Энергия – это физическая величина, определяющая способность тел совершать работу. Работа, применительно к нефтедобыче, представляется как разность энергий или освободившаяся энергия, необходимая для перемещения нефти в пласте и дальше на поверхность. Различаем естественную и в случае ввода извне, с поверхности искусственную пластовые энергии. Они выражаются в виде потенциальной энергии как энергии положения и энергии упругой деформации.
Потенциальная энергия положения:
E=Mghcт,(1.4)
где М – масса тела (пластовой или закачиваемой с поверхности воды, нефти, свободного газа); g – ускорение свободного падения; hcт – высота, на которую поднято тело по сравнению с произвольно выбранной плоскостью начала отсчета (для жидких тел это гидростатический напор).
Поскольку масса тела 
, 
, то энергия положения равна произведению объема тела 
на создаваемое давление 
:
, (1.5)
где 
– плотность тела. То есть, чем больше масса тела и высота его положения (напор) или объем тела и создаваемое им давление, тем больше потенциальная энергия положения.
Потенциальная энергия упругой деформации:
, (1.6)
где 
– сила, равная произведению давления на площадь 
; 
– линейная деформация (расширение).
Так как приращение объема 
, то
(1.7)
Приращение объема 
при упругой деформации можно представить, исходя из закона Гука, через объемный коэффициент упругости среды:
, (1.8)
то
. (1.9)
Следовательно, чем больше упругость и объем среды (воды, нефти, газа, породы), давление и возможное снижение давления 
, тем больше потенциальная энергия упругой деформации. Количество пластовой воды и свободного газа определяется соответственно размерами водоносной области и газовой шапки, а количество растворенного в нефти газа – объемом нефти 
и давлением 
насыщения нефти газом (по закону Генри) или газосодержанием (газонасыщенностью) пластовой нефти 
(объемное количество растворенного газа, измеренного в стандартных условиях, которое содержится в единице объема пластовой нефти):
|
|
, (1.10)
где αр– коэффициент растворимости газа в нефти.
Отсюда следует, что основными источниками пластовой энергии служат:
- энергия напора (положения) пластовой воды (контурной, подошвенной);
- энергия расширения свободного газа (газа газовой шапки);
- энергия расширения растворенного в нефти газа;
- энергия упругости (упругой деформации) жидкости (воды, нефти) и породы;
- энергия напора (положения) нефти.
Энергии этих видов могут проявляться в залежи совместно, а энергия упругости нефти, воды, породы наблюдается всегда. В нефтегазовых залежах в присводовой части активную роль играет энергия газовой шапки, а в приконтурных зонах – энергия напора или упругости пластовой воды. В зависимости от темпа отбора нефти добывающие скважины, расположенные вблизи внешнего контура нефтеносности, могут создавать такой экранирующий эффект, при котором в центре залежи действует в основном энергия расширения растворенного газа, а на периферии – энергия напора или упругости пластовой воды и т.д.
Эффективность расходования пластовой энергии, т.е. количество получаемой нефти на единицу уменьшения ее величины, зависит от вида и начальных запасов энергии, способов и темпа отбора нефти [16, 28].
На основании изложенного можно сказать, что значение пластовой энергии зависит от давления, упругости жидкости (нефти, воды) и породы, газосодержания, объемов воды и газа, связанных с нефтяной залежью. Искусственная энергия вводится в пласт при закачке в нагнетательные скважины воды, газа, пара и различных растворов.
|
|
Пластовая энергия расходуется на преодоление разного рода сил сопротивления, гравитационных, капиллярных сил при перемещении нефти и проявляется в процессе снижения давления, создания депрессии на пласт-коллектор (разности между пластовым 
и забойным 
давлениями).