Свободный газ

Большая часть газа, используемого в промышленности и транспорти­руемого по газопроводам, добывается из чисто газовых месторождении и залежей. Обычно этот газ сухой, его перекачивают из скважин непосредственно в газопроводы. Когда пластовое давление в газовой залежи снизится настолько, что скважины не смогут подавать газ в газопроводы из-за того, что в них более высокое давление, газ из скважин предварительно сжимается в компрессорных установках до тех пор, пока его давление не превысит давление в трубопроводе.

Коэффициент газоотдачи продуктивных пластов по отношению к геологическим запасам обычно значительно выше, чем коэффициент нефтеотдачи, причем этот газ на промыслах никогда не сжигается в факелах и не выпускается в воздух.

В газоконденсатных залежах наиболее тяжелые углеводороды в пластовых условиях растворены в газовой фазе (см. фиг. 10-4, В). В случае снижения давления, но не температуры, из газовой фазы эти углеводороды выделяются в виде жидкости. Для того чтобы обеспечить максимальное извлечение пластовых флюидов из газоконденсатных залежей, необходимо

Фиг. 10-24. Две карты расположения нефтяных (А) и газовых (Б) залежей на одной и той же площади в районе свода Сабин, центральная часть Лупзпаны и смежные территории штатов Арканзас и Техас.

поддерживать пластовое давление на уровне, превышающем давление кон­денсации. Выпавший в залежи конденсат адсорбируется на поверхности песчинок и становится практически неизвлекаемым. Поэтому газоконденсатные залежи эксплуатируются при высоких пластовых давлениях, обеспечивающих газообразное состояние пластовых флюидов. Конденсат выпадает из газа уже за пределами залежи в связи со снижением давления. Если основной целью является добыча именно конденсата, то осушенный газ вновь сжимается в компрессорах и закачивается под давлением обратно в залежь, что поддерживает пластовое давление и препятствует выпадению конденсата в пласте. Этот процесс называется сайклингом или рециркуляцией и обеспечивает наиболее высокий коэффициент извлечения жидких углеводородов из газоконденсатных залежей.

Многие районы характеризуются преобладанием какого-либо одного вида залежей - чисто газовых или чисто нефтяных. В некоторых месторождениях неглубоко залегающие горизонты являются газоносными, ниже располагаются нефтяные залежи, насыщенные растворенным газом, а самые глубокие горизонты содержат газоконденсатные залежи. В то же время наблюдаются случаи, когда одни и те же породы содержат газовую залежь и в непосредственной близости - чисто нефтяную залежь. На фиг. 10-24 показано распространение нефтяных и газовых залежей, типичное для многих нефтегазоносных районов.

Может быть предложено несколько возможных объяснений таких особенностей распространения нефтяных и газовых залежей: 1) ловушки образуются в различное время даже в одной и той же провинции, нефть и газ мигрируют в различных соотношениях в разное время, в связи с чем одни ловушки заполняются преимущественно газом, другие - преимущественно нефтью; 2) особенности образования углеводородов могли быть такими, что в одних отложениях или участках возникали главным образом газ и углеводороды с низкой точкой кипения (низким давлением насыщения), а в других - в основном нефть; 3) гидродинамические условия в прошлом могли привести к удалению нефти из ловушки и заполнению ее чистым газом; 4) могло происходить избирательное улавливание нефти или газа (см. стр. 525-526); 5) коллектор, в который попадает смесь мигрирующих нефти и газа, может содержать олеофильные частички; нефть в таком коллекторе задержится, а газ будет мигрировать дальше.

Экономические и правовые вопросы

Инженер-промысловик обязан обеспечить максимально эффективную добычу нефти и газа при минимуме затрат. Однако, кроме чисто технической стороны, эта проблема связана еще и со многими экономическими факторами и различными правилами, устанавливаемыми правительством и промышленниками.

Основными экономическими факторами, с которыми приходится иметь дело при решении вопросов разработки залежи, являются глубины скважин, стоимость бурения и эксплуатации, продажная цена нефти, арендные ограничения. Максимальная прибыль может быть получена в том случае, если стоимость добычи и транспортировки нефти меньше ее продажной цены. Величина этой прибыли определяется продуктивностью пород и извлекаемыми запасами нефти, так как эти факторы обусловливают тип и количество применяемого оборудования. На промыслах, дающих небольшую прибыль, устанавливается лишь недорогое оборудование и в минимальном количестве. Такое оборудование, естественно, не может обеспечить высокие темпы добычи, какие дает более дорогое и совершенное оборудование. В некоторых особых случаях месторождения разрабатываются, несмотря на то что они не дают прибыли в обычном денежном выражении. К таким месторождениям относятся, например, отдельные месторождения, составляющие стратегический резерв морского флота США, национализированные месторождения в некоторых странах и т.п.

Практически разработка всех месторождений нефти и газа регулируется различными правилами. Наиболее полный контроль осуществляется в тех странах, где государство является собственником минеральных ресурсов и само добывает их. Но даже в таких странах, как США, где отдельные землевладельцы являются собственниками минеральных ресурсов, заключенных в недрах их владений, государством осуществляется определенный контроль за эксплуатацией нефти и газа с целью повышения эффективности разработки месторождений и сведения к минимуму потерь национальных ресурсов. Эти правила обычно составляют часть законов об охране недр в данном штате, провинции или в целом по стране и определяют темп добычи, методы цементирования и крепления скважин, использование соленых и минерализованных вод, максимально эффективное использование пластовой энергии. Опыт научил промышленников тому, что наиболее эффективная разработка месторождений в конечном счете оказывается и наиболее выгодной. Многие правительственные постановления, направленные на повышение эффективности разработки месторождений, были приняты по инициативе именно дальновидных промышленников. При предоставлении крупных правительственных концессий нефтедобывающим компаниям всегда оговаривается максимально эффективный способ разработки месторождений. Довод один ‑ это наиболее выгодный путь добычи нефти и газа.

Постоянное повышение нефтеотдачи ‑ проблема в основном техническая. Но максимальное извлечение нефти из пласта возможно лишь в том случае, если усилия как техников, так и предпринимателей будут направлены к одной цели ‑ наиболее полному использованию пластовой энергии. Поскольку нефть, остающаяся в истощенном пласте, становится практически неизвлекаемой, потеря пластовой энергии равносильна потере нефти.

Заключение

Основные положения механики пласта применительно к геологии нефти и газа следующие:

Огромная масса новых количественных и полуколичественных данных, постоянно пополняющих наши знания о процессах, происходящих в продуктивном пласте, заставляет существенно менять многие старые представления о механике пласта и составлять новые.

Природный резервуар и насыщающие его флюиды - это сложный комплекс многих взаимосвязанных переменных, чувствительных к различным изменениям. Изменение одной из переменных тотчас ведет к нарушению установившегося в пласте равновесия, что в свою очередь обусловливает возникновение ряда новых процессов. Несомненно, в течение геологического времени такие изменения происходили неоднократно, и мы можем представить себе, что почти каждое изменение геологических условий в прошлом отражалось на истории нефтяных и газовых залежей. Из этого следует, что знание общих черт истории геологического развития того или иного района может быть использовано для более обоснованных поисков новых месторождений нефти и газа. Мы видим, что изучение практически всех отраслей геологической науки необходимо для правильного понимания геологического строения и истории развития района.

Механика пласта позволяет установить, что огромные количества нефти остаются в пласте иеизвлеченными, но она также показывает.- и это, пожалуй, важнее,- почему нефть стала неизвлекаемой. Все. что мы знаем о породе-коллекторе и насыщающих ее флюидах,- еще один шаг в направлении решения грандиозной проблемы «Как добыть неизвлекаемую нефть?» Возможно, что в США, добывших за всю историю нефтяной промышленности огромное количество нефти, будет найдено решение этой проблемы. Однако следует иметь в виду, что это .решение зависит не только от одних геологов.

Цитированная литература

1. Еlkins L.Е., Petroleum Reservoir Mechanics, Scientific Monthly, 70, № 2, pp. 122 - 126, 1950.

2. Sage В.Н., Lасеу W. N., Volumetric and Phase Behavior of Hydrocarbons, Stanford Univ. Press, Stanford, California, 299 p., 1939.

3. Sherborne J.E., Fundamental Phase Behavior of Hydrocarbons, Tech. Pub. 1152, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 136, pp. 119-133, 1940. Clark N. J., It Pays to Know Your Petroleum, World Oil: Part I, pp. 165-172, 1953: Part II, pp. 208-213, 1953. (Четкое изложение проблемы фазового состояния углеводородов в различных пластовых условиях и при различных условиях разработки залежи.