Нефтегазовая промышленность

Нефтегазовая  промышленность. Добыча.

Нефть – это  природная горючая маслянистая  жидкость, которая состоит из смеси  углеводородов самого разнообразного строения. Их молекулы представляют собой  и короткие цепи атомов углерода, и  длинные, и нормальные, и разветвленные, и замкнутые в кольца, и многокольчатые. Кроме углеводородов нефть содержит небольшие количества кислородных и сернистых соединений и совсем немного азотистых. Нефть и горючий газ встречаются в земных недрах как вместе, так и раздельно. Природный горючий газ состоит из газообразных углеводородов этана, метана, пропана.

Нефть и горючий  газ накапливаются в пористых породах, называемых коллекторами. Хорошим  коллектором является пласт песчаника, заключенный среди непроницаемых  пород, таких, как глины или глинистые сланцы, препятствующие утечке нефти и газа из природных резервуаров. Наиболее благоприятные условия для образования месторождений нефти и газа возникают в тех случаях, когда пласт песчаника изогнут в складку, обращенную сводом кверху. При этом верхняя часть такого купола бывает заполнена газом, ниже располагается нефть, а еще ниже — вода.

О том, как образовались месторождения нефти и горючего газа, ученые много спорят. Одни геологи  — сторонники гипотезы неорганического  происхождения — утверждают, что нефтяные и газовые месторождения образовались вследствие просачивания из глубин Земли углерода и водорода, их объединения в форме углеводородов и накопления в породах — коллекторах.

Другие геологи, их большинство, полагают, что нефть, подобно углю, возникла из органической массы, погребенной на глубину под морские осадки, где из нее выделялись горючие жидкость и газ. Это органическая гипотеза происхождения нефти и горючего газа. Обе эти гипотезы объясняют часть фактов, но оставляют без ответа другую их часть.

Полная разработка теории образования нефти и горючего газа еще ждет своих будущих исследователей.

Группы нефтяных и газовых месторождений, подобно  месторождениям ископаемого угля, образуют газонефтеносные бассейны. Они, как  правило, приурочены к прогибам земной коры, в которых залегают осадочные породы; в их составе имеются пласты хороших коллекторов.

В нашей стране давно известен Каспийский нефтеносный  бассейн, разработка которого началась в районе Баку. В 20-х годах был  открыт Волго-Уральский бассейн, который назвали Вторым Баку. В 50-х годах был выявлен величайший в мире Западно-Сибирский бассейн нефти и газа. Крупные бассейны, кроме того, известны и в других районах страны — от берегов Ледовитого океана до пустынь Средней Азии. Они распространены как на материках, так и под дном морей. Нефть, например, добывается со дна Каспийского моря.

Россия занимает одно из первых мест в мире по запасам  нефти и газа. Большое преимущество этих полезных ископаемых — сравнительное  удобство их транспортировки. По трубопроводам нефть и газ поступают за тысячи километров на фабрики, заводы и электростанции, где используются как топливо, как сырье для производства бензина, керосина, масел и для химической промышленности

Очень интересна  история добычи и переработки  нефти. Как и многие другие источники органических веществ, она была известна многим древним народам. Раскопки на берегах Евфрата установили, что за 6000—4000 лет до н. э. нефть применяли как топливо. Есть сведения, что у нас на Кавказе нефть использовалась 2000 лет тому назад. Арабский историк Истархи, живший в Х в., свидетельствует, что с древних времен бакинцы вместо дров жгли землю, пропитанную нефтью. Нефть издавна вывозили из Баку в качестве осветительного материала.

Бурение скважин  и промышленная добыча нефти началась, однако, гораздо позже. В 50—60-х годах XX в. на первый план среди горючих ископаемых выдвинулись нефть и газ.

Работа автомобилей  и самолетов немыслима без  бензина и керосина, на жидком топливе  работают тепловозы и корабли. Переходят  на дешевое газовое топливо электростанции. Из нефти и газа делают химические продукты, которые превращают потом в синтетические материалы.

Нефть и газ  добывать проще и дешевле, чем  уголь.

БУ2000/125 – буровая установка предназначена для бурения на нефть и газ роторным способом(беспрерывное вращательное бурение) и забойными двигателями разведочных и эксплуатационных скважин. Условная глубина бурения по ГОСТ 16293-89 – до 2000 метров

БУ2900/200 и БУ2900/175 – буровые установки с электроприводом постоянного тока основных механизмов (лебедки, ротора, насосов) предназначены для бурения нефтяных и газовых скважин турбинным и роторным способами при температуре окружающего воздуха от минус 45°С до плюс 45°С как в электрифицированных районах с питанием от промышленной сети, так и в не электрифицированных районах от автономных дизель-электрических станций.

БУ3900/225 – буровая установка с приводом основных механизмов, в блочно- модульном исполнении предназначена для бурения нефтяных и газовых скважин турбинным и роторным способами в электрифицированных и неэлектрифицированных районах при температуре окружающего воздуха от минус 45°С до плюс 40°С.

БУ4200/250ЭЧК-БМ – комплектная буровая установка с электроприводом переменного тока с частотным регулированием основных механизмов, в блочно-модульном исполнении, предназначена для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ роторным способом и забойными двигателями в не электрифицированных районах, в различных климатических условиях.

БУ4500/270ЭЧК-БМ – комплектная буровая установка с электроприводом переменного тока с частотным регулированием основных механизмов, в блочно-модульном исполнении, предназначена для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ роторным способом и забойными двигателями в не электрифицированных районах, в различных климатических условиях.

Стационарные  буровые установки выпускает  ООО «ВЗБТ».

Волгоградский завод буровой техники и бурового оборудования – крупное машиностроительное предприятие, обладающее значительным конструкторско-технологическим потенциалом, высоким уровнем технологии, достаточными производственными возможностями для удовлетворения потребностей рынка нефтяного и газового комплексов.

В 1922 г. советские  инженеры М. А. Капелюшников, С. М. Волох  и Н. А. Корнев впервые в мире построили машину для бурения скважин, в которой не нужно было вращать буровые трубы. Изобретатели поместили двигатель не наверху, а внизу, в самой скважине — рядом с буровым инструментом. Теперь всю мощность двигатель расходовал только на вращение самого бура.

У этого станка и двигатель был необыкновенный. Советские инженеры заставили ту самую воду, которая раньше только вымывала из скважины разрушенную породу, вращать бур. Теперь, прежде чем достигнуть дна скважины, глинистый раствор  вращал маленькую турбину, прикрепленную к самому буровому инструменту.

Новый станок назвали  турбобуром, со временем его усовершенствовали, и теперь в скважину опускают несколько  турбин, насаженных на один вал. Понятно, что мощность такой “многотурбинной” машины во много раз больше и бурение идет во много раз быстрее.

Другая замечательная  буровая машина — электробур, изобретенный инженерами А. П. Островским и Н. В. Александровым. Первые нефтяные скважины пробурили  электробуром в 1940 г. У этой машины колонна  труб тоже не вращается, работает только сам буровой инструмент. Но вращает его не водяная турбина, а электрический двигатель, помещенный в стальную рубашку — кожух, заполненный маслом. Масло все время находится под высоким давлением, поэтому окружающая вода не может проникнуть в двигатель. Чтобы мощный двигатель мог поместиться в узкой нефтяной скважине, пришлось делать его очень высоким, и двигатель получился похожим на столб: диаметр у него, как у блюдца, а высота—6-7 м.

Бурение — основная работа при добыче нефти и газа. В отличие, скажем, от угля или железной руды нефть и газ не нужно отделять от окружающего массива машинами или взрывчаткой, не нужно поднимать на поверхность земли конвейером или в вагонетках. Как только скважина достигла нефтеносного пласта(горная порода, содержащая пустоты (поры, каверны или системы трещин) и способная вмещать и фильтровать флюиды (нефть, газ, воду). нефть, сжатая в недрах давлением газов и подземных вод, сама с силой устремляется вверх.

По мере того как нефть изливается на поверхность, давление уменьшается, и оставшаяся в недрах нефть перестает течь вверх. Тогда через специально пробуренные вокруг нефтяного месторождения скважины начинают нагнетать воду. Вода давит на нефть и выдавливает ее на поверхность по вновь ожившей скважине. А затем наступает время, когда только вода уже не может помочь. Тогда в нефтяную скважину опускают насос и начинают выкачивать из нее нефть .

Существуют  три, самых распространённых, способа добычи нефти и газа:

▪ фонтанный - он же самый простой способ добычи

▪ газлифтный – специфичный способ добычи(при таком способе эксплуатации недостающая энергия подается с поверхности в виде энергии сжатого газа по специальному каналу)

▪ насосный – часто применяемый способ добычи 

Итак, добыча нефти из земных недр производится с помощью скважин. Нефть, извлекающаяся из скважин, содержит пластовую воду (200-300кг/т) с растворёнными в ней минеральными солями (до 10 – 15 кг/т), попутный газ: газы органического(от метана до бутана) и неорганического(сероводород, углекислый газ) происхождения, механические примеси(глина, песок известняк).

Перед транспортировкой потребителям от нефти отделяют газы, механические примеси, основную часть  воды и солей.

На отечественных  нефтепромыслах эксплуатируются различные  системы сбора и транспортировки нефти, отличающиеся схемой подготовки.

Старейшая –  это самотёчная система, ПРИ КОТОРОЙ  ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НЕФТИ ПРОИСХОДИТ за счёт превышения отметки устья скважины над отметкой замерной установки. Такие  системы сбора  имеют ряд существенных недостатков: из-за низкой скорости движения потока жидкости, в системах образуются отложения механических примесей, солей парафина. Самотёчные системы трудно автоматизируются и требуют многочисленного обслуживающего персонала.

На смену самотёчным системам пришли герметизированные высоконапорные системы сбора газа и нефти, технологическая схема которых определяется величиной и формой площади месторождения, рельефом местности, физико-химическими свойствами нефти.

Нефть под собственным  давлением поступает на замерные установки, где происходит измерение количества нефти. Затем нефть перемещается на дожимную насосную станцию, в составе которой имеются сепараторы первой ступени для отделения газа от нефти. Газ поступает на газоперерабатывающий завод, а нефть на установку подготовки нефти (УПН). На этой установке производятся вторая и третья ступени сепарации газа от нефти, а также обессоление нефти. Только после этого нефть направляется в товарные резервуары.

Добыча  природных газов.

Месторождения природных газов подразделяются на :

- газовые, в  которых скопление газа не  связано с другими полезными  ископаемыми;

- газонефтяные, где газообразные углеводороды  растворены в нефти или находятся  над нефтяной залежью в виде  шапки;

- газоконденсатные, в которых газ обогащён жидкими углеводородами.

Газ как и  нефть извлекают из земли через  сеть скважин. Поскольку он находится в земных недрах под высоким давлением, для его добычи применяют как правило фонтанный способ. Чтобы газ начал поступать на поверхность, достаточно открыть скважину, пробуренную в газоносном пласте. Разработка газовой залежи продолжается 15-20 лет, за это время извлекается 80-90% её запасов.

Поступивший из скважины газ подготавливают к транспортировке. Из него удаляют механические примеси, водяные пары, тяжёлые углеводороды, в случае необходимости очищают от серосодержащих соединений.

Мировые запасы нефти, по прогнозу, достигают 250-270миллиардов тонн. Месторождения нефти выявлены на всех континентах и на значительной площади прилегающих акваторий. Примерно 85% нефти добывается на крупнейших месторождениях, составляющего 5 % от их общего числа. Современными методами можно извлечь до 70% заключённой в пласте нефти.

Главными нефтяными  регионами Российской Федерации  являются: Краснодарский край, Урало-Сибирский  регион, Восточная и Западная Сибирь.

Мировые запасы газа, по прогнозу, достигают 120 триллионов кубометров. Страной с наибольшими запасами природного газа является Россия. Главными газодобывающими и перспективногазоносными регионами Российской Федерации являются Западная и Восточная Сибирь, Северные районы (Республика Коми, восток Архангельской области), Прикаспийский и Волго-Уральский районы (Астраханская, Оренбургская области), а также шельфы Арктических морей.

Западная Сибирь является крупнейшей нефтегазовой провинцией России, обеспечивающей 90% добычи газа. Первый фонтан газа был получен в 1953 году не Березовском месторождении. Открытие в 1965-1969 году крупнейших газовых месторождений Медвежьего, Уренгойского, ЯБУРГСКОГО, и других позволило организовать крупномасштабную добычу газа и довести её до более чем 540 миллиардов кубометров.

Использование нефтегазовых продуктов. 

Огромное преимущество нефти состоит в том, что она чище и дешевле, чем уголь, а транспортируется легче, чем газ. Нефть имеет массу  применения. Её иногда называют «черным золотом», поскольку она даёт примерно половину энергии, потребляемой сегодня во всем мире. Без неё остановилась бы большая часть транспорта, прекратили бы работу фабрики, заводы, системы центрального отопления и т. д.