Потребление нефти как энергетического сырья - Реферат

Петр I приказал добывать нефть на Апшеронском полуострове (Азербайджан). Теперь почти вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин, а из неглубоко залегающих нефтяных пластов ее добывают шахтным способом. В VII в. до н. э. нефть там добывали из колодцев, глубина которых достигала иногда 27 м. Продукты из нефти широко применяются в машиностроении - универсальные клеи, детали из пластмасс, смазочные масла, антикоррозийные покрытия. Кроме того, непосредственный доступ к продуктивному пласту позволяет свести к минимуму потери теплоносителей до внесения их в пласт, осуществить более полное его вскрытие и использование запасов нефти, независимое от погодных условий выполнение всех работ, а также возможность вести разработку залежей нефти под населенными пунктами, водоемами, на сильно заболоченной местности.Уже сегодня сокращение темпов производства составляет в среднем 12 - 15% в год, что чревато полным развалом стратегически важной для державы отрасли. Например, большие объемы нефти Восточной Сибири труднодоступны изза сложного геологического строения, требуют огромных инвестиций в добычу. 5) Найти четкую и продуманную программу инвестиций в нефтяную промышленность. 6) Организовать единый Российский банк нефти и газа, государственная внешнеторговая фирма, включающая представителей предприятий, добывающих, перерабатывающих и транспортирующих нефть и газ. В погоне за нефтью человек безжалостно теснит природу: вырубает леса, захватывает пастбища и пашни, загрязняет окружающую среду.

В глубокой древности было известно о существовании нефти. Знали и слово «нефть». Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючее вещество, использовавшееся и как цемент, называли нафтой. За 6-4 тыс. лет до н. э. на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекому прошлому относятся и первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черного масла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра Македонского через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америку было описано озеро на острове Тринидад, в котором местные жители собирали асфальт, а из него изготавливали цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась в XVII в. В России в начале XVIII в. Петр I приказал добывать нефть на Апшеронском полуострове (Азербайджан). Однако намерение Петра I не было осуществлено. Только после присоединения Бакинского ханства к России началась кустарная разработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим «товаром». К примеру, в Торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано, что ведро нефти стоило в 3-6 раз дороже ведра вина.

Теперь почти вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин, а из неглубоко залегающих нефтяных пластов ее добывают шахтным способом. Однако современным способам добычи нефти предшествовали примитивные способы. Сбор нефти с поверхности открытых водоемов, очевидно, первый способ ее добычи. Он применялся еще до нашей эры в Вавилонии, Сирии и других местах. В VII в. до н. э. нефть там добывали из колодцев, глубина которых достигала иногда 27 м. Стенки таких колодцев обкладывались камнем или укреплялись деревом. В начале нашей эры практиковали «морскую» нефтедобычу в районе Мертвого моря. Плавающую на поверхности нефть обрызгивали уксусом и после загустения собирали. Добыча нефти с помощью буровых скважин начала широко применяться только со второй половины XIX в. Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение многих веков было крайне ограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте асфальт как связующее и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении зданий из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей нефти в военных целях как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой, серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В военных действиях нефть-греческий огонь - использовалась более 2 тыс. лет назад. Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов и виноградников от вредителей. Еще в XIII в. Марко Поло, описывая иракскую нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от кожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные районы России нефть привозили из Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя при изготовлении красок, а также в военном деле. Почти до начала XX в. нефть употреблялась преимущественно для освещения помещений, смазки колес телег и немногочисленных механизмов. Постепенно усиливалось ее значение как топлива. Нефть - «кровь» земли, нефть - «черное золото» земли. Так ныне называют жидкое топливо во всем мире. И в этом нет преувеличения. Нефть - самое ценное топливо. При сжигании выделяется примерно в полтора раза больше тепла, чем при сжигании такого же количества лучших сортов угля, в три раза больше, чем при сжигании торфа. Но еще важнее, что нефть - незаменимое топливо для двигателей внутреннего сгорания. Если бы внезапно исчезла нефть, во всем мире остановились бы автомобили, не летали бы самолеты, встали бы все теплоходы на морях и реках, застыли бы тепловозы на железных дорогах. По-прежнему огромно военно-стратегическое ее значение. Лишенные нефти, все боевые машины современных армий - танки, самоходные пушки, броневики, бронетранспортеры, воздушный транспорт и подводный флот - превратились бы в груду бездействующего металла.

В мировом хозяйстве нет отрасли, где бы не применяли нефтепродукты. Нефть - ценнейшее сырье для химической промышленности, для получения синтетического каучука, синтетических волокон, пластмасс, полиэтилена, белковых веществ, моющих средств. Продукты из нефти широко применяются в машиностроении - универсальные клеи, детали из пластмасс, смазочные масла, антикоррозийные покрытия. Твердые остатки переработки отходов нефти используются в металлургии при электровыплавке алюминия и стали, а прессованная сажа - в огнестойких обкладках электропечей. В радиотехнической промышленности широко применяются электроизоляционные материалы. В пищевой промышленности - кислоты, консервирующие средства, парафин. В сельском хозяйстве - стимуляторы роста, ядохимикаты, удобрения, белково-витаминные концентраты. Продукты из нефти используются в фармацевтической, парфюмерной промышленности, медицине.

В перспективе потребление нефти как энергетического сырья будет уменьшаться за счет замены ее атомной, солнечной и другими видами энергии, при этом увеличится ее применение в химической промышленности и многих отраслях хозяйства. нефтяной шахтный промышленность

1. Общие сведения о нефтяном деле

Нефть стала известна людям более четырех тысяч лет тому назад. На заре цивилизации нефть не играла большой роли в быту и технике. До нас дошли скупые сведения о том, что она применялась греками, египтянами и ассирийцами преимущественно для медицинских целей, в строительном деле (асфальт), при изготовлении туши, в военном деле ("греческий огонь"), а также для освещения комнат и смазки колес.

Признание как дешевого топлива и источника ценных продуктов нефть получила только за последние сто лет. В данный момент развитие техники и промышленности невозможно себе представить без использования нефти и продуктов ее переработки. Из нефти вырабатываются горючее для двигателей внутреннего сгорания, топлива для газовых турбин и котельных установок, смазочные масла, битумы для дорожных покрытий, сажа для резиновой промышленности, кокс для электродов и множество других промышленных и потребительских товаров.

Газы - попутные, природные, газы нефтепереработки, ароматические углеводороды, жидкие и твердые парафины - незаменимое сырье для нефтехимической промышленности.

На базе этого дешевого газового и нефтяного сырья производятся полимерные материалы, синтетические волокна, каучук, моющие средства, спирты, альдегиды и многие другие ценные материалы.

Развитие научно-технической базы человечества, освоение и ввод в эксплуатацию крупнейших по запасам нефти и газа месторождений осуществляется на основе достижений прогресса в области физики нефтяного пласта. Полученные новые данные относительно нефтяных и газовых пластов, коллекторских и фильтрационных свойств горных пород (пористость, проницаемость, насыщенность, электропроводность), физических свойств пластовых жидкостей и газов, фазовых состояний предельных углеводородных систем успешно применяются на практике. Прогресс в области физики пласта, посредством более совершенного проектирования системы разработки, способствует поведению грамотной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, разработке и внедрению методов повышения компонентоотдачи пластов.

Современный инженер-нефтяник, занимающийся рациональной разработкой нефтяных и газовых месторождений, должен хорошо знать геологическое строение залежи, ее физическую характеристику, физические и физико-химические свойства насыщающих породу нефти, газа и воды; должен уметь правильно обработать и оценить данные, которые получены при вскрытии пласта и при его последующей эксплуатации. Эти данные позволяют определить начальные запасы углеводородов в залежи и необходимы для объективного представления о процессах, происходящих в пласте на различных стадиях его разработки. На этом комплексе сведений основывается проектирование разработки месторождения, выбор тех или иных методов искусственного воздействия на залежь, если это признается необходимым. Настоящий учебник посвящен описанию свойств пористых сред и насыщающих их жидкостей и газов и их использованию в практических расчетах.

1.2 География нефтедобывающей промышленности РФ. Главные районы нефтедобычи и их удельный вес в общероссийской добыче

К настоящему времени в разработку вовлечено более 60% текущих запасов нефти. В разработке находится 840 месторождений, расположенных во многих регионах страны: от Калининградской области на западе до о-ва Сахалин на востоке, от о-ва Колгуев в Баренцевом море на севере до предгорий Кавказа на юге. Основным нефтяным регионом является Тюменская область, где сосредоточено более 70% текущих запасов и добывается 66% российской нефти. Вторым по значению районом является Урало-Поволжье, где добывается 27%, далее следует Тимано-Печерская нефтегазоносная провинция - 3,2%, Северный Кавказ - 1,6%, Сахалин - 0,5%. Большинство старых нефтяных районов вступило в поздние стадии разработки, когда добыча нефти стабилизируется или даже уменьшается. Степень выработанности текущих запасов нефти превысила 50%, в том числе более 30% в Тюменской области, 70% в Волго-Уральской провинции и 80% - на Северном Кавказе. Особенно значительно выработаны запасы на наиболее крупных и высокопродуктивных месторождениях, обеспечивающих основную часть добычи нефти в России. В этой связи одна из важнейших проблем - сохранение высокой производительности старых районов.

Наблюдается "старение" Волго-Уральского района. Его технико-экономические стали ниже по сравнению с прежним уровнем, а добыча нефти (например, в Башкирии) даже сократилась. При "старении" ряда нефтяных районов огромную роль приобретает создание новых нефтяных баз. Среди них резко выделяются Западно - Сибирская низменность, где возникла главная база страны. Добыча Западно - Сибирской нефти возрастала стремительными темпами. В дальнейшем удельный вес этой нефтяной базы сохранится на достигнутом уровне. Из новых нефтяных баз формируется также Тимано-Печерская (крупнейшее месторождение Усинское).

Произошли изменения в структуре добычи нефти по способам эксплуатации месторождений. В 1965г почти 2/3 всей нефти добывалось наиболее дешевым фонтанным способом. Теперь его доля заметно сократилась, наоборот резко возросло значение насосного способа, с помощью которого в 1987г было добыто свыше 2/3 всей нефти. Оценивая в целом сырьевую базу нефтяной промышленности России, можно сделать вывод, что в количественном отношении она достаточна для решения текущих и прогнозных задач по добыче нефти. Однако качественные изменения в структуре разрабатываемых и прогнозных запасов нефти будут негативно отражаться на эффективности процессов нефтеотдачи. Разработка таких запасов потребует применения более сложных и дорогостоящих технических средств и технологических процессов, а также применение новых более эффективных методов повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. В условиях непрерывного ухудшения качественного состояния сырьевой базы отрасли увеличение нефтеотдачи приобретает стратегическое значение для стабилизации и развития процессов нефтедобычи.

1.3 Понятия о горных выработках

Нефтяная шахта (рис. 1) включает в себя объекты: надшахтный комплекс зданий и сооружений (надшахтные здания подземного и вентиляционного стволов, подъемные установки, административно-бытовой комбинат, компрессорную, котельную, ремонтно-механическую мастерскую, вентиляционную и др.); подъемный и вентиляционной стволы; околоствольный двор с камерами центрального водоотлива , центральные подземные подстанции, склада взрывчатых материалов , центральную нефтеловушку с емкостями для сбора добываемой жидкости и насосной станции; электровозное депо с камерой противопожарного поезда, камеру чистки вагонеток, грузовую и порожняковую выработку, комплекс горных выработок с насосными камерами для подачи напорной воды на буровые станки, сбора, транспорта нефти и бурения скважин ; инженерные сети электроснабжения, связи и сигнализации, теплоснабжения, паро- и водоснабжения , канализации, снабжения сжатым воздухом; автомобильные дороги и подъезды. При дренажной системе нефть извлекается посредством буровых скважин , пробуренных из предварительно пройденных горных выработок. Применяется в тех случаях, когда природное углеводородное сырье находится либо в подвижном (текучем) состоянии, либо может быть приведено в такое состояние искусственно - термическим воздействием на продуктивный пласт. Поэтому различают системы природной шахтной (природношахтной) разработки, когда дренажная разработка осуществляется при использовании естественной энергии пласта, и термического шахтной (термошахтной) разработки, когда разработка проводится с воздействием на пласт паром, горячим газом (воздухом), горячей водой и другими теплоносителями. При наиболее распространенной двухгоризонтной термошахтной разработке с надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины закачивают в продуктивный пласт теплоноситель (например, пар), а отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных из расположенной в пласте добывающей галереи. Сбор нефти производится в горных выработках , откуда она насосами подается на поверхность. Опыт разработки Ярегского месторождения высоковязкой нефти показывает высокую эффективность применения технологии термошахтной добычи нефти. Конечная нефтеотдача повышается до 50-60% против 4%, достигнутых при природношахтной разработке, и 2% - при разработке скважинами с поверхности Земли , которые работают в естественном режиме. рис. 1

Кроме того, непосредственный доступ к продуктивному пласту позволяет свести к минимуму потери теплоносителей до внесения их в пласт, осуществить более полное его вскрытие и использование запасов нефти, независимое от погодных условий выполнение всех работ, а также возможность вести разработку залежей нефти под населенными пунктами, водоемами, на сильно заболоченной местности. Недостатки шахтной разработки нефтяных месторождений: необходимость пребывания людей под землей, наличие активных газопроявлений, опасности, связанные с наличием газовой шапки , подошвенных или контурных вод, рыхлых пород или плывунов , и т.п. Перспективными по геологотехническим условиям для шахтной разработки нефтяных месторождений являются несколько десятков месторождений высоковязких нефтей и природных битумов в Татарии, Казахстане, Узбекистане, Азербайджане, Грозненской области, Краснодарском крае и др. Имеются также перспективы применения шахтной разработки нефтяных месторождений на залежах тяжелых нефтей в ряде зарубежных стран - Канаде , Венесуэле , США , Кувейте и др.

ФОНТАННАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ (а. production from blowing wells; н. Erdoleruptionsforderung; ф. production eruptive du petrole, production jaillissante de l"huile; и. produccion de petroleo por surtidores, extraccion de petroleo por surtidores) - способ эксплуатации скважин, при котором подъем нефти на поверхность осуществляется за счет пластовой энергии . Различают естественное (за счет природной энергии пласта) и искусственное (при поддержании пластового давления путем закачки в пласт жидких и газообразных агентов) фонтанирование.

Скважина, эксплуатирующаяся таким способом, называется фонтанной и оборудуется лифтовой колонной труб и фонтанной арматурой , а также в некоторых случаях пакерами и автоматическими или управляемыми клапанами-отсекателями для предотвращения аварийного фонтанирования. Лифтовая колонна может быть оснащена пусковыми муфтами с отверстиями для аэрирования столба жидкости, а также клапанами для освоения скважины , ввода химических реагентов (ингибиторы коррозии , соле- и парафиноотложения и др.), циркуляции жидкости и др. оборудованием. Освоение скважин при фонтанной добыче нефти (вызов притока продукции из пласта после бурения или ремонта) производится путем снижения давления столба жидкости в стволе скважины за счет уменьшения ее уровня или плотности . Снижение уровня столба жидкости производится свабированием или тартанием желонкой. Для снижения плотности последовательно замещают тяжелый буровой раствор на соленую, пресную воду и нефть, а также газируют (аэрируют) жидкость.

Эксплуатация фонтанной скважины регулируется с помощью поверхностных и глубинных штуцеров (диафрагм с отверстиями). Чтобы получить меньший дебит , увеличивают устьевое давление , для чего на устье устанавливают штуцер соответствующего диаметра либо уменьшают диаметр лифта, либо (в редких случаях) устанавливают забойный штуцер. Режим работы фонтанной скважины (дебиты нефти, газа и воды, давления забойное и устьевое) зависит от характеристик самой скважины, лифта, штуцера и давления в нефтесборной системе. Для определения характеристики скважины и обоснования режима ее эксплуатации при фонтанной добыче нефти проводятся специальные исследования скважин . При этом темп отбора жидкости из скважины изменяется последовательной сменой диаметра штуцера, забойное давление замеряется глубинным манометром. В результате этих исследований определяют параметры установившихся технологических режимов при разных диаметрах штуцера (устьевых давлениях) и строят график зависимости дебита скважины и газового фактора от диаметра штуцера (индикаторную кривую). Обводняющиеся и выносящие песок скважины исследуются дополнительно для установления процентов выноса воды и песка при различных штуцерах. Технологический режим эксплуатации фонтанной скважины устанавливается на определенный промежуток времени исходя из ее характеристики, принятой системы разработки нефтяного месторождения , а также получения максимального дебита нефти, минимальной обводненности и газового фактора, выноса песка, опасности повреждения эксплуатационной колонны и др. факторов.

Различают фонтанные скважины с устойчивым постоянным дебитом (свыше 30-50 т/сутки), эксплуатирующиеся постоянно с пульсирующей подачей продукции, и работающие периодически с фазами накопления и подачи продукции (см. Периодическая эксплуатация скважин ). Продукция фонтанной скважины по выкидной линии направляется в емкости (газовые сепараторы , трапы), где происходит отделение газа от нефти. При высоком устьевом давлении продукция скважины проходит через систему трапов (большей частью 3 трапа) с постепенным снижением давления. Поддерживая в трапе определенное давление, можно в ряде случаев создавать на устье скважины противодавление и без применения штуцера. Иногда газ, выделяющийся в трапах высокого давления, используется непосредственно для эксплуатации других скважин, уже прекративших фонтанирование (бескомпрессорный способ эксплуатации). В зависимости от условий разработки, характеристики продуктивного пласта и других факторов геологического, технического и экономического характера, фонтанная добыча нефти может вестись на протяжении всего периода эксплуатации данного месторождения или только его части с последующей заменой ее на механизированный способ добычи.

Оборудование для предусмотрения открытых фонтанов.

Для предупреждения открытых фонтанов при эксплуатации фонтанных скважин применяются комплексы типа КУСА и КУСА-Э. Они могут обслуживать от одной до восьми скважин в случае разгерметизации устья, при отклонении от заданных параметров (давления, дебита) работы скважин и при возникновении пожара.

Основные элементы комплексов - пакер, скважинный клапан-отсекатель, устанавливаемый внутрь НКТ на глубине до 200 м, и наземная станция управления. Управление клапаном-отсекателем может быть пневмо- (тип КУСА) или электрогидравлическим (типа КУСА-Э). Запорным органом служит хлопушка или шар.

Клапан-отсекатель (также и задвижка арматуры) может быть закрыт со станции управления принудительным путем или дистанционно с пульта диспетчера, связанного со станцией управления посредством промысловой телемеханики.

Имеются еще автоматические клапаны-отсекатели, срабатывающие при увеличении дебита скважины выше заданного. Они устанавливаются на НКТ. Автоматизация фонтанной скважины предусматривает и автоматическое перекрытие выкидной линии разгруженным отсекателем манифольдным типа РОМ-1. Отсекатель срабатывает автоматически при повышении давления в трубопроводе на 0,45 МПА (образование парафиновой пробки) и при понижении давления до 0,15 МПА (порыв трубопровода).

Для обеспечения длительной и бесперебойной работы скважин в фонтанном режиме эксплуатации большое значение имеет регулирование пластовой энергии за счет изменения объема нефти, поступающего из скважины и называемого дебитом скважин. Для ограничения дебита скважин в боковом отводе фонтанной елки устанавливается сменный штуцер-вставка из износостойкого материала с калиброванным отверстием строго определенного диаметра. Диаметр штуцера определяет количество поступающей из скважины нефти в зависимости от принятого режима работы скважины. Обычно диаметр штуцера равен 3 ? 15 мм и больше. Могут применяться быстро-сменяемые и быстрорегулируемые забойные штуцеры, которые устанавливаются в фонтанных трубах на любой глубине.

Рис. 1.2. Комплекс устьевого фонтанного оборудования: 1 - оборудование обвязки обсадных колонн;

2 - фонтанная арматура; 3 - манифольд; 4 - станция управления арматурой. удерживаются пакерами. Спуск и подъем забойных штуцеров осуществляется на стальном канате при помощи лебедки. Комплекс устьевого фонтанного оборудования показан на рис. 3.4.

ОСВОЕНИЕ И ПУСК В РАБОТУ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН - осуществляется снижением давления на пласт путем: 1) последовательной замены глинистого раствора в скважине жидкостью и газожидкостной смесью меньшей плотности (глинистый раствор a вода a нефть);

2) использования азота инертного или газа ( вытеснением части жидкости из скважины, ее аэрацией);

3) свабирования.

1.4 Шахтная добыча

Шахтная разработка нефтяных месторождений осуществляется с помощью очистных, дренажных или комбинированных (включающих очистные и дренажные) систем разработки. При очистной системе нефтенасыщенная порода отбивается (разрушается), как правило, при помощи буровзрывных работ , грузится в забое погрузочными машинами на средства подземного транспорта и через шахтный ствол выдается на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций. При этом возможно комплексное использование сырья, т.к. вмещающие породы продуктивного пласта после выделения нефтяной фракций могут быть использованы как строительный материал , сырье для химической промышленности и т.п.

Шахтная добыча нефти, способ добычи нефти, основанный на проведении системы подземных горных выработок. Применяется для разработки залежей с высоковязкими нефтями (битумами), а также неоднородных энергетически истощенных залежей нефти средней вязкости. Ш. д. н. может осуществляться с помощью очистных или дренажных систем разработки. При очистных системах нефтенасыщенная порода отбивается (разрушается), как правило, при помощи буровзрывных работ, грузится в забое погрузочными машинами на средства подземного транспорта и через шахтный ствол подается на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций. При этом возможно комплексное использование минерального сырья (вмещающие породы продуктивного пласта после выделения нефтяной фракции - строительный материал, сырье для химической промышленности и др.). При дренажных системах разработки нефть извлекается посредством буровых скважин, пробуренных из предварительно сооруженных горных выработок. Применяются в тех случаях, когда природное углеводородное сырье либо находится в подвижном (текучем) состоянии, либо может быть приведено в такое состояние искусственно - термическим воздействием на продуктивный пласт (это позволяет повысить конечную нефтеотдачу до 50-60% против 5-6%, достигнутых др. методами). Подземные скважины (вертикальные, наклонные, горизонтальные) могут быть пробурены на значительную глубину. Например, подземный буровой станок ПБС-2Т позволяет бурить подземные скважины протяженностью 300 м, максимальный диаметр скважины - 370 м. Сбор нефти производится в горных выработках, откуда она насосами подается на поверхность земли. Технологические преимущества Ш. д. н. - непосредственный доступ к продуктивному пласту, что позволяет свести к минимуму потери теплоносителей до внесения их в продуктивный пласт, осуществить более полное вскрытие продуктивного пласта и использование запасов нефти, а также независимость выполнения всех работ от погодных условий. Однако Ш. д. н. сопряжена с необходимостью работы людей под землей. Наличие активных газопроявлений, газовой шапки, активных подошвенных или контурных вод, рыхлых пород или плывунов, представляющих продуктивный пласт, осложняют Ш. д. н. Наибольший опыт Ш. д. н. накоплен на Ярегском месторождении (Коми АССР), где с 1939 ведется промышленная добыча нефти таким способом. В 1968 здесь были начаты опытнопромышленные работы по воздействию на пласт теплоносителем. Перспективными по геологотехническим условиям для Ш. д. н. являются отдельные месторождения Азербайджана, Казахстана, Грозненской области, Краснодарского края и др. Рис. 1.3. ШАХТНАЯ РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (а. oil extraction, oil mining; н. Schachtabbauverfahren, Schachtabbau der Erdollagerstatten; ф. exploitation des mines petroliferes, exploitation miniere de petrole; и. explotacion de yacimientos petroliferos por minas; beneficio de depositos de oil por pozos) - способ добычи нефти или нефтенасыщенной породы из нефтяного пласта-коллектора с помощью подземных горных выработок или подземных скважин, сооруженных в нефтяной шахте . Применяется для разработки залежей с высоковязкими нефтями (природными битумами), а также неоднородных энергетически истощенных залежей нефти средней вязкости . Шахтный способ добычи нефти известен с 18 века. В разное время он достигал промышленных масштабов на месторождениях Пешельбронн (Франция), Витце и Гайде (Германия), Кымпина и Сарате-Монтеору (Румыния), Хагисияма (Япония), Керн-Ривер и Норт-Тисдейл (США). Например, на месторождениях Пешельбронн было построено более 30 шахт на глубине до 400 м и добыто за 1735-1962 1,1 млн. т нефти. В Германии такой способ добычи нефти применялся в 1875-1931, в Японии - в 1940-45. Он использовался также на нефтяных месторождениях Австрии , Чехословакии , Польши , Канады и других стран.

В России добыча нефти шахтами осуществлялась на многих месторождениях с конца 19 века (первая попытка имела место на Уйташском месторождении в Дагестане). До 1943 разрабатывали залежи природного битума из подземных выработок на Шугуровском месторождении (было сооружено 4 штольни и завод производственной мощностью 500 тысяч м3 битуминозного песчаника в год). В 1932 на одном из участков Старогрозненского месторождения был построен рудник, на котором к 1935 общая протяженность горных выработок достигла 645 м. Самый большой опыт шахтной разработки нефтяных месторождений накоплен на Ярегском месторождении в Коми ACCP, где с 1939 ведется промышленная разработка залежей (в конце 80-х гг. - единственной промышленной нефтяной шахты в мире).

1.5 Основные понятия о флюидах

Нефть - горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов. В нефти встречаются следующие группы углеводородов: метановые (парафиновые) с общей формулой CNH2n 2; нафтеновые - CNH2ni; ароматические - CNH2n-6. Преобладают углеводороды метанового ряда (метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 и бутан С4Н10), находящиеся при атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии. Пентан С5Н12, гексан С6Н14 и гептан С7Н16 неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно.

Углеводороды от С8Н18 до С17Н36 - жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углерода - твердые вещества (парафины). В нефти содержится 82?87% углерода, 11?14% водорода (по весу), кислород, азот, углекислый газ, сера, в небольших количествах хлор, йод, фосфор, мышьяк и т.п.

Основной показатель товарного качества нефти - ее плотность (r) (отношение массы к объему), по ней судят о ее качестве. Легкие нефти наиболее ценные.

Природные углеводородные газы - находятся в недрах земли или в виде самостоятельных залежей, образуя чисто газовые месторождения, либо в растворенном виде содержится в нефтяных залежах.

Такие газы называются нефтяными или попутными, так как их добывают попутно с нефтью.

Углеводородные газы нефтяных и газовых месторождений представляют собой газовые смеси, состоящие главным образом из предельных углеводородов метанового ряда CNH2n 2, т.е. из метана СН4 и его гомологов - этана С2Н6, пропана С3Н8, бутана С4Н10 и других, причем содержание метана в газовых залежах преобладает, доходя до 98-99%.

Кроме углеводородных газов, газы нефтяных и газовых месторождений содержат углекислый газ, азот, а в ряде случаев сероводород и в небольших количествах редкий газ, такой как гелий, аргон и др.

Пластовые воды имеются в большинстве нефтегазовых месторождениях и являются обычным спутником нефти. Помимо пластов, в которых вода залегает вместе с нефтью, встречаются и чисто водоносные пласты.

Пластовая вода в нефтяных и газовых залежах может находиться не только в чисто водяной зоне, но и в нефтяной и газовой, насыщая вместе с нефтью и газом продуктивные породы залежей. Эту воду называют связанной или погребенной.

До проникновения в осадочные отложения нефти поровое пространство между зернами породы было заполнено водой. В процессе тектонических вертикальных перемещений горных пород (коллекторов нефти и газа) и после них углеводороды мигрировали в повышенные части пластов, где происходило распределение жидкостей и газов в зависимости от их плотности. Содержание связанной воды в породах нефтяных залежей колеблется от долей процента до 70% объема пор и в большинстве коллекторов составляет 20-30% этого объема..

Пластовые воды обычно сильно минерализованы. Степень их минерализации колеблется от нескольких сот граммов на 1 м3 в пресной воде и до 80 кг/м3 в концентрированных рассолах.

Минеральные вещества, содержащиеся в пластовых водах, представлены солями натрия, кальция, магния, калия и других металлов. Основные соли пластовых вод - хлориды, а также карбонаты щелочных металлов. Из газообразных веществ пластовые воды содержат углеводородные газы и иногда сероводород. Плотность пластовой воды в зависимости от количества растворенных в ней солей колеблется в пределах 1,01-1,02 г/см3 и более.

По значению плотности наряду с другими данными судят о происхождении воды. Вязкость пластовой воды в большинстве нефтяных месторождений меньше вязкости нефти. С повышением температуры вязкость воды уменьшается. Пластовые воды обладают электропроводностью, которая зависит от степени минерализации.

В настоящее время человечество переживает углеводородную эру. Нефтяная отрасль является главной для мировой экономики. В нашей стране эта зависимость особенно высока. К сожалению, российская нефтяная промышленность находиться сейчас в состоянии глубокого кризиса. Было перечислено немало ее проблем. Каковы же перспективы развития отрасли? Если продолжать хищническую эксплуатацию месторождений вкупе с большими потерями при транспортировке и нерациональной нефтепереработкой, то будущее нефтяной промышленности представляется весьма мрачным. Уже сегодня сокращение темпов производства составляет в среднем 12 - 15% в год, что чревато полным развалом стратегически важной для державы отрасли. Дальнейшее экстенсивное развитие нефтяной промышленности уже невозможно. Например, большие объемы нефти Восточной Сибири труднодоступны изза сложного геологического строения, требуют огромных инвестиций в добычу. Следовательно, будут прирастать слабо. Эффект от геологоразведки выше в Западной Сибири, однако в этом регионе высокопродуктивные месторождения уже значительно истощены.

По этим и другим причинам России необходимо реформировать нефтяную промышленность. Для этого в первую очередь нужно: 1) Пересмотреть систему налогообложения, существенно снизив налоги на нефтепроизводителей, однако установить высокие штрафы за нерациональное использование природных богатств и нарушение экологии.

2) Менее жестко регулировать цены внутри страны, поддерживая их несколько ниже мирового уровня. Экспорт же нефти за рубеж вести только по мировым ценам.

3) Частично восстановить централизованное управление отраслью, вытекающее из самой структуры нефтяной промышленности и имеющее много положительных моментов (рациональная система нефтепроводов). Это, однако, не означает полного возврата к старой модели управления.

4) Сохранение единого экономического пространства - условия выживания топливно-энергетического комплекса.

5) Найти четкую и продуманную программу инвестиций в нефтяную промышленность.

6) Организовать единый Российский банк нефти и газа, государственная внешнеторговая фирма, включающая представителей предприятий, добывающих, перерабатывающих и транспортирующих нефть и газ. Это позволит приостановить хаотичные бартерные сделки, подрывающие интересы государства.

7) Создать необходимую систему нормативных актов, обеспечивающую твердую законодательную базу для работы с иностранными компаниями по совместной разработке наиболее сложных месторождений.

8) Стабилизировать объемы геологоразведочных работ с целью восполнения запасов нефти и газа.

Реализация предлагаемых мер в комплексе с другими означала бы приостановку инфляции и укрепление курса рубля (например, стоимость сельскохозяйственной продукции на 40% определяется ценой горюче-смазочных материалов). Появился бы интерес к приобретению нефтеперерабатывающего оборудования. Стимул к развитию получила бы не только нефтяная промышленность, но и машиностроительные предприятия, нефтехимическая, химическая, металлургическая и другие отрасли. Таким образом, положение в нефтяной промышленности достаточно сложное, но выход существует - реформирование отрасли. После чего она, конечно, не станет "локомотивом", который потянет всю экономику, однако сможет внести весьма значительный вклад в возрождение России.

В погоне за нефтью человек безжалостно теснит природу: вырубает леса, захватывает пастбища и пашни, загрязняет окружающую среду. „Прежде природа угрожала человеку, - пишет Ж.И. Кусто, - а сейчас человек угрожает природе". Эти слова известного французского ученого-естествоиспытателя определяют нынешнее соотношение сил в органическом мире. Своей неразумной деятельностью человек может поставить природу на грань биологической катастрофы, которая отзовется, прежде всего на нем самом. Оправдываются слова французского поэта Ф.Р. де Шатобриана: „Леса предшествуют человеку, пустыни следуют за ним". Уже сейчас, по выражению Дж. Марша, „Земля близка к тому, чтобы сделаться непригодной для лучших своих обитателей". Под „лучшими обитателями" американский ученый подразумевал людей.

Сплошь и рядом загрязнение окружающей среды осуществляется непроизвольно, без определенного умысла. Большой вред природе наносится, например, от потери нефтепродуктов при их транспортировке. До последнего времени считалось допустимым, что до 5 % от добытой нефти естественным путем теряется при ее хранении и перевозке. Это означает, что в среднем в год попадает в окружающую среду до 150 млн. т нефти, не считая различных катастроф с танкерами или нефтепроводами. Все это не могло не сказаться отрицательно на природе.

Тяга человека к природе растет. Ежегодно в нашей стране около 30 млн. человек отдыхают на лоне природы, а к 2000 г., как утверждают ученые, уже 100 млн. человек будут стремиться провести свой отдых на живописных просторах нашей Родины. Однако наша любовь к природе не должна носить потребительского характера. Слово „любить" должно у нас отождествляться со словом „беречь".

Наш дом - планета Земля - это всего лишь маленький голубой кораблик, летящий в суровом и недоброжелательном космосе. Ю.А. Гагарин записал в своем дневнике: „Облетев Землю в корабле-спутнике, я увидел, как прекрасна наша планета. Люди, будем хранить, и преумножать эту красоту, а не разрушать ее!". От каждого из нас зависит судьба живой и неживой природы. Проблема охраны окружающей среды должна стать государственной проблемой в каждой стране. Рациональное использование ресурсов биосферы, минеральных ресурсов Земли, бережное отношение к природе - единственно возможный путь спасения живой среды и самого человечества

1. Шахтная разработка нефтяных месторождений, М., 1955 Мамедов Ш. Н.

2. Шахтная разработка нефтяных месторождений. Баку, 1956.

3.Опыт разработки нефтяных месторождений шахтным способом, М., 1965. В. П. Табаков.

4. В.И. Кудинов., Основы нефтегазопромыслового дела, М-И., 2008.

5. Федюкин В.А., Проходка шахтных стволов и скважин бурением, М., 1959.

Размещено на .ru