ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

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