Главная Обратная связь

Дисциплины:






Пластовая энергия и силы, действующие взалежах нефти и газа



Источниками энергии, обеспечивающей движение жидкостей и газов в продуктивных пластах, являются собственная пластовая энергия системы и энергия, подаваемая извне, главным образом путем нагнетания в пласты под высоким давлением жидкостей и газов.
Основными источниками пластовой энергии служат:

* энергия напора пластовой воды (краевой или подошвенной);

* энергия расширения свободного газа (газа газовой шапки);

* энергия расширения растворенного в нефти газа;

* энергия упругости жидкости и породы;

* энергия напора нефти (гравитационная энергия).

Запасы и интенсивность проявления различных форм энергии зависят от геологического строения залежи и всего района, коллекторских свойств пласта, свойств пластовых жидкостей и газов.

Энергии различного вида могут проявляться в залежи совместно, а энергии упругости нефти, воды, породы наблюдаются всегда. В нефтегазовых залежах в присводовой части активную роль играет энергия газовой шапки, а в приконтурных зонах - энергия напора или упругости пластовой воды. В зависимости от темпа отбора нефти добывающие скважины, расположенные вблизи внешнего контура нефтеносности, могут создавать такой экранирующий эффект, при котором в центре залежи действует в основном энергия расширения растворенного газа, а на периферии - энергия напора или упругости пластовой воды и т. д. Эффективность расходования пластовой энергии, т. е. количество получаемой нефти на единицу уменьшения ее величины, зависит от вида и начальных запасов энергии, способов и темпа отбора нефти.

Пластовая энергия расходуется на совершение работы по перемещению жидкостей и газов в пласте и подъему их на поверхность.


Силы сопротивления движению нефти по пласту.

Основная доля пластовой энергии идет на преодоление сил внутреннего трения, обусловленных вязкостью жидкостей и газов, и сил трения, возникающих при движении жидких и газовых фаз относительно друг друга, вязкостная составляющая потерь энергии прямо пропорциональна скорости движения и вязкости жидкости или газа.

Часть пластовой энергии тратится на преодоление сил инерции, проявляющихся при фильтрации жидкостей и газов с высокими скоростями. В поровом пространстве сложной структуры, скорость частиц жидкости и газа, проходящих через сужения и расширения поровых каналов, постоянно увеличивается и уменьшается. Изменение скорости и направления движения частиц - причина возникновения сил инерции. Инерционная составляющая потерь пластовой энергии прямо пропорциональна плотности жидкости или газа к квадрату скорости движения. Ее доля особенно заметна при фильтрации газов, движущихся в пластах с высокими скоростями. Некоторая доля пластовой энергии тратится на преодоление сил, которые обусловлены поверхностными явлениями, сопровождающими фильтрацию жидкостей и газов, в частности на преодоление капиллярных давлений, разрушение поверхностных адсорбционных слоев, образование новых поверхностей при отмыве и диспергировании нефти.



Определенная часть пластовой энергии расходуется на движение жидкостей и газа в стволе скважины, подъем их на поверхность и движение по внутрипромысловым коммуникациям в период фонтанной эксплуатации скважин.

В зависимости от геологического строения месторождения и условий залегания нефти и газа фильтрация их к скважинам происходит под влиянием различных видов пластовой энергии. Это может быть энергия напора подошвенных л краевых вод, энергия сжатых газов газовой шапки, потенциальная энергия сжатых горных пород и пластовых жидкостей. В изолированных от окружающих пластов залежах нефть может притекать к скважинам под влиянием энергии растворенного газа, выделяющегося из нефти при снижении давления в пласте. Он, расширяясь, устремляется в зоны пониженного давления (т. е. к забоям добывающих скважин), захватывая и вытесняя нефть из пласта. В энергетически истощенных ^ластах большой толщины нефть в скважины из'пласта может стекать под влиянием своей силы тяжести (потенциальная энергия, обусловленная силой тяжести). В газовых залежах основными ее источниками являются энергия самого сжатого газа и энергия напора пластовых вод. Пластовая энергия расходуется на преодоление фильтрационных сопротивлений, возникающих под влиянием сил трения при движении жидкостей и газов в пористой среде, а также на преодоление кашиллярных сил в случае течения смесей нефти, воды и газа, [^зависимости от вида энергии, под влиянием которой нефть и газ вытесняются из пласта, различают следующие виды режимов разработки нефтяных месторождений: водонапорный и упруговодонапорный; газонапорный, растворенного газа и гравитационный. При проявлении нескольких видов пластовой энергии режим разработки становится смешанным.

В случае газовых месторождений обычно наблюдаются режимы расширяющегося газа или смешанные — газовые режимы совместно с водонапорным, если окружающие залежь пластовые воды активно продвигаются в пласт по мере снижения давления. Наиболее эффективны в условиях нефтяных месторождений водонапорные режимы разработки. В чистом виде водонапорный режим возникает при непрерывном питании пласта поверхностными (дождевыми) или нагнетаемыми в пласт водами. Упруговодонапорная его разновидность связана с пластами, имеющими вокруг залежи обширные водоносные области с большим запасом упругоемкости пластовой системы. При этом нефть вытесняется водой, обладающей по сравнению с газом повышенной вязкостью и моющими свойствами. Коэффициент конечной нефтеотдачи {отношение суммарного количества извлеченной из залежи нефти к первоначальным ее запасам) в случае водонапорных режимов разработки может достигать 0,7—0,8.

При газонапорном режиме, который возникает в нефтяных залежах с газовой шапкой, конечная нефтеотдача даже в благоприятных условиях ниже 0,6—0,7, так как газ обладает пониженными по сравнению с водой вытесняющими свойствами. Вследствие незначительной вязкости газ быстро прорывается к забоям нефтяных скважин, что сопровождается снижением эффективности вытеснения нефти из пласта. При этом газовый фактор (объем газа, добываемого вместе с 1 м3 нефти) быстро возрастает. Этот процесс приводит к истощению энергии сжатого газа газовой шапки.
Низкая конечная нефтеотдача присуща залежам, разрабатываемым на режимах растворенного газа (0,15—0,3), которые возникают в изолированных от окружающих пластовых систем месторождениях. Во время отбора нефти из них пластовое давление снижается во всей залежи ниже давления насыщения нефти газом. Выделившийся свободный газ, вначале расширяясь, вытесняет нефть очень эффективно, пока он находится в порах в неподвижном состоянии. По мере дальнейшего увеличения насыщенности пор газом он быстро приобретает подвижность, устремляется в зоны пониженного давления по газонасыщенным путям,захватывая из пласта некоторое количество нефти. При этом эффективность вытеснения ее резко ухудшается, запасы растворенного газа быстро истощаются и значительные количества нефти остаются в пласте неизвлечен-нымиТ^Поэтому на практике в залежах, природные условия в которых способствуют возникновению режима растворенного газа, искусственно создаются более эффективные режимы вытеснения (водо- или газонапорный) за счет заводнения залежи или путем нагнетания газа в повышенные части структуры. На режиме растворенного газа обычно разрабатываются лишь небольшие залежи или отдельные ее изолированные участки, в условиях которых экономически нецелесообразно бурение нагнетательных скважин и невыгодна организация процесса поддержания пластового давления (т. е. искусственного пополнения пластовой энергии).
В большинстве нефтяных месторождений природные условия таковы, что естественные притоки воды в залежь извне недостаточны для поддержания пластового давления на необходимом уровне (свыше давления насыщения нефти газом) при установленных отборах нефти. Поэтому для предотвращения процесса выделения газа из нефти и засорения им продуктивных пластов на большинстве месторождений Советского Союза поддерживается наиболее эффективный водонапорный режим вытеснения путем искусственного заводнения пластов. Лишь небольшая часть залежей, имеющих очень хорошую связь с окружающими их водонапорными системами, разрабатывается придстественном водонапорном режиме.

Щежим разработки залежи, которому способствуют природные условия, можно установить по данным геологического строения региона и залежи, по результатам совокупных наблюдений за характером эксплуатации скважин и изменением пластового давления, поданным анализа свойств горных пород и пластовых жидкостей.. ./Например, Сёсли режим водонапорный, то газовый фактор скважины мало изменяется со временем, пластовое давление обычно существенно превышает давление насыщения нефти газом. При заданном забойном давлении дебит скважины может длительное время быть примерно одинаковым] (если нет каких-либо причин ухудшения фильтрационных свойств пласта — выпадения солей, отложения смодл парафина, заиливания пор глинистыми частицами и т. д.)АПри режиме растворенного газа со временем быстро увеличивается газовый фактор. При упруговодонапорном режиме непрерывно снижается пластовое давление, если отбор жидкости из залежи поддерживается постоянным

В газовых (изолированных) залежах при режиме расширяющегося газа пластовые воды практически не вторгаются в пределы продуктивной части пласта и объем газовой части залежи можно считать постоянным. Поэтому отбор газа сопровождается постоянным снижением пластового давления (пропорционально суммарному отбору газа). По снижению давления в зависимости от объема отобранного газа можно судить о его запасах в залежи. В случае смешанного газового и водонапорного режимов вступающая в пласт вода компенсирует частично или полностью'падение пластового давления во время отбора газа. Коэффициент конечной газоотдачи (отношение суммарного объема извлеченного из пласта газа к его начальным запасам) при газовом режиме достигает 95 %, а при водонапорном режиме находится в пределах 50—85 %., так как часть газа остается защемленной в зоне наступления





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...