I bob. Neft konlarini tabiiy rejimlarda ishlash

I BOB. NEFT KONLARINI TABIIY REJIMLARDA ISHLASH
I.1. Taranglik rejimini namoyon bo‘lishi.
Neft konini taranglik rejimida ishlash – yer tagidan neftni chiqarib olish jarayoni, qatlam bosimi to‘yinish bosimidan katta bo‘lgan, bosim maydonlari va neft va suv harakat tezligi, qatlamni to‘yintiruvchi, hamda chegara tashqarisidagi suvlar beqaror, vaqt davomida qatlamni har bir nuqtasida o‘zgaruvchan sharoitlarda amalga oshiriladi. Taranglik rejimi, neft oluvchi quduqlarni debiti yoki haydovchi quduqlarga haydalayotgan suv sarfi o‘zgaruvchan, hamma holatlarda namoyon bo‘ladi. Biroq qatlamni neftli qismi maydonida barqaror rejim bo‘lganda ham, masalan, konni chegara tashqarisiga suv bostirish qo‘llanilib ishlash jarayonida, chegara tashqarisidagi zonada taranglik rejimi hisobiga bosimni qayta taqsimlanishi yuz beradi. Fizik nuqtai nazaridan taranglik rejimi – jinslarni va ularni to‘yintiruvchi suyuqliklarni siqiluvchanligi hisobiga yuz beruvchi, qatlamni taranglik energiyasini sarf bo‘lishi yoki to‘ldirilishidir. Oluvchi quduqni ishlatishga tushirilganda undagi bosim qatlamdagiga nisbatan kamayadi. Neft olish davom etgan sari quduq tubi atrofida taranglik energiyasining zahirasi kamayadi, ya’ni neft va jinslar, avvaldagidan kamroq siqilgan bo‘lib boradi. Qatlamdan neft olishni davom ettirilishi taranglik energiyasi zahirasining yana ham sarflanishiga va natijada, quduq atrofidagi depressiya voronkasining kengayishiga olib keladi. Qatlam bosimini to‘yinish bosimigacha kamayishida neftdan unda erigan gaz ajralib chiqa boshlaydi va qatlam rejimi o‘zgaradi – taranglik rejimi erigan gaz yoki bosimi rejimi bilan almashadi.
Taranglik rejimi nazariyasidan neft konlarini ishlash bilan bog‘liq bo‘lgan quyidagi asosiy masalalarni hal etishda foydalaniladi. 1. Ishlatish qudug‘ini ishlatishga tushirishda, to‘xtatishda yoki ishlatish rejimini o‘zgartirishda uning tubidagi bosimni aniqlashda, hamda ko‘rsatkichlarini aniqlash maqsadida quduq tadqiqotlari natijalarini izohlashda^[2].
Taranglik rejimi nazariyasi asosida neft konlarini ishlash amaliyotida keng tarqalgan, to‘xtatilgan ishlatish quduqlarida bosimni tiklanish egri chiziqlari bo‘yicha qatlam ko‘rsatkichlarini aniqlash metodi yaratilgan. Ushbu metod texnologiyasi bo‘yicha tadqiqot qilinayotgan quduq avval o‘zgarmas debit q bilan, unga kelayotgan oqimni barqarorlashishiga yoki barqarorlashishiga yaqinlashishga erishilguncha ishlatiladi. Keyin, uning tubiga vaqt t davomida quduq tubidagi bosimni o‘zgarishini qayd eta oladigan, chuqurlik manometri tushiriladi. Vaqtning shartli ravishda boshlang‘ich (t=0) deb qabul qilinuvchi, qandaydir paytida tadqiqot qilinayotgan quduq yopiladi. Uning tubidagi bosimni Рq shartli ravishda qabul qilingan Рch (chegara) bosimigacha tiklanguncha ortishi boshlanadi. Shartli qatlam Рch (chegara) bosimi sifatida ikki quduq orasidagi masofaning o‘rtasidagi qatlam bosimi qabul qilinadi. Bunda har bir tadqiqot qilinayotgan quduqda bosim o‘ziga xos tarzda tiklanishi mumkin. Qatlam bosimini tiklanish egri chizig‘i (t) к  к olingandan so‘ng, taranglik rejimi nazariyasining mos masalasini yechish asosida qatlamni o‘tkazuvchanligi va pyezoo‘tkazuvchanligi aniqlanadi, quduq tubi bosimining tiklanish egri chizig‘ini (lgt) к  к bog‘liqligi ko‘rinishidagi, amaliyotda uchraydigan tipik tasviri keltirilgan. 2. Qatlamdagi bosimni qayta taqsimotini va qatlamda ishlatilayotgan boshqa quduqlarni ishlatishga tushirish – to‘xtatish yoki ish rejimini o‘zgartirish natijasida, tadqiqot quduqlari tubidagi bosimni mos o‘zgarishini hisoblashda. Ushbu hisoblashlar, qisman qatlamni “gidroeshitish” ma’lumotlarini izohlashda foydalaniladi. Qatlamni “gidroeshitish” quyidagicha amalga oshiriladi. Vaqtning t  0 paytida qudug‘i q_A debit bilan ishga tushirilishi amalga oshiriladi^[1].
Qatlam g‘ovakligio‘rtacha normal kuchlanishdan G to‘g‘ri chiziqsiz bog‘liq. Biroq G kattaligi 10MPa gacha bo‘lganda g‘ovaklikni o‘rtacha normal kuchlanishdan bog‘liqligini to‘g‘ri chiziqli deb qabul qilsa bo‘ladi:
m m₀   _z (G G₀)
Konni chegara tashqarisidan neftlilik qismiga vaqt davomida kirib kelayotgan suv hajmi berilganda konni boshlang‘ich neftlilik chegarasidagi bosimni o‘zgarishini yoki neftlilik maydoni bo‘ylab o‘rta meyor qatlam bosimni hisoblashda. Agar neft koni qatlamga ta’sir etmasdan ishlashda va bu kon keng suvli xudud bilan o‘ralgan, hamda suvli xududdagi jinslar yaxshi o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lsa, u holda konda neft olish va undagi bosimni pasayishi ishlashdagi qatlamga chegara tashqarisidagi xududdan neftlilik qismiga jadal suv oqimini kirib kelishiga olib keladi. Tabiiy rejimda ishlayotgan quduqlar teng o‘lchamli joylashtirilgan neft konining sxemasi ko‘rsatilgan. Dastlab qatlamdan neftni, keyin esa neftni suv bilan olish jarayonida qatlam bosimi boshlang‘ich ko‘rsatkichiga Р_cho nisbatan o‘zgaradi, ammo Р_cho bosim neftlilik chegarasidan doimo uzoqlashib boruvchi qandaydir masofadagi suvli qismda saqlanib qoladi. Ushbu rasmning pastki qismida qatlamni АА’ chizig‘i bo‘ylab kesimidagi qatlam bosimning epyurasi ko‘rsatilgan. Epyuradan ko‘rinib turibdiki, tashqi 1 va ichki 2 neftlilik chegaralari atrofida, neft va suvni birga sizishida, sizish qarshiligining ortishi natijasida qatlam bosimi keskin kamayadi, keyin esa maydon bo‘ylab tekis o‘zgaradi. Quduqlar 3 atrofida, tabiiyki, depressiya voronkalari hosil bo‘ladi va quduqlardagi tub bosim Рq teng. Izobaralarni 5 (teng qatlam bosimi chiziqlari) tuzib, o‘rta me’yor qatlam bosimini aniqlash mumkin. O‘rta me’yor qatlam bosimi Р konni tabiiy rejimda ishlash jarayonida vaqt davomida kamayib beradi. Agar neftlilik chegarasi atrofida kuzatuvchi (pyezometrik) quduqlar 4 bo‘lsa, pezometrik quduqlari qandaydir shartli neftlilik chegarasida 6, deb hisoblab, bu quduqlarda chegaradagi bosimni Рch o‘zgarishi o‘lchanadi. Shunday qilib, o‘rta qatlam   (t) yoki chegara bosimini (t) _ч  _ч vaqt davomida o‘zgarishini qarab chiqish mumkin. Neft uyumidan suyuqlik olish asosida, taranglik zahirasining o‘zgarishiga tuzatishlar kiritib, qatlamni chegara tashqarisidagi qismidan olinayotgan suv hajmini qсч vaqt davomida o‘zgarishini aniqlash mumkin. Keyin taqriban qatlamni chegara tashqarisidagi xududdan suv olish sur’ati neft uyumidan suyuqlik olish sur’atiga q_нс q_нс teng deb hisoblasa bo‘ladi^[2].
Konni suv bostirish usuli bilan ishlashga o‘tilganda yoki, agar neftlilik chegarasidagi bosim berilganda, chegara tashqarisidagi oqib ketayotgan suvni hisoblashda, qatlamni neftlilik chegarasidagi bosimni tiklanishini aniqlashda. Agar neft koni vaqtning qandaydir paytida chegara tashqi qismiga suv bostirib ishlashga o‘tilsa, u holda chegara tashqari xududidan neftlilik qismga kirib kelayotgan suv oqimi kamayadi, chunki neftni qatlamdan siqib chiqarish qatlamga haydalayotgan suv hisobiga amalga oshiriladi. Haydash chizig‘i bosimni ko‘tarish natijasida chegara tashqari xududidan konni neftga to‘yingan qismiga kirib kelayotgan suv oqimi avval to‘xtaydi, keyin esa qatlamga haydalayotgan suv chegara tashqari xududiga chiqib keta boshlaydi. Chegara tashqari xududiga suvni chiqib ketishini hisoblashda taranglik rejimini masalasini yechish kerak bo‘lishi mumkin. Bunda, haydovchi quduqlar chegarasidagi bosim Р_ya berilgan bo‘lib qatlamni chegara tashqarisiga chiqib ketayotgan suv sarfini aniqlash talab etiladi.
Qatlamda sizilayotgan suyuqlik zichligini birlamchi yaqinlashishida bosimdan P to‘g‘ri chiziqli bog‘liqlikda deb olsa bo‘ladi, ya’ni:
  ₀ [1  _ns (  ₀)]
bu yerda: _ns - suyuqlikni siqiluvchanligi; ₀ - suyuqlikni boshlang‘ich bosimdagi ₀ zichligi.
Qatlamga suv bostirish bilan ta’sir etishda ishlash sistemasining qaysidir elementida barqarorlashgan rejimini boshlanishigacha bo‘lgan vaqtni aniqlashda. Neft koni qatlam ichra suv bostirish usuli qo‘llanilib bir qatorli ishlash sistemasida ishlatishga kiritilgan bo‘lsin. Vaqtning qaysidir paytida birinchi va ikkinchi haydovchi quduqlar to‘xtatilsin, vaqtning t  0 paytida esa ular yana qayta ishlatishga tushirilsin. Odatda, neftni suv bilan siqib chiqarish jarayonlari, taranglik rejimida bosimni qayta taqisimlanish jarayonlariga nisbatan, sekinroq yuz beradi. Shuning uchun, haydash qatorlari ishga tushirilgangandan keyin o‘tgan qandaydir vaqtdan so‘ng oluvchi va haydovchi quduqlar qatorlari orasida qatlamda bosimni sekin o‘zgaruvchan taqsimlanishi boshlanadi (qatlamga haydalayotgan suv sarfi va undan olinayotgan suyuqlik olish o‘zgarmas bo‘lganda), ya’ni taranglik rejimi tamom bo‘ladi va deyarli barqarorlashgan rejim yaratiladi, deb hisoblasa bo‘ladi. Taranglik rejimini mavjudlik vaqti ham taranglik rejimi nazariyasi asosida aniqlanadi. Neft konlarini taranglik rejimida ishlash jarayonlari ko‘rsatkichlarini hisoblash uchun, dastlab ushbu rejim uchun differensial tenglamalarni olish kerak, ularni keltirib chiqarishda sizilishdagi modda massasining uzluksizlik tenglamasidan foydalaniladi:
Taranglik rejimi tenglamasini yechish qatlamni har bir nuqtasidagi bosimni vaqt davomida o‘zgarishini hisoblash imkoniyatini beradi. Biroq neft konlarini taranglik rejimida ishlash imkoniyatlarini taxminiy baholashda konni, uning qismini yoki chegara tashqarisidagi xududni taranglik zahirasi tushunchasidan foydalaniladi. Taranglik zahirasi – konni ishlash va ishlatish sharoitlaridan kelib chiqib berilgan, chegaraviy, qatlam bosimini o‘zgarishida qatlamni g‘ovak hajmini umumiy o‘zgarish imkoniyati. Taranglik zahirasi odatda qatlam siqiluvchanligini to‘g‘ri chiziqli qonuni iborasidan aniqlanadi^[3].
Konlarni ishlashda neftlilikning shartli chegarasidagi bosimni vaqt davomida o‘zgarishini yoki neft uyumini maydoni bo‘ylab o‘rta me’yorli qatlam bosimini bilish muhimdir. U favvora usulda ishlayotgan quduqlarni mexanizatsiyalashgan usulga o‘tkazish vaqtini bashorat qilish, qatlam bosimini to‘yinish bosimigacha pasayish vaqtini, qatlamdagi neftni gazsizlanishini boshlanish va erigan gaz rejimini, keyin esa gaz bosimli rejimni yuzaga kelishini, aniqlash imkonini beradi. Konlarni taranglik rejimini erigan gaz va gaz bosimli rejimlarga o‘tish vaqtini bashorat qilish, bunday o‘tishga yo‘l qo‘yib bo‘lmaydigan konlarni ishlashda, juda muhim ahamiyatga ega. Masalan, neftida katta miqdorda parafin (15-20% yuqori) bo‘lgan konlarda qatlam neftini gazsizlanishi uning fazaviy holatini o‘zgarishiga va parafinni qattiq faza ko‘rinishida ajralishiga (u esa o‘z navbatida neftni qovushqoqligini ortishiga va uning nonyutonlik xossalarini yuzaga kelishiga), qatlamni g‘ovak muhitida qattiq parafinni cho‘kishiga va yakuniy natijada neft beraolishlikni kamayishiga olib keladi.
Ishlashdagi qatlamlarga suv bostirish yoki boshqa metodlar bilan ta’sir etish ko‘p sabablarga ko‘ra konni ishlashga tushirilgan paytdan boshlanmaydi, odatda qandaydir vaqt o‘tgandan so‘ng “kechikib” amalga oshiriladi. Shu sababli neft konini taranglik rejimida qatlamlarga ta’sr etmay, erigan gaz va gaz bosimli rejimlarni yuzaga kelishiga olib kelmasdan, qancha vaqt davomida ishlash mumkinligini bilish zarur. Neftlilik chegarasining murakkab geometrik konfiguratsiyasida kondagi ishlatish quduqlarini real joylashishini inobatga olib, vaqt davomidagi o‘rta meyor qatlam bosimini yoki chegara bosimini o‘zgarishini faqat sonli metodlarni qo‘llab va EHM yoki o‘xshashlik qurilmalaridan foydalanib hisoblash mumkin. Masalan, agar, konni chegara tashqarisidagi suvli qismini qiyinlanish chegarasi ma’lum bo‘lsa, u holda butun suvli xududni tomonlari х va у o‘lchamli bir qancha kataklarga bo‘lish mumkin. Konning chegara tashqarisida bosimni qayta taqsimoti, tabiiyki, odatda yetarli darajada aniq bo‘lmagan, chegara tashqarisidagi qismni ko‘rsatkichlariga katta bog‘liq. Odatda kon chegarasidagi bosimni o‘zgarishini bashoratlash uchun hisoblangan bosim o‘zgarshini, konni boshlang‘ich ishlash davrida o‘lchangan, haqiqiysiga muvofiqlashtiriladi. Shuning uchun hisoblashlarda, qatlamni chegara tashqarisidagi xududni mayda kattalarga bo‘lishga intilish kerak emas, chunki bu xududdagi ko‘rsatkichlar haqidagi ma’lumotlar aniq bo‘lmay, chegaradagi bosimni o‘zgarishni bashorati faqat hisoblangan o‘zgarishni haqiqiysiga adaptatsiya qilingandan so‘ng qoniqarli natijalar beradi. Konni konfiguratsiyasi doiraga yaqin bo‘lgan hollarda chegaradagi bosim o‘zgarishini, neft uyumiga qatlamni chegara tashqarisi xududi rejimi masalasini yechish asosida yetarli darajadagi aniqlik bilan analitik bashorat qilish mumkin. Shuni eslatib o‘tish lozimki, chegara tashqarisidagi xududdan neft uyumlariga kelayotgan suv oqimi xususiyati ko‘p hollarda haqiqatan, planda doira shakldagi uyumda yuz beruvchi radial oqimga yaqin.
Zamonaviy matematik metodlari va hisoblash vositalarini qo‘llanilishi chegara tashqarisidagi xududda ko‘rsatkichlarni o‘zgarishini, uning chegaralanganligini va boshqa murakkablashtiruvchi omillarni inobatga olish imkonini beradi.
Agar suv oqimini qatlamni chegara tashqarisidagi xududdan kelayotganligini inobatga olsak, u holda uning uyumga kirib kelayotgan hajmini kamayishi, konni oxirgi ishlash davrida suyuqlik olishni umumiy kamayishidan avvalroq, yuz beradi. Bu chegara tashqarisidan suv bostirishga o‘tish, olinayotgan suyuqlikni birqismi o‘rnini qatlamga haydalayotgan suv bilan to‘ldirish, natijasida yuz beradi.
Bunda vaqt _* chegara tashqarisidagi hududga suv haydashni boshlanishiga mos keladi. Vaqtning ₁ ₁ paytida kon to‘liq burg‘ulangan bo‘ladi va chegara tashqarisidagi xududdan suv olish barqarorlashadi. _*  paytda chegara tashqarisidagi xududda haydovchi quduqlarni ishlatishga kiritish boshlanadi va konni neftlilik qismidan olinayotgan suyuqlik o‘rnini to‘ldirishga sarf bo‘layotgan suv oqimi kamayadi. Bunda o‘zgarmas bo‘lib qolgan joriy suyuqlik olish qisman qatlamga haydalayotgan suv va uning chegara tashqarisidagi hududdan kelayotgan oqimi bilan to‘ldiriladi^[2].
Qatlamni chegara tashqarisidagi hududga haydalayotgan suv shunday bo‘lishi mumkinki, u faqat neft konidan olinayotgan suyuqlik o‘rnini to‘ldirib qolmay, yakuniy natijada neft koni chegarasidagi bosimni boshlang‘ich bosimga nisbatan ortishiga olib keladi. Vaqtning _** paytida neftni siqib chiqarish to‘liq chegara tashqarisiga haydalayotgan suv hisobiga amalga oshiriladi, bunda haydalayotgan suvni bir qismi chegara tashqarisidagi hududga ketadi^[4].