავს აზოტის გამოყენების შესაძლებლობას ნავთობისა და გაზის კონდენსატის საბადოებში ინექციისთვის, ნავთობისა და კონდენსატის აღდგენის გაზრდის მიზნით, უცხოელი მეცნიერების კვლევის საფუძველზე. მისი ფართო ხელმისაწვდომობის, დაბალი ღირებულებისა და კოროზიული ეფექტის არარსებობის გამო, აზოტი არის ყველაზე სასურველი საინექციო საშუალება არანახშირწყალბადის აირებს შორის. აზოტს აქვს ზეთთან შერევის დაბალი უნარი, მაგრამ საკმაოდ წარმატებით აორთქლდება ნახშირწყალბადის სითხე რეზერვუარის პირობებში და შეიძლება გამოყენებულ იქნას გრავიტაციული გადაადგილებისთვის. მეთანისა და ნახშირორჟანგის საბადოებში შეყვანისას აზოტი შეიძლება იყოს გამწოვი. აზოტის ინექციის განხორციელებამ შეერთებული შტატებისა და ახლო აღმოსავლეთის მინდვრებში შესაძლებელი გახადა ნავთობის ამჟამინდელი აღდგენის გაზრდა. მიმდინარე მაკროეკონომიკურ პირობებში აზოტის ინექცია არის ველოსიპედის პროცესის რეალური ალტერნატივა.

აზოტის ინექცია

გაძლიერებული ნავთობის აღდგენა

შეუთავსებელი გადაადგილება

რეზერვუარის წნევის შენარჩუნება

1. Abdulwahab H., Belhaj H. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. „აბუ დაბიში გაზის კონდენსატის რეზერვუარში ინექციური აზოტის გარღვევის მართვა“. აბუ დაბი, UAE, 2010 წ.

2. Arevalo J.A., Samaniego F., Lopez F.F., Urquieta E. International Petroleum Conference & Exhibition of Mexico. ”აკაის წყალსაცავის ექსპლუატაციის პირობების შესახებ, გაზის ქუდის აზოტის ინექციის გათვალისწინებით.” ვილაჰერმოსა, მექსიკა, 1996 წ.

3. Belhaj H., Abu Khalifesh H., Javid K. ჩრდილოეთ აფრიკის ტექნიკური კონფერენცია და გამოფენა. ”აზოტის გაზის შერევის პოტენციალი სამხრეთ აღმოსავლეთის აქტივებში, აბუ დაბიში.” კაირო, ეგვიპტე, 2013 წ.

4. Clancy J.P., Philcox J.E., Watt J., Gilchrist R.E. ნავთობის საზოგადოების 36-ე წლიური ტექნიკური შეხვედრა. ”საქმეები და ეკონომიკა ნავთობისა და გაზის გაუმჯობესებული აღდგენისთვის აზოტის გამოყენებით.” ედმონტონი, კანადა, 1985 წ.

5. Huang W.W., Bellamy R.B., Ohnimus S.W. ნავთობის ინჟინრების საერთაშორისო შეხვედრა. "აზოტის ინექციის შესწავლა მდიდარი კონდენსატის გაზის/არასტაბილური ნავთობის რეზერვუარიდან გაზრდილი აღდგენისთვის." პეკინი, ჩინეთი, 1986 წ.

6. Linderman J., Al-Jenaibi F., Ghori S., Putney K., Lawrence J., Gallet M., Hohensee K. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. "აზოტის ჩანაცვლება ნახშირწყალბადის გაზით გაზის ციკლის პროექტში." აბუ დაბი, UAE, 2008 წ.

7. Mayne C.J., Pendleton R.W. ნავთობის ინჟინრების საერთაშორისო შეხვედრა. Fordoche: ნავთობის აღდგენის გაძლიერებული პროექტი, რომელიც იყენებს მეთანისა და აზოტის მაღალი წნევის ინექციებს. პეკინი, ჩინეთი, 1986 წ.

8. Sanger P.J., Bjornstad H.K., Hagoort J. SPE 69th Annual Technical Conference and Exhibiton. "აზოტის ინექცია სტრატიფიცირებულ გაზის კონდენსატის რეზერვუარებში." ნიუ ორლეანი, LA, აშშ, 1994 წ.

9. Tiwari S., Kumar S. SPE Middle East Oil Show. "აზოტის ინექცია გაზის ქუდის ერთდროული ექსპლუატაციისთვის." ბაჰრეინი, 2001 წ.

ამჟამად გაზში გახსნილი თხევადი ნახშირწყალბადები (კონდენსატი, პროპან-ბუტანის ფრაქცია) ყველაზე ძვირფასი ნედლეულია ნავთობქიმიური ინდუსტრიისთვის და უკვე ითვლება ბუნებრივ აირზე არანაკლებ მნიშვნელოვან სამიზნე პროდუქტად. ამ მხრივ, კონდენსატის წარმოების მოცულობის გაზრდა სულ უფრო აქტუალური ამოცანა ხდება. კონდენსატის აღდგენის ფაქტორის (CRE) შემცირების მთავარი მიზეზი არის აირის მძიმე ნახშირწყალბადების კომპონენტების დალექვა თხევად ფაზაში, როდესაც რეზერვუარში წნევა მცირდება გაჯერების წნევის ქვემოთ. რეზერვუარებიდან ნავთობისა და კონდენსატის ამოღების გაზრდის ერთ-ერთი გზაა წყალსაცავში წნევის შენარჩუნება არანახშირწყალბადის გაზების ინექციით.

სამუშაო აგენტის არჩევის ამოცანაა დადებითი და უარყოფითი ფაქტორების ბალანსის მიღწევა, რომლებიც თან ახლავს რეზერვუარში კონკრეტული გაზის შეყვანას არჩეული ველის სპეციფიკურ პირობებში. მიუხედავად იმისა მაღალი დონის შესრულებანავთობის გადაადგილება ნახშირორჟანგის ინექციის დროს, CO2-ის გამოყენება შეზღუდულია მისი მაღალი ღირებულებისა და ჭაბურღილის აღჭურვილობაზე კოროზიული ეფექტის მაღალი ხარისხის გამო. მეთანის საუკეთესო ალტერნატივა არანახშირწყალბადის აირებს შორის არის აზოტი. ატმოსფერულ ჰაერში აზოტის უზარმაზარი მარაგია და მისი წარმოების მეთოდები საკმაოდ მარტივი, იაფი და კარგად შესწავლილია. აზოტს აქვს დაბალი კოროზიული აქტივობა, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია ჩაღრმავებული აღჭურვილობის გამართული მუშაობისთვის. N2-ის ფიზიკოქიმიური თვისებები ასევე კარგად არის შერწყმული ფორმირების სითხეების თვისებებთან. აზოტის გამოყენების უარყოფითი მხარე მოიცავს ზეთთან ცუდ შერევას, თუმცა მისი გამოყენება განვითარების მართვის სწორი მიდგომით ტექნოლოგიურად და ეკონომიკურად გამართლებულია.

ნავთობისა და კონდენსატის ამოღების გაზრდის მიზნით არანახშირწყალბადოვანი აირების გამოყენების შესაძლებლობა აქტიურად განიხილებოდა უცხოური ნავთობისა და გაზის კომპანიების მიერ 1970-იანი წლების დასაწყისიდან. კომერციულ პრაქტიკაში აზოტი გამოიყენება როგორც:

- გადაადგილების აგენტი ნახშირორჟანგის, ბუნებრივი აირის და სხვა კომპონენტების ნაწილების გადატუმბვისას შერევის გადაადგილებისას. CO2-ს და ბუნებრივ აირს აქვს ნავთობის გადაადგილების მაღალი მაჩვენებლები, მაგრამ მათი მზარდი ხარჯებისა და ამოტუმბისთვის საჭირო მოცულობების შესაძლო მიუწვდომლობის გამო, აზოტის გამოწურვის დამატებითი მოცულობების გამოყენება მიჩნეულია მისაღებ გზად ნავთობის აღდგენის გასაუმჯობესებლად;

- ბუნებრივი აირის ალტერნატივა რეზერვუარში წნევის შენარჩუნებისას, ნავთობის საბადოს შეყვანით გაზის თავსახურში. ამ მეთოდის არსი არის მინდორში წარმოებული ნახშირწყალბადის გაზის ჩანაცვლება იაფი აზოტით. გარდა ამისა, ადგილზე განცალკევების გამო, აზოტი თანდათან ხდება ბარიერი წყალსაცავის ნავთობისა და გაზის ნაწილებს შორის, რის შედეგადაც, ნავთობთან ცუდი შერევის გამო, ამცირებს წარმოების ჭაბურღილების ფსკერზე გარღვევის რისკებს. და უზრუნველყოფს ე.წ. „გრავიტაციულ გადაადგილებას“;

– მაღალი სიბლანტის ზეთის „სვეტების“ გადაადგილება წყალდიდობის დროს. იმ სიტუაციაში, როდესაც დაბალმოძრავი ნავთობი ჩარჩენილია წყალსაცავის სტრუქტურულ ამაღლებაზე, დამატებითი საწარმოო ჭაბურღილების ბურღვა სერიოზულ რისკებს შეიცავს პროექტის ეკონომიკისთვის. IN ამ შემთხვევაშიაზოტი გამოიყენება ნავთობის სიბლანტის და სიმძიმის გადაადგილების შესამცირებლად ცალკე ჭაბურღილში ამოტუმბვისას;

- გაზის გადაადგილება გაზის თავსახურიდან. თუ გაზის სახურავში არის მნიშვნელოვანი გაზის მარაგი და საბადოს ნავთობის ნაწილის მნიშვნელოვანი ამოწურვა, აზოტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბუნებრივი აირის მოცულობის დამატებით ამოსაღებად აზოტის დამატებითი მოცულობის ამოტუმბვით;

- ზეთის შერეული გადაადგილება. ეს მეთოდი გამოიყენება დაბალი სიბლანტის ზეთის მქონე რეზერვუარის არსებობისას, რომელსაც შეუძლია აზოტთან შერევა რეზერვუარის წნევისა და ტემპერატურის დროს;

- რეზერვუარის წნევის შენარჩუნება გაზის კონდენსატის რეზერვუარში.

აზოტის გამოყენების ფართო სპექტრი დაკავშირებულია დადებითი შედეგებიმრავალი ლაბორატორიული ტესტი. ნახშირწყალბადის სითხის კონტაქტურ აორთქლებაზე (CVD) N2 ინექციის დროს ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ როდესაც რეზერვუარის ფორების მოცულობის 50% ივსება აზოტით, ნარევიდან თხევადი ფაზის 16%-მდე აორთქლდება. „მძიმე“ ზეთით გაჯერებული ბირთვის მეშვეობით აზოტის გადატუმბვის ექსპერიმენტების ანალიზი მიუთითებს იმაზე, რომ ნახშირწყალბადების შერევა აგენტთან არ ხდება, თუმცა რეზერვუარის ეკვივალენტური წნევისა და ტემპერატურის დროს აზოტი საკმაოდ ინერტულია და მისი თვისებები შედარებულია თვისებებთან. რეზერვუარის სითხე, რომელიც დადებითად მოქმედებს ფორების სივრცეში ფილტრაციის პროცესზე.

ჰაერიდან აზოტის წარმოების პროცესი ხუთ ეტაპად იყოფა:

1) ჰაერის შეკუმშვა 0,6-0,7 მპა-მდე ღერძული ან ცენტრიდანული კომპრესორების გამოყენებით;

2) მინარევების (წყლის ორთქლის, ნახშირორჟანგის და სხვ.) მოცილება მექანიკურად დაბალ ტემპერატურაზე სითბოს გადამცვლელში მათი ადსორბციის გამო;

3) ბლოკის ტიპის სითბოს გადამცვლელში გაგრილება -196 °C ტემპერატურამდე;

4) აზოტისა და ჟანგბადის გამოყოფა დაბალტემპერატურული დისტილაციით;

5) აზოტის შეკუმშვა საჭირო ინექციის წნევამდე ცენტრიდანული ტუმბოების ან ორმხრივი ტუმბოების გამოყენებით.

აზოტის წარმოების ქარხანა მოიცავს გაზის ტურბინას, კომპრესორს, სამუშაო ძრავას, ადსორბციულ ავზებს, სითბოს გადამცვლელს, მინარევების მოსაშორებლად მოლეკულურ საცერებს და დისტილაციის ავზებს. დღესდღეობით არსებობს აზოტის წარმოების სადგურების რამდენიმე მოდიფიკაცია; რუსეთის ფედერაციის მინდვრების უმეტესობა მდებარეობს ჩრდილოეთ რეგიონებში მკაცრი კლიმატური პირობებით, ამიტომ არ არის საჭირო დამატებითი სამაცივრო კამერა აზოტის ქარხნისთვის. ამჟამად ნომერი რუსი მწარმოებლებიგთავაზობთ ბლოკის ტიპის აზოტის ქარხნებს, რომლებიც კომპაქტური და მარტივი დიზაინით არიან, მაგრამ წარმოების მოცულობით მნიშვნელოვნად ჩამორჩებიან უცხოურებს - 60 ათას მ3/დღეში, ხოლო აშშ-ში უმსხვილეს აზოტის ქარხანას შეუძლია 120 ათას მ3-მდე წარმოება. დღეს. ზოგიერთი შიდა მოქმედი კომპანია იყენებს თვითმავალ აზოტის აგრეგატებს ჭაბურღილის განვითარებისთვის, თუმცა ეს აგრეგატები ასევე ხასიათდება დაბალი პროდუქტიულობით (40 ათას მ3/დღეში).

ნავთობის აღების გაზრდის მიზნით აზოტის გამოყენების წინაპირობების დიდი რაოდენობის მიუხედავად, არც ერთი პროექტი არ შეიძლება დასრულდეს ტექნიკური, ტექნოლოგიური და ეკონომიკური მაჩვენებლების საფუძვლიანი ანალიზის გარეშე. აზოტის გამოყენების ერთ-ერთი მაგალითია Fordoche Field, ნავთობისა და გაზის კონდენსატის საბადო ლუიზიანაში, აშშ. რეზერვუარი არის ქვიშაქვა საშუალო გამტარიანობით 6 მდ, ფორიანობა 20%, გაჯერების ხასიათი მსუბუქი, დაბალი სიბლანტის ზეთი და გაზ-კონდენსატის ქუდია. გადაადგილების აგენტის შერჩევის ეტაპზე წყალი გამოირიცხა ( უარყოფითი გავლენანავთობის ზოგად ფიზიკურ პროდუქტზე) და ბუნებრივ აირზე (როგორც გასაყიდი პროდუქტი). ლაბორატორიულმა კვლევებმა და სამგანზომილებიანი მოდელირების მონაცემებმა აჩვენა აზოტის მაღალი ეფექტურობა ნავთობის შეურევად გადაადგილებაში და გადაწყდა წყალსაცავის გუმბათის ნაწილში 70% აზოტის და 30% მეთანის ნარევის შეყვანა (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. აზოტის კონცენტრაცია წყალსაცავის გუმბათოვან ნაწილში, ფორდოშის ველის შეყვანისას

N2 და CO2 ნარევის ინექციის განხორციელებამ 1979 წლიდან ორი წლის განმავლობაში შესაძლებელი გახადა რეზერვუარის ნავთობის ამჟამინდელი აღდგენის გაზრდა მცირე გამოფიტვით, თუმცა, რიგი ეკონომიკური პრობლემების გამო, მათ შორის შემცირების ჩათვლით. წარმოების ღირებულება, პროექტი ვადაზე ადრე შეჩერდა. აღნიშნულია, რომ საწარმოო ჭაბურღილებში აზოტის გარღვევა არ დაფიქსირებულა, მაგრამ აზოტის კონცენტრაცია წელიწადში საშუალოდ 4%-ით იზრდებოდა.

აზოტის ინექცია განხორციელდა აშშ-ს ვაიომინგის შტატში მინდვრების ჯგუფში. Rocky Moutains-ის გაზის კონდენსატის ნავთობის რეზერვუარი არის ქვიშის წარმონაქმნი ფენების ჰეტეროგენურობის მაღალი ხარისხით და დაბალი გამტარიანობით (2 მდ). გაყიდვის დროს დეპოზიტის ამოწურვა იყო 40%, ხოლო გაჯერების წნევა მიღწეული იყო. 35% აზოტისა და 65% მეთანის ნარევის ამოტუმბვამ შესაძლებელი გახადა კონდენსატის მუდმივი წარმოების შენარჩუნება რამდენიმე წლის განმავლობაში, მაგრამ წყალსაცავის ფორების მოცულობის 0,6-ზე მეტი აზოტის ამოტუმბვის შემდეგ, თხევადი ნახშირწყალბადების წილი მკვეთრად შემცირდა. ეს ფაქტი დაემთხვა აზოტის კონცენტრაციის ზრდას ჭაბურღილის წარმოებაში 90%-მდე გაზის ფაზაში. ამის შემდეგ შეწყდა აზოტის ინექცია და შენარჩუნებული იყო წნევა გამხმარი ბუნებრივი აირით.

უნდა აღინიშნოს, რომ ნავთობის საბადოებში აზოტის ინექციის განხორციელებას ყოველთვის თან ახლავს სპეციალური ღონისძიებების კომპლექსი ინექციების მართვისა და საწარმოო ფონდის მუშაობის ფრთხილად მონიტორინგი. პროდუქტის შემადგენლობის ხშირი შესწავლა აზოტის კონცენტრაციისთვის აუცილებელია ინექციური აგენტის გარღვევის დროული გამოვლენისა და პრევენციისთვის, ინექციის პროცესის რეგულირებისა და აირების ნარევის შეყვანისას თანაფარდობის ცვლილებისთვის. აზოტის გამოყენების მახასიათებლებმა რეზერვუარში წნევის შესანარჩუნებლად ასევე შეიძლება კორექტირება მოახდინოს საველე პროექტის ფონდის განლაგებაში.

დღევანდელ დაბალ პირობებში საბაზრო ღირებულებანავთობის აზოტის შეყვანა ნავთობის საბადოებში შეიძლება არა მხოლოდ არ გაამართლოს დამატებითი აღჭურვილობის ღირებულება, არამედ სერიოზულად გააუარესოს პროექტის ეკონომიკა. ამავდროულად, არსებულმა ვითარებამ გავლენა არ მოახდინა გაზის კონდენსატის ფასზე და, შესაბამისად, აზოტი შეიძლება ჩაითვალოს CIC-ის გაზრდის მიზნით ტიუმენის რეგიონის ჩრდილოეთით მდებარე დიდ გაზის კონდენსატის საბადოებზე.

მიუხედავად ამ მიმართულებით მიმდინარე კვლევებისა, წარმონაქმნებიდან კონდენსატის აღდგენის გაზრდის მთავარ გზად მაინც განიხილება გაზის ხელახალი ინექცია წყალსაცავში, რათა შენარჩუნდეს რეზერვუარის წნევა გაჯერების წნევაზე ზემოთ. უცხოელი ავტორების ნაშრომები იძლევა ანალიზს აზოტის საინექციო აგენტად გამოყენების შესაძლებლობის შესახებ. ლაბორატორიულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ რეზერვუარში აზოტის შეყვანა საშუალებას იძლევა შეამციროს გაჯერების წნევა და ამით გაახანგრძლივოს კონდენსატის სტაბილური წარმოება. ერთ-ერთი პრობლემაა წყალსაცავის პირობებში აზოტისა და სველი აირის მოლეკულებს შორის დისპერსიის მაღალი ხარისხი. ეს ფაქტი დამოკიდებულია წყალსაცავის გეოლოგიურ აგებულებაზე: დისპერსიის მაღალი ხარისხი დამახასიათებელია ერთგვაროვანი წყალსაცავებისთვის; ჰეტეროგენულ რეზერვუარში, დისპერსია დამოკიდებულია გადაადგილების აგენტის ინექციის სიჩქარეზე და განისაზღვრება რეინოლდსის ნომრის მნიშვნელობით. მაღალი რეინოლდსის რიცხვებში, რომლებიც დამახასიათებელია რეზერვუარის პირობებში ინექციისთვის, აზოტისა და კონდენსატის დისპერსიული ურთიერთქმედება პრაქტიკულად არ ახდენს გავლენას კონდენსატის საბოლოო აღდგენაზე. ექსპერიმენტულად დადგენილია, რომ როდესაც ინექციური აზოტი ურთიერთქმედებს კონდენსატის მოლეკულებთან, დალექილმა სითხემ შეიძლება დაიკავოს მოცულობის 25%-მდე (მეთანისთვის ეს მაჩვენებელი 18-20%-ია). ამასთან, აზოტის გადატუმბვისას კლდის მოცულობის 120% დონეზე, დადებითი ეფექტი შეინიშნება კონდენსატის აღდგენის კოეფიციენტის მნიშვნელოვანი ზრდის სახით - 90% -მდე. ჩატარდა ა.იუ. იუშკოვის ეკონომიკურმა კვლევებმა აჩვენა, რომ გამხმარი ბუნებრივი აირის გამოყენებით ველოსიპედის პროცესი ეკონომიკურად არაეფექტურია და, შესაბამისად, აზოტის ალტერნატიულ აგენტად განხილვა უფრო აქტუალური საკითხია. სქემატური დიაგრამააზოტის ინექციის განხორციელება გაზის კონდენსატის ველში ნაჩვენებია ნახ. 2. აზოტის მიღებისა და ჭაბურღილის წარმოებიდან შემდგომი გამოყოფისათვის საჭირო მოწყობილობების ნუსხა იგივეა ნავთობისა და გაზის კონდენსატის საბადოებისთვის.

აზოტის შესაძლო გამოყენება წყალსაცავში წნევის შესანარჩუნებლად განიხილება არაბეთის გაერთიანებულ საემიროებში გაზის კონდენსატის რამდენიმე საბადოში. ახლო აღმოსავლეთის საბადო არის დიდი ჰომოგენური გაზის კონდენსატის რეზერვუარი ანტიკლინიკური სტრუქტურით. საშუალო ფორიანობაა 18%, გვერდითი გამტარიანობა 10 მდ. ველი განვითარებულია 1974 წლიდან, ხოლო ხელახალი ინექციისთვის დამატებითი სიმძლავრის მშენებლობა 2001 წელს დაიწყო. ჩართულია საწყისი ეტაპიჩატარდა მთელი რიგი PVT კვლევები, რომლებმაც გამოავლინეს გაჯერების წნევის უმნიშვნელო მატება წყალსაცავის გაზთან აზოტის ურთიერთქმედებისას. წყალსაცავის ჰიდროდინამიკური მოდელის აგებამ და მორგებამ შესაძლებელი გახადა რეზერვუარში თხევადი ფაზის ნალექების დინამიკის შეფასება ბუნებრივი აირის და მისი N2-თან შერევის დროს (ნახ. 3).

კონდენსატის ნალექების პროცესების სტაბილიზაციის მიუხედავად, კონდენსატის საბოლოო ამოღება აზოტის ინექციის განხორციელებისას მხოლოდ 2%-ით მეტია, ვიდრე ბუნებრივი აირის ინექციისას. ამავდროულად, აზოტის გარღვევა უახლოეს წარმოების ჭაბურღილამდე შეინიშნება ინექციის დაწყებიდან ერთი წლის განმავლობაში. ეს პროექტი განიხილება გრძელვადიან პერსპექტივაში, არსებული ეკონომიკური პირობების გათვალისწინებით. სტაბილური ფასების გათვალისწინებით საჭირო აღჭურვილობადა პროდუქტები, პროექტის განხორციელება შესაძლებელია 2020-იან წლებში.

ბრინჯი. 2. აზოტის შეყვანის სქემა გაზის კონდენსატის ველში

ბრინჯი. 3. კონდენსაცია აირის ნარევების ამოტუმბვისას

ასევე ჩატარდა აზოტის ტექნიკურ-ეკონომიკური კვლევები კანტარელის საბადოსა და არაბეთის გაერთიანებული საემიროების სამხრეთ-აღმოსავლეთის აქტივებისთვის. განისაზღვრა კონკრეტული წარმონაქმნების შერევის მინიმალური წნევა, შედარება მოხდა მეთანთან და ნახშირორჟანგთან, რომლის შედეგების მიხედვით, ტექნიკური, ტექნოლოგიური და ეკონომიკური მაჩვენებლების გათვალისწინებით, აზოტი აღიარებულ იქნა შესაფერის საინექციო საშუალებად. თუმცა, აღსანიშნავია, რომ თითოეული კონკრეტული სფეროსთვის შედეგები შეიძლება განსხვავებული იყოს თერმობარული პირობების და წყალსაცავის სითხეების შემადგენლობის მიხედვით დიფერენციაციის გამო.

საშინაო და უცხოური წყაროების მიმოხილვა საშუალებას გვაძლევს ჩამოვაყალიბოთ შემდეგი დასკვნები:

1) აზოტის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები და მისი სიმრავლე მას ერთ-ერთ ყველაზე ხელმისაწვდომ და საკმაოდ ეფექტურ აგენტად აქცევს წარმონაქმნებიდან ნავთობისა და კონდენსატის წარმოების გასაზრდელად;

2) არსებული მეთოდებიაზოტის მიღება და მისი გამოყოფა ჭაბურღილის წარმოებიდან ხასიათდება ცოდნის მაღალი ხარისხით, სიმარტივით და ხელმისაწვდომობით;

3) პრაქტიკული გამოცდილება, თეორიული კვლევების მნიშვნელოვან რაოდენობასთან ერთად, მიუთითებს აზოტის ინექციის დადებით გავლენას ნახშირწყალბადების საბადოების განვითარებაზე;

4) დიდი საბადოების არსებობა რუსეთის ფედერაციაში მნიშვნელოვანი კონდენსატის მარაგით ზრდის ძიების მნიშვნელობას ეფექტური მეთოდებიკონდენსატის აღდგენის გაზრდა, რომელთაგან ერთ-ერთი შეიძლება იყოს აზოტის ინექცია გაზის კონდენსატის რეზერვუარში/საფარში წნევის შესანარჩუნებლად.

მიმომხილველები:

გრაჩევი ს.ი., ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი, ტიუმენის სახელმწიფო ნავთობისა და გაზის უნივერსიტეტის გეოლოგიისა და ნავთობისა და გაზის წარმოების ინსტიტუტის „ნივთის და გაზის საბადოების განვითარებისა და ექსპლუატაციის განყოფილების“ ხელმძღვანელი. , ტიუმენი;

სოხოშკო ს.კ., ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი, ნავთობისა და გაზის წარმოების პროცესების მოდელირებისა და კონტროლის დეპარტამენტის ხელმძღვანელი, გეოლოგიისა და ნავთობისა და გაზის წარმოების ინსტიტუტი, უმაღლესი განათლების ფედერალური სახელმწიფო საბიუჯეტო საგანმანათლებლო დაწესებულება "ტიუმენის სახელმწიფო ნავთობი და გაზი". უნივერსიტეტი", ტიუმენი.

ბიბლიოგრაფიული ბმული

იგნატიევი ნ.ა., სინცოვი ი.ა. აზოტის ინექციის გამოცდილება და პერსპექტივები ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში // ფუნდამენტური კვლევა. – 2015. – No11-4. – გვ 678-682;
URL: http://site/ru/article/view?id=39486 (წვდომის თარიღი: 04/27/2019). თქვენს ყურადღებას ვაქცევთ გამომცემლობა "საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა აკადემიის" მიერ გამოცემულ ჟურნალებს.

100 რუბლიბონუსი პირველი შეკვეთისთვის

შეარჩიეთ სამუშაოს ტიპი დისერტაცია კურსის მუშაობააბსტრაქტული სამაგისტრო ნაშრომის მოხსენება პრაქტიკის შესახებ სტატიის ანგარიშის მიმოხილვა ტესტიმონოგრაფია პრობლემის გადაჭრა ბიზნეს გეგმა კითხვებზე პასუხები შემოქმედებითი სამუშაო ესსე ნახატი ესეები თარგმანი პრეზენტაციები აკრეფა სხვა ტექსტის უნიკალურობის გაზრდა სამაგისტრო ნაშრომი ლაბორატორიული სამუშაო ონლაინ დახმარება

გაიგე ფასი

პლასტიკური ენერგიის წყაროები

სითხისა და აირის შემოდინება წარმონაქმნიდან ჭაბურღილებში ხდება ძალების გავლენის ქვეშ, რომელთა ბუნებასა და სიდიდეზე გავლენას ახდენს ფორმირების ენერგიის ტიპები და რეზერვები. ტერიტორიის გეოლოგიური აგებულებიდან და საბადოდან გამომდინარე, ნავთობის, წყლისა და გაზის შემოდინება ჭაბურღილებში განისაზღვრება:

1) რეგიონული წყლების წნევა;

2) გაზის თავსახურში შეკუმშული აირის წნევა;

3) ზეთსა და წყალში გახსნილი გაზის ენერგია და მათგან გამოთავისუფლებული წნევის შემცირებისას;

4) შეკუმშული ქანების ელასტიურობა;

5) გრავიტაციული ენერგია.

უპირატესად გამოხატული ენერგიის სახეობიდან გამომდინარე, შემოღებულია რეზერვუარის მუშაობის რეჟიმების ცნებები: წყლის წნევა, გაზის ქუდის (გაზის წნევის) რეჟიმი, გახსნილი გაზი, ელასტიური ან ელასტიური წყლის წნევა, გრავიტაციული და შერეული.

გაზის საბადოების წყლის წნევის რეჟიმი, ისევე როგორც ნავთობის საბადოები, წარმოიქმნება აქტიური მარგინალური წყლების არსებობისას ან წარმონაქმნების ხელოვნური დატბორვის დროს. საბადოების გაზის რეჟიმი (ან გაზის გაფართოების რეჟიმი) ხდება იმ პირობებში, როდესაც ერთადერთი წყარო არის შეკუმშული აირის ენერგია, ანუ როდესაც ფორმირების წყლები არ არის აქტიური.

წყალსაცავის ენერგეტიკული რეზერვები იხარჯება ბლანტი ხახუნის ძალების გადალახვაზე, სითხეებისა და აირების ჭაბურღილების ფსკერზე გადაადგილებისას და კაპილარული და წებოვანი ძალების გადალახვაზე.

დეპოზიტში მოქმედი ძალები

ჰიდრავლიკური წინააღმდეგობა სითხის გადაადგილებისას ფოროვან გარემოში პროპორციულია სითხეების ნაკადის სიჩქარისა და სიბლანტის. ეს წინააღმდეგობები მსგავსია ხახუნის წინააღმდეგობის, როდესაც სითხე მოძრაობს მილებში. მაგრამ მილებში სითხის მოძრაობისგან განსხვავებით, მიკრო-არაერთგვაროვან ფოროვან გარემოში მისი დინების ბუნებას აქვს საკუთარი მახასიათებლები. ფოროვან გარემოში წყლისა და ზეთის მოძრაობაზე დაკვირვების შედეგების საფუძველზე დადგინდა, რომ წყალ-ზეთთან კონტაქტის მიდამოში, ფაზების ცალკეული ფრონტალური მოძრაობის ნაცვლად, წყლისა და ზეთის ნარევი. მოძრაობს. კაპილარულ არხებში სითხეები იყოფა სვეტებად და ბურთებად, რომლებიც დროებით ბლოკავს წარმონაქმნის ფორებს კაპილარული ძალების გამოვლენის გამო. მსგავსი ნარევის წარმოქმნა დაფიქსირდა ერთ კაპილარებში.

წარმოიდგინეთ კაპილარული ძალების მანიფესტაციის მექანიზმი ზეთი-წყლის ნარევის მოძრაობისას, რომელიც რჩება ზეთი-წყლის კონტაქტის მიღმა, განვიხილოთ ზეთის სვეტის გადაადგილების პირობები წყლით სავსე და დასველებულ ცილინდრულ კაპილარში ( სურ. 6.1).

ბრინჯი. 6.1. ზეთის წვეთების დეფორმაციის სქემა კაპილარში გადაადგილებისას.

კაპილარული ძალების გავლენის ქვეშ, ნავთობის სვეტი მიდრეკილია მიიღოს სფერული ფორმა, რითაც ახდენს ზეწოლას P წყლის ფილაზე კაპილარების კედლებსა და ზეთის სვეტს შორის:

(6.1)

სად არის ზედაპირული დაძაბულობა ზეთი-წყლის ინტერფეისზე;

R არის ნავთობის სვეტის სფერული ზედაპირის რადიუსი;

r არის მისი ცილინდრული ზედაპირის რადიუსი.

მენისკის მიერ განვითარებული წნევის გავლენის ქვეშ, სითხე მიედინება ფენიდან, რომელიც გამოყოფს ნავთობის სვეტს კაპილარული კედლებიდან, გრძელდება მანამ, სანამ ფილმი წონასწორობის მდგომარეობას არ მიაღწევს. ამ ფილმებს აქვთ ანომალიური თვისებები, განსაკუთრებით გაზრდილი სიბლანტე და, შესაბამისად, ისინი უმოძრაოა. შესაბამისად, კაპილარში ზეთის სვეტის მოძრაობის დაწყებისთანავე წარმოიქმნება ხახუნის ძალა კაპილარების კედლებზე ზეთის ზეწოლის გამო. გარდა ამისა, სანამ ზეთის სვეტი მოძრაობს, ფაზის საზღვრებზე მყოფი მენისკები დეფორმირდება და იკავებს წერტილოვანი ხაზებით გამოსახულ პოზიციას.

მენისკის მიერ შექმნილი წნევის სხვაობა შექმნის ძალას, რომელიც ეწინააღმდეგება გარე წნევის განსხვავებას:

(6.2)ლ

აღწერილი ფენომენი, რომელსაც თან ახლავს დამატებითი წინააღმდეგობის მოქმედება კაპილარულ არხებში გაზის ბუშტებისა და შეურევი სითხეების მოძრაობისას, პირველად ჯემინმა შეისწავლა და მისი სახელი დაარქვეს. ჯამინის მრავალი ეფექტი ასევე ჩნდება გაზის ნავთობის ნარევების ფოროვან გარემოში გადაადგილების დროს. დამატებითი წინააღმდეგობა და კაპილარული წნევა ცალკეული სვეტებისთვის შეიძლება იყოს მცირე. მაგრამ ფოროვან გარემოში, სვეტები იქმნება დიდი რაოდენობით და ფორმირების ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი იხარჯება კაპილარული ძალების გადალახვაზე. კაპილარული ძალები ხელს უწყობს ფაზების გამტარიანობის შემცირებას.

ფოროვან გარემოში წყალი-ზეთის ნარევი მოძრაობს ცვალებადი განივი კვეთის კაპილარებში და წვეთები დეფორმირდება. როდესაც ნავთობის, წყლის ან გაზის გლობულები და ბურთულები გადადიან არხის ფართო ნაწილიდან შევიწროებულ ნაწილზე მენისკის გამრუდების რადიუსების უთანასწორობის გამო, წარმოიქმნება დამატებითი უკანა წნევა.

ზედაპირული ფენომენი ფორმირების სითხეების ფილტრაციის დროს და დარსის კანონის დარღვევის მიზეზები

ფოროვან გარემოში სითხეებისა და აირების ფილტრაციის ნიმუშებზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ნავთობის, გაზისა და წყლის ინტერფეისი, არამედ ზედაპირული ფენომენი, რომელიც ხდება მყარი-თხევადი საზღვრებზე. ფილტრაციის სიჩქარის დაქვეითება შეიძლება გამოწვეული იყოს ზეთის ზედაპირულად აქტიური კომპონენტების ადსორბციული ფენების ქიმიური ფიქსაციით, მაგალითად, მჟავას ტიპის, მინერალური მარცვლების ზედაპირზე აქტიურ ადგილებში.

ასეთ შემთხვევებში შეიძლება მოხდეს ფილტრაციის მუდმივი შენელება დროთა განმავლობაში, სანამ ბუმბულის სადინარები მთლიანად არ დაიბლოკება კოლოიდური ფილმების სისქის ზრდის გამო.

დადგენილია, რომ ზეთის ფილტრაციის შესუსტების ეფექტი ქრება წნევის ვარდნის მატებით და ტემპერატურის 60-60°C-მდე მატებით. როგორც დეპრესია იზრდება გარკვეულ ზღვარზე, ადრე წარმოქმნილი ადსორბციულ-სოლოვაციური ფენები ირღვევა (ეროზირდება). ეს არის დარსის კანონის დარღვევის ერთ-ერთი მიზეზი (ნაკადის სიჩქარის დეპრესიაზე დამოკიდებულების არაწრფივი ბუნება) ფოროვან გარემოში ნახშირწყალბადის სითხეების ფილტრაციის რეჟიმის შეცვლისას.

ჭაბურღილის წარმოების მაჩვენებლები ფორმირებაში ფისოვანი-პარაფინის დეპოზიტების წარმოქმნის გამო ზოგიერთ შემთხვევაში მცირდება და ამის წინააღმდეგ საბრძოლველად ქვედა ხვრელის ზონა თბება ან ფსკერი მუშავდება გარკვეული საშუალებებით.

დარსის კანონის დარღვევის კიდევ ერთი მიზეზი შეიძლება იყოს სითხეების არანორმალური თვისებები, რომლებიც დაკავშირებულია ნიუტონის ხახუნის კანონიდან გადახრასთან.

ნავთობის გადაადგილების ზოგადი სქემა წარმონაქმნებიდან წყლისა და გაზით

ბუნებრივ პირობებში, ყველაზე გავრცელებული საბადოებია ზეწოლის რეჟიმში განვითარებული (ან ამ ოპერაციული რეჟიმები რეპროდუცირებული და ხელოვნურად შენარჩუნებულია საბადოში წყლის ან გაზის შეყვანით). ასეთი საბადოებიდან ზეთი გადაადგილდება გარე აგენტებით - მარგინალური ან ინექციური წყალი, თავისუფალი გაზი გაზის თავსახურიდან ან გაზი, რომელიც შეჰყავთ ფორმირებაში ზედაპირიდან. პროცესის ცალკეულ დეტალებში მნიშვნელოვანი განსხვავებების მიუხედავად, ნავთობის წყლითა და გაზით ჩანაცვლების საერთო ხარისხობრივ სქემას ბევრი საერთო აქვს.

ზეთი და მისი გადაადგილების საშუალება ერთდროულად მოძრაობენ ფოროვან გარემოში.

თუმცა, ზეთის სრული გადაადგილება მას შემცვლელი აგენტებით არასოდეს ხდება, რადგან არც გაზი და არც წყალი არ მოქმედებს როგორც „დგუშები“ ზეთზე. გადაადგილების პროცესში ფორების ზომების ჰეტეროგენურობის გამო, უფრო დაბალი სიბლანტის მქონე სითხე ან გაზი აუცილებლად აჭარბებს ზეთს. ამ შემთხვევაში, ქანების გაჯერება სხვადასხვა ფაზებით და, შესაბამისად, ნავთობისა და გადაადგილების აგენტების ეფექტური გამტარიანობა მუდმივად იცვლება. წყლის გაჯერების მატებასთან ერთად, მაგალითად 50-60%-მდე, წყლის რაოდენობა ნაკადში იზრდება წყლის მიმართ კლდის ეფექტური გამტარიანობის გაზრდის გამო. ამ შემთხვევაში ზეთი ფორებიდან იძულებით აღარ გამოდის, არამედ წყლის ნაკადით იტრიალებს. ამრიგად, ფორმირების სიგრძის გასწვრივ წარმოიქმნება რამდენიმე ზონა წყლისა და ზეთის განსხვავებული გაჯერებით. წყლის გაჯერების ცვლილებების ტიპიური სურათი წარმონაქმნის სიგრძის გასწვრივ დროის ერთ მომენტში, როდესაც ნავთობი წყლით გადაადგილდება, ნაჩვენებია ნახ. 6.2. პროცესის ამ სქემას ყველა მკვლევარი წარმოადგენს კაპილარული და ჰიდროდინამიკური ძალების გამოვლენის მთლიან შედეგს.

ფორმირების წყლის გაჯერება მცირდება მაქსიმალური მნიშვნელობიდან Smax,

შეესაბამება ნავთობის საბოლოო აღდგენის საწყის საინექციო ხაზზე, ჩამარხული წყლის გაჯერების მნიშვნელობამდე Sn. ამ შემთხვევაში, ფორმირებაში შეიძლება აღინიშნოს სამი ზონა. პირველ მათგანში, სადაც წყლის გაჯერება მერყეობს Smax-დან Sf-მდე, ჩვეულებრივი გადაადგილების კონტურზე ის შეუფერხებლად მცირდება წარმონაქმნის ზეთით გაჯერებული ნაწილისკენ. ეს ტერიტორია ახასიათებს ზეთი-წყლის ნარევის ზონას, რომელშიც ზეთი თანდათან ირეცხება.

ბრინჯი. 6.2. ზეთი-წყლის გაჯერების ცვლილება წარმონაქმნის სიგრძის გასწვრივ, როდესაც ზეთი გადაადგილდება წყლით.

მეორე მონაკვეთი (ზონა II) მრუდის დიდი დახრილობით წარმოადგენს გადასვლის ზონას ზეთის გამორეცხვიდან (I ზონა) სუფთა ზეთის მოძრაობის III ზონაში. ამ ზონას ჩვეულებრივ სტაბილიზებულს უწოდებენ. მისი სიგრძე ბუნებრივ პირობებში შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე მეტრს.

გაზისა და ნავთობის მსგავსი განაწილება რეზერვუარში წარმოიქმნება ნავთობის გადაადგილებისას გაზით. განსხვავება ძირითადად რაოდენობრივია წყლისა და გაზის განსხვავებული სიბლანტის გამო.

გარდა გაზის თავსახურის თავისუფალი გაზისა, რეზერვუარიდან ნავთობი ასევე შეიძლება გადაინაცვლოს ხსნარიდან გამოთავისუფლებული გაზით. ზოგჯერ გახსნილი გაზი არის ენერგიის ერთადერთი წყარო საბადოში. ზეთში გახსნილი გაზის ენერგია ვლინდება იმ შემთხვევებში, როდესაც რეზერვუარში წნევა ეცემა გაზით ნავთობის გაჯერების წნევის ქვემოთ.

წნევის დაქვეითებით, თავისუფალი გაზი თავდაპირველად გამოიყოფა მყარ ზედაპირზე, რადგან სამუშაოები საჭიროა კედელზე ბუშტის ფორმირებისთვის (გარდა ზედაპირის სრული დასველების შემთხვევისა. მყარისითხე), იმაზე ნაკლები, ვიდრე საჭიროა სითხის თავისუფალ სივრცეში მისი ფორმირებისთვის. ბუშტის წარმოქმნის შემდეგ, სტრუქტურის გაზის გაჯერება იზრდება.

თავდაპირველად, გაზის ბუშტები ერთმანეთისგან შორს არის, მაგრამ თანდათან ფართოვდება, გაზით გაჯერებული ადგილები ერთმანეთთან აკავშირებს. გაზის ბუშტების წარმოქმნის შემდეგ, ისინი ანაცვლებენ ზეთს წარმოქმნიდან იმ მოცულობით, რომელიც იკავებენ ფოროვან სივრცეში. ეს ეფექტური გადაადგილების პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ გაზით გაჯერებული ტერიტორიები იკვეთება ნავთობით (ანუ მანამ, სანამ არ წარმოიქმნება უწყვეტი გაზით გაჯერებული ადგილები). ამ მომენტიდან მოყოლებული, გაზით ნავთობის გადაადგილების ეფექტურობა მცირდება ფორმირების ფორების გაზის გაჯერების მატებასთან ერთად, ვინაიდან გაზის დაბალი სიბლანტე საშუალებას აძლევს მას გადაადგილდეს უფრო სწრაფად, ვიდრე ნავთობი ჭაბურღილებში, დაბალი წნევის ზონებში (ძირის ხვრელებისკენ) და გაზით გაჯერებული ტერიტორიების გასწვრივ.

წარმონაქმნების ნავთობის აღდგენა რეზერვუარის დრენაჟის სხვადასხვა პირობებში

რეზერვუარის ნავთობის აღდგენის ფაქტორს ჩვეულებრივ უწოდებენ განსხვავებას ნავთობის საწყის და ნარჩენ (საბოლოო) გაჯერებას შორის, რომელსაც უწოდებენ საწყისს.

ნავთობის წარმოების ტექნოლოგიისა და აღჭურვილობის განვითარების ამჟამინდელ დონეზე, ფიზიკურად შესაძლო ნავთობის აღდგენის ფაქტორი ერთზე მნიშვნელოვნად ნაკლებია. მაშინაც კი, თუ ჭაბურღილის ნიმუში მკვრივია და წყლის ფაქტორები მნიშვნელოვანია, ნავთობის აღდგენა იშვიათად აღწევს 70-80%-ს.

ნავთობის აღდგენა დამოკიდებულია გამოყენებული ენერგიის ტიპზე. მისი უდიდესი მნიშვნელობა შეინიშნება ნავთობის წყლით გადაადგილების პირობებში, რაც ჩვეულებრივ ასოცირდება რეგიონული წყლების დიდ ენერგეტიკულ რეზერვებთან, რაც შეიძლება შეუზღუდავიც კი იყოს გაზის ქუდში შეკუმშული და ზეთში გახსნილი თავისუფალი გაზის ენერგეტიკული რეზერვებთან შედარებით. ესეც ახსნილია დიდი ეფექტურობაფორების წყლით გამორეცხვა, ვინაიდან ზეთისა და წყლის სიბლანტის თანაფარდობა უფრო ხელსაყრელია ზეთის წყლით შეცვლისას, ვიდრე გაზით. დაბოლოს, ნავთობის მოპოვების გაზრდა, როდესაც ნავთობი შეიცვლება წყლით, შეიძლება ხელი შეუწყოს წყლის ფიზიკურ-ქიმიურ ურთიერთქმედებას ქვასა და ზეთთან. წყალს აქვს უკეთესი რეცხვის და გადაადგილების უნარი, ვიდრე გაზს.

ხსნარიდან გამოთავისუფლებული გაზით ნავთობის გადაადგილების ეფექტურობა უფრო დაბალია, ვიდრე რეზერვუარის ენერგიის სხვა წყაროების. ეს აიხსნება ფორმირებაში არსებული გაზის შეზღუდული მოცულობით და გაზისა და ნავთობის სიბლანტის მცირე თანაფარდობით, რაც ხელს უწყობს გაზის სწრაფ გარღვევას ჭაბურღილებში მისი მაღალი მობილურობის გამო. გარდა ამისა, გაზი არის ფაზა, რომელიც არ სველებს ფორმირების ქანებს, რაც ხელს უწყობს ნარჩენი ზეთის რაოდენობის ზრდას.

გაზის ქუდიდან გაზის ენერგია ბევრად უფრო ეფექტურად ვლინდება. გაზის გაფართოების პროცესში ზეთი გადადის ფსკერზე და თავდაპირველად ხდება ნავთობის ეფექტური გადაადგილება წარმონაქმნებიდან შედარებით დაბალი გაზის გაჯერებით. გაზის ქუდის გაფართოების ეფექტურობის შემდგომი დაქვეითება ძირითადად განპირობებულია გაზით მყარი ფაზის არ დასველებით და მისი დაბალი სიბლანტით, რაც იწვევს გაზის გარღვევას ჭაბურღილებში დიდი არხებით და ფორმირების უფრო გამტარი ზონებით.

წარმონაქმნების დახრილობის კუთხე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს გაზის ქუდის მქონე საბადოების ნავთობის აღდგენაზე. ციცაბო ფორმირების კუთხით, გაზის ნავთობიდან გრავიტაციული გამოყოფის პირობები უმჯობესდება და იზრდება გაზით ნავთობის გადაადგილების ეფექტურობა.

ბუნებრივი რეზერვუარებიდან ნავთობის ნაკლებობა აიხსნება მათი სტრუქტურის მიკრო და მაკროჰეტეროგენული ბუნებით. ბუმბულის სივრცის სტრუქტურის მიკრო-არაერთგვაროვანი და რთული ბუნება არის წყლისა და აირის გარღვევის მიზეზი ცალკეული არხებით და ფოროვან გარემოში წყალი-ნავთობ-გაზის ნარევების წარმოქმნა. ფორმირებაში სხვადასხვა შეურევი ფაზის კომბინირებული მოძრაობა რთული პროცესია, რომლის დროსაც კაპილარული ძალები ბევრჯერ აღემატება ნავთობის წყალში გადაადგილებისას „დგუშის“ დროს.

ცნობილია, რომ ურთიერთ ხსნადი სითხეების გადაადგილება ხასიათდება ზეთის მაღალი ამოღებით, 95-100%-მდე.

ზეთის მაღალი სიბლანტე წყლის სიბლანტესთან შედარებით ხელს უწყობს ზეთის შემცირების შემცირებას. კვლევების შედეგების მიხედვით, ნავთობის სიბლანტის მატებასთან ერთად, ქანების ფიზიკურ თვისებებში სხვადასხვა ლოკალური ჰეტეროგენულობა უფრო გამოხატულია, რაც იწვევს წყლის ფრონტის გვერდის ავლით და მის მიერ ცუდად გარეცხილი მცირე, მაგრამ მრავალრიცხოვანი უბნების გაჩენას.

რეზერვუარებიდან ნავთობის აღება დიდ გავლენას ახდენს ქანების სპეციფიკური ზედაპირის ფართობზე. ზეთი ჰიდროფობირებს მყარი ფაზის ზედაპირს, ხოლო ზეთის ნაწილი ფირის მდგომარეობაში შეიძლება ამოღებულ იქნეს ფორმირებიდან მხოლოდ ექსპოზიციის სპეციალური მეთოდებით.

წარმონაქმნების მაკროჰეტეროგენული სტრუქტურა წარმონაქმნიდან ნავთობის არასრული აღდგენის ყველაზე მნიშვნელოვანი მიზეზია. ქანების სტრუქტურის, თვისებებისა და შემადგენლობის არაერთგვაროვნება ხსნის ზონების გარეგნობას, რომლებიც არ არის გარეცხილი წყლით და ცუდად გაჟღენთილი გაზით. ასევე აღმოჩნდა, რომ ნავთობის აღდგენა დამოკიდებულია ფოროვანი გარემოს თვისებებზე და ნავთობის წყლისა და გაზით გადაადგილების პირობებზე (შეკრული წყლის რაოდენობა და შემადგენლობა, ნავთობისა და ქანების შემადგენლობა და ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები, გადაადგილების სიჩქარე და ა.შ.).

რეზერვუარიდან ნავთობის არასრული ამოღების გამომწვევი მიზეზებიდან გამომდინარე, შეიძლება აღინიშნოს ნარჩენი ზეთის არსებობის შემდეგი რეზერვუარული ფორმები:

1)კაპილარული შეკავებული ზეთი;

2) ზეთი ფირის მდგომარეობაში, რომელიც ფარავს მყარი ფაზის ზედაპირს;

3) დაბალ გამტარიან ადგილებში დარჩენილი ზეთი, გვერდის ავლით და ცუდად გარეცხილი წყლით;

4) ზეთი ლინზებში, რომლებიც გამოყოფილია წარმონაქმნიდან გაუვალი ხიდებით და არ არის შეღწევადი ჭაბურღილებით;

5) ლოკალურ წყალგაუმტარ ეკრანებთან (ჩამშვები და სხვა წყალგაუმტარი კაშხლების) მახლობლად ჩარჩენილი ზეთი.

ფირის ზეთი ფარავს წარმონაქმნის მყარი ფაზის ზედაპირს თხელი დამატენიანებელი ფილმით. ამ ზეთის რაოდენობა განისაზღვრება მყარი და თხევადი ფაზების მოლეკულური ძალების მოქმედების დიაპაზონით, მინერალური ზედაპირის სტრუქტურით და ქანების სპეციფიკური ზედაპირის ზომით.

სითხის თხელი ფენების გაზომვები, ისევე როგორც ნარჩენი წყლის განაწილების კვლევები ფოროვან გარემოში, აჩვენებს, რომ ნარჩენი ზეთის მოცულობა ფირის მდგომარეობაში რეალურ პირობებში ბევრჯერ ნაკლებია, ვიდრე კაპილარული მოქმედებით შენარჩუნებული.

გარდა ფილმისა და კაპილარული შენარჩუნებული ზეთისა, მისი მნიშვნელოვანი რაოდენობა შეიძლება დარჩეს შემოვლით და ცუდად გარეცხილ ადგილებში, ასევე იზოლირებულ ლინზებში, ჩიხებში და ადგილობრივ გაუმტარ ეკრანებსა და ხიდებში.

ბუნებრივი რეზერვუარების ნავთობის აღდგენის ფაქტორების მცირე მნიშვნელობები მიუთითებს წყალსაცავში დარჩენილი ნავთობის მნიშვნელოვან რაოდენობაზე მცირე და დიდი სვეტების სახით ქანების და ფენების სტრუქტურის არაერთგვაროვნების გამო.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, წყლის წნევის რეჟიმი ყველაზე ეფექტურია და, შესაბამისად, ნავთობის საბადოების განვითარებისას რეზერვუარებიდან ნავთობის ამოღების გაზრდის მიზნით, უნდა ეცადოს წყლის მიერ ნავთობის გადაადგილების ბუნებრივი რეჟიმის შენარჩუნებას ან ხელოვნურად რეპროდუცირებას. წყალდიდობის ტექნოლოგია შეიძლება გაუმჯობესდეს პროცესის პარამეტრების არჩევით, რომლებიც უზრუნველყოფენ საუკეთესო პირობებს ზეთის წყლით ჩანაცვლებისთვის. საბადოების დატბორვისას შეგიძლიათ შეცვალოთ წყლის შეყვანის რეჟიმი (სიჩქარე) ფორმირებაში, მისი ზედაპირული დაძაბულობა ზეთის ინტერფეისზე და დამატენიანებელი თვისებები (სპეციალური ნივთიერებებით წყლის დამუშავებით), სიბლანტე და ტემპერატურა.

კაპილარული პროცესების როლი ნავთობის წყლის გადაადგილებაში ფოროვანი მედიიდან

ნავთობის შემცველი ქანების ფორების სივრცე არის კაპილარული არხების უზარმაზარი დაგროვება, რომლებშიც მოძრაობენ შეურევი სითხეები, რომლებიც ქმნიან მენისკებს ფაზის ინტერფეისებზე. ამრიგად, კაპილარული ძალები გავლენას ახდენენ ნავთობის გადაადგილების პროცესებზე.

ზეთი-წყლის კონტაქტის მიღმა, მენისკები ქმნიან ჯამინის უამრავ ეფექტს და ხელს უშლიან ზეთის გადაადგილებას. თუ გარემო ჰიდროფილურია, წყალ-ზეთის კონტაქტის მიდამოში მენისკის მიერ განვითარებული წნევა ხელს უწყობს კაპილარების გაჟღენთის და სითხეების გადანაწილების პროცესების წარმოქმნას. ეს გამოწვეულია ფორების ზომის ჰეტეროგენურობით. მცირე განივი კვეთის არხებში განვითარებული კაპილარული წნევა უფრო დიდია, ვიდრე დიდ ფორებში. შედეგად, ნავთობისა და წყლის კონტაქტზე ხდება კაპილარული გაჟღენთის საწინააღმდეგო პროცესები - წყალი შეაღწევს წარმონაქმნის ნავთობის ნაწილში მცირე ფორების მეშვეობით, ხოლო ზეთი გადაადგილდება დიდი ფორების მეშვეობით წყალშემცველში. აქედან გამომდინარე, აუცილებელია გადაწყვიტოს რომელი წყლები უნდა შეირჩეს საბადოების დატბორვისთვის: ისინი, რომლებიც ინტენსიურად შეიწოვება საბადოს ნავთობის ნაწილში კაპილარული ძალების გავლენის ქვეშ ან სუსტად შეაღწევს ფორმირებას. წყალსაცავში შეყვანილი წყლის ხარისხის შეცვლით, შესაძლებელია გავლენა იქონიოს ზედაპირულ დაძაბულობაზე ზეთთან, დამსველებელ მახასიათებლებზე, აგრეთვე სიბლანტის თვისებებზე.

უნდა აღინიშნოს, რომ კაპილარული ძალების გაზრდის ან შემცირების საკითხს, ისევე როგორც ბევრ სხვა პრობლემას ფიზიკაში ნავთობის წყლით გადაადგილების შესახებ, არ აქვს ცალსახა გადაწყვეტა. მარცვლოვანი ჰეტეროგენული რეზერვუარების პირობებში, ნავთობისა და წყლის გადანაწილების პროცესებმა კაპილარული ძალების მოქმედებით შეიძლება ხელი შეუწყოს ნავთობის უწყვეტობის ნაადრევ დარღვევას კაპილარების ნავთობმომარაგების სისტემებში ნავთობისა და წყლის ერთობლივი მოძრაობის ზონაში, რაც ხელს უწყობს ფორმირებას. ზეთი-წყლის ნარევები ფოროვან სივრცეში, რასაც თან ახლავს ნავთობის აღდგენის მნიშვნელოვანი შემცირება. გატეხილი რეზერვუარებში ნავთობის ამოღება ბლოკებიდან იზრდება, როდესაც წყალსაცავში შეჰყავთ წყალი, რომელიც კაპილარული ძალების გავლენის ქვეშ შეიძლება ინტენსიურად შეიწოვოს კლდეში.

ნავთობის აღდგენის დამოკიდებულება წყლის მიერ ნავთობის გადაადგილების სიჩქარეზე

ამ პრობლემისადმი მიძღვნილი დიდი რაოდენობით კვლევების შედეგების ანალიზი საშუალებას გვაძლევს გამოვიტანოთ დასკვნა წყალსაცავის სისტემის კაპილარული თვისებებისა და ნავთობის აღდგენის დამოკიდებულების ბუნების შესახებ ნავთობის წყლის გადაადგილების სიჩქარეზე. ყველა შემთხვევაში, როდესაც ფორმირება არის ჰიდროფობიური და კაპილარული ძალები ეწინააღმდეგება ნავთობის გადაადგილებას ფოროვანი გარემოდან წყლით, ზეთის აღდგენა იზრდება ზეთი-წყლის კონტაქტის სიჩქარის მატებასთან ერთად (ანუ ის იზრდება წნევის გრადიენტების მატებასთან ერთად). როდესაც კაპილარული ძალები სუსტდება (დაბალი ზედაპირული დაძაბულობის გამო, ქანების გამტარიანობა > 1-2 μm2 და ა.შ.), წყლის მიერ ზეთის გადაადგილების სიჩქარე გავლენას არ ახდენს ნავთობის აღდგენაზე.

პრაქტიკაში ხშირად გვხვდება ნავთობის საბადოები, რომლებიც უკიდურესად მრავალფეროვანია ქანების ჰეტეროგენურობისა და ფენების სტრუქტურის მიხედვით. ამ შემთხვევაში, ნავთობის აღდგენის დამოკიდებულებაზე წნევის ვარდნაზე (გადაადგილების სიჩქარეზე) გავლენას ახდენს, გარდა წყალსაცავის სისტემის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებებისა, მრავალი სხვა ფაქტორიც. მაგალითად, რიგ შემთხვევებში ცნობილია, რომ მზარდი დეპრესიით მუშაობაში შედის დამატებითი ფენები, რომლებიც ადრე (დაბალი წნევის ვარდნისას) არ მონაწილეობდნენ ნავთობის შემოდინებაში. მზარდი დეპრესიით, ფორმირებაში წნევა გადანაწილდება დინების გეომეტრიის შესაბამისი ცვლილებებით, ფარავს ფორმირების დამატებით უბნებს, რომლებიც ადრე მცირე ზეთს აწარმოებდნენ. არსებობს სხვა ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ წყლის მიერ ნავთობის გადაადგილების შედეგებზე ბუნებრივი წარმონაქმნებიდან და ნავთობის აღდგენის დამოკიდებულებაზე დეპრესიის სიდიდეზე. ამიტომ რეალურ პირობებში შესაძლებელია ნავთობის აღდგენის სხვადასხვა კოეფიციენტი, მიუხედავად წარმონაქმნის ფიზიკოქიმიური თვისებებისა.

მრავალი მკვლევარის დაკვირვებით, რეზერვუარში წნევის გრადიენტების ზრდა დადებითად მოქმედებს ნავთობის საბადოების ნავთობის აღდგენაზე, რომლებიც შემოიფარგლება ჰეტეროგენული რეზერვუარებით.