Сегрегация нефти и газа и вытеснение нефти из коллектора

Когда нефть попадает в ловушку, она вытесняет оттуда соленую воду, оставшуюся от древнего моря. Нефть всплывает на поверхность соленой воды с той же легкостью, что и на поверхность чистой воды (крупные разливы нефти в море показывают, что это действительно так). Поэтому нефть и газ продолжают перемещаться вверх, оставляя соленую воду в нижней части породы-коллектора (рис. 3.8). Газ еще легче, чем нефть, поэтому он обычно находится в самых верхних частях ловушки. Нефть, а также нефть с растворенным газом располагаются ниже, чем чистый газ. Соленая вода находится под нефтью.

Рис. 3.8. Газ, нефть и вода в коллекторе стремятся разделиться в соответствии с величиной их плотности

Поскольку вода с растворенной солью тяжелее, чем нефть, она не вытесняется полностью из пространства пор ловушки. Оставшаяся вода, которая называется реликтовой водой, заполняет меньшее пространство пор или образует пленку на поверхности частиц или зерен горной породы. Нефть и газ, таким образом, располагаются в порах, покрытых этой пленкой. Вот почему вода с растворенной солью часто поступает из скважины вместе с нефтью или газом. Когда нефть и газ попадают в ствол скважины, а затем поднимаются к поверхности, они увлекают вместе с собой реликтовую воду.

Что же является движущей силой, которая заставляет жидкость из горной породы перемещаться в ствол скважины? Иногда это перепад давления. Жидкости перемещаются из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением. Давление в стволе скважины ниже, чем в окружающих слоях горной породы, поэтому нефть, газ и вода текут туда.

Вода также вносит свой вклад в этот процесс. Если в верху коллектора происходит сброс давления, вода начинает снизу подталкивать вышележащие слои нефти и газа в направлении ствола скважины. Такая ситуация называется водонапорным режимом. Аналогично действует и газонапорный режим. Газ сосуществует с водой и нефтью в коллекторах в двух основных видах — как растворенный газ и как свободный газ. Природный газ остается в растворенном состоянии, если давление достаточно высоко, а температура достаточно низка. Когда нефть выходит на поверхность и давление сбрасывается с помощью разделительного оборудования, газ выделяется из раствора. Свободный газ обычно накапливается в верхней структурной области коллектора, где образует газовую шапку. В случае газонапорного режима ствол скважины пробуривают внутрь слоя нефти. По мере уменьшения количества нефти газ расширяется, сбрасывая давление, и заставляет нефть двигаться в сторону ствола скважины (режимы вытеснения нефти из коллектора более подробно обсуждаются в главе IV).

При эксплуатации скважины предпочтителен газ в растворенном состоянии. До тех пор пока в коллекторе имеется свободный газ в виде газовой шапки, нефть в коллекторе остается насыщенной растворенным газом. Наличие растворенного газа понижает вязкость (или текучесть) нефти и облегчает ее поступление к стволу скважины.