Нефть не обладает собственной энергией движения. Энергия природного резервуара, заставляющая нефть двигаться в скважины,- это потенциальная энергия пластового давления. Эта энергия заключена главным образом в сжатых флюидах, и ее величина определяется в основном потенциалом, т. е. гидростатическим напором пластовых флюидов. В меньшей степени пластовая энергия накапливается в сжатых горных породах, образующих природные резервуары. Таким образом, общая картина движения флюидов из пласта в скважину определяется количеством и характером энергии, заключенной в этом пласте, и эффективностью ее использования.
Для того чтобы нефть и газ могли двигаться в эксплуатирующуюся скважину, пластовая энергия должна быть достаточной для преодоления, во-первых, контактных сил, удерживающих нефть или газ в порах коллектора, и, во-вторых, вязкости нефти и газа, также создающей определенное сопротивление их движению. Требуется достигнуть такого капиллярного давления, которое заставило бы нефть перемещаться из данной поры в соседнюю, затем ‑ в следующую, и так до самой скважины. Этому процессу способствует образование вокруг скважины зоны пониженного пластового давления. Нефть, адсорбированная на зернах минералов, не извлекается из пласта, так же как и нефть, удерживающаяся в мельчайших порах или в виде висячих колец на контактах этих частичек. Для движения газа, обладающего незначительной вязкостью, требуется гораздо меньшая энергия, чем для перемещения нефти.
|
|
Если скважина фонтанирует нефтью или газом, это значит, что пластовое давление преодолевает вес столба нефти, газа и некоторого количества воды высотой от резервуара до устья скважины и выталкивает эту нефть на поверхность. Если давление обеспечивает продвижение нефти только к забою скважины, то для извлечения такой нефти требуется применение глубинного насоса. Когда же пластовое давление оказывается недостаточным даже для перемещения нефти в скважину, приходится прибегать к методам искусственного восстановления давления путем закачки в пласт воздуха, газа или воды до тех пор, пока градиент давления не повысится настолько, что нефть будет вновь продвигаться в скважину.
В момент вскрытия пласта скважиной пластовая энергия высвобождается. Вокруг скважины образуется зона пониженного давления, возникает градиент потенциала флюида, и флюид начинает двигаться в направлении скважины. Если количество пластовой энергии невелико, снижение пластового давления на единицу добытых нефти или газа будет весьма заметным уже на первых стадиях разработки залежи. В противном случае из залежи может быть извлечено значительное количество нефти или газа прежде, чем снижение пластового давления станет ощутимым. В практике известны газовые и нефтяные залежи, характеризующиеся самой различной величиной пластовой энергии, от очень крупных до очень мелких.
|
|
Большинство залежей имеет несколько источников энергии. Ни один из них не является преобладающим на протяжении всего периода существования залежи, но каждый в той или иной мере поддерживает градиент пластового давления, направленного в сторону скважины. Эффективность разработки большинства залежей (получение максимального количества нефти из пласта) зависит в основном от вида пластовой энергии. Максимальная эффективность достигается в том случае, когда падение пластового давления на единицу добытых нефти или газа наименьшее. Залежи можно классифицировать по преобладающему виду источника пластовой энергии. Однако обычно очень трудно разобраться в различных формах пластовой энергии, особенно на ранней стадии разработки залежи, когда еще не установлено значение каждой из них для добычи нефти.
В связи с этим одной из основных задач инженера-нефтяника является возможно более быстрое определение преобладающего вида пластовой энергии, обеспечивающего наибольшую эффективность разработки залежи. Основные источники пластовой энергии, способствующие движению нефти к скважинам, следующие: 1) газ, растворенный в нефти; 2) свободный газ, находящийся под давлением (здесь выделяются два случая ‑ газовая залежь с нефтяной оторочкой и нефтяная залежь с газовой шапкой); 3) пластовое давление (также в двух разновидностях: обычное гидростатическое, иногда частично гидродинамическое давление; давление, обусловленное сжатой водой и нефтью или газом в газообразной или жидкой фазах); 4) упругое сжатие пород-коллекторов; 5) гравитационные силы; 6) комбинации перечисленных источников энергии»