Природные режимы залежей нефти и газа

Природным режимом залежи нефти и газа называется совокупность естественных сил, которые обеспечивают перемещение нефти и газа в пласте к забоям добывающих скважин. Основные источники движущих сил в нефтяных залежах: упругость жидкости и породы, давление сжатого газа газовой шапки, упругость выделяющегося из нефти растворенного газа, собственная сила тяжести нефти, дифференциальная энергия внутренних поверхностей пористой среды жидких фаз.

Природные режимы залежей нефти и газа:

1) Водонапорный режим

2) Упругий режим

3) Режим газовой шапки

4) Режим растворенного газа

5) Гравитационный режим

Водонапорный режим. При этом режиме фильтрация происходит под действием давления краевых или законтурных вод, имеющих регулярное питание (пополнение) с поверхности за счет талых или дождевых вод.

Условие существования водонапорного режима: P_ПЛ>P_НАС

При этом условии свободного газа в пласте нет и фильтруется только нефть или нефть с водой.

При водонапорном режиме извлечение нефти сопровождается ее замещением законтурной водой, что объясняет достаточно стабильные во времени дебиты скважин, пластовое давление и газовый фактор. Стабильность газового фактора обусловлена еще и тем, что при P_ПЛ>P_НАС выделения газа в пласте не происходит поэтому с каждой тонный нефти добывают только то количество газа, которое было в ней растворено при пластовых условиях.

Обводнение скважин происходит относительно быстро. При водонапорном режиме происходит достаточно эффективное вытеснение нефти и достигаются наиболее высокие коэффициенты нефтеотдачи.

При водонапорном режиме количество отобранной жидкости из залежи всегда равно количеству вторгшейся в залежь законтурной воды в пластовых термодинамических условиях.

Упругий режим.Вытеснение нефти происходит под действием упругого расширения самой нефти, окружающей нефтяную залежь воды и скелета пласта. Обязательным условием существования этого режима является превышение пластового давления над давлением насыщения P_ПЛ>P_НАС.. Пласт должен быть замкнутым, но достаточно большим, чтобы его упругой энергии хватило для извлечения основных запасов нефти.

Упругий режим, относящийся к режиму истощения, существенно не установившийся. Давление в пласте по мере отбора жидкости падает. Для него характерны непрерывно разрастающиеся вокруг скважины воронки депрессии, систематическое падение дебита во времени при сохранении постоянства депрессии или систематическое увеличение депрессии во времени при сохранении дебита. Газовый фактор при упругом режиме постоянный т.к. при P_ПЛ>P_НАСвыделения газа в пласте не происходит поэтому с каждой тонный нефти добывают только то количество газа, которое было в ней растворено при пластовых условиях. Темп падения среднего пластового давления может быть различным в зависимости от общего запаса упругой энергии в пласте.

Геологическими условиями, благоприятствующими существованию упругого режима, являются:

1) Залежь закрытая, не имеющая регулярного питания

2) Обширная водонасыщенная зона, находящаяся за пределами контура нефтеносности, отсутствие газовой шапки

3) Наличие эффективной гидродинамической связи нефтенасыщенной части пласта с законтурной областью

4) Превышение пластового давления над давлением насыщения

Режим газовой шапки.Проявляется в таких геологических условиях, при которых источником пластовой энергии является упругость газа, сосредоточенного в газовой шапке. Для этого необходимо, чтобы залежь была изолирована по периферии непроницаемыми породами или тектоническими нарушениями. Законтурная вода, если она имеется, не должна быть активной. Нефтяная залежь должна находиться в контакте с газовой шапкой. При таких условиях начальное пластовое давление будет равно давлению насыщения, так как дренирование залежи происходит при непрерывном расширении газовой шапки и нефть постоянно находится в контакте с газом.

Разработка месторождения при режиме газовой шапки неизбежно сопровождается падением пластового давления со всеми вытекающими из этого последствиями (уменьшение дебитов, сокращение периода фонтанирования, переход нефтяных скважин на газ и др.).

Для этого режима характерен рост газового фактора и переход скважин на добычу чистого газа по мере выработки запасов нефти и расширения газовой шапки. Режим газовой шапки имеет сравнительно небольшое распространение. Продукция скважин, как правило, безводная.

Режим растворенного газа.Дренирование залежи нефти с непрерывным выделение из нефти газа и переходом его в свободное состояние, увеличением за счет этого объема газонефтяной смеси и фильтрации этой смеси к точкам пониженного давления (забои скважин) называется режимом растворенного газа. Источником пластовой энергии при этом режиме является упругость газонефтяной смеси.

Условия существования режима растворенного газа:

1) P_ПЛ<P_НАС

2) Отсутствие законтурной воды или наличие неактивной законтурной воды

3) Отсутствие газовой шапки

4) Геологическая залежь должна быть запечатана.

При этих условиях пластовая энергия равномерно распределена во всем объеме нефтенасыщенной части пласта.

Режим растворенного газа характеризуется быстрым падением пластового давления и закономерным увеличением газового фактора, который на определенной стадии разработки достигает максимума, а затем начинает падать в результате общего истощения и полной дегазации месторождения. Режим отличается самым низким коэффициентом нефтеотдачи, в редких случаях достигает 0,25.

При дренировании залежи в условиях растворенного газа (при отсутствии искусственного заводнения), вода в продукции отсутствует.

Гравитационный режим.фильтрация жидкости к забоям происходит при наличии «свободной поверхности». Свободной поверхностью называют поверхность фильтрующей жидкости или газонефтяной контакт, устанавливающийся в динамических условиях фильтрации, на котором давление во всех точках остается постоянным. Может возникнуть в любой залежи на последней стадии разработки как естественное продолжение режима растворенного газа.

Из определения этого режима следует, что если в затрубном пространстве такой скважины существует атмосферное давление, то такое давление установится на всей свободной поверхности, разделяющей нефтенасыщенную и газонасыщенную части пласта, и фильтрация жидкости в скважину будет происходить только под действием разности уровней жидкостей в удаленной части пласта и непосредственно на стенде скважины.

В горизонтальных пластах его эффективность мала. Скважины характеризуются очень низкими, но устойчивыми дебитами. Однако в крутопадающих пластах эффективность гравитационного режима увеличивается. Этот режим практического значения в процессах нефтедобычи не имеет и важен только для понимания процессов, происходящих в нефтяных залежах при их разработке.