Ыманы меңгерудің түрлері

Тартание – бұ л лебетканың кө мегімен 16 мм-лік арқ анмен тү сірілетін ұ ң ғ ымадан сұ йық ты қ ауғ а (желонка) арқ ылы алатын ә діс. Қ ауғ а, тө менгі жағ ында штоктың кө мегімен ашылатын клапаны бар ұ зындығ ы 8 метр болатын қ ұ бырдан дайындалады. Қ ауғ аның жоғ арғ ы бө лігінде арқ анғ а бекітуге арналғ ан ілгіш орнатылғ ан. Қ ауғ аның диаметрі шегендеу қ ұ быры диаметрінің 0, 7 бө лігінен аспауы керек. Қ ауғ а бір рет тү сіп-кө терілгенде 0, 06 м³ кө лемдегі сұ йық ты алып шығ ады. Тартание ө німділігі аз, фонтандау бола қ алғ ан жағ дайда ұ ң ғ ымадан қ ауғ аны алмай сағ адағ ы бекіткішті (задвижканы) жабу мү мкін болмайтын қ орғ ану мү мкіндігі ө те шектелген ә діс. Бірақ та ұ ң ғ ыма тү бінен саз-балшық ты ерітінділерді немесе шө гінділерді алуда жә не ұ ң ғ ымадағ ы сұ йық дең гейінің ө згеруін бақ ылауда бұ л ә діс тиімді болып табылады.

Поршендік ә дісте - поршень немесе сваб арқ анмен сорапты компрессорлық қ ұ бырғ а (СКҚ) тү сіріледі. Поршень кіші диаметрлі (25÷ 37, 5мм) тө меннен жоғ ары ашылатын клапаны бар қ ұ быр. Қ ұ бырдың сыртқ ы жақ бетінде сым тормен қ апталғ ан (3-4 дана) жұ мсақ резиналы манжет бекітілген. Поршенді сұ йық дең гейіне дейін тү сіргенде сұ йық клапан арқ ылы поршеннің жоғ арғ ы бө лігіндегі кең істігіне енеді. Жоғ ары кө тергенде клапан жабылады, ал манжеттер жоғ ары бө лігіндегі сұ йық бағ анының қ ысымы есебінен СКҚ қ абырғ аларына сығ ылып, нығ ыздалады. Поршень бір рет кө терілгенде, сұ йық дең гейінің батырылу терең дігіне тең болатын сұ йық бағ анын алып шығ ады. Батырылу терең дігі арқ анның мық тылығ ына байланысты шектеледі жә не ол 75÷ 150 м терең діктен аспайды. Поршендік ә діс тартаниеге қ арағ анда 10÷ 15 есе ө німділігі жоғ ары болады.

Ұ ң ғ ымадағ ы сұ йық ты жең іл сұ йық қ а ауыстыру ә дісі - ұ ң ғ ымағ а сорапты компрессорлық қ ұ бырды (СКҚ) тү сіріп, ұ ң ғ ыма сағ асы саң ылаусыздандырылғ ан, фонтандауды болдырмайтын ә діс болып табылады. Ұ ң ғ ыманы бұ рғ ылап болғ аннан кейін ішін саз балшық ты ерітіндімен толтырып тастайды. Ұ ң ғ ыманы сумен немесе газбен араласқ анмұ наймен жуып тазалағ аннан кейін, тү п қ ысымының тө мендегенін келесі шама бойынша анық тауғ а болады:

(4.1)

мұ ндағ ы: саз балшық ты ерітіндінің тығ ыздығ ы; жуу сызығ ының тығ ыздығ ы; ұ ң ғ ымағ а тү сірілген сорапты компрессорлы қ ұ бырдың ұ зындығ ы; ұ ң ғ ыманың орташа ауытқ у бұ рышы.

Ү лкен қ ысымда тұ рғ ан ұ ң ғ ымалар жә не санына байланысты мең геруге оң ай коллекторлар осындай ә діспен мең геріледі.

(4.1) тең деуден кө рініп тұ рғ андай саз балшық ты ерітіндіні ( кг/м³) мұ найғ а ( кг/м³) ауыстырғ анда ең жоғ арғ ы қ абат қ ысымының тө мендеуі саз балшық ты ерітіндінің бағ аныны тудыратын қ ысымның 25% мө лшерін қ ұ райды. Осығ ан байланысты бұ л ә дістің қ олдану мү мкіндігі шектеледі.

Ұ ң ғ ымада сұ йық ты ауыстыру сорапты агрегаттардың кө мегімен немесе бұ рғ ылау сораптарының кө мегімен жү ргізіледі. Кейбір жағ дайда, берілген кен орнының ұ ң ғ ымаларын мең геру тә жірибелері бойынша тү птік қ ысымды ә рі қ арай тө мендету мақ сатында сұ йық ты алу ү шін, қ осымша поршенді ә дісті қ олданғ ан қ ауіпсіз болып саналады.

Мең герудің компрессорлық ә дісі - фонтанды, жартылай фонтанды жә не механикаландырылғ ан ұ ң ғ ымаларды мең геруде кең інен қ олданыс тапты. Ұ ң ғ ымағ а сорапты компрессорлы қ ұ быр тізбегі тү сіріледі, ал ұ ң ғ ыманың сағ асы фонтанды арматурамен жабдық талады. Қ ұ быр аралық кең істікке компрессорғ а жалғ анғ ан су айдау қ ұ быры жалғ анады. Газ айдау кезінде сұ йық қ ұ быраралық кең істікте СКҚ -дың башмагына дейін жә не алдын-ала сә йкес келетін терең дікке дейін дайындалғ ан СКҚ -дағ ы жү ргізу тесігіне дейін ығ ыстырылады. Газ СКҚ -ғ а келгеннен кейін ондағ а сұ йық ты газдандырады. Соның нә тижесінде тү птегі қ ысым тө мендейді. Газ шығ ынын реттеу арқ ылы қ ұ бырдағ ы газсұ йық қ оспасының тығ ыздығ ын жә не тү птегі қ ысымды ө згертуге болады. Тү птегі қ ысым қ абат қ ысымынан тө мен болғ анда сұ йық тың ағ ыны басталады, жә не ұ ң ғ ыма фонтанды немесе газлифтілі режимге ауысады. Қ алыпты сұ йық ағ ынын алғ аннан кейін ұ ң ғ ыма тұ рақ ты жұ мыс режиміне ауысады.

Бұ л ә дісті борпылдақ жә не тұ рақ ты емес тау жыныстарында бұ рғ ыланғ ан ұ ң ғ ымаларғ а қ олдану тиімсіз. Сонымен қ атар кейбір аудандарда терең дігі 4500÷ 5500 м терең діктегі ұ ң ғ ымаларды мең геруде бұ л ә дісті қ олдану тиімсіз болып табылады. Ұ ң ғ ыманың тү бінен сұ йық ты шығ ару мақ сатында, қ абат энергиясын мү мкіндігінше толық пайдаланып, ұ ң ғ ыманы жуу мү мкіндігін жақ сарту ү шін СКҚ -дың башмагын жоғ арғ ы перфорацияланғ ан тесікке дейін тү сіру керек. Терең ұ ң ғ ымаларда СКҚ -дың башмагына дейін сұ йық тың дең гейін жеткізу ү шін, бірнеше ондағ ан МПа қ ысым керек болады. Бұ л мең геруді қ иындатады. Сол себептен қ ұ быр тізбегіне алдын-ала анық талғ ан жү ргізу тесігін жасайды. Қ ұ быр аралық кең істікке тү сірілген сұ йық дең гейі бұ л тесіктерді ашады, ал айдалатын газ тесік арқ ылы СКҚ -ғ а келіп тү седі де тесіктен жоғ ары тұ рғ ан сұ йық бағ анын газдандырады. Тесіктің дең гейіндегі СКҚ -дың ішіндегі қ ысымды Р₁ деп, белгілесек онда Р_с келесіге тең болады:

(4.2)

мұ ндағ ы: Н-тү птің терең дігі (жоғ арғ ы перфорация тесігіне дейін); L- ө ткізу тесігіне дейінгі терең дік; - ұ ң ғ ыма сұ йығ ының тығ ыздығ ы; - ұ ң ғ ыманың орташа қ исаю бұ рышы.

Газ айдағ анғ а дейінгі тү птік қ ысым:

(4.3)

(4.3) тең деуден (4.2) тең деуін есептеу арқ ылы қ абаттағ ы депрессияны табамыз:

(4.4)

Газдалғ ан сұ йық ты айдау арқ ылы ұ ң ғ ыманы мең геру ә дісінде - қ ұ быр аралық кең істікке сұ йық пен (су мен мұ най) бірге газ қ оспасын айдау арқ ылы жү зеге асады. Мұ ндай газсұ йық қ оспасының тығ ыздығ ы айдалатын газ бен сұ йық тың салыстырмалы қ атынасына тең болады. Бұ л мең геру процесінің параметрлерін реттеуді жең ілдетеді. Дегенмен газсұ йық қ оспасының тығ ыздығ ы таза газдың тығ ыздығ ынан ү лкен болады, сол себептен бұ л ә діс терең ұ ң ғ ымаларды аз қ ысым беретін компрессорлардың кө мегімен мең геруге арналғ ан [1].

Мең герудің бұ л ә дісі ү шін ұ ң ғ ыма қ асына жылжымалы компрессор аппаратын, сорап агрегатын, сұ йық қ а арналғ ан ыдыс жә не айдалатын сұ йық қ а газды араластыруғ а арналғ ан араластырғ ыш қ ондырғ ы орнатылады. Газсұ йық қ оспасын айдау кезінде ү здіксіз ө згеріп отыратын қ ысым мен температура да жоғ арыдан тө мен қ арай жылжиды. Бұ л процесс кү рделі. Бірақ та қ ысымның баланс тең деуін қ оспа мен шығ ынның орташа параметрлерімен жазуғ а болады.

Газсұ йық қ оспасын айдау кезінде сұ йық ағ ынының қ ұ рамындағ ы қ алқ ып шығ атын ауа кө піршіктеріне архимед кү ші ә сер етеді. Қ алқ ып шығ у жылдамдығ ы газ кө піршіктерінің кө леміне, сұ йық тың тұ тқ ырлығ ына жә не тығ ыздық айырмашылық тарына байланысты болады: кө піршік кө лемі кіші болғ ан сайын оның қ алқ ып шығ у жылдамдығ ы да аз болады. Қ арапайым жағ дайда бұ л жылдамдық сұ йық пен салыстырғ анда 0, 3-0, 5 м/с болады. Сол себептен сұ йық тың тө мен жылжу жылдамдығ ы газдың қ алқ ып шығ у жылдамдығ ынан жоғ ары болуы керек. Олай болмағ ан жағ дайда газ сорапты–компрессорлық қ ұ бырдың башмагына жетпей қ алады да, тү птегі қ ысым тө мендемейді. Ү лкен жылдамдық ты алу ү шін кө п шығ ын жұ мсау қ ажет болады. Сол себепте сұ йық ты сақ иналы кең істікпен емес, сорапты-компрессорлық қ ұ бырдың ішімен айдағ ан тиімді болады.

Ұ ң ғ ыма тү біндегі ауыр шө гінділерді (саз батпақ ты ерітінділер, ауырлатқ ыштар жә не жыныс ү гінділері) жоғ ары шығ ару ү шін кері жуу қ олданылады. Сол себептен жуудан кейін жү ргізілетін газсұ йық қ оспасын айдау, ешқ андай ө згеріссіз кері жуу жү йесі бойынша жү ргізіледі.

Сораптағ ы қ ысым ең жоғ арғ ы мә нге жеткенде, газсұ йық қ оспасын сақ иналы кең істікпен айдағ ан кездегі қ ысым тең есуін жазайық. Сорапты-компрессорлық қ ұ быр башмакқ а дейін сұ йық пен, ал қ ұ быр аралық кең істік газсұ йық қ оспасымен толтырылғ ан кездегі жағ дайды қ арастыралық. Дегенмен екі жү йеде газсұ йық қ оспасын айдау қ арқ ыны жылдамдығ ымен қ озғ алып келеді.

Келесі мә ндерді белгілейміз: а _т – сорапты компрессорлық қ ұ бырмен сұ йық қ озғ алғ ан кездегі ү йкелуге кеткен бірлік шығ ын (сұ йық бағ анымен алынғ ан); а _к - сақ иналы кең істікпен қ озғ алғ андағ ы бірлік шығ ын (сұ йық бағ анымен алынғ ан).

Сақ иналы аралық пен кері жуу кезінде сорапты-компрессорлы қ ұ бырдың башмагындағ ы қ ысым:

(4.5)

Сорапты-компрессорлы қ ұ бырмен айдағ андағ ы башмактағ ы қ ысым:

(4.6)

мұ ндағ ы ρ _см – сақ иналы кең істіктегі газсұ йық қ оспасының орташа интегралданғ ан мә нінің тығ ыздығ ы; ρ _ж - ұ ң ғ ыма сұ йығ ының тығ ыздығ ы; L – СКҚ ұ зындығ ы; β – тігінен алғ анда ұ ң ғ ыма бағ анының орташа ауытқ у бұ рышы; Р_к – қ ұ быр аралық кең істікпен айдау кезіндегі ұ ң ғ ыма сағ асындағ ы қ ысым; Р_у – шығ ысындағ ы кері қ ысым; g – еркін тү су ү деуі.

Шамасы Р_т = Р_см, сол себептен, (4.5) жә не (4.6) тең деулерін тең естіріп жә не L салыстырмалы есептеп, келесі тең деуді аламыз:

; (4.7)

(4.7) тең деуі процестің берілген параметрлеріндегі (ρ _ж, ρ _см, Рк, Ру, а_т, а_к) сорапты-компрессорлық қ ұ бырдың башмагын тү сірудің шектелген терең дігін анық тайды. (4.7) тең деуін Рк салыстырмалы есептеп, сорапты-компрессорлы қ ұ бырды берілген терең дікке тү сіріп газсұ йық қ оспасын айдауғ а қ ажетті сағ адағ ы қ ысымын аламыз:

; (4.8)

Р_у, L, ρ _ж, β мә ндері белгілі. а_т, а_к жә не ρ _см мә ндерін анық таймыз: а_т – қ арапайым қ ұ бырдағ ы гидравлика тең деуімен анық талады, ал а_к жә не ρ _см – газсұ йық қ оспасының дифференциялдық тең деуін сандық интегралдауда ЭЕМ-ді қ олданып есептеу арқ ылы анық талады.

Ұ ң ғ ыманы газдалғ ан сұ йық пен мең геру кезінде сағ ағ а сорапты агрегаттан араластырғ ыш арқ ылы қ ұ быр желісімен, араластырғ ыштың екінші жағ ына компрессордың шығ у желісі жалғ анады. Бірінші сорап іске қ осылып айналыс орнатылады. Ұ ң ғ ымадағ ы сұ йық (сазбалшық ты ерітінді) жер бетінде қ азылғ ан арнайы амбарғ а немесе басқ а ыдысқ а қ ұ йылады. Ұ ң ғ ыма сағ асына айдалғ ан таза сұ йық (су, мұ най) келген кезде, компрессор іске қ осылады, жә не сығ ылғ ан газ дисперсті газсұ йық қ оспасын алу ү шін араластырғ ышқ а беріледі.

Сұ йық ты газсұ йық қ оспасымен араластырғ ан кезде айдау қ ысымы жоғ арылайды жә не газсұ йық қ оспасы сорапты-компрессорлы қ ұ бырдың башмагына жеткен кезде ең жоғ арғ ы мә нге жетеді. Сорапты-компрессорлы қ ұ бырғ а газсұ йық қ оспасы берілгенде айдау қ ысымы тө мендейді.

Ұ ң ғ ымалық сораптармен мең геруде - қ абат қ ысымы азайғ ан, фонтандау қ ауіпі жоқ кен орындарды мең геру кезінде жобаланғ ан терең діктен сұ йық ты ө ндіру ү шін ұ ң ғ ымалық сораптар (ШСН немесе ПЦЭН) қ олданылуы мү мкін. Ұ ң ғ ымадағ ы сұ йық ты сораптармен айдау кезінде тү птегі қ ысым, қ абаттан сұ йық тың ағ ып келуі Рс < Рпл мә ніне жеткенше тө мендейді. Мұ ндай ә діс ұ ң ғ ыма тү бін сазбалшық ты қ алдық тан тазалауды ұ зақ қ олданбайтын кезде тиімді болып келеді. Сорапты ұ ң ғ ымағ а тү сірмес бұ рын, ұ ң ғ ыма іші тү біне дейін сумен немесе мұ наймен тазаланады, содан кейін ұ ң ғ ымағ а сораптар тү сіріледі. Қ ысқ ы уақ ытта ұ ң ғ ымаларды сумен жуу кезінде кө птеген қ иындық тар туындайды.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Сұ йық ты шақ ыру ә дістерінің негізгі тү рлері?

2. Ұ ң ғ ыманы мең герудің негізгі мақ саты?

3. Ұ ң ғ ымадағ ы сұ йық ты жең іл сұ йық қ а ауыстыру ә дісі?

4. Ұ ң ғ ыманы мең герудегі газдалғ ан сұ йық ты айдау ә дісі?

5. Ұ ң ғ ыманы сораптармен мең геру ә дісінің ерекшелігі?