Көбінесе қабат суларының негізгі басты құрамына: хлорлы натрий NaCL, хлорлы кальций CaCL2 жəне хлорлы магнийMgCL2 жатады. Қабат суларында аниондар мен катиондарға ыдырайтын көптеген тұздар еріген.

Аниондарға жататын иондар: OH- , Cl-, SO4-, HCO3-, CO3-.

Катиондарға жататын иондар: H+, K+, Na+, NH4+, Mg++, Ca++, Fe++, Ba++, Lі+. Қабат суларының құрамында коллоидтар болуы мүм: кремнидіңін

қостотығы SіO2, алюминий тотығы Al2O3, темір тотығы Fe2O3, сондай-ақ газдар: көмірқышқыл газы, күкіртсутек, азот, сутек, инертті газдар, көмірсутектері де кездеседі. Олардың арасындағы сандық (мөлшерлік) қатынас қабат суларының түрін жəне қасиетін анықтайды. Бірлік көлемге келтірілген қабат суында еріген заттың мөлшерін жалпы минерализация деп атайды.

Қабат суының минерализациясы 1кг/м3-тен 200кг/м3-ке дейінгі аралықта болады, көбінесе қабат суының минерализациясы г/л өлшенеді.

Табиғи суларды құрамындағы тұздардың массалық үлесі(%) бойынша былай бөледі:

-құрамында 0,001-0,1% тұз болса - тұщы су;

- құрамында 0,1-5% тұз болса - минералды су;

-құрамында 5-35% тұз болса - ащы су.

Қабат суларының ең маңызды сипаттамасының бірі, бұл сулы ерітіндінің қышқылдық немесе сілтілік ортада екендігін көрсететінсутегі иондарының рН

концентрациялық көрсеткіші.

Практикада суды рН шамасы бойынша бес топқа жіктейді:

1)3-ке дейін - қышқылды;

2)4-6 - əлсізқышқылды;

3)7 - бейтарап;

4)8-10 - əлсізсілтілі;

5)11-14 - сілтілі.

Қабат суының жоғары температурасы да оның коррозиялық əрекеттілігін арттырады.

Тұщы судың жылусыйымдылығы - 4,19 кДж/кг×К, кристалды NaCl - 0,88 кДж/кг×К, сондықтан минерализацияны ұлғайтқан , оныңкезде жылусыйымдылығы төмендейді.

Қабат суларының жылусыйымдылық коэффициенті0,54-0,65 Вт/м×К аралығында болады.

Негізгі əдебиеттер: 1[19-34].

Қосымша əдебиеттер: 2[33-35, 163-165].

Бақылау сұрақтары:

1.Мұнай құрамына қандай көмірсутектері кіреді?

2.Мұнайгазы дегеніміз не?

3.Мұнай құрамын қалай жіктейді?

19

4.Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы неге байланысты?

5.“Газ факторы” түсінігіне анықтама беріңіз?

6.Табиғи газдың жоғарысығымдылық коэффициенті нені сипаттайды? Оны қалай анықтайды?

7.Қабат суларының минералдылығы деп нені айтады?

8.рН шамасы бойынша қабат суларын қалай жіктейді?

4 ДƏРІС. Су-мұнай эмульсиясы.

Эмульсияның түзілу жағдайы жəне түрлері. Эмульсияның инверсиясы. Мұнай эмульсияларының қасиеттері: дисперстігі, тұтқырлығы, тығыздығы, электрлік қасиеті.

Мұнай эмульсиясы деп бір-бірінде ерімейтін жəне ұсақ дисперсті бытыраңқы күйде болатын мұнай мен қабат суларының механикалық қоспасын айтамыз.

Қабатта жəне ұңғы түбінде эмульсия түзілмейді. Олар ұңғы оқпанында түзіледі, сол себепті эмульсияның түзілу қарқынына ұңғыны пайдалану тəсілі əсер етеді.

Мұнай эмульсиясы келесі түрде көрінетін энергиялар əсерінен пайда болады:

-механикалық энергия;

-газдың ұлғаю энергиясы;

-ауырлық күші əсерінен пайда болған энергия.

Эмульсияларды екі фазаға бөледі: ішкі жəне сыртқы. Құрамында басқа сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықтыдисперсті орта (сыртқы, жалпы фаза) деп, ал дисперсті ортада ұсақ тамшылар түрінде орналасатын сұйықты дисперсті фаза (ішкі, айрылған фаза) деп атайды.

Дисперсті орта мен дисперсті фазаныңсипаты бойынша эмульсияларды екі түрге бөледі:

І- тура түрдегі (судағы мұнай), оларды (С/М) деп белгілейді.

ІІ- кері түрдегі (мұнайдағы су), оларды (М/С) деп белгілейді.

сұйықтармен араласады жəне электрөткізгіштік қасиеті болмайды.

Түзілетін эмульсия түрі мұнай мен су көлемдерінің арақатынасына

·15-тен-20% дейін суы бар эмульсияның түсі қоңырдан сарыға дейін өзгереді;

·25%-астам су болса - сары түске ие болады.

20

Мұнай эмульсиясының ең маңызды көрсеткішінің бірі олардыңберіктігі, яғни ұзақ уақытқа дейін бұзылмай сақталуқабілетін (мұнайға жəне суға бөлінбеуін) айтады.

Мұнай эмульсиясының беріктігіне келесі факторлар үлкен əсер етеді:

-жүйенің дисперстігі;

- адсорбциялы қорғау қабықшасында фазалардың бөлінген бетінде түзілген эмульгаторлардың физика-химиялық қасиеті;

-дисперсті фазалар тамшыларында қос электр зарядының болуы;

-эмульсияның температурасы;

-қабат суының рН (сутегі иондарының концентрациялық көрсеткіші)

Жоғарыда айтып өткеніміздей эмульсия тамшыларының өлшемі (размері)

0,1-ден 100 мкм аралығына дейін өзгереді; оларды былай бөлуге болады:

-ұсақдисперсті - тамшы өлшемі 0,2-20 мкм дейін,

-ортадисперсті (20-дан 50 мкм дейін),

-ірідисперсті (50-ден 100 мкм дейін).

Мұнай эмульсиясы полидисперсті болып табылады, яғни құрамында

шайырлар, парафиндер, металдар (ванадий, никель, мырыш, темір); сондай-ақ мұнай мен қабат суларында болатын жұқадисперсті саздар, құмдар жəне басқа да тау жыныстары адсорбциялық қабаттың түзілуіне қатысады.

Мұнай эмульсиясы келесідей қасиеттерімен сипатталады: дисперстілігі, тұтқырлығы, тығыздығы жəне электрлік қасиетімен.

Эмульсияның дисперстігі - бұл дисперсті ортада дисперсті фазаның бұзылу дəрежесі. Көбінесе эмульсияның дисперстігі эмульсиялардың басқа да қасиеттерін анықтайды.

Эмульсияның дисперстігі əдетте үш шамамен сипатталады:

1)тамшылар диаметрімен d

2)дисперстілік коэффициентімен D=1/d

3) меншікті бетімен Sмен (бөлшектің жалпы бетінің олардың жалпы көлеміне қатынасы).

Тамшылар өлшемі кең аралықта 0,1-100 мкм өзгереді.

Диаметрі бірдей тамшылардан тұратын дисперсті жүйенімонодисперсті деп атайды, ал диаметрі əр түрлі тамшылардан тұратын дисперсті жүйені полидисперсті деп атайды. Мұнай эмульсиялары полидисперсті жүйеге жатады. Егерде дисперсті фазаның тамшылары микроскоп арқылы көрінбейтін болса, онда мұндай жүйені ультрамикрогетерогенді деп, ал көрінетін болсамикрогетерогенді деп атайды.

Əрбір дисперсті жүйенің меншікті беті- Sмен сол жүйенің жалпы бетін- S сол жүйенің жалпы көлеміне- V бөлгенге тең. Дисперсті фазадағы d- диаметрлі

сфералы бөлшекті эмульсиялардың меншікті бетін мына формула бойынша анықтауға болады:

21

яғни, меншікті бет бөлшектер өлшеміне (размеріне) кері пропорционал.

Эмульсияның тұтқырлығын мұнай мен судың жалпы тұтқырлығы ретінде

кернеу ұлғайған кезде ұсақталған(дисперленген) бөлшектердің деформациясы болып табылады. Берілген күш өскен сайын тамшылар ұзарады, яғни шарикті түрден эллипсоидты түрге айналады.

Мұнай эмульсиясындағы су құрамының көбеюі, мүмкін тұтқырлықтың инверсия нүктесіне дейін ұлғаюына əкеледі, яғни эмульсияның бір түрден екінші түрге өтуі. Эйнштейн эмульсияның тұтқырлығын анықтау үшін келесі формуланы ұсынды:

h0 =h(1 + 2,5j) ,

мұнда h0 - дисперсті жүйенің тұтқырлығы; h - дисперсті ортаның тұтқырлығы;

j - ұсақталған (диспер-ленген) зат көлемінің жүйенің жалпы көлеміне қатынасы (мұнайдағы су (М/С) түріндегі эмульсия үшін бұл сулану пайызын көрсетеді). Тəжірибеде мұнай эмульсиясының тұтқырлығын вискозиметрдің көмегі арқылы анықтауға болады.

Эмульсияның тығыздығын сұйықтар үшін қабылданған əдістер арқылы мұнайдағы судың пайыздық құрамын ескере отырып, олардың белгілі тығыздықтары бойынша келесі формула арқылы анықтайды:

Эмульсиялардың электрлік қасиеті. Мұнай мен су таза күйіндеэлектр тогын өткізбейді (диэлектрлі болады). Бірақта, судағы еріген тұздардың немесе

22

қышқылдардың елеусіз құрамының өзі, оның электрөткізгіштігін бірнеше есеге арттырады. Сондықтан мұнай эмульсиясының электрөткізгіштігі: су мөлшеріне, дисперстік дəрежесіне, қышқылдар мен тұздардың мөлшеріне негізделеді. Күштік өріс бойында орналасқан мұнай эмульсиясындағы су тамшылары күш сызығының бойында орнала, осыныңп əсерінен электрөткізгіштіктің тез ұлғаюына əкелетіні эксперименталды дəлелденген. Эмульсияның осы қасиеті оны бұзу үшін электр өрісін қолдануға негізгі себеп болады.

Инверсия – бұл фазалардың, яғни эмульсиялардың бір түрден екінші түрге

өтуі.

Коагуляция – дисперсті бөлшектерді молекулярлық күштер арқылы жабыстырып, біріктіріп үлкейту, ірілендіру.

Коалесценция - су немесе мұнай тамшыларының бір бүтін болып қосылуы, яғни бөлшектердің коагуляциясы ең терең түрде жүретін кезеңі, бұл кезде беттердің жанасуы толығымен жойылады.

Негізгі əдебиеттер: 1[35-44]. Қосымша əдебиеттер: 2[92-102]. Бақылау сұрақтары:

1.Мұнай эмульсиясы дегеніміз не?

2.Мұнай эмульсиясының түзілуіне жəне беріктігіне қандай факторлар əсер етеді?

3.Мұнай эмульсиясының тұтқырлығы неге байланысты болады?

4.Мұнай эмульсиясының қандай түрін тура жəне қандайын кері деп атайды?

5.Эмульсияның инверсия нүктесі деп нені айтамыз?

отырып Гипровостокнефть жəне ВНИИСПТнефть институттары жасады.

Осы жоғарыда аталған барлық жүйелер жетілдірілгентехнологиялық сұлба түрінде берілуі мүмкін. Бұны, берілген кенорнының арнайы ерекшеліктерін ескере отырып мұнай кенорнын тұрғызуды жобалау кезінде қолданады жəне келесі шарттар қарастырылады:

·мұнай, газ жəне суды жинау мен тасымалдау үрдістерінің толық саңылаусыздығы;

·ұңғылар өнімінің АТӨҚ-да газ бен сұйыққа бөлінуі жəне əрбір ұңғы бойынша олардың мөлшерін өлшеу;

·суланған жəне суланбаған мұнайды бірге немесе бөлек тасымалдау;

·ұңғы өнімдерін дайындау жəне оны одан əрі өңдеу үшін мұнай

23

жинау коллекторларын пайдалану;

·мұнайдан газды сапалы түрде айыру;

·ақаба (сточный) суды дайындау жəне оларды ҚҚҰ жүйесіне беру;

·мұнайды тауарлы сапаға дейін дайындау(сусыздандыру жəне тұзсыздандыру);

·тауарлы мұнайдың мөлшері мен сапасын дəл автоматты өлшеу;

Игерудің нақтылы жағдайында қандайда болмасын технологиялық үрдістерді қолдану жобалаушы мекеменің технологиялық жəне экономикалық есептерімен негізделеді. 4.8. суретте Ұңғы өнімдерін жинау жəне дайындаудың жетілдірілген технологиялық сұлбасының негізгі варианты ұсынылған.

Мұнайды дайындауға (МДҚ) арналған құрылымдар жиынтығы:

А-1 (С-1) – 1-ші сатылы айырғыш; А-2 (С-2) – 2-ші сатылы айырғыш;

А-3 (С-3) – 3-ші сатылы ыстық айырғыш (яғни, соңғы айырғыш); Т-1 (О-1) – алдын-ала сусыздандыру тұндырғышы; Т-2 (О-2) – тереңірек сусыздандыру тұндырғышы (көбінесе А-2 мен

Т-2 бір аппаратта Т,А-2 орналасады); П-1 – эмульсияны қыздыруға арналған пеш; ТТ – тамшы түзгіш;

А– сусызданған мұнайды алдын-ала тұзсыздандыру үшін оны тұщы сумен араластыруға арналған араластырғыш; Э – тереңірек тұзсыздандыруға арналған электродегидратор;

Р-1 – тауарлы мұнайды қабылдауға арналған резервуарлар;

А– мұнайдың мөлшері мен сапасын өлшеуге арналған автомат;

МС – мұнайды айдауға арналған сораптар.

Суды дайындайтын (СДҚ) жəне шламды дайындауға(ШДҚ) арналған құрылымдар жиынтығы:

ТБ (БО) – МДҚ-нан келетін суды тұндыру блогы; АМҚБ (БОН) – ауланған мұнайды қабылдау блогы;

МГЦ – Ағынды (сточный) сулардан (əсіресе жауын-шашын суларынан) механикалық қоспаларды бөлуге арналған мультигидроциклон; АҚБ (БОС) – буферлі сыйымдылықтан ағындарды қабылдайтын жəне айдайтын блок; ШС (ЕШ) – шламға арналған сыйымдылық;

СГБ (БДВ) – суды газсыздандыру блогы; СШӨТ (УЗРВ) – су шығынын өлшейтін торап; Р-2 – таза қабат суларының резервуары;

СС (НВ) – таза қабат суларына арналған сораптар.

Құбырларды белгілеу:

М1 – айырғыштың бірінші сатысынан өткен мұнай; М2 – айырғыштың екінші сатысынан өткен мұнай;

М3 – кондицияланбаған (яғни сапалық дəрежеге жетпеген) мұнай; М4 – тауарлы мұнай;

Г1 - айырғыштың бірінші сатысынан өткен газ; Г2 - айырғыштың екінші сатысынан өткен газ; Г3 - айырғыштың үшінші сатысынан өткен газ; Г4 – свечаға жағылатын газ;

24

Г5 – тауарлы мұнай газы; Су – тұщы су; Су1 – СДҚ-нан кейінгі тазартылған су;

Су2 – алдын-ала сусыздандырудан кейінгі су; Су3 – тереңірек сусыздандырудан жəне тұзсыздандырудан кейінгі су;

25

Бұл бөлімде қарастырылған саңылаусыз жинау жүйесі келесідей

артықшылықтарға ие:

-мұнайдың жеңіл фракцияларының жоғалуына жол бермейді;

-ұңғы өнімін есептеу автоматты түрде жүзеге асады;

-металл сыйымдылықтарын азайтады;

-жүйеге қызмет көрсетудің пайдалану шығындарын азайтады;

-жинауды, дайындауды жəне тауарлы мұнайдың сапасы мен мөлшеріне бақылауды толықтай автоматтандыру мүмкіндігі;

-ұңғылар сағасындағы қысымның есебінен мұнай, газ жəне суды

тасымалдау мүмкіндігі.

Бірақта мұнайды жинау жəне дайындаудың осы айтылған жүйесінің кейбір кемшіліктері де бар:

-жекелеген ұңғылар бойынша мұнайдың жəне судың шығымдарын өлшеу дəлдігі төмен;

-компрессорсыз жəне компрессорлы пайдалану тəсілі кезінде құбыр сыртындағы кеңістікке газ айдауды(20-40%) ұлғайту қажеттілігі туындайды, егер ұңғы сағасындағы əдеттегі0,3-0,4 МПа қысымды 1- 1,5 МПа қысым деңгейінде ұстап тұрсақ та, мұнайды көтеру мөлшері бұрынғыдай сақталады.

Негізгі əдебиеттер: 1[55-60]. Қосымша əдебиеттер: 2[8-21]. Бақылау сұрақтары:

1.Ұңғы өнімдерін жинау жəне дайындау схемасы неге байланысты болады?

2.Саңылаусыз жетілдірілген технологиялық сұлбаның артықшылығы мен кемшілігін айтыңыз?

3.Жетілдірілген технологиялық сұлбада қандай операциялар қарастырылған?

4.Келесі қысқартуларды МДҚ, СДҚ, ГДҚ сипатта.

6 ДƏРІС. Мұнай, мұнай газын жəне қабат суларын жинаудың қазіргі қолданыстағы технологиялық схемасы.

жəне кіші (10 км2 -дейін) болып келеді. Пішіні бойынша бұл кен орындары созылған, шеңберлі немесе элипс тəрізді болуы мүмкін. Көрсетілген факторлар мұнай, газ жəне суды жинау жүйесіне елеулі əсер етеді. Олардағы жабдықтар, төселген құбырлар жəне құрылым-жасақтарының жиынтығы бірдей, бірақ олардың алаңға орналасуы əртүрлі.

26

Тауарлы мұнайды жинау ортақ тауарлы парк ақылы жүзеге асады.

Ауданы бойынша үлкен, қатты созылған кен орындарындағы жинау жүйесінің схемасы

Ауданы бойынша шағын, пішіні шеңберлі болып келетін кен орындарында орталық жинау пунктін(ОЖП) кен орны ауданының ортасына орналастырады, ұңғы өнімдері топтық қондырғыдан(ТҚ) өз қысымы арқылы мұнайды дайындау қондырғысына(МДҚ) келіп түседі. Мұнда мұнайды тауарлы сапаға дейін толық дайындау жүзеге асады.

Алып жатқан аудан көлемі үлкен, пішіні элипс тəрізді кен орындарында ұңғы өнімін орталық жинау пунктінде(ОЖП) дайындау тиімді болады, бірақ топтық қондырғылардың (ТҚ) едəуір қашықтықта орналасуына байланысты топтық қондырғылар территориясында орналасқан сығымды сорап станциясын (ССС) пайдалануымызға тура келеді. Кен орнын игерудің соңғы сатысында бұл жерге суды алдын-ала шығаруға арналған тұндырғыштар орналасады.

27

Ауданы шағын, шеңбер пішінді кен орындарындағы жинау жүйесінің сұлбасы.

Ауданы бойынша үлкен, пішіні элипске жақын кен орындарындағы жинау жүйесінің сұлбасы.

Егерде жергілікті жер бедері ойлы-қырлы, төбелі болып келсе, онда сондай жасақтар жиынтығындағы жинау коллекторлары өзгеріске ұшырайды. Диаметрі үлкен бір коллектордың(құбырдың) орнына, ауданы мен өткізу қабілеті бойынша осы үлкен құбырға шамалас келетін екі параллелді құбырды қатар төсеу қарастырылады.

28

пештері орнатылады. Конструкциясы мен қуаттылығы бойынша олар - бір бірінен ерекшеленеді. Электрлі жəне мұнайдан айрылған газ арқылы жұмыс істейтін пештер қолданылады. Магистралды құбырларда пештер əрбір 100-150 км қашықтықта орнатылады.

Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасындағы мұнай жəне өнеркəсібінің даму болашағын Каспий теңізінің қайраңындағы(шельфіндегі)

кен орындарын игерумен байланыстырады. Əлемде теңіз кен орындарын игерудің жеткілікті мол тəжірибесі жинақталған.

Суы таяз жəне тереңдеу болып келетін(яғни жағалауға жақын жəне одан едəуір қашық) аудандарда орналасқан теңіз мұнайгаз кен орындарындағы ұңғы өнімдерін жинау жəне дайындаудың əртүрлі жүйелері бар.

Жоғары парафинді мұнайды жинау жүйесі.

Теңіздегі кен орындарында ұңғыны бұрғылау, одан өнім алу, алынған

Қайраңдағы (таяз суларда) төселетін дамбалар немесе жасанды аралдар

тастардан, щебенкалардан жəне құмдардан тұрғызылады, дамбаның бүйір

жолдар салынады. Дамбамен қатар ұңғылар шоғыры бұрғыланатын алаңқайлар

атайды. Эстакадаларға ұңғыны орналастыру, мұнай мен газды жинау пункті мен мұнай резервуарларына арнап, сондай-ақ көмекші жəне тұрмыстық кешендерді орналастыру үшін алаңқайлар жалғанады.

Эстакаданың екі түрі болады:

29

2)жағалаудан қашық орналасқан жəне олармен су арқылыүсті байланыспайтын ашық теңіз эстакадалары.

Жағалауға жақын орналасқан теңіз кен орындарындағы мұнай, газ жəне суды жинау жүйесі.

Жағалаудан едəуір қашықта орналасқан кен орындарында тауарлы мұнайды жинау үшін арнайы негізде жасақталған тауарлы резервуарлар паркі қолданылады, осындай негізде сорапты жабдықтар жəне мұнайды танкерлерге құю үшін жағалық құрылым жасақтары орнатылады. Жағалаудан қашықта орналасқан жəне 300м-ге дейінгі тереңдікте жатқан теңіздегі мұнай жəне газ кен орындарын игеру жəне пайдалану үшін тіректерден(основания) жəне су үсті платформаларынан тұратын тұрақты пайдалану платформаларын қолдану

30

неғұрлым кең тараған. Пайдалану платформаларының тіректері металды немесе темір бетонды құрылымдар түрінде жасалған, оларда платформалардың су үстіндегі бөлігі орнатылған. Тұрақты платформалар свайлы жəне гравитациялық болып бөлінеді.

Платформаның шектелген ауданы(алаңы) ұңғы өнімдерін жинау жəне дайындау үшін пайдалану жабдықтарын орналастыруда белгілі бір қиындықтар тудырады. Осы мақсат үшін пайдалану платформаларының ауданын шартты түрде алаңқайларға бөледі, олардың аумағына тек қана функционалдық

бөлгеннен соң жүргізіледі. Бірінші жəне екінші сатылы айырғыштар ретінде тік (вертикалды) айырғыштар қолданылады, өйткені олар горизонталды (көлденең) аппараттарға қарағанда құмды жеңіл бөледі. Мұнай мен суды бөлу үшін түп жағы конусты болып келетін динамикалық тұндырғыштар қолданылады. Су мен құм араласқан қоспаны гидроциклонды қондырғыға береді. Мұнайдан тазартылған жəне БƏЗ (беттік əрекетті заттар)-дан жуылған құмды флора мен фаунаға зиянын тигізбей теңізге тастайды.

Негізгі əдебиеттер: 1[45-54]. Қосымша əдебиеттер: 2[7-21]. Бақылау сұрақтары:

1.Ауданы бойынша мұнай кен орындары қалай бөлінеді?

2.Қандай жағдайда бірнеше МДҚ-ның құрылысы жүргізіледі?

3.Қазақстанның мұнай кен орындары несімен ерекшеленеді?

4.Қыздыру пештерін қандай жағдайда қолданады?

5. Теңіз кен орындарында мұнайды жинау жəне тасымалдау жүйесінің ерекшеліктерін атап беріңіз?

7 ДƏРІС. Ұңғы өнімін есептеу.

Ұңғы өнімін есептеуге арналған қондырғылар. Мұнайдағы судың, механикалық қоспаның жəне тұздардың құрамын анықтау.

Кен орнын игеру барысында өндіру ұңғыларының жұмысы мұнай, газ жəне судың шығымымен; бірқалыпты (немесе бүлкілдеу режимінде) өнім

берумен; мұнайдың сулану қарқынымен жəне жеке ұңғылар бойынша газ факторының ұлғаюымен сипатталады.

31

Газ мөлшері жүйесіз өлшенеді, өнімнің сулану пайызы ұңғы өнімінен алынатын сынаманы талдау арқылы анықталады жəне ол мезгілдік сипатқа ие болады, бұл жалпы кен орны бойынша жəне жеке ұңғылар бойынша да сулану

·ТӨҚ – топтық өлшеу қондырғылары;

·АТҚ – автоматтандырылған топтық қондырғылары;

·АТӨҚ – автоматтандырылған топтық өлшеу қондырғылары;

·«Спутник» түріндегі блокты автоматтандырылған өлшеу

кеңінен қолданылады. Олардың жұмыс принципі бірдей. Қондырғылар бірбірінен келесі көрсеткіштері бойынша ерекшеленеді: жұмыс қысымымен, қосылатын ұңғы санымен, ұңғылардың максималды өлшенетін шығымымен, өлшенетін параметрлер санымен, қолданылатын жабдықтар мен аспаптардың жинақтылығымен.

А-Спутнигі - бұл өлшеу қондырғысы, ұңғыларды өлшеуге автоматты түрде қосуға, сондай–ақ Спутникке қосылған ұңғылар шығымын автоматты өлшеу үшін, сұйықты беру шамасына қарай ұңғы жұмысын қадағалауға (бақылауға) жəне апаттық жағдай кезінде ұңғыны автоматты түрде ажыратуға арналған.

А-Спутнигі екі блоктан тұрады: өлшеу – қосқышынан жəне жергілікті автоматика блогынан (ЖАБ). Бұларда, ұңғының өлшенген шығымы автоматты түрде тіркеліп жəне ұңғылар өлшеуге қосылады. А-Спутнигі берілген қатаң

32

уақыт аралығында, ұңғыларды өлшеуге кезек–кезегімен қосылуын қамтамасыз ететін берілген бағдарлама бойынша жұмыс жасайды. Ұңғыларды өлшеу ұзақтығын жергілікті автоматика блогында (ЖАБ) орнатылған уақыт релесінің көмегімен анықтайды.

А-Спутнигінің кемшілігі – бұл гидроциклонды айырғышта мұнайдан газдың нашар бөлінуіне байланысты, есептегішке сұйықтармен бірге газ көбіктеріде түседі, осының əсерінен турбинді есептегіштен өтетін мұнайдың шығынын өлшеу дəлдігі жоғары болмайды.

ЖАБ

А-Спутнигінің жалпы сұлбасы

1- ұңғыдан өнімді лақтыру (шығару) желісі; 2- кері клапаны; 3- көпжүрісті ұңғыларды қосқыш; 4- ұңғының роторлық қосқышының (ауыстырғышының) жылжымалы кареткасы (қорабы); 5- бір ұңғыға арналған өлшегіш келте құбыр; 5ажинау коллекторы (құбыры); 6– гидроциклонды айырғыш; 7- тосқауыл жапқыш (яғни, заслонка); 8- турби-налы есептегіш; 9- қалқымалы деңгей реттегіш; 10электроқозғалтқыш; 11гидрожетек; 12күш цилиндрі; 13ажыратқыштар (отсекателдер).

В-Спутнигі бұл А-Спутнигі сияқтыұңғыларды берілген бағдарлама бойынша өлшеуге автоматты түрде қосуға жəне еркін газдың шығымын автоматты өлшеуге арналған.

Сұйықтар шығымы жоғарғы жəне төменгі деңгейден -9 мəлімет беретін гамма-датчиктер арасындағы көлемге жинақталған сұйықтардың массасын өлшеу жəне сұйықтардың осы көлемді толтыру уақытын тіркеу жолымен анықталады. Таза мұнайдың шығымы берілген көлемдегі сұйықтар массасын таза судың массасымен салыстыру арқылы анықталады.

33

ЖАБ

В-Спутнигінің жалпы сұлбасы 1- тарату батареясы; 2- резиналы шарларға арналған сыйымдылық; 3-

штуцерлер; 4- үш жүрісті клапандар; 5- жеке ұңғылардың өнімін өлшеу үшін бағыттайтын құбыр (линия); 6- үш жүрісті кран; 7– суланған мұнайдың коллекторы; 8- сусыз мұнайдың коллекторы; 9- деңгейді реттейтін гаммадатчик; 10айырғыш; 11-диафрагма; 12тосқауыл жапқыш (заслонка); 13сифон; 14тарирленген сыйымдылық; 15-тарирленген серіппе.

Ұңғылардың шығару желілерінде (выкидная линияда) парафин жиналған жағдайда, оларды тазалау үшін ұңғы сағасынан бастап резиналы шарларға арналған сыйымдылыққа-2 дейін мұнай ағынымен ығыстырылатын резиналы шарларды қолдану қарастырылған .

В-Спутнигінің кемшілігі мынада, яғни парафинді мұнайларды өлшеу кезінде тарирлі сыйымдылыққа жиналған парафиндер оның анықтау дəлдігін едəуір төмендетуі мүмкін.

Б-40-Спутнигі бұл, жоғарыда айтылған қондырғылар сияқтыұңғыларды берілген бағдарлама бойынша өлшеуге автоматты түрде қосуға жəне ұңғылар шығымын автоматты өлшеуге арналған.

Б-40-Спутнигі А-Спутнигімен салыстырғанда анағұрлым жетіл-дірілген, себебі онда мұнай ағынындағы судың пайыздық мөлшерін үздіксіз анықтап отыратын мұнайдың автоматты ылғал өлшеуіші орнатылған, сондай-ақ

34

турбиналы шығын өлшегіші (ТОР) гидроциклонды айырғыштың технологиялық сыйымдылығындағы сұйық деңгейінен төмен орнатылған.

Б-40-Спутнигінің көмегімен суланған жəне суланбаған ұңғылардың шығымдарын жеке өлшеуге болады.

Б-40 - Спутнигінің жалпы сұлбасы.

1- кері клапандар; 2-ысырмалар; 3- көпжүрісті ұңғыларды қосқыш (ауыстырғыш); 4-ұңғының роторлық қосқышының (ауыстырғышының) жылжымалы кареткасы (қорабы); 5- бір ұңғыға арналған өлшегіш келте құбыр; 6- жинау коллекторы (құбыры); 7- ажыратқыштар (отсекателдер); 8- суланған мұнай коллекторы; 9, 12-жабық ысырмалар; 10, 11-ашық ысырмалар; 13гидроциклонды айырғыш; 14қысым құлауын реттегіш; 15газ шығынын өлшегіш; 16, 16азолотниктер; 17-қалытқы; 18-сұйық шығынын өлшегіш; 19поршенді клапан; 20-ылғал өлшегіш; 21гидрожетек; 22электрқозғалтқыш; 23сусыз мұнай коллекторы; 24 – ұңғыдан өнімді лақтыру (шығару) желісі.

Өлшеуге қойылған кез-келген ұңғының сұйығы, ұңғының роторлық қосқышы (ауыстырғышы)-4 арқылы гидроциклонды айырғышқа-13 бағытталады. Газдың айырғыштан шығарында қысым құлауын реттеуіш-14 орнатылған, ол газ шығынын өлшегіш-15 пен айырғыш арасындағы тұрақты қысым құлауын (өзгерісін) ұстап тұрады. Қысымның тұрақты құлауы золотниктер-16 жəне 16а арқылы поршенді клапанға -19 беріледі.

Мұнайдағы су мөлшерін анықтауда, мұнай мен судың диэлектрлік қасиеттерінен су-мұнай қоспасының диэлектрлік өткізгіштігінің тəуелділігіне негізделген мұнайдың сулануын өлшеудің жанама əдісі көбірек тараған. Бізге белгілі болғандай, сусыз мұнай диэлектрлі болып табылады, жəне оның диэлектрлік өткізгіштігі ε=2,1÷2,5 , ал бұл көрсеткіш(яғни, диэлектрлік өткізгіштік- ε) минералданған қабат суларында 80-ге дейін жетеді.

Қазіргі кезде қолданылатын ылғал өлшегіштер – талданатын сумұнайлы ортаға батырылған, екі электродтан құралған конденсатор сыйымдылығын өлшеу негізінде жұмыс жасайды. Мұнайдағы немесе мұнай эмульсияларындағы

35

су мөлшерін анықтау үшін кен орындарындаДина-Старка аппараты кеңінен қолданылады.

Негізгі əдебиеттер: 1[60-72]. Қосымша əдебиеттер: 2[22-32]. Бақылау сұрақтары:

1.Ұңғы өнімін өлшеу қандай мақсатпен жүргізіледі ?

2.Əртүрлі “Спутниктермен” ұңғы өнімдерін өлшеудің жұмыс принципін түсіндір.

3.Қандай “Спутниктерде” сұйықты өлшеу көлемдік əдіспен жəне массалық əдіспен жүргізіледі?

4.Сұйықтардың көлемдік шығын өлшегіштерінің көрсеткіш дəлдігі қандай параметрлерге байланысты болады?

5.Мұнайдағы судың құрамын қалай анықтайды?

2 Модуль

8 ДƏРІС. Кəсіпшілік құбырлары, олардың жіктелуі. Құбырларды төсеу жəне өткізу қабілетін ұлғайту.

Ұңғы өнімдерін жинау жəне дайындаудың барлық элементтері бірбірімен құбырлар арқылы байланысады. Мұнай кен орындарында көптеген əртүрлі құбырлар кездеседі.

Мұнай кен орындарындағы алаңдарда ұңғы өнімдерін тасымалдайтын құбырларды келесі түрдегідей жіктейді:

·тағайындалуы бойынша - мұнай құбырлары, газ құбырлары, мұнай-газ- су құбырлары жəне су құбырлары;

·арыны бойынша – арынды жəне арынсыз;

·жұмыс қысымы бойынша– жоғарғы (6,4 МПа жəне одан жоғары), орташа (1,6МПа ) жəне төменгі (0,6 МПа) қысымды;

· төселу тəсілі бойынша - жерасты, жерүсті жəне су асты;

·функциясы бойынша - ұңғы сағасынан топтық өлшеу қондырығысына дейінгі лақтыру желісі (выкидные линии) (ішкі кəсіпшілік құбырлары);

кен орындарынан ұңғы өнімдерін жинау жəне орталық жинау пунктіне (ЦПС) немесе газ өңдеу зауытына(ГПЗ) тасымалдауға арналған кəсіпшілік аралық құбырлар; магистралды – тауарлы өнімді тұтынушыға беруге арналған ұзынынан созылған мұнай жəне газ құбырлары;

·айдалатын өнімнің құрамы бойынша- мұнай, газ, мұнай-газ жəне су коллекторлары; тауарлық мұнай құбырлары.

·жұмыстың гидравликалық схемасы бойынша- тармақталмаған

қарапайым құбырлар, тармақталаған күрделі құбырлар (оларға тұйықталған сақиналы құбырлар жатады).

Қабат қысымын ұстау үшін суды айдау ұңғыларына тасымалдауға арналған құбырлар былай бөлінеді:

36

·жеткізетін су құбырлары - магистралды су құбырынан шоғырлы сорап станциясына (ШСС-КНС) дейін;

·тарататын су құбырлары – ШСС-нан айдау ұңғыларына дейін.

Барлық құбырлар сұйыққа толық толтырылған жəне сұйыққа толық

желілерінің диаметрлері 75-150 мм аралығында қабылданып жəне де жер асты арқылы төселеді. Олардың ұзындығы техника –экономикалық есептер арқылы анықталады жəне қашықтығы 4 км –ге дейін жетеді. АТӨҚ-нан сығымды сорап станциясына (ССС-ДНС) дейін немесе мұнай дайындау қондырғысына (МДҚ-УПН) дейін əдетте диаметрлері200-500мм болатын жинау коллекторлары төселеді жəне қашықтығы 10 км –ге дейін жетеді. Кен орындарында мұнайдан бөлінген газды жинау жəне дайындау үшінгаз құбырлары төселеді.

Мұнай кен орындарындағы жинау жүйелерін гидравликалық есептеу кезінде ұңғы өнімінің құбыр бойымен қозғалысының əр түрлі жағдайларымен кездесеміз. Қабат энергиясының əсерінен өнімді тасымалдау кезінде ұңғының лақтыру желісінде екі фазалы газ-сұйықты қоспаның қозғалысы байқалады, ал сулану кезінде үш фазалы қоспаның қозғалысыболады. Сығымды сорапты

эмульсиясы көп жағдайда тұтқырлы созылымды сұйықтық болып табылады. Ағынның құрамында қатты бөлшектердің - механикалық қоспалар, парафиндер жəне асфальтендердің болуы өнімнің қозғалысын қиындатады. Мұнайды тасымалдау кезінде пештерді қолдануды немесе қоршаған ортаға жылудың

жобалық өткізгіштік қабілетін, осы құбырлар желісі салынып болған соң біраз уақыт өткеннен кейін ғана толық пайдаланады. Осылайша, құбырлар желісі бірнеше жыл бойы толық жүктелмей жұмыс жасайды. Техникалықэкономикалық есептеулер нəтижесінде кіші диаметрлі құбырлар желісінің құрылысын мұнай өндірудің ұлғаю шамасына қарай біртіндеп жүзеге асыру тиімді болуы мүмкін. Үлкен диаметрлі бір құбыр желісін екі немесе бірнеше кіші диаметрлі құбырлармен алмастыру сулы жəне сусыз мұнайды бөлек жинау кезінде дұрыс болуы мүмкін. Коррозия белгілері байқалған кезде сұйықтар мен газдарды бөлек тасымалдайтын құбырларды пайдаланғанымыз жөн, себебі

37

ағын жылдамдығы өскен сайын құбырлардың ішкі бетінің коррозияға ұшырауы азаяды. Қоспаның жылдамдығы баяу (аз) болса, минералды су (яғни, құрамында əртүрлі тұздары бар су) құбырдың төменгі бетімен өзінше жеке

икемділігін арттырады, себебі апаттық жағдай бола қалған кезде ұңғыны тоқтатпай жөндеу жұмыстарын жүргізуге мүмкіндік береді.

ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге жарамаса, рекультивация жүргізілмейді.

38

Кейбір жағдайларда құбырлар желісінің бір бөлігін немесе толықтай су астымен төсеу қажет болады. Бұл кезде құбырларды коррозиядан сақтау үшін асбоцементті немесе битумды изоляция қолданылады. Ал сулы кедергілерден өту үшін дюкер деп аталатын су арнасының астынан өтетін траншея қазылады.

Құбырларды су астымен төсеу барысында оларға келесі талаптар қойылады:

·құбырлар желісі кем дегенде екі қатарлы (тізбекті) болу керек;

·құбырларды кемелердің якорінен сақтайтын қорғаныс болу керек;

·құбырлар желісінің жəне пісірілген жерлердің беріктік шарттары сақталуы керек.

Кəсіпшілік құбырлар желісінің күрделі жүйедегі трассасын таңдау кезінде кен орнын игерудің комплексті жобасының мəліметтерін, яғни ұңғылардың

өңдеу зауыттарын орналастыруға арналған алаңдарды таңдауды негізге алады. Жергілікті жер бедері (рельефі) тегіс жəне елді мекендері жоқ жерлерде

жекелеген құбырлар желісінің трассасын таңдау қиынға соқпайды, олар ең қысқа жолмен, яғни түзу сызық бойымен, төселеді. Егер кен орнының алып жатқан ауданында елді мекендер, ғимараттар болса немесе жер бедері тегіс болмаса, онда құбырлар желісінің трассасын таңдау жəне қажетті объектілерді орналастырудың тиімді жолдарын қарастыру .керекЖергілікті жердегі құбырлар желісінің жатқан жерін анықтайтын сызықтықұбырлар желісінің трассасы деп атайды. Картаға немесе жергілікті жердің жоспарына түсірілген бұл сызықты – трасса жоспары деп атайды.

Құбырлар желісін жобалау барысында трассаны таңдаудан басқакелесі мəселелер шешімін табады:

·металға жұмсалатын шығыны, құрылысы мен пайдалануға кететін шығындары ең аз болатын лақтыру желілері мен жинау коллекторларының тиімді ұзындықтарын жəне диаметрлерін таңдау;

·құбырлар желісінің гидравликалық, жылулық жəне механикалық

мұнайды қыздыратын пештердің қажетті саны мен қоршаған ортаға жылу шығынын болдырмайтын жылулық оқшаулау қалыңдығын анықтау керек.

Негізгі əдебиеттер: 1[73-90]. Қосымша əдебиеттер: 2[56-63]. Бақылау сұрақтары:

1.Кəсіпшілік құбырларын қалай жіктейді?

2.Жұмыс қысымы бойынша құбырларды қалай жіктейді?

39

3.Жұмыстың гидравликалық схемасы бойынша құбырларды жіктеу?

4.Қабат қысымын ұстау жүйесіндегі құбырларды қалай атайды ?

5.Құбырларды таңдау қандай факторларға тəуелді болады ?

6.Құбырларды төсеу кезінде жұмыс тəртібі қалай жүргізіледі?

9 ДƏРІС. Газды-сұйық қоспаларды, ньютондық емес сұйықтарды тасымалдайтын құбырлар.

Газды-сұйық қоспаларды жəне ньютондық емес сұйықтарды тасымалдайтын құбырлардың есебіндегі айырмашылық .

Мұнай кен орындарында төселген мұнай құбырларының көпшілігінде мұнайға толу қимасы сирек болады, себебі құбыр көлемінің бір бөлігін газ толтырады. Есептеудің қиындығы мынада: газ-сұйық ағынында əртүрлі тығыздық пен тұтқырлық əсерінен фазалардың салыстырмалы қозғалысы, яғни фазалардың сырғанауы орын алады. 9.1-суретте көлденең құбырлардағы газсұйық ағынының кейбір құрылымдары көрсетілген.

9.1. Сурет. Көлденең құбырлардағы газ-сұйық ағындардың кейбір құрылымдары.

а- құбырдың жоғарғы жағында бөлек газ көпіршіктері бар ағын; б- газ тығындары түзілуінің бастапқы кезіндегі ағын; в- қабатталған ағын; г- толқынды ағын; д- тығынды ағын; е- эмульсиялы (ұялы) ағын; ж-

жатқызамыз) реологиялық қасиеттері туралы негізгі түсінікті қарастырамыз. Мұнайдың реологиялық қасиеттері деп - мұнайға əсер етушi сыртқы күштердiң жəне осы күштер тудыратын деформация арасындағы өзара байланысты айтуға

40

ығысу кернеуiне t тəуел-дiлігін айтамыз. Парафинді мұнайларға тəн қасиет, бұл мұнай тұтқырлығының өзгерісі қысым құлауына (немесе, ығысу кернеуiне -

мұнда t - сұйықтың екi қабатшасы (слойы) арасындағы жанама ығысу кернеуi,

жылдамдықтың баяулайтынын көрсетеді, яғни dw/dr теріс болса, онда ығысу кернеуінің шамасы оң болады. Ньютон теңдеуiн сұйықтың ламинарлық ағыны

m = t (dwdr )

бұл жағдайда түзу сызық түріндегі тəуелділікті аламыз. (9.2 сурет. 1-ші қисық) мұнайдың абсолютті тұтқырлығын сипаттайды.

Турбуленттi қозғалыс кезiнде тұтқырлық коэффициенті- m өз мəнін жоғалтады жəне ағын жылдамдығының функциясы болып қалыптасады. Мүмкiн тұтқырлық - (m*) түсiнiгiн енгіземіз.

Ығысу кернеуi -t мен жылдамдықтар градиентіне- dw/dr байланысты, тұтқырлығы түзу сызықтық заңы бойынша( m = const ) өзгеретін сұйықтарды ньютондық сұйықтар деп атайды.

Тұтқырлығы ығысу кернеуi мен жылдамдықтар градиентіне байланысты өзгеретін ( m* ¹ const ) сұйықтарды ньютондық емес сұйықтар деп атайды. (9.2. Сурет. 2-3-ші қисықтар)

2-ші қисық, нашар қозғалатын ньютондық емес сұйықтарға тəн(мысалы, қату температурасына жақын парафинді мұнай немесе сумұнай эмульсиясы, олардың тұтқырлығы жылдамдықтар градиентіне байланысты)

3-ші қисық, мұнайдағы парафин кристалдарына негiзделген құрылымдық торлары бар жұмсақ(пластикалық) ньютондық емес сұйықтарға(парафиндi мұнайларға) тəн. Құрылымдық торлардың түзілуіне байланысты бастапқы ығысу кернеуi -to пайда болады, бұдан төмен мұнай ағынының болуы мүмкін емес. 3-ші қисық үшін үш шекті (критикалық) ығысу кернеуін қарастырамыз:

1) t0- аққыштықтың ең төменгі шегі,

41

2)tд - түзу сызықты участкенің жалғасын қиятын, абсцисса өсіндегі қимаға сəйкесті аққыштық шегi,

3)t m - аққыштықтың ең жоғарғы шегі, бұл кезде қисық сызық түзу

сызыққа ауысады. Бұл кезде сұйықтағы құрылым кернеуі бұзылады ,даядро (яғни ағынның орталық бөлігі) жоғалады.

9.2. Сурет. Ньютондық жəне ньютондық емес сұйықтар үшін ығысу кернеуiнің тəуелділігі.

1-ньютондық сұйықтар;

2-баяу қозғалатын ньютондық емес сұйықтар (қату температурасына жақын парафинді мұнайлар немесе эмульсиялар); 3- кристалды құрылымдық

торлары бар жұмсақ (пластикалық) ньютондық емес сұйықтар.

Құрылымдық режим Шведов-Бингам теңдеуімен сипатталады:

жəне оның бұзылудан соң қайтадан қалпына келу қасиеттерiне ие болады. Бұл қасиетін тиксотропия деп атайды. Құрылым бұзылғаннан соң, оның қайтадан тиксотроптық қалпына келу уақыты əр түрлi мұнайлар үшiн əр түрлi аралықта (0,5-20 сағат ) болады.

Парафинді жəне жоғары тұтқырлықты мұнайларды айдау барысында құбырларда үлкен гидравликалық кедергі пайда болады, олардан өту ұшін

тұтқырлықты азайтуға болады.

Қату температурасы жоғары, парафинді мұнайлардың айдалуын

42