2.2. Виды пластовой энергии.

Различают два вида пластовой энергии пласта - потенциальную и энергию упругой деформации [3].

Потенциальная энергия положения определяется по известной из классической физики формуле

Е_п = МgH, M = V_ф_ф, Е_п = V_ф_фgH = V_ф р,

где М – масса пластовой нефти, воды, газа; g – ускорение свободного падения; V_ф – объем флюида в пласте; ρ_ф – плотность флюида; H – глубина залегания пласта; р – поровое давление. Таким образом, потенциальная энергия зависит от объема флюида и пластового давления.

Энергия упругой деформации согласно закону Гука определяется как

Е_д = Fl, где F – сила, вызывающая деформацию, l – линейная деформация; сила равна

F = рS, где р – давление, S – площадь; энергия деформации будет равна Е_д = рS l,

Пренебрегая площадным изменением объема, и полагая, что изменение объема связано с линейной деформацией соотношением V=Sl, получим

Е_д = рV,

где V-приращение объема пористого пласта, содержащего флюиды. Если сжимаемостью частиц твердой фазы коллектора пренебречь, то ΔV=ΔV_пор, где ΔV_пор - изменение объема пор. Коэффициент сжимаемости, упругоемкости среды β* определяется как [4]

β^* - коэффициент упругоемкости пласта,

Е_д = ^*Vpp. (2.4)

Таким образом, энергия деформация зависит от давления, изменения давления, депрессии Δp, объема пласта и коэффициента упругоемкости, характеризующего упругие свойства коллектора. Коэффициент упругоемкости характеризует упругие свойства деформируемого, сжатого пласта, насыщенного флюидами.

2.3. Основные источники пластовой энергии.

Энергия не берется из ничего. Она проявляется, освобождается при изменении первоначального состояния системы, в данном случае пласта. При эксплуатации добывающих скважин давление на забое падает, при работе нагнетательных скважин давление на забое возрастает. Из формул предыдущего параграфа видно, что виды энергии зависят от давления. Пластовая энергия проявляется в процессе снижения давления, в создании депрессии. Только изменение давления, наличие депрессии обусловливает фильтрацию жидкостей и газов, их продвижение к забоям добывающих скважин [3,4,5].

В зависимости от геологического строения залежи, ФЕС, источниками пластовой энергии являются:

1. Энергия напора пластовой воды.

2. Энергия расширения свободного газа (газа в газовой шапке).

3. Энергия расширения растворенного в нефти газа.

4. Энергия упругой деформации флюида и пласта.

5. Энергия напора (положения) нефти.

Вышеперечисленные виды энергии могут проявляться совместно.

Пластовая энергия зависит от давления, упругости флюидов и пласта, объемов флюидов, количества газа, растворенного в нефти.

Пластовая энергия расходуется на преодоление сил сопротивлений: капиллярных, гравитационных, сил вязкости.

2.4. Режимы работы нефтяных залежей.

Режимом работы залежи называется проявление преобладающего вида пластовой энергии в процессе разработки.

По преобладающему виду пластовой энергии различают режимы работы (разработки) нефтяных залежей.

Упругий режим – характеризуется превышением пластового давления над давлением насыщения, углеводороды - нефть находится в однофазном состоянии. Фильтрация нефти происходит за счет упругой энергии деформации нефти и пласта. Давление от пластового на контуре питания до давления на забое скважины изменяется по логарифмическому закону. Вокруг забоя скважины образуется воронка депрессии [5], рисунок 2.2.

Рис. 2.2. Воронка депрессии. p_c - давление на забое скважины,

p_пл - пластовое давление на контуре питания, R- радиус контура питания.

Депрессия определяется как Δp=p_пл-p_с. Для стационарной фильтрации давление на контуре питания постоянно, поддерживается за счет законтурных пластовых вод, либо засчет создаваемого давления нагнетательными скважинами. Подробнее о стационарной фильтрации нефти изложено в приложении 1.

Если залежь литологически ограниченна, то выполняется замкнуто-упругий режим. В этом случае давление на контуре питания падает, уменьшается депрессия, снижаются дебиты скважин.