Жанажол кен орны

Жаңажол кен орнының  әр түрлі геологиялық-физикалық жағдайларда орналасқан 23 сынақтық аудандарында жалпы алғанда 3650 т ҮНФ айдалды. Бұл аудандардың мұнайбергіштік коэффициенттерінің өзгеруіне ҮНФ ерітіндісінің әсері туралы айтуға әлі ерте, себебі пайдалану ұңғылары сулы мұнай береді немесе су (қабаттық) мөлшері үшнатрийфосфатты айдау басындағы дәрежеде тұр. Алдын ала мәліметтер процесстің жоғары техникалық-экономикалық тиімділігін көрсетеді. Айта кету керек, қабаттың мұнайбергіштігін арттыру үшін үшнатрийфосфатты сынаудың жақсы нәтижелеріне қарамастан, шектелген ресурстарға және оның басқа халық шаруашылық салаларында кеңінен қолданылуына байланысты оны алдағы уақытта кеңінен қолдану екіталай [8].

 

 

2.8 ҮНФ ерітінділерін дайындау және айдау технологиясы

 

ҮНФ ерітінділерін дайындау және айдау технологиясын ұнтақ  тәрізді реагенттерге арналған тиімді әдіспен жобалауға болады.

Кәсіпшілік жағдайларда  Татнефтепромхимнің ТПУ конструкциялы  жылжымалы қондырғысы жоғары тиімділікке  ие (сурет 2.8.1). Қондырғының диаметрі 900-1200 мм және ұзындығы 3500-4000 мм араластырғыш камерасын жоғарғы қақпағы арқылы толтырып, жоғарғы торлы шымылдықтың  деңгейіне дейін сумен толтырады.

Толтырылған массаны бумен 20-40°С дейін қыздырады да, қарқынды диспергацияға ұшыратады және су немесе су-булы қоспаны арнайы жиналған гидродинамикалық насадкалар арқылы жоғары арынмен айдау арқылы араластырады.

Концентрацияланған сулы-реагентті  қоспа сүзгі-тұндырғыштар арқылы буферлі  сыйымдылыққа бағытталады, онда ерітінді концентрациясы реттеледі. Берілген концентрацияға жеткеннен кейін ҮНФ ерітіндісі шығынөлшегіш арқылы су айдау желісіне беріледі.

Насадкалардың жинақталуы ағындардың қалдық арынының өзара орнын басуын қамтамасыз етеді және қондырғыны төменгі  қысымды сыйымдылық ретінде пайдалануға  мүмкіндік береді. Химиялық реагентті  және басқа операцияларды енгізуді еріткіштерді камераға беру процесін және буферлі сыйымдылықтан еріткішті  өндіруді тоқтатпастан жүргізеді.

Тасымалдау кезінде көлбеу орналасатын араластырғыш камера, буферлі  сыйымдылық және қондырғының басқа  да жабдығын жалпы тасымалдау рамасында  жинайды.

Қондырғыларды қолдану кезінде  үшнатрийфосфаттың жалпы көлемін  минималды материалдық шығынмен айдау ұңғысына айдайды. Айдаудың өзіндік  құны, ұңғыға автоцистерналармен жеткізілетін үшнатрийфосфат ерітінділерін айдаумен салыстырғанда, 197,5 тг-ге төмендейді [9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – араластырғыш камера; 2 – қақпағы; 3 – сүзгі-тұндырғыш; 4 – иілмелі шланг; 5 – жоғарғы  жұмыс алаңы; 6 – буферлі сыйымдылық; 7 – шығыстағы шығын өлшегіш; 8 – негіз; 9 – су бергіш; 10 –  жоғары қысым сорабы; 11 – балшық  желісі; 12 – айдау ұңғыларына  бағытталған желі; 13, 14 – сәйкесінше  жоғарғы және төменгі торлы  шымылдықтар; 15 – камераның орналасуын  өзгертуге арналған шарнир; 16 –  ауыстырғыш; 17 – үштік; 18 – су  беру желісі; 19 – қыздыру көзін  беру желісі; 20 – эжекторлы түйіндердің  негізі; 21 – гидродинамикалық насадкалы  эжектор

 

Сурет 2.8.1. ҮНФ сулы ерітінділерін дайындау қондырғысының схемасы

 

 

 

2.9 Қабатқа ҮНФ ерітіндісін айдаудың технологиялық есебі

 

Есептің негізгі тапсырмалары. Үшнатрийфосфат ерітіндісін айдауға  үш нақты тапсырмалар туындайды:

1. Айдау қысымының р_айд жұмысшы мәндерін және айдалатын сұйықтық тұтырлығына μ байланысты күштік агрегаттың берілісін М анықтау;

2. Беріліс М және тұтқырлыққа  μ байланысты талап етілетін  айдау р_айд қысымын анықтау;

3. Айдау қарқынына М,  сұйықтық тұтқырлығына μ және  пакерді орнату тереңдігіне L_нп байланысты пакерге түсетін салмақты анықтау р=р_төм – р_жоғ.

Негізгі есептік тәуелділіктер

Әрбір үш тапсырма бойынша  есептеулер екі нұсқада алынған: ұзақтылығы аз жүйелер үшін және ұзақ жүйелер үшін. Қабатқа химиялық реагентті айдаудың есептік моделі сурет 2.9.1-де көрсетілген.

Ұзақтылығы аз жүйелер. р_айд және М анықтау (тапсырма 1).

Жеткілікті түрде ұзақ және тұрақты айдау шарттары үшін айдау ұңғыларына арналған Дюпюи  фомуласын қолдануға болады:

 

,                                          (2.9.1)

 

мұндағы - түп қысымы, МПа; - қабат қысымы, Па; К – қабаттың қабылдағыштық коэффициенті; μ, - айдалатын және қабат сұйықтықтарының тұтқырлығы, Па·с.

Ағынның СКҚ шығуы кезіндегі  қысымы мына формуламен анықталады:

 

,                             (2.9.2)

 

мұндағы - еркін түсу үдеуі, м/с²; ρ – айдалатын сұйықтық тығыздығы, кг/м³; – аймақ ұзындығы, м; D_шег – аймақ диаметрі, ол шегендеу тізбегінің ішкі диаметріне тең, м; - түптік аймақтың гидравликалық кедергі коэффициенті, ол ең алдымен ортаның тұтқырлығына, сонымен қатар ағын жылдамдығына, диаметрге және құбырлардың кедір-бұдырлығына тәуелді болады.

Ұңғы сағасындағы ағын қысымы мына формуламен анықталады:

 

 ,                                (2.9.3)

 

мұндағы λ – сорапты  компрессорлы құбырлардың гидравликалық  кедергі коэффициенті; L – СКҚ  ұзындығы, м; D – СКҚ ішкі диаметрі, м.

 

1 – өнімді қабат; 2 –  түптік аймақ; 3 – пакерасты кеңістігі; 4 – пакер; 5 – пакерүсті кеңістігі; 6 – СКҚ; 7 – жерүсті құбыр желісі; 8 – күштік сорап

 

Сурет 2.9.1. Химиялық реагентті айдау жүйесінің есептік моделінің негізгі элементтері

 

Жерүсті аймағының басындағы  қысым мына формуламен анықталады:

 

,                 (2.9.4)

 

мұндағы құбыр желісінің жерүсті аймағының гидравликалық кедергі коэффициенті; – ұңғы сағасының және күштік топтың геодезиялық белгісінің айрмашылығы, м; құбыр желісінің ұзындығы, м; D_құб – құбыр желісінің ішкі диаметрі, м.

 , λ, анықтау кезінде кедір-бұдырлылық коэффициентін К_ш бірдей деп қабылдауға болады.

Күштік топтың сипаттамасы  негізінен қолданатын сорап типіне байланысты болады. Сораппен түзілетін  қысым мына формуламен анықталады:

 

,                       (2.9.5)

 

мұндағы сору желісіндегі қысым, Па; арын-көлемдік беріліс сорабының негізгі сипаттамасының параметрлері (, олардың өлшемдері сәйкесінше м, с/м², с²/м⁵; бұл параметрлер айдалатын сұйықтық тұтқырлығына тәуелді болады.

Тапсырма 1 шешу үшін жалпыланған тәуелділікті (2.9.1) – (2.9.5) теңдеулерді сәйкестендіріп шешу арқылы алады, бұл кезде   деп болжанады:

 

 

 

*,                                                            (2.9.6)

 

Бұл теңдеудегі тұтқырлық  орташа температура кезіндегі айдау  жүйесіндегі сұйықтық тұтқырлығына тең. Орташа температураны, мысалы, келесі формуламен есептеуге болады:

 

,                                      (2.9.7)

 

мұндағы құбыр желісін қоршаған ортаның температурасы (топырақ немесе атмосфера); бейтарап қабат температурасы; қабат температурасы.

Осылайша, тұтқырлықтың μ есептелген мәні үшін (2.9.6) теңдеуді шеше отырып, жұмысшы сұйықтықты айдау қарқынын (массалық шығын) М анықтайды. Белгілі М мәні бойынша (2.9.5) немесе (2.9.4) теңдеулерден сәйкес мәнін анықтайды. Осылайша табылған М және күштік топтың және берілген жүйенің жұмыс режимін сипаттайды [10].

 анықтау (тапсырма 2).  мәні келесі формуламен анықталады:

 

,                                                                                                         (2.9.8)

 

Ұзақ жүйелер. және М анықтау (тапсырма 1). Тапсырманы шешуге арналған теңдеулер жүйесі:

 

 ,                       (2.9.9)

 

,                (2.9.10)

 

; ;

 

; ;                             (2.9.11)

 

мұндағы сәйкесінше айдау жүйесіндегі 1-ші, 2-ші, 6-шы және 7-ші элементтердегі температураның орташа мәндері, олар жылулық есептеулер нәтижесінде анықталады.

μ=f(Т) тәуелділіктерін нақты жұмысшы сұйықтықтың температураға байланысты тұтқырлығының өзгерісін тәжірибелік зерттеу нәтижесінде анықтайды. Бұл тәуелділіктерді ЭЕМ көмегімен оптимизациялық есептеулер кезінде пайдалану ыңғайлылығы үшін эмпирикалық тәуелділіктер ретінде көрсету тиімді.

 анықтау (тапсырма 2) (2.9.10) формула бойынша жүзеге асырылады.

Пакерге түсірілетін салмақты анықтау (тапсырма 3). Пакерге түсірілетін  салмақ мәніне 1, 2, 3, 5 элементтер параметрлері әсер етеді.

Пакерге төменнен түсірілетін  қысым мына формуламен анықталады:

 

,                                 (2.9.12)

 

,                           (2.9.13)

 

мұндағы пакерасты кеңістігінің ұзындығы, м; пакерүсті кеңістігінің ұзындығы, м.

Пакерге жоғарыдан түсірілетін  қысым келесі формуламен анықталады:

 

,                                (2.9.14)

 

мұндағы құбырсырты кеңістігіндегі қысым, Па.

(2.9.1), (2.9.2), (2.9.13), (2.9.14) теңдеулерді біріктіріп шешу Δр анықтауға арналған тәуелділікті береді:

 

,        (2.9.15)

 

Егер пакер үстіндегі  кеңістіктегі сұйықтық айдалатын сұйықтық тығыздығынан ерекшеленетін тығыздыққа ие болса, онда Δр анықтауға арналған тәуелділік келесідей болады:

 

,  (2.9.16)

 

мұндағы – пакерүсті кеңістігіндегі сұйықтық тығыздығы, кг/м³; М – технологиялық сұйықтықтың массалық шығыны, ол (2.9.7) формуламен анықталады немесе айдау жүргізуге арналған тапсырмада қабылданады.

Есептеу келесі шарттарда  жүргізіледі: ерітінді тығыздығы барлық айдау жүйесінің элементтерінде бірдей және тұрақты, ҮНФ ерітіндісінің  тұтқырлығы температура мен реагент  құрамының функциясы болып табылады, СКҚ өнімді горизонтқа дейін түсірілген [11].

 

Бастапқы мәліметтер:

Қажетті айдау қарқынының мәні М_бер=1,5 кг/с;

Өнімділік коэффициенті К=0,2·10^-6 кг/(Па·с);     

Қабат қысымы р_қаб=22 МПа;

Айдау қарқынының өзгеру қадамы ΔМ=0,5 кг/с;   

Қабат сұйықтығының тұтқырлығы μ_қаб=2,5 мПа·с;   

Ұңғыдағы ерітіндінің  орташа температурасы Т=20°С;     

СКҚ диаметрі D=0,075 м;

Құбыр желісінің диаметрі D_құб=0,075 м;

СКҚ ұзындығы L=2000 м;

Құбыр желісінің ұзындығы L_құб=5000 м;

Ұңғы сағасының белгісі z_сағ=100 м;

Агрегат түрі – ЭЦН-500-700;

Агрегат белгісі z_агр=90 м;

Ерітіндінің массалық құрамы – 0,1 %;

С_р=0,1 % үшін агрегат сипаттамасы үшін эмпирикалық тәуелділіктер коэффициенттері:

      Н₀=900 м; 

      Н₁=15·10³ с/м²;

      Н₂=-21·10³ с²/м⁵; 

Агрегаттың сору желісіндегі  қысым р_сж=0,55 МПа;

Айдалатын орта тұтқырлығы μ_n=μ(С_р;Т) (кесте 2.6.2);

Құбырлардың кедір-бұдырлылық коэффициенті К_ш=50 мкм;

Қабат температурасы Т_қаб=30°С;

Құбырлар желісіндегі  ерітіндінің орташа температурасы  Т_құб=5°С;

Айдалатын орта тығыздығы  ρ=1010 кг/м³.

 

Үшнатрийфосфат ерітіндісіндегі  реагент мөлшері: С_р=0,1 %. Айдау қарқыны М=0,5 кг/с.

Қабат температурасы кезіндегі  ерітіндінің тұтқырлығы:

 

μ₁=μ(С_р;Т_қаб)=μ(0,1; 30)=0,820·10^-3 Па·с.

 

Түп қысымы:

 

 Па.

 

Ұңғыдағы орташа температура  кезіндегі ерітінді тұтқырлығы:

 

μ=μ(С_р;Т)=μ(0,1; 20)=1,004·10^-3 Па·с. 

.

 

Айдау ұңғысының сағасындағы  қысым:

 

 

 

  Па.     

 

Құбыр желісіндегі орташа температура кезіндегі ерітінді тұтқырлығы:

                          

μ₂=μ(С_р;Т_құб)=μ(0,1; 5)=1,518·10^-3 Па·с.

 

Құбыр желісінің гидравликалық  кедергі коэффициенті:

 

.

 

Ортадан тепкіш сорап шығысындағы  қысым:

 

 

 

Па.     

 

Көлемдік шығын:

 

Q=M/ρ=0,5/1010=0,49·10^-3 м³/с.

 

Сораппен тудырылатын  арын:

 

 

 

 м.

 

Сораппен тудырылатын  айдау қысымы:

 

 Па.

 

Есептеулер көрсеткендей реагенттің массалық құрамы 1 % болғанда айдаудың берілген қарқыны бір ғана ортадан тепкіш сорап арқылы қамтамасыз етілуі мүмкін.