Значение и роль подземной гидравлики в развитии научных основ разработки нефтяных и газовых месторождений

Подземная гидравлика — наука о движении нефти, воды, газа и их смеси в пористых и трещиноватых горных породах, слагающих продуктивные пласты и массивы.

Поскольку подземная гидравлика изучает разновидность механического движения, её можно считать отделом механики и называть подземной гидрогазомеханикой.

Те или иные положения подземной гидравлики устанавливаются и развиваются строгими или упрощенными математическими методами на основе данных о движении жидкости и газа в реальных пластах.

Существуют естественные подземные потоки пластовой жидкости. Движение жидкости и газа в пластах возникает всякий раз, когда начинают добывать из залежи нефть и газ. Это движение обладает специфическими особенностями, отличающими его от движения жидкости и газа по трубам или в открытых руслах. Знать особенности их движения в пористой или трещиноватой среде необходимо для того, чтобы вести успешную разработку нефтяных и газовых место­рождений.

Процесс отдачи нефти и газа пластом сопровождается физико-химическими явлениями, возникающими в самом пласте. Так, если движение жидкости происходит по узким проходам (каналам или мелким трещинам), внутри горной породы возникают поверхностные явления, обусловленные взаимодействием между молекулами жидко­сти и твердого вещества на стенках мельчайших каналов, по которым движутся жидкие частицы. При изменении давления в пластах природный газ растворяется в жидкости или выделяется из раствора.

Особенности движения жидкости и газа в пластах часто объяс­няются высокими пластовыми температурами и давлениями. Следова­тельно, чтобы наиболее рационально разрабатывать месторождение нефти или газа, надо знать не только подземную гидромеханику, но и гео­логию, геофизику, физику пласта и др. Рациональные методы добычи нефти и газа выбирают с учетом отраслевой экономики, техники экс­плуатации или технологии нефтедобычи. В нашу задачу не входит освещение вопросов, связанных с перечисленными дисциплинами.

Подземная гидравлика — наука, применяемая не только для решения вопросов рациональной разработки нефтяных и газовых залежей. Область использования её в различных отраслях народного хозяйства обширна. Гидротехнические сооружения (плотины, ка­налы, шлюзы, водоспуски и др.) проектируют на основе законов дви­жения воды в грунтах. Вода просачивается под основаниями этих сооружений, а иногда подземный поток вымывает грунт под ними, что может вызвать аварию. Важно предусмотреть возможность та­кого вымывания и найти меры борьбы с ними. Законы подземной гидромеханики лежат в основе расчётов, относящихся к водоснабжению, ирригации, подземной газификации угля и др.

Настоящее пособие посвящается вопросам подземной гидравлики в аспекте их приложения к проблемам добычи нефти и газа. Первые исследования проблемы движения нефти и газа в пластах, базировавшиеся на известных законах гидромеханики, появились в начале двадцатых годов нашего столетия. В настоящее время про­ектирование разработки нового месторождения нефти и газа, а также эксплуатация скважин не мыслятся без широкого применения зако­нов подземной гидравлики. Как правильно расставить скважины в данном пласте; сколько скважин, в какой последовательности надо вводить в пласт; какой режим работы в них поддерживать; какой рабочий агент — воду или газ — следует нагнетать в пласт для поддержания давления, и в каком количестве; как регулировать и направлять движение жидкости или газа в пласте — эти и многие другие вопросы решаются сейчас на основе подземной гидравлики.

Глава II