4 Қабаттағы сұйықтық пен газдардың жағдайлары

4.1 Мұнай және газ кен орындары

Мұнайдың немесе газдың кеуекті тау жынысында (коллекторда) табиғи жиналымы – мұнай немесе газ кеніші деп аталады.

Мұнай немесе газ коллектордың кеуекті жынысын қамтып, қанықтырады. Үстінен және астынан өткізбейтін жыныстармен оқшауландырылған қоршалған коллекторлар мұнай немесе газ қабаттары деп аталады. Мұнай және газ қабатының қалыңдығы (қуаты) бірнеше сантиметрден бірнеше ондаған метрге дейінгі аралықта ауытқуы мүмкін; олардың ені мен ұзындығы – бірнеше ондаған метрден бірнеше ондаған километрге дейін өзгереді. Әр түрлі пішіндегі мұнай және газ қабаттары көп жағдайларда көлденең жазықтыққа түрлі бұрышпен орналасады.

Қабаттардың еңкіш орналасуы кезіндегі мұнай және газ кенішінің төмен бөлігі мұнай және газ қабат суларына тіреледі. Бұл су контурлы немесе шеткі су деп аталады, өйткені ол кеніштің мұнайлы (газды) бөлігін шектейді, контурлайды. Табан кеніштерінде қабат суын түптік дейді, өйткені бұл жағдайда мұнай немесе газ суда қалқып жүретін секілді.

Мұнай және газ кеніштері әр түрлі геологиялық жастағы: ежелгіден – кембрийден бастап, төртікке дейінгі, барлық дерлік шөгінді тау жыныстарында кездеседі. Жер қабығының бір ауданында орналасқан мұнай және газ кеніштерінің жиынтығы мұнай және газ кен орнын түзеді.

Әр түрлі кен орындарындағы мұнай немесе газ қабатының (кеніштерінің) саны әр түрлі болуы мүмкін – бірден бірнеше ондыққа дейін. Осыған байланысты кен орындар бір қабатты немесе көп қабатты болып бөлінеді.

Мұнай, газ және газмұнайлы қоспалар олардың құрамына, қатынасына, қысымына және температурасына байланысты кеніште әр түрлі күйде – газ, сұйық немесе газ-сұйық қоспа күйінде орналасуы мүмкін.

Мұнай кенішінде көп мөлшердегі газ саны құрылысы сезімтал бөлікте газ телпегі ретінде орналасуы мүмкін. Сонымен қатар мұнайдың сұйық көмірсутектерінің бөлшегі парк және газды фаза күйінде орналасады. Қабатта жоғарғы қысымда газ тығыздығы едәуір мәнді болады. Бұндай жағдайда сығылған газда мұнайдың көп мөлшері ериді, бензинде немесе өзге сұйық көмірсутектерде мұнай мен күрделі битумдердің еруі секілді. Нәтижесінде мұнай сығылған газда толық еріген болады. Егер де кеніштегі газ мөлшері мұнаймен салыстырғанда аз, ал қысым едәуір жоғары болса, газ мұнайда толық ериді, сол кезде газ мұнайлы қоспа бір фазалы (сұйық) жағдайында жайылады.

Сондықтан, жайылу шартына және кеніштегі мұнай мен газдың мөлшерлік қатынасына байланысты кеніштер: мұнайлы, газды, газмұнайлы (газ телпекті және мұнайлы бөлік), газоконденсатты болып бөлінеді.

Өз кезегінде жекелеген мұнай және газ кен орындары құрамы әркелкі болатын кен орындарды қосуы мүмкін: мұнайлы, газды, газмұнайлы және т.б.

4.1- суретте антиклинал типті көп қабатты мұнай-газ кен орны схемалы түрде келтірілген. Бұл кен орындарда А қабаты – таза газды, Б және В қабаттары – мұнайлы. Б қабатының жоғарғы бөлігі газбен толтырылған. Қабаттардың төменгі бөліктері қабаттық сумен шектелген.

4.2 Қабат сулары

Биіктік бойынша мұнай-газды қабаттағы сұйықтық пен газдың таралуы олардың тығыздығына сәйкес келеді. Қабаттың жоғарғы бөлігінде газ орналасады (Б қабат 4.1-сурет), төменде мұнай жайғасады, ол астынан қабаттық сумен шектеледі. Алайда, зерттеулермен бекітілгендей мұнай және газ кеніштерінде қабаттық су тек таза күйінде орналаспуы да мүмкін.

Әр түрлі ғылыми-зерттеу институтарында жүргізілген құрамында мұнайы бар жыныстардағы керннің көптеген зерттеулері дәлелдегендей, аз өткізгішті қабатта 35-40% су болған кезде ұңғы сусыз мұнайды береді, яғни байланысқан су қабатта қозғалмайды.

Қабаттық сулар әдетте қатты минерализацияланған болып табылады. Мұнай асты кен орындарының минерализациясы бірнеше жүздеген г/м³ қабат суынан 300 кг/м³ қоюланған қоспа болады.

4.1-сурет. Мұнай-газ кен орнының схемасы.

Қабат сулары қатарына кіретін минералды заттар натрий, калий, магний және өзге де металдардың тұздарында келтірілген. Қабаттық сулардың негізгі тұзы болып хлоридтер (С1), сонымен қатар сілтілі металдардың карбонаты (CO₃) және сілтілер биокарбонаттары және сілтілі жер металдары табылады. Көптеген қабат сулары құрамында йод және бромның көп болуымен ерекшеленеді. Қабаттық суларда газ күйлі заттардың қатарынан көмірсутекті газдар, ал кейде күкіртті сутектің елеулі өлшемі кездеседі. Қабаттық сулардың құрамы көптеген факторлармен: қабаттық жыныстың минералды құрамы, оның гидрогеологиялық режим сипаты, қабат жасы, температуралық шарт, қабат қысымының өлшемі және т.б. байланысты.

Қабаттық судың тығыздығы ондағы еріген тұздар санына байланысты 1010-нан 1200 кг/м³-дейін және одан көп аралығында болады. Су тығыздығының өлшемі басқа мәліметтермен қатар суды тану кезінде және мұнай шығарудың гидрогеологиялық есебі кезінде айқын қасиеті ретінде қолданылады. Су тығыздығын ареометрмен және пикнометрмен өлшейді. Кәсіптік жағдайда су тығыздығының орнына оның тұздықпен көбіне сипатталатын минерализациялау деңгейін анықтайды.

Судың тығыздығын анықтау 100 г суда еріген барлық тұздардың құрамының толық салмақтық өлшеміне әкеледі. Тұздықты градустағы Боме (°Бе) шкаласы бар солемер деп аталатын ерекше ароеметрлермен өлшейді. Бұл шкаланың нөлдік нүктесі 15°С температурадағы дистилденген суға солемердің енуін сипаттайды. Солемердің әр градусының бағанасы сол температурадағы хлорлы натрий ерітіндідегі тұздық таразылық жиынының 1% сәйкес келеді.

Судың тұздығына байланысты тығыздығын былай анықтайды:

(4.1)

мұнда °Бе – Боме градусындағы тұздық көрсеткіші.

Қабат суының тұтқырлығы (гидродинамикалық есептеуде қолданылатын) көп жағдайда мұнай тұтқырлығынан едәуір кіші, оны пайдалану кезінде кеніштің кеуекті ортада мұнай мен судың бірлесе қозғалуының негізгі факторы болып табылады.

Аз тұтқырлығына байланысты су мұнайға қарағанда қозғалысқа бейім келеді, сондықтан олардың қабатта бірлесе қозғалысы кезінде су мұнайды озады және бұрғылау ұңғысына тез жетеді.

Барлық сұйықтар сияқты судың да тұтқырлығы температура артқан сайын төмендейді. 20°С кезінде судың тұтқырлығы 1спз, ал 100° С - тек 0,284 спз болады. Қабаттық сулардың геофизикалық есептеулерде жиі қолданылатын электроөткізгіштігі судың минерализациялау деңгейі мен судағы еріген тұздардың химиялық құрамына тәуелді болады.