Источники пластовой энергии, действующие в залежи

Приток жидкости и газа из пласта в скважину происходит под действием сил, на величину которых влияют виды пластовой энергии. Приток нефти, воды, газа обуславливаются:

1) Напором краевых вод

2) Напором газа, сжатого в газовой шапке

3) Энергией газа, растворенного в нефти и в воде и выделяющегося из них при снижении давления

4) Упругостью сжатых пород

5) Гравитационной энергией

Режим работы залежи – водонапорный режим газовой шапки (газонапорный), растворенного газа, упругий или упруговодонапорный, гравитационный и смешанный.

Водонапорный режим: возникает при наличии активных краевых вод или при искусственном заводнении пласта.

Газовый режим – (или режим расширяющегося газа) возникает при условии, когда источником является энергия самого сжатого газа, т.е. пластовые воды не активны. Пластовая энергия расходуется на преодоление сил вязкого трения при перемещении жидкостей и газов сквозь породу к забоям скважин, а также на преодоление капиллярных сил. По результатам наблюдения за движением воды и нефти в пористой среде, установлено, что в области водонефтяного контакта вместо раздельного фронтового движения фаз перемещается смесь воды и нефти. Жидкости в капиллярных каналах разбиваются на столбики и шарики, которые на время закупоривают поры пласта. Чтобы представить механизм проявления капиллярных сил – рассмотрим условие перемещения столбика нефти в цилиндрическом капилляре, заполненном водой.

	Рис.3.1. Схема деформации капли нефти при ее сдвиге в капилляре. R - радиус сферической поверхности столбика нефти, r – радиус цилиндрической поверхности, G – поверхностное натяжение на границе нефть-вода.

Под действием капиллярных сил столбик нефти будет стремиться принять шарообразную форму, оказывая при этом давление Р на пленку воды между стенками капилляра и столбиком нефти.

Р= 2G/R – G/r

С началом движения столбика нефти в капилляре возникает сила трения, обуславливаемая давлением нефти на стенки капилляра. Прежде чем столбик нефти сдвинется с места, то при этом давление будет Р’ и P”

P’ = 2G/R’, P” = 2G/ R”

Разность этих давлений будет создавать силу, противодействующую внешнему перепаду давлений.

Pc= 2G/R” – 2G/R’

Описанное явление описано при движении несмешивающихся жидкостей в капиллярных каналах – Жаменом. Дополнительное сопротивление и капиллярное давление для единичных столбиков могут быть не большие. Но в пористой среде столбики и четки образуются в больших количествах и на преодоление капиллярных сил затрачивается значительная часть пластовой энергии. Капиллярные силы способствуют уменьшению проницаемости фаз. В пористой среде водонефтяная смесь движется в капиллярах, при этом происходит деформация капель. Водонефтяные смеси могут образовываться на протяжении до сотни метров. Эффект Жамена проявляется не так интенсивно как в цилиндрических капиллярах. По-видимому, эффект Жамена в пласте ослабляется вследствие сжимаемости газовых пузырьков и упругости жидкости и пород пласта. При этом происходит сдвиг не всей массы смеси, а отдельных ее участков.

3.2.. Поверхностные явления при фильтрации пластовых жидкостей .

На фильтрацию жидкостей и газов в пористой среде влияют не только граница раздела между нефтью, газом и водой, но также и поверхностные явления, происходящие на границах твердое тело – жидкость. Например, при фильтрации через кварцевый песок углеводородных жидкостей с добавками ПАВ со временем скорость фильтрации затухает. На понижение скорости фильтрации влияет:

1. Химической фиксацией адсорбционных слоев ПАВ нефти, например кислотного типа на активных местах поверхности минеральных зерен.

2. Повышение содержания в нефти ПАВ за счет накопления в текущей нефти кальциевых и магниевых мыл.

В таких случаях наблюдается непрерывное замедление фильтрации со временем полной закупорки поровых каналов. А также, эффект затухания фильтрации нефти исчезает с увеличением перепадов давлений и повышение температуры до 65 С. С повышением депрессии до некоторого предела происходит размыв образованных ранее слоев. Это одна из причин нарушения закона Дарси (нелинейный характер зависимости расхода от депрессии) при изменении режима фильтрации углеводородных жидкостей в пористой среде. Аналогичные явления наблюдаются в промысловой практике – дебиты скважин уменьшаются вследствие образования в пласте парафиновых отложений. Чтобы улучшить, прогревают призабойную зону или обрабатывают кислотами. Следует отметить, что явление затухания фильтрации со временем не свойственны большинству пластов и скважины эксплуатируются многие годы.