Пластовая энергия

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»