2015-07-03
1417
Жидкость и газ в недрах находятся в равновесном состоянии и располагаются горизонтальными слоями соответственно своим плотностям: внизу вода, выше нефть и вверху – газ. Это единая стабилизированная гидродинамическая система, которая находится под некоторым давлением. Она обладает естественной пластовой потенциальной энергией. После вскрытия пласта скважиной и вызова притока давление на забое скважины уменьшается, а жидкость и газ начинают перемещаться к зонам с пониженным давлением, т. е. к забоям скважин. Пластовая энергия расходуется на это перемещение и на преодоление сопротивлений, возникающих при движении жидкостей и газа в пористой среде.
Движению жидкости помогают следующие силы:
1) напор пластовых контурных вод;
2) упругость жидкости и пород пластов;
3) напор свободного газа, заключенного в газовой шапке;
4) расширение растворенного в нефти сжатого газа;
5) сила тяжести нефти.
Препятствуют и затрудняют движение нефти:
1) силы трения жидкости и газа, обусловленные их вязкостью;
|
|
|
2) капиллярные и молекулярно-поверхностные силы.
Эффективность разработки нефтяной залежи определяется коэффициентом нефтеотдачи – отношением извлеченного из залежи количества нефти к ее начальным запасам. На практике только треть или половину нефти извлекают на поверхность, а две трети остается в недрах. Даже в лабораторных условиях коэффициент извлечения нефти меньше единицы.
Сопротивление движению жидкости и газа по пласту зависит от вязкости движущихся жидкостей и газа и от скорости потока. Высокая вязкость затрудняет перемещение частиц флюидов. В процессе движения флюидов проявляются силы внутреннего трения жидкости и газа, силы межфазного трения, трение флюидов о стенки поровых каналов коллектора. При движении трехфазной жидкости вперед прорывается газ, потому что он имеет наименьшую вязкость. Затем следует вода, а в последнюю очередь – нефть как жидкость с наибольшей вязкостью. Размеры и форма пор и каналов в породе определяют скорость движения жидкости. При крупных порах скорость потока больше. Хорошая сообщаемость пор уменьшает суммарное трение на прохождение флюидов и способствует возрастанию скорости потока.
На рис. 5.1 показаны песчинки коллектора, насыщенного нефтью и водой. Нефть обволакивает часть песчинок полностью, некоторые частицы песка окружены связанной водой. Чтобы жидкость пришла в движение, нужно преодолеть молекулярно-поверхностные силы, удерживающие нефть и воду в пласте. Чем меньше диаметр поровых каналов, тем труднее заставить жидкость двигаться. И все равно часть нефти останется в пласте после его отработки, потому что силы поверхностного натяжения не позволят удалить всю пленочную нефть.
а б в
Рис. 5.1. Схема насыщенности песка нефтью и водой:
а – насыщенность нефтью; б – насыщенность водой и нефтью; в – насыщенность водой
