Жизнь нефтяного месторождения

(Геологическая концепция)

1. Углеводородные соединения установлены и предполагаются повсеместно на нашей планете и в космосе.

2. Углеводородные скопления в разных формах и объемах имеются практически во всех сферах земной коры.

3. Залежь нефти – это открытая флюидодинамическая система с переменной эксергией, ограниченная порогом (градиентом) протекания и массо-энергопереноса, за пределами которого распространяется другая система (среда) [1].

4. Месторождения нефти и газа являются таковыми только после их выявления бурением и получения соответствующих характеристик (параметров).

5. Промышленные залежи (месторождения) являются объектами для рентабельной разработки.

6. Месторождение (залежь) в процессе разведки и разработки становится природно-техногенной системой и, одновременно, коммерческим (рыночным, экономическим) объектом.

7. Залежь нефти – живая система, которая характеризуется градиентами термодинамических параметров ΔР, ΔТ, ΔV, Δ µ.

8. Градиентные колебания любого термодинамического параметра приводят к изменению системы.

9. Главной особенностью любой живой системы является ее жизненный потенциал и работоспособность.

10. Работоспособность и живучесть системы определяется понятием (термином) «эксергия», которая в процессе жизни месторождения является величиной переменной [1].

11. График жизни месторождения в процессе его освоения (разработки) может быть представлен следующим образом (рис. 4):

Рис. 4. По оси ординат величины эксергии (Ex) или добычи нефти (Q)

РЦ – реабилитационный цикл,

МУН – методы увеличения нефтеотдачи (щадящие).

Модель состояния системы в любой период жизни месторождения можно выразить приблизительной физико-математической формулой:

Ex = [ΔР, ΔТ, ΔV, Δ µ]

где:

Ex – эксергия (работоспособность системы);

Р_пл – пластовое давление – основной энергетический потенциал флюидонасыщенной системы;

Перк – перколяция, энергия пласта, затраченная на перемещение флюидов по пласту к забоям скважин;

F_фр – коэффициент фрактальности (неопределённость, хаос, турбулентность, сложный резервуар с нелинейной перколяцией); размерность Хаусдорфа, показатель Херста, мультифрактальный параметр – размерность Реньи;

[ΔР, ΔТ, ΔV, Δ µ] – функциональные термодинамические параметры: Р – давление; Т – температура; V – объем (величина эффективного порового пространства в пласте (очаге); µ - химический потенциал.

Модель динамики флюидонасыщенной системы в период разработки месторождения может быть такой:

Ex = , где ΔР – депрессия на пласт (Р_пл – Р_заб).

Если: Ex > 1 – идет активная разработка; Ex < 1 – необходим Рц+щадящий МУН, Ex = 0 – залежь не разрабатывается.

Пояснения

1. О понятии «эксергия». Упоминание об этой новой важной функции впервые появилось в 1873 году в трудах классика естествознания Дж. Гиббса, а затем, почти столетие спустя, она была введена советскими физиками Л.Д. Ландау и Е.М. Лившицем (1964 г).

Во многих работах ее именовали «техническая работоспособность» или просто «работоспособность», а с 1956 г. за ней установилась название «эксергия», ставшее уже общепринятым [4, 6, 7].

Потоки эксергии могут быть направлены вовнутрь, если система закрытая, и во внешнюю среду, если система открытая (проточная). Если эксергия равна нулю (или стремится к минимуму), то это означает тер­модинамическое равновесие временно изолированной (закрытой) системы.

Важное значение имеет эксергетический вектор. Размерность этого вектора – отношение мощности к площади, т. е. в системе СИ – ватт на квадратный метр (Вт/м²):