Пластовая энергия и силы, действующие в залежах

Всякая нефтяная и газовая залежь обладает запасом по­тенциальной энергии, количество которой определяется пла­стовым давлением и общим объемом всей системы — неф­тяной или газовой залежи и окружающей эту залежь водя­ной зоны.

Чем большие массы воды окружают нефтяную или газо­вую залежь и чем выше пластовое давление, тем большим запасом природной энергии обладает залежь.

До вскрытия пласта скважинами жидкость и газ находятся в нем без движения в состоянии статического равновесия и располагаются по вертикали соответственно своим плотнос­тям. После вскрытия пласта скважинами и создания на их забое давления, меньшего, чем в пласте, равновесие в нем нарушается: 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 движение жидкостей и газа в пористой среде. По мере расходования энергии пластовое давление в большинстве случаев снижается.

Таким образом, залегающие в пластах нефть и газ нахо­дятся под действием сил, совокупность которых обусловлива­ет движение нефти, газа и воды в пластах при их разработ­ке, а также характер и интенсивность этого движения.

Силы, действующие в пласте, можно разделить на две группы: силы движения и силы сопротивления, противодей­ствующие движению жидкостей и газа и удерживающие нефть в пластах.

К силам, обусловливающим движение нефти, газа и воды в пластах, относятся следующие:

1) вызываемые напором пластовых контурных вод;

2) проявляющиеся в результате упругости пластовых водо­напорных систем, т. е. упругости жидкости и собственно пород пластов;

3) вызываемые напором свободного газа, заключенного в газовой шапке;

4) вызываемые расширением сжатого газа, растворенного в нефти;

5) сила тяжести нефти.

К силам сопротивления движению нефти в пласте отно­сятся:

1) внутреннее трение жидкости и газа, связанное с пре­одолением их вязкости;

2) трение нефти, воды или газа о стенки поровых каналов нефтегазосодержащей породы;

3) межфазное трение при относительном движении жид­кости и газа по пласту;

4) капиллярные и молекулярно-поверхностные силы, удер­живающие нефть в пласте благодаря смачиванию ею стенок поровых каналов.

Гидравлическое сопротивление движению жидкости и газа по пласту зависит прежде всего от вязкости движущихся жидкостей и газа и от скорости потока. Чем выше скорость потока, тем больше силы сопротивления. Чем выше вязкость, тем больше силы сопротивления.

Сопротивление трению при прохождении жидкости и газа через породу зависит от размеров пор и каналов в породе, а также от степени однородности сечения и шероховатости стенок пор.

Силы сопротивления при движении нефти через пески тем больше, чем меньше диаметр зерен и сечение каналов в породе пласта.

Силы сопротивления в результате межфазного трения воз­никают при движении компонентов относительно друг друга, которое вызвано разностью их вязкости.

В мелких порах большое значение имеют капиллярные силы, удерживающие жидкость и противодействующие дви­жущим силам пласта, стремящимся их вытеснить [9].

Избирательное смачивание нефтью и водой песчинок пла­ста имеет существенное значение, определяющее величину нефтеоотдачи пласта.