Согласно формулировке В. Н. Щелкачева (1959 г.), режим нефтегазоводоносных пластов — это «проявление доминирующей формы пластовой энергии в процессе разработки».
Гидрогеологические условия играют важнейшую роль в формировании режимов. Так как залежи нефти и газа являются взаимоействующими элементами водонапорных комплексов и систем, их пластовая энергия в основном обусловлена гидростатическим и гидродинамическим давлениями, существующими в этих комплексах и системах. Но напор вод проявляется в одних случаях непосредственно, в других — косвенно, и кроме того, могут влиять иные источники энергии, связанные с газообразованием, упругими деформациями пород и некоторыми другими факторами. Все это и создает природные условия различия режимов, которые усложняются три разработке.
С гидрогеологической точки зрения, основное значение имеют различия между следующими режимами нефтегазоводоносных пластов: 1) жестко-водонапорным (или просто водонапорным), 2) упруго-водонапорным, 3) газовыми. Особо выделяется так называемый гравитационный режим со свободным зеркалом вод, который не встречается в чисто газовых залежах и крайне редко отмечается в нефтяных.
При водонапорных режимах (как жестко-водонапорном, так и упруго-водонапорном) залежи нефти и газа непосредственно связаны с водами водонапорных комплексов, соприкасающимися с ними и оказывающими на них давление. При газовых режимах залежи либо совсем не соприкасаются с водами, будучи изолированными от них тектоническими, литологическими или другими экранами, либо, хотя и соприкасаются, непосредственно не испытывают со стороны вод существенного давления. Однако и при газовых режимах основная пластовая энергия – энергия расширяющегося газа – может быть частично обусловлена предшествовавшим сжатием газа под влиянием гидростатического давления.
При жестко-водонапорном режиме (иначе идеальном водонапорном) нефть, газ или вода, отбираемые из пласта, полностью замещаются водой, поступающей за счет расхода природного подземного потока под действием естественного гидравлического уклона. При упруго-водонапорном режиме нефть, газ и вода, отбираемые из пласта, замещаются водой, поступающей за счет расширения сжатой в водонапорном комплексе воды (и частично сжатых пород), которое происходит вследствие падения давления в области добывающих скважин. При газовых режимах воды неподвижны и отбор нефти и газа (а иногда и некоторого количества воды) происходит за счет расширения газа.
На практике в чистом виде все режимы встречаются редко. Чисто водонапорный режим представляет лишь идеальный случай. Кроме того, упругие силы проявляются во всех случаях, и разработка всегда проходит более или менее длительную фазу упругого режима.
Коэффициент возмещения (КВ)—это отношение объема воды, поступающей в эксплуатируемую залежь за определенный промежуток времени, к объему жидкости и газа (в пластовых условиях), отобранному за тот же промежуток времени. Величина КВ колеблется от 1 (идеальный водонапорный режим) до нуля (газовый режим). При 1>КВ>0 воды поступают в залежь как за счет естественного гидравлического уклона, так и за счет упругих сил, т. е. наблюдается упруго-водонапррный режим либо смешанные формы жестко- и упруго-водонапорного режимов (по А. Л. Козлову и Е. М. Минскому, отстающий водонапорный режим).
Идеальный водонапорный режим или близкий к нему (КВ равен 1 или близок к ней) возможен в водонапорных комплексах с большими естественными скоростями подземного потока, большими гидравлическими уклонами и высокой проницаемостью коллекторов при отсутствии изоляции залежи от водоносной части пласта.
Длительное проявление упруго-водонапорного режима можно ожидать 'При небольших скоростях естественного подземного потока, небольших гидравлических уклонах, невысокой проницаемости коллекторов и при больших размерах водонапорного комплекса (также при отсутствии изоляции залежи от водоносной части пласта).
Газовые режимы возможны при наличии в залежи газа (свободного или растворенного в нефти), при относительной изолированности залежи от водоносной части пласта, незначительной скорости подземного потока и небольших размерах водонапорного комплекса (последние два условия при практически полной изоляции залежи от водоносной части пласта не имеют значения).
Наконец, залежь, не содержащая существенного количества газа и изолированная от воды, имеет гравитационный режим, при котором нефть движется к забоям скважин из вышерасположенных частей пласта под действием собственного веса.
Если воды практически неподвижны (естественный гидравлический уклон равен нулю), а размеры водонапорного комплекса незначительны (например, песчаная линза в толще глин), в начале разработки отмечается фаза упругого режима, которая затем при наличии газа сменяется стадией газового режима4 затем, когда газ будет исчерпан, может наступить фаза гравитационного режима.
В последнее время А. Л. Козловым (1979 г.) было обращено внимание на проявления режима еще одного типа, связанного с гидрогеологическими условиями: при сильном снижении давления в пласте на поздней стадии разработки из глинистых разделов в залежь начинают поступать связанные воды.
Все указанные гидрогеологические и другие природные условия обеспечивают возможность проявления тех или иных режимов. Но реализация этих возможностей зависит также и от искусственных факторов.
При проектировании разработки газовых и нефтяных месторождений, как следует из изложенного, данные гидрогеологии имеют весьма большое значение. Они используются для определения типа возможного режима, упругого запаса и коэффициента возмещения жидкости и газа в пласте, а также контура питания нефтегазоводоносного пласта, выбора вод для заводнения пласта и некоторых других целей.
Прогнозы возможного режима нефтегазоводоносных пластов в некоторых случаях могут быть сделаны еще при поисковых работах до обнаружения месторождений и залежей нефти и газа и основываются на изучении гидрогеологических условий различных режимов. Для прогноза возможных режимов нефтегазоводоносных пластов по гидрогеологическим данным требуется изучение строения водонапорной системы и водонапорного комплекса, заключающих эти пласты, определение объема водонапорного комплекса, наличия или отсутствия гидравлических связей с другими водонапорными комплексами, положения зон создания напора и очагов разгрузки, величины гидравлического уклона, коллекторских свойств и т. п.
Однако ориентировочные предварительные прогнозы возможного режима в некоторых случаях могут быть даны уже по химическому составу вод даже без общегидрогеологического изучения пластов.. Так, наличие хлоридных рассолов хлоридно-кальциевого типа свидетельствует о невозможности существования в данном нефтегазоводоносном пласте режима, близкого к идеальному водонапорному с КВ, равным 1 или близким к ней. При таком характере вод возможны лишь отстающий водонапорный, упругий, газовые или гравитационные режимы. Напротив, при наличии вод невысокой минерализации не исключается эффективный водонапорный режим, приближающийся к идеальному, хотя возможны и другие режимы.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему