Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 [ 66 ] 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

видов энергии. Однако не будем здесь рассматривать отдельно этого явления, так как нет доказательств в пользу его значимости в большей части естественных нефтеносных подземных резервуаров. Для пластов же с релимом вытеснения нефти водой влияние сжатия пород, если оно и наблюдается, можно формально объединить с эффектом, обусловленным сжимаемостью воды.

Среди перечисленных выше четырех основных источников энергии первый источник определенно мало важен. Сжимаемость самой нефти недостаточно велика, чтобы объяснить ею большую часть общей нефтеотдачи, получаемой на промыслах. Так, сжимаемость сырых пластовых нефтей составляет обычно величину порядка 1,5-10""* на I ат. Отсюда, если нефть даже недо-насыщена газом при 70 ат, она расширится лишь на 1%, пока не достигнет точки насыщения. Сжимаемость воды (порядка 4,5 • 10" на 1 ат) обусловливает еще меньший процент расширения связанной воды в нефтяном горизонте, если он также не насыщен газом полностью. Упругое расширение нефти и воды может явиться главным источником притока жидкостей в скважины на раннем этапе разработки месторождений с активной контурной водой. Однако закрытые пласты не представляли бы, очевидно, промышленной ценности, если бы нефтеотдача была обусловлена в них простым расширением содержащихся в пластах жидких фаз.

Если пластовая нефть первоначально не насыщена полностью газом, но содержит все же достаточное количество его для работы по выталкиванию нефти, при заметном снижении пластового давления, то залежь подвергнется процессу расширения жидкой фазы при нефтеотдаче, который необходимо учесть при рассмотрении общего режима разработки месторождения. Этот период отбора нефти характеризуется быстрым спадом пластового давления, но при нем может произойти основное замещение отобранной пластовой жидкости, если пласт на своих контурах имеет массу подвижной воды. По сравнению с ролью газа, растворенного в большинстве пластовых нефтей, или упругостью сжатой воды в примыкающих водяных пластах энергия расширения жидких фаз внутри нефтенасыщенной породы имеет с точки зрения нефтеотдачи второстепенное значение.

Сила тяжести всегда присутствует в подземных резервуарах, насыщенных жидкостями. Под ее влиянием наблюдается стремление к разделению по удельным весам между газовой и жидкой фазами, а также между нефтяной и водной фазами. Это распределение по удельным весам особенно характерно для возникновения «газовых шапок» или зон с относительно высоким газонасыщением на структурных гребнях нефтенасыщенного горизонта. Под действием силы тяжести может иметь место длительный приток нефти к эксплуатационным скважинам даже после того, как все давление растворенного газа в пласте истощилось. Образование газовой шапки в процессе эксплуатации является

обычным в пластах, работающих на режиме «растворенного газа» при заметном структурном рельефе и при умеренных режимах отбора нефти. Однако сила тяжести является второстепенным фактором в непосредственном механизме нефтеотдачи до тех пор, пока перепады давления по всему горизонту превышают эквивалентный напор нефтяного столба высотой, равной мощности нефтяного слоя.

Гравитационное дренирование имеет значение главным образом в условиях, где энергия, связанная с давлением жидкостей, сильно истощена, а продуктивный пласт имеет достаточную мощность и проницаемость, чтобы поддерживать текущие дебиты, обеспечивающие непрерывную насосную эксплуатацию. Действие силы тяжести, выражающееся в гравитационном разделении газа от нефти в пласте при расширении газовой шапки и в сопутствующем стекании нефти вниз по падению пласта, может иметь большое значение, так как определяет гораздо большую нефтеотдачу, чем при «режиме растворенного газа».

Во всех известных месторождениях пластовые нефти содержат растворенный газ. Во многих пластах имеется больше газа, чем это может содержаться в растворенном состоянии в нефти даже при начальном пластовом давлении. Тогда избыток газа залегает поверх нефтенасыщенного горизонта, в газовой шапке или зоне свободного газа. В ряде нефтеносных пластов нефть просто насыщена газом без образования газовой шапки. И, наконец, имеется много пластов, которые насыщены газом не полностью и в различной степени. В некоторых случаях давление точки насыщения может равняться, например, 7 ат, даже если первоначальное пластовое давление превышает 70 ат. В таких условиях энергия растворенного газа не проявляется до тех пор, пока пластовое давление не упадет до точки насыщения.

Количество энергии в фазе свободного газа, заключенного в нефтяном пласте, пропорционально его объему, приведенному к обычным условиям, и логарифму давления. Если нефть недо-насыщена газом на несколько десятков атмосфер, все же в пласте имеется достаточно энергии для вытеснения нефти Ч Однако сильный рост усадки нефти, связанный с возросшим количеством выделяющегося газа из раствора, может привести к заниженным количествам добытой нефти, приведенной к поверхностным условиям, по сравнению с условиями, когда нефть содержит относительно меньшие объемы растворенного газа.

Приведенный разбор показывает, что подземный резервуар с «газовым режимом» представляет пласт, в котором главный

Для получения неисчезающего равновесного насыщения газом и соответствующего вытеснения нефти из пористой среды достаточна растворимость газа, равная 0,2 mJm при условии, что газ освобождается из раствора в основном при атмосферном давлении. Однако с практической точки зрения нефть, вытесненную таким образом, нельзя получить в пра-мышленно выгодных количествах.

источник энергии, требуемой для создания течения нефти по направлению к эксплуатационным скважинам, связан с газом, растворенным в нефти, или скопившимся в зоне свободного газа, которая может залегать поверх слоя, насыщенного нефтью. Если в начальной стадии разработки в пласте нет газовой шапки, то механизм нефтеотдачи носит название «режима растворенного газа». Если же пласт содержит газовую шапку значительной величины, а нефтеотдача регулируется так, что газовая шапка расширяется, но без непосредственного рассеяния газа из последней, то механизм нефтеотдачи часто носит название «режим расширения газовой шапки» (или «газонапорного»). Чтобы получить значительную разницу в режиме работы пласта и нефтеотдаче, необходимо, однако, чтобы расширение газовой шапки сопровождалось активным проявлением силы тяжести, соответствующей отеканию нефти вниз по падению пласта.

Имеются промышленные нефтяные месторождения, которые изолированы от взаимодействия с водоносными слоями. Однако большая часть разрабатываемых месторождений ограничена водоносными пластами и представляет с ними единую гидрологическую систему. Наличие законтурных водяных зон обычно устанавливается бурением специальных скважин, которые оконтури-вают площадь нефтеносности. Если нефтеносный пласт имеет крутое падение, то плоскость контакта нефти с массой воды имеет ограниченные размеры; залежь имеет «контуры краевой воды» и соответствующий напор, который является основным фактором вытеснения нефти из пласта. Для пологопадаюших пластов плоскость контакта воды и нефти может залегать под значительной частью нефтяного горизонта. Тогда соответствующее количество эксплуатационных скважин может испытывать напор «подошвенной» воды при условии, что вода подвижна и затопляет нефтяной пласт с достаточной скоростью, чтобы заместить отбор нефти.

В любых случаях водяной пласт содержит энергию упругого сжатия воды, которая освобождается при снижении давления в нефтеносном пласте, в результате отбора жидкости из него через эксплуатационные скважины. Вследствие меньшей сжимаемости воды расширение ее объема при снижении давления меньше, чем у нефти. Однако общая площадь водяной части пластов часто намного превышает площадь нефтяной залежи, которую они окаймляют так, что, несмотря на меньшую сжимаемость воды, общие объемы расширения ее могут превышать весь первоначальный объем пластовой нефти. Большая часть известных нефтяных месторождений имеет площади меньше 25 км, водяные же системы площадью свыше 2500 км- не являются редкостью. Кроме того, в некоторых водяных пластах падение давления может сопровождаться выделением газа аналогично явлениям, происходящим в нефтяной зоне, что может вызвать большую эффективную сжимаемость, чем сжимаемость нефти в точке насыщения.