В природных условиях до того, как скважина вскроет залежь углеводородов, газ располагается в верхней части залежи, ниже лежит нефть, а она в свою очередь подстилается водой. Газ состоит главным образом из метана с примесями этана, пропана и бутана. Эти газы хорошо растворяются в нефти; часто газовая шапка в залежи отсутствует и весь газ растворен в нефти.
Флюиды в залежи обычно находятся под давлением, примерно соответствующим гидростатическому, т.е. равным давлению столба воды высотой от поверхности земли до кровли залежи (10 кПа/м). Таким образом, первоначальное давление в залежи нефти на глубине, например, 1500 м может составлять 15 000 кПа. Когда скважина заканчивается бурением и буровой раствор откачивается из насосно-компрессорной колонны, нефть этим пластовым давлением выдавливается в ствол скважины. По мере того как она поднимается к поверхности, давление падает. При снижении давления до определенного уровня растворенный ранее в нефти газ выделяется, образуя газовые пузыри. (Этот процесс аналогичен тому, как выделяется газ из шампанского, когда открывается пробка.) Вспененная в трубе газо-нефтяная смесь легко выносится на поверхность.
После краткого начального периода течение нефти к стволу скважины замедляется, и появляется необходимость устанавливать на забое насос. Наконец, когда бoльшая часть газа выделилась из нефти по всей залежи, давление падает до такой степени, что исчезают силы, вынуждающие нефть двигаться к скважине. При этом в пласте может оставаться от 60 до 75% первоначальных запасов. Описанный процесс разработки называется технологией вытеснения растворенным газом.
Во многих залежах, как отмечалось выше, над нефтью имеется свободный газ. Этот газ, или газовая шапка, является важным источником энергии. По мере того как давление в залежи падает, газ заполняет пространство, освободившееся после извлечения нефти (такое режим называется газонапорным или режимом расширения газовой шапки).
Когда давление в залежи становится очень низким, часто возможно восстановить добычу путем закачки в пласт воды; этот процесс известен как заводнение. Вода закачивается в скважины, расположенные недалеко от продуктивных скважин, и проталкивает нефть к последним.
Большие объемы воды располагаются иногда и в продуктивном пласте под залежью или по ее краям (подошвенные и краевые воды соответственно). В таком случае эти воды будут двигаться в направлении продуктивной скважины, где давление понижено, обеспечивая тем самым естественное вытеснение нефти водой (водонапорный режим).
Другой важный режим добычи нефти известен как гравитационный. Такой режим чаще всего возникает в круто падающих пластах с очень высокой проницаемостью при низкой вязкости нефти.
Таким образом, возможны четыре режима нефтеотдачи залежи. Режим растворенного газа очень неэффективен, так как в этом случае извлекается лишь около трети первоначальных запасов. Режимы вытеснения водой (водонапорный), расширения газовой шапки и гравитационного дренирования могут обеспечить добычу в две трети и более от первичных запасов.
В последнее время появились многочисленные вторичные и третичные методы разработки истощенных месторождений. Кроме описанного выше заводнения, проводится закачка в пласт горячего пара и специальных реагентов для снижения вязкости нефти, термическая обработка и многие другие методы.
