Достаточно сказать, что из всех видов энергетических ресурсов (вода, уголь, горючие сланцы, атомная энергия и др.) около двух третей потребностей обеспечивается за счет углеводородов. Невозможно представить сегодня современный транспорт и все многообразие двигательной техники без горюче-смазочных материалов, основой которых служат нефть и газ. Эти богатства земных недр добываются и потребляются в огромных количествах (рис. 1.1).
Рис.
1.1.
Свободный газ и добываемый попутно с нефтью, являются сырьем для химической промышленности. Путем химической переработки газов получают и такие продукты, на изготовление которых расходуется значительное количество пищевого сырья.
До начала XVIII в. нефть в основном добывали из копанок, которые обсаживали плетнем. По мере накопления нефть вычерпывали и в кожаных мешках вывозили потребителям.
Колодцы крепились деревянным срубом, окончательный диаметр обсаженного колодца составлял обычно от 0,6 до 0,9 м с некоторым увеличением к низу для улучшения притока нефти к его забойной части.
Подъем нефти из колодца производился при помощи ручного ворота (позднее конного привода) и веревки, к которой привязывался бурдюк (ведро из кожи).
К 70-м годам XIX в. основная часть нефти в России и в мире добывается из нефтяных скважин. Так, в 1878 г. в Баку их насчитывается 301, дебит которых во много раз превосходит дебит из колодцев. Нефть из скважин добывали желонкой – металлическим сосудом (труба) высотой до 6 м, в дно которого вмонтирован обратный клапан, открывающийся при погружении желонки в жидкость и закрывающийся при ее движении вверх. Подъем желонки (тартание) велся вручную, затем на конной тяге (начало 70-х годов XIX в.) и с помощью паровой машины (80-е годы).
Первые глубинные насосы были применены в Баку в 1876 г., а первый глубинный штанговый насос – в Грозном в 1895 г. Однако тартальный способ длительное время оставался главным. Например, в 1913 г. в России 95 % нефти добыто желонированием.
Вытеснение нефти из скважины сжатым воздухом или газом предложено в конце XVIII в., но несовершенство компрессорной техники более чем на столетие задержало развитие этого способа, гораздо менее трудоемкого по сравнению с тартальным.
Не сформировался к началу нашего века и фонтанный способ добычи. Из многочисленных фонтанов бакинского района нефть разливалась в овраги, реки, создавала целые озера, сгорала, безвозвратно терялась, загрязняла почву, водоносные пласты, море.
В настоящее время основной способ добычи нефти – насосный при помощи установок электроцентробежного насоса (УЭЦН) и штанговых скважинных насосов (ШСН).
В табл. 1.1 приведено распределение способов добычи нефти по России.
| Способ эксплуатации | Число скважин, % | Средний дебит, | Добыча, % от общей |
||
| нефти | жидкости | нефти | жидкости | ||
| Фонтанный | 8,8 | 31,1 | 51,9 | 19,5 | 9,3 |
| Газлифтный | 4,3 | 35,4 | 154,7 | 11,6 | 14,6 |
| УЭЦН | 27,4 | 28,5 | 118,4 | 52,8 | 63,0 |
| ШСН | 59,4 | 3,9 | 11,0 | 16,1 | 13,1 |
| Прочие | 0,1 | - | - | - | - |
Газовая промышленность получила свое развитие лишь в период Великой Отечественной войны при открытии и вводе в разработку газовых месторождений в районе г. Саратова и в западных областях Украины, сооружении газопровода Саратов – Москва и Дашава – Киев – Брянск – Москва.
Одновременно с вводом в разработку и освоением новых газовых месторождений создавалась сеть магистральных газопроводов и отводов от них для подачи газа местным потребителям.
Развитие газовой промышленности позволило газифицировать много городов и населенных пунктов, а также предприятий различных отраслей промышленности.
Некоторые показатели и сведения по нефтегазодобыче в мире, России. Томской области.
300 млн т в год – безопасный рубеж добычи нефти для России;
10-11 млн т в год – добыча нефти по Томской области (последнее десятилетие);
9-11 т/сут. – добыча нефти (в среднем) из одной скважины по Томской области;
3,2 млрд. т нефти добывается в мире ежегодно;
3,9 млрд. т/год – ожидаемая добыча нефти в мире к 2005 г;
22 трлн м 3 газа добывается в мире ежегодно;
139,57 млрд т нефти составляют доказанные запасы в недрах земли (на 1996 г.);
398 трлн м 3 газа составляют мировые ресурсы с учетом вероятных и возможных запасов (годовая добыча около 22000 млрд м 3 /год);
105 млрд т нефти добыто в мире;
63 и 32 % – разведанные запасы нефти и газа на Среднем Востоке (от мировых);
7 и 38 % – разведанные запасы нефти и газа в России (от мировых);
624 млн т в год – максимальная добыча нефти в СССР (1988 г.);
303,4 млн т в год – минимальная добыча нефти в России (1998 г.);
350 млн т в год – прогнозы добычи нефти в России (на 2010 г.);
58,07 млн т нефти добыто НК "ЮКОС" в 2001 г.;
29 млн т нефти переработано НК "ЮКОС" в 2001 г.;
250 млн т нефти добыто Стрежевским НГДУ за 35 лет (декабрь 2001 г.);
11,7 млн т нефти добыто в Томской области НК "ЮКОС" в 2001 г.;
14,6 млн т – в 2002 г;
25 тыс. лет назад первобытный человек применял сверление кремниевым буром (бурение) при изготовлении инструментов;
в 221–263 гг. н.э. в Сычуане (Китай) из скважин глубиной около 240 м добывали газ, который использовался для выпаривания соли;
в 1594 г. в пос. Балахны (Баку) сооружен колодец глубиной 35 м для добычи нефти;
в 1825 г. добыто 4126 т нефти из 120 колодцев в Баку;
в 1847 г. пробурена скважина на нефть на Биби-Эйбате (Азербайджан);
в 1896 г. В.К. Зеленицким создан проект морского бурения для добычи нефти со дна Каспийского моря;
в 1901 г. в России добыто 11,987 млн т нефти;
в 1955 г. американские компании контролировали на Ближнем и Среднем Востоке 60% добычи нефти;
9583 м – глубина рекордной скважины США (1974 г.);
5005 м – максимальная глубина скважины в Томской области.
| Регион, страна | Доказанные запасы | Добыча нефти в 2000 г | Кратность запасов, лет | ||
| млрд т | % от мировых | млрд т | % от мировых | ||
| Азия и Океания, всего в том числе: |
6,02 | 4,3 | 368,1 | 11,0 | 16,4 |
| Китай | 3,29 | 2,3 | 162,7 | 4,9 | 20,2 |
| Индонезия | 0,68 | 0,5 | 64,9 | 1,9 | 10,5 |
| Индия | 0,65 | 0,5 | 32,0 | 1,0 | 20,3 |
| в том числе: |
20,53 | 14,6 | 859,8 | 25,6 | 23,9 |
| Венесуэла | 10,53 | 7,5 | 151,8 | 4,5 | 69,4 |
| Мексика | 3,87 | 2,8 | 152,5 | 4,6 | 25,4 |
| США | 2,98 | 2,1 | 291,2 | 8,7 | 10,2 |
| Африка, всего в том числе: |
10,26 | 7,3 | 335,3 | 10,0 | 30,6 |
| Ливия | 4,04 | 2,9 | 70,4 | 2,1 | 57,4 |
| Нигерия | 3,08 | 2,2 | 99,5 | 3,0 | 31,0 |
| Алжир | 1,26 | 0,9 | 40,0 | 1,2 | 31,5 |
| в том числе: |
93,63 | 66,5 | 1078,4 | 32,2 | 86,8 |
| Саудовская Аравия | 35,51 | 25,2 | 403,2 | 12,0 | 88,1 |
| Ирак | 15,41 | 10,9 | 134,1 | 4,0 | 114,9 |
| Кувейт | 12,88 | 9,1 | 88,7 | 2,6 | 145,2 |
| ОАЭ | 12,63 | 9,0 | 92,5 | 2,8 | 136,5 |
| Иран | 12,15 | 8,6 | 178,4 | 5,3 | 68,1 |
| в том числе: |
8,09 | 5,8 | 364,1 | 11,5 | 22,3 |
| Россия | 6,65 | 5,6 | 352,2 | 11,1 | 22,2 |
| Казахстан | 0,74 | 0,5 | 31,4 | 0,9 | 23,6 |
| Румыния | 0,2 | 0,1 | 6,1 | 0,2 | 32,8 |
| Западная Европа, всего в том числе: |
2,35 | 1,7 | 321,5 | 9,6 | 7,3 |
| Норвегия | 1,29 | 0,9 | 160,8 | 4,8 | 8,0 |
| Великобритания | 0,69 | 0,5 | 126,8 | 3,8 | 5,4 |
| Дания | 0,15 | 0,1 | 17,9 | 0,5 | 8,4 |
| Всего в мире | 140,88 | 100,0 | 3360,8 | 100,0 | 42,0 |
Несовпадение итогов – в результате округления.
| Регион, страна | Доказанные запасы | Добыча газа в 2000 г | Кратность запасов, лет | ||
| млрд т | % от мировых | млрд т | % от мировых | ||
| Азия и Океания, всего в том числе: |
10,34 | 6,7 | 259,0 | 10,6 | 39,9 |
| Малайзия | 2,31 | 1,5 | 41,2 | 1,7 | 56,1 |
| Индонезия | 2,05 | 1,3 | 68,5 | 2,8 | 29,9 |
| Китай | 1,37 | 0,9 | 27,0 | 1,1 | 50,7 |
| Северная и Латинская Америка всего в том числе: |
19,71 | 12,7 | 844,2 | 34,5 | 23,4 |
| США | 4,74 | 3,1 | 530,1 | 21,7 | 8,9 |
| Венесуэла | 4,16 | 2,7 | 32,7 | 1,3 | 127,2 |
| Канада | 1,73 | 1,1 | 178,8 | 7,3 | 9,7 |
| Африка, всего в том числе: |
11,16 | 7,2 | 121,3 | 5,0 | 92,0 |
| Алжир | 4,52 | 2,9 | 85,3 | 3,5 | 53,0 |
| Нигерия | 3,51 | 2,3 | 8,1 | 0,3 | 433,3 |
| Ливия | 1,31 | 0,9 | 7,6 | 0,3 | 172,4 |
| Ближний и Средний Восток, всего в том числе: |
52,52 | 33,9 | 205,1 | 8,4 | 256,1 |
| Иран | 23,0 | 14,9 | 57,1 | 2,3 | 402,8 |
| Катар | 11,15 | 7,2 | 25,6 | 1,1 | 435,6 |
| Саудовская Аравия | 6,04 | 3,9 | 52,4 | 2,1 | 115,3 |
| Восточная Европа и СНГ, всего в том числе: |
56,7 | 36,6 | 740,0 | 30,3 | 76,6 |
| Россия | 48,14 | 31,1 | 595,0 | 24,3 | 80,9 |
| Туркменистан | 2,86 | 1,9 | 34,0 | 1,4 | 84,1 |
| Узбекистан | 1,88 | 1,2 | 50,5 | 2,1 | 37,2 |
| Западная Европа, всего
Современным методам добычи нефти предшествовали примитивные способы: Сбор нефти с поверхности водоемов; Обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью; Извлечение нефти из ям и колодцев. Сбор нефти с поверхности открытых водоемов - это, по-видимому, один из старейших способов ее добычи. Он применялся в Мидии, Ассиро-Вавилонии и Сирии до нашей эры, в Сицилии в 1-ом веке нашей эры и др. В России добычу нефти методом ее сбора с поверхности реки Ухты в 1745 г. организовал Ф.С. Прядунов. В 1858 г. на о. Челекен и в 1868 г. в Кокандском ханстве нефть собирали в канавах, устраивая запруду из досок. Американские индейцы, когда обнаруживали нефть на поверхности озер и ручьев, клали на воду одеяло, впитывающее нефть, а затем отжимали его в сосуд. Обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, с целью ее извлечения впервые описаны итальянским ученым Ф. Ари-осто в XV в.: недалеко от Модены в Италии нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах; затем их помещали в мешки и отжимали с помощью пресса. В 1819 г. во Франции нефтесодержащие пласты известняка и песчаника разрабатывались шахтным способом. Добытую породу помещали в чан, заполненный горячей водой. При перемешивании на поверхность воды всплывала нефть, которую собирали черпаком. В 1833...1845 гг. на берегу Азовского моря добывали песок, пропитанный нефтью. Затем его помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы. Добыча нефти из ям и колодцев также известна с давних времен. В Киссии - древней области между Ассирией и Мидией - в V в. до н.э. нефть добывали с помощью кожаных ведер - бурдюков. На Украине первые упоминания о добыче нефти относятся к началу XVII в. Для этого рыли ямы-копанки глубиной 1,5...2 м, куда просачивалась нефть вместе с водой. Затем смесь собирали в бочки, закрытые снизу пробками. Когда более легкая нефть всплывала, пробки вынимали и отстоявшуюся воду сливали. К 1840 г. глубина ям-копанок достигла 6 м, а позднее нефть стали извлекать из колодцев глубиной около 30 м. На Керченском и Таманском полуостровах добыча нефти с древних времен производилась с помощью шеста, к которому привязывали войлок или пучок, сделанный из волос конского хвоста. Их спускали в колодец, а затем выжимали нефть в подготовленную посуду. На Апшеронском полуострове добыча нефти из колодцев известна с VIII в. н.э. При их строительстве сначала отрывалась яма наподобие обращенного (перевернутого) конуса до самого нефтяного пласта. Затем по бокам ямы делались уступы: при средней глубине погружения конуса 9,5 м - не менее семи. Среднее количество земли, вынутой при рытье такого колодца составляло около 3100 м 3 . Далее стенки колодцев от самого дна до поверхности крепили деревянным срубом или досками. В нижних венцах делали отверстия для притока нефти. Ее черпали из колодцев бурдюками, которые поднимались ручным воротом или с помощью лошади. В своем отчете о поездке на Апшеронский полуостров в 1735 г. доктор И. Лерхе писал: «... в Балаханы было 52 нефтяных кладезя глубиной в 20 саженей (1 сажень = 2,1 м), из коих некоторые сильно бьют, и ежегодно доставляют 500 батманов нефти...» (1 батман = 8,5 кг). По данным академика С.Г. Амелина (1771 г.) глубина нефтяных колодцев в Балаханах достигала 40...50 м, а диаметр или сторона квадрата сечения колодца 0,7...! м. В 1803 г. бакинский купец Касымбек соорудил два нефтяных колодца в море на расстоянии 18 и 30 м от берега Биби-Эйбата. Колодцы были защищены от воды коробом из плотно сколоченных досок. Нефть добывалась из них много лет. В 1825 г. во время шторма колодцы были разбиты и затоплены водами Каспия. К моменту подписания Гюлистанского мирного договора между Россией и Персией (декабрь 1813г.), когда Бакинское и Дербентское ханства влились в состав нашей страны, на Апшеронском полуострове насчитывалось 116 колодцев с черной нефтью и один с «белой», ежегодно дававших около 2400 т этого ценного продукта. В 1825 г. в районе Баку из колодцев было добыто уже 4126 т нефти. При колодезном способе техника добычи нефти не менялась на протяжении столетий. Но уже в 1835 г. чиновник горного ведомства Фаллендорф на Тамани впервые применил насос для откачки нефти через опущенную деревянную трубу. Ряд технических усовершенствований связан с именем горного инженера Н.И. Воскобойникова. Чтобы уменьшить объем земляных работ он предложил сооружать нефтяные колодцы в виде шахтного ствола, а в 1836...1837 гг. осуществил в Баку и Балаханах переустройство всей системы хранения и отпуска нефти. Но одним из главных дел его жизни стало бурение первой в мире нефтяной скважины в 1848 г. Длительное время к добыче нефти посредством бурения скважин в нашей стране относились с предубеждением. Считалось, что раз сечение скважины меньше, чем у нефтяного колодца, то и приток нефти к скважинам существенно меньше. При этом не учитывалось, что глубина скважин значительно больше, а трудоемкость их сооружения меньше. Свою отрицательную роль сыграло высказывание посетившего Баку в 1864 г. академика Г.В. Абиха о том, что бурение нефтяных скважин здесь не оправдывает ожиданий, и что «... как теория, так и опыт одинаково подтверждают мнение о необходимости увеличения числа колодцев...» Аналогичное мнение существовало в отношении бурения некоторое время и в США. Так, в местности, где Э. Дрейк пробурил свою первую нефтяную скважину, полагали, что «нефть является жидкостью, вытекающей каплями из угля, залегающего в ближних холмах, что для ее добычи бесполезно бурить землю и что единственный способ ее собрать - это отрыть траншеи, где она бы скапливалась». Тем не менее практические результаты бурения скважин постепенно изменили это мнение. Кроме того и статистические данные о влиянии глубины колодцев на добычу нефти свидетельствовали о необходимости развития бурения: в 1872 г. среднесуточная добыча нефти из одного колодца глубиной 10... 11 м составляла 816 кг, в 14...16 м - 3081 кг, а глубиной свыше 20 м - уже 11200 кг. При эксплуатации скважин нефтепромышленники стремились перевести их в режим фонтанирования, т.к. это был наиболее легкий путь добычи. Первый мощный нефтяной фонтан в Балаханах ударил в 1873 г. на участке Халафи. В 1878 г. большой нефтяной фонтан дала скважина, пробуренная на участке З.А. Тагиева в Биби-Эйбате. В 1887 г. 42 % нефти в Баку было добыто фонтанным способом. Форсированный отбор нефти из скважин приводил к быстрому истощению прилегающих к их стволу нефтеносных слоев, а остальная (большая) ее часть оставалась в недрах. Кроме того, из-за отсутствия достаточного количества хранилищ значительные потери нефти имели место уже на поверхности земли. Так, в 1887 г. фонтанами было выброшено 1088 тыс. т нефти, а собрано - всего 608 тыс. т. На площадях вокруг фонтанов образовывались обширные нефтяные озера, где в результате испарения терялись наиболее ценные фракции. Сама выветрившаяся нефть становилась малопригодной для переработки, и ее выжигали. Застойные нефтяные озера горели по много дней подряд. Добыча нефти из скважин, давление в которых было недостаточным для фонтанирования, производилась с помощью цилиндрических ведер длиной до 6 м. В их дне был устроен клапан, открывающийся при движении ведра вниз и закрывающийся под весом извлекаемой жидкости при давлении ведра вверх. Способ добычи нефти посредством желонок назывался тартанием. Первые опыты по применению глубинных насосов для добычи нефти были выполнены в США в 1865 г. В России этот способ начали применять с 1876 г. Однако насосы быстро засорялись песком и нефтепромышленники продолжали отдавать предпочтение желонке. Из всех известных способов добычи нефти главным оставался тартальный: в 1913 г. с его помощью добывали 95 % всей нефти. Тем не менее инженерная мысль не стояла на месте. В 70-х годах XIX в. В.Г. Шухов предложил компрессорный способ добычи нефти посредством подачи в скважину сжатого воздуха (эрлифт). Испытана эта технология была в Баку только в 1897 г. Другой способ добычи нефти - газлифт - предложил М.М. Тихвинский в 1914 г. Выходы природного газа из естественных источников использовались человеком с незапамятных времен. Позже нашел применение природный газ, получаемый из колодцев и скважин. В 1902 г. в Сура-ханах близ Баку была пробурена первая скважина, давшая промышленный газ с глубины 207 м. ВведениеНефть и газ известны человечеству с доисторических времен. Археологическими раскопками установлено, что на берегу Евфрата нефть добывалась за 6-4 тыс. лет до н. э. До середины ХIХ в. нефть добывалась в небольших количествах, в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на дневную поверхность. Зарождение нефтегазовой промышленности началось в конце 60-х годов прошлого века с началом бурения нефтяных скважин. Нефть и природный газ сейчас лежат в основе мирового топливно-энергетического баланса. Продукты переработки нефти широко используются во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, на транспорте и в быту. Доля нефти в общем потреблении энергоресурсов постоянно растет: если в 1900 году на долю нефти приходилось 3% мирового энергопотребления, то к 1914 году ее доля выросла до 5%, в 1939 году - до 17,5%, достигла 24% в 1950 году, 41,5% в 1972 году и примерно 65% - в 2000 году . Нефтяная промышленность в разных странах мира существует всего 110 - 140 лет, но за этот отрезок времени добыча нефти и газа увеличилась более чем в 40 тыс. раз. Быстрый рост добычи связан с условиями залегания и извлечения этого полезного ископаемого. Нефть и газ приурочены к осадочным породам и распространены регионально. Причем в каждом седиментационном бассейне отмечается концентрация основных их запасов в сравнительно ограниченном количестве месторождений. Все это с учетом возрастающего потребления нефти и газа в промышленности и возможностью их быстрого и экономичного извлечения из недр делают эти полезные ископаемые объектом первоочередных поисков. Краткая история развития нефтегазового делаПримерно 3 тыс. лет до н. э. Жители Ближнего Востока начинают использовать нефть в качестве топлива, для изготовления оружия, для светильников и строительного материала (битум, асфальт). Нефть собирали с поверхности открытых водоемов. 347 год н. э. В Китае впервые пробурили скважины в земле для получения нефти. В качестве труб использовались полые стволы бамбука. 7 век н. э. В Византии или Персии изобретено супер оружие того времени - "греческий огонь", изготавливаемый на основе нефти. 1264 год. Итальянский путешественник Марко Поло, проезжавший по территории современного Азербайджана, сообщил, что местные жители собирали нефть, просачивающуюся из земли. Примерно в это же время отмечено начало торговли нефтью. Примерно 1500 год. В Польше впервые стали использовать нефть для освещения улиц. Нефть поступала из района Карпат. 1848 год. Первая в мире нефтяная скважина современного типа пробурена на Апшеронском полуострове неподалеку от Баку. 1849 год. Канадский геолог Абрахам Геснер впервые получил керосин. 1858 год. Нефть начали добывать в Северной Америке (Канада, провинция Онтарио). 1859 год. Начало нефтедобычи в США. Первая скважина (глубиной 21 метр) пробурена в штате Пеннсильвания. Она позволяла добывать 15 баррелей нефти в день. 1962 год. Появление новой единицы объема, которой измерялось количество нефти - "баррель", "бочка". Нефть тогда перевозили в бочках - железнодорожные цистерны и танкеры еще не были изобретены. Баррель нефти равен 42 галлонам (в одном галлоне примерно 4 литра). Этот объем нефтяной бочки равен официально признанному в Великобритании объему бочки для перевозки селедки (соответствующий указ в 1492 году подписал король Эдуард Четвертый). Для сравнения, "винный баррель" равен 31,5 галлонам, "пивной баррель" - 36 галлонам. 1877 год. Россия впервые в мире начинает использовать танкеры для доставки нефти из бакинских месторождений в Астрахань. Примерно в том же году (данные из различных источников расходятся) в США построена первая железнодорожная цистерна для перевозки нефти. 1886 год. Германские инженеры Карл Бенц и Вильгельм Даймлер создали автомобиль, работавший на бензиновом двигателе. Ранее бензин был лишь побочным продуктом, образовавшимся при изготовлении керосина. 1890 год. Германский инженер Рудольф Дизель изобрел дизельный двигатель, способный работать на побочных продуктах переработки нефти. Ныне индустриально развитые страны мира активно ограничивают использование дизельных моторов, которые наносят значительный ущерб окружающей среде. 1896 год. Изобретатель Генри Форд создал свой первый автомобиль. Через несколько лет он впервые в мире стал применять конвейерный метод сборки, что значительно снизило стоимость автомобилей. Это стало началом эры массовой автомобилизации. В 1916 году в США было 3,4 млн. автомобилей, через три года их количество увеличилось до 23.1 млн. За это же время среднестатистический автомобиль стал проезжать вдвое большее расстояние за год. Развитие автомобилестроения привело к бурному росту числа автозаправочных станций. Если в 1921 году в США было 12 тыс. АЗС, то в 1929 - 143 тыс. Нефть стала рассматриваться, прежде всего, как сырье для производства бензина. 1904 год. Крупнейшими странами-производителями нефти стали США, Россия, современная Индонезия, Австро-Венгрия, Румыния и Индия. 1905 год. В Баку (Азербайджан, тогда Российская Империя) случился первый в мировой истории масштабный пожар не нефтяных приисках. 1907 год. Британская компания Shell и голландская Royal Dutch слились в Royal Dutch Shell 1908 год. Открыты первые нефтяные месторождения в Иране. Для их эксплуатации создана Англо-Персидская Нефтяная Компания Anglo Persian Oil, позднее ставшая компанией British Petroleum. 1914- 1918 годы. Первая Мировая война. Впервые война велась, в том числе, и для получения контроля за месторождениями нефти. 1918 год. Впервые в мире Советская Россия национализировала нефтяные компании. 1932 год. Месторождения нефти открыты в Бахрейне. 1938 год. Месторождения нефти открыты в Кувейте и Саудовской Аравии. 1951 год. Впервые в истории США нефть стала главным источником энергии, оттеснив уголь на второе место. 1956 год. Суэцкий кризис. После вторжения англо-французских войск в Египет мировые цены на нефть за короткое время выросли вдвое. 1956 год. Месторождения нефти открыты в Алжире и Нигерии. 1959 год. Первая попытка создать международную организацию поставщиков нефти. В Каире (Египет) прошел Арабский Нефтяной Конгресс, участники которого заключили джентльменское соглашение о совместной нефтяной политике, которая должна была увеличить влияние арабских государств в мире. 1960 год. В Багдаде (Ирак) образована Организация Государств-Экспортеров Нефти (ОПЕК)OPEC. Ее основателями стали Иран, Ирак, Кувейт, Саудовская Аравия и Венесуэла. Ныне в состав ОПЕК входят 11 стран. 1967 год. Шестидневная Война между Израилем и коалицией арабских государств. Мировые цены на нефть выросли примерно на 20%. 1968 год. Открыты крупные нефтяные месторождения на территории Аляски. 1969 год. Первая крупная экологическая катастрофа, причиной которой стал разлив нефти. Причиной стала авария на нефтедобывающей платформе неподалеку от побережья Калифорнии. 1973 год. Первое нефтяное эмбарго. В канун еврейского праздника Йом Кипур войска Сирии и Египта, поддержанные СССР, атаковали Израиль. Израиль обратился за помощью к США, которые ответили на эту просьбу согласием. В ответ арабские страны-экспортеры нефти постановили ежемесячно снижать добычу нефти на 5% и полностью запретить экспорт нефти в страны, которые поддержали Израиль - США, Нидерланды, Португалию, ЮАР и Родезию (ныне Зимбабве). В результате, мировые цены не нефть выросли с $2,90 до $11,65. В США автомобильный бензин подорожал в 4 раза. США ввели жесткие меры, направленные на экономию нефти. В частности, все АЗС не работали в воскресенье, одна заправка машины ограничивалась 10 галлонами (около 40 литров). США начали строить нефтепровод с Аляски. Европейские государства и США начали масштабные научные изыскания, призванные найти альтернативные источники энергии. 1986-1987 годы. "Танкерная война" между Ираком и Ираном - нападения авиации и военно-морских сил враждующих сторон на нефтепромыслы и танкеры. США создали международные силы по охране коммуникаций в Персидском заливе. Этим было положено начало постоянному присутствию ВМФ США в зоне Персидского залива 1988 год. Крупнейшая в истории авария на нефтяной платформе. Британская платформа в Северном Море Piper Alpha загорелась. В результате погибло 167 человек из 228, находящихся на ней. 1994 год. Создан первый автомобиль, использующий в качестве топлива водород - VW Hybrid. 1995 год. Компания General Motors продемонстрировала первый электромобиль - EV1. 1997 год. Компания Toyota создала первый массовый автомобиль, работающий на бензине и электричестве - Prius. 1998 год. Крупномасштабный экономический кризис в Азии. Мировые цены на нефть резко снизились. Причиной этого стала необычно теплая зима в Европе и Северной Америке, увеличение производства нефти в Ираке, потребление нефти странами Азии и ряд других факторов. Если в1996 году средняя цена барреля нефти составляла $20,29, в 1997 году - $18,68, то в 1998 году она упала до $11. Падение цен на нефть привело к крупнейшему финансовому кризису в России. Чтобы остановить падение цен страны ОПЕК уменьшили производство нефти. Подписан 50-летний мораторий на разработку месторождений нефти в районе Антарктиды. Крупные слияния нефтяных компаний: British Petroleum приобрела Amoco, а Exxon -компанию Mobil. 1999 год. Слияние крупнейших французских нефтяных компаний: Total Fina и Elf Aquitaine. 2002 год. В результате общенациональной забастовки Венесуэла резко уменьшила экспорт нефти. По данным Администрации Энергетической ИнформацииEnergy Information Administration, в 2001 году главным поставщиком нефти в США была Саудовская Аравия. В 2002 году крупнейшим поставщиком нефти на рынок США стала Канада (1926 тыс. баррелей в день). В десятку крупнейших стран-поставщиков нефти в США ныне входят лишь две страны из Персидского залива - Саудовская Аравия (1 525 тыс. баррелей) и Ирак (449 тыс. баррелей). Большую часть нефти США получают из Канады (1926 тыс.), Мексики (1510 тыс.), Венесуэлы (1439 тыс.), Нигерии (591 тыс.), Великобритании (483 тыс.), Норвегии (393 тыс.), Анголы (327 тыс.) и Алжира (272 тыс.). Начато строительство нефтепровода Баку-Джейхан. Объединились крупнейшие нефтяные компании Conoco и Phillips. У побережья Испании потерпел крушение танкер Prestige - в море вылилось вдвое больше топлива, чем в 1989 году (Exxon Valdez). Начались массовые продажи автомобилей, работающих на альтернативном топливе. 2003 год. США начали войну в Ираке. British Petroleum приобрела 50% крупной российской нефтяной компании THK. Сенат США отверг предложение начать разработку нефти на территории крупнейшего заповедника на Аляске. Мировые цены на нефть значительно выросли (главные причины - война в Ираке, забастовка в Венесуэле, разрушительный ураган в Мексиканском заливе) и достигли примерно $30 за баррель. 2004 год. Цены на нефть достигли рекорда, превысив $40 за баррель. Главными факторами считаются проблемы США в Ираке и рост потребления нефтепродуктов в странах Азии, особенно в Китае, который впервые в истории стал импортировать нефть. В пятерку крупнейших мировых импортеров нефти в мире входят США, Япония, Южная Корея, Германия и Италия . - 95.50 Кб______________________________ ________________________ Кафедра «Высшей математики и прикладной информатики» «История развития машин и оборудования добычи нефти и газа» Выполнил: студент Проверил: Самара 2011
Введение 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 газообразный углеводородов – метана, этана, 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. В становлении и развитии нефтегазодобывающей промышленности можно проследить несколько этапов, каждый из которых отражает постоянное изменение соотношения, с одной стороны, масштабов потребления нефти и газа, а с другой – степень сложности их добычи. На первом этапе возникновения нефтедобывающей промышленности из-за ограниченной потребности в нефти она добывалась из небольшого числа месторождений, разработка которых не представляла сложности. Основным способом добычи подъема нефти был на поверхность был самый простой – фонтанный. Соответственно примитивным было и оборудование, применяемое для добычи нефти. На втором этапе потребность в нефти увеличилась, а условия добычи нефти усложнились, возникла потребность добычи нефти из коллекторов на больших глубинах из месторождений с более сложными геологическими условиями. Возникло множество проблем, связанных с добычей нефти и эксплуатированием скважин. Для этого были разработаны технологии подъема жидкости газлифтным и насосным способами. Было создано и внедрено оборудование для эксплуатации скважин фонтанным способом, оборудование для газлифтной эксплуатации скважин с мощными компрессорными станциями, установки для эксплуатации скважин штанговыми и бесштанговыми насосами, оборудование для сбора, перекачки, разделения продукции скважин. Постепенно начало складываться нефтяное машиностроение. Одновременно возникла быстрорастущая потребность в газе, что привело к формированию газодобывающей промышленности, в основном на базе газовых и газоконденсатных месторождений. На этом этапе промышленно развитые страны начали развивать топливно-энергетические отрасли и химию за счет преимущественного развития нефтегазовой промышленности. История развития добычи с древних времен по настоящее времяРоссийская Федерация является одной из ведущих энергетических держав. В настоящее время на долю России приходится более 80% общего объема добычи нефти и газа и 50% угля бывшего СССР, что составляет почти седьмую часть суммарного производства первичных энергоресурсов в мире . В России сосредоточено 12,9% мировых разведанных запасов нефти и 15,4% ее добычи. На ее долю приходится 36,4% мировых запасов газа и 30,9% его добычи. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) России - это стержень национальной экономики, обеспечивающий жизнедеятельность всех отраслей народного хозяйства, консолидацию) регионов, формирование значительной части бюджетных доходов и основной доли валютных поступлений страны. В ТЭК аккумулируется 2/3 прибыли, создаваемой в отраслях материального производства. Недостаточное восполнение сырьевой базы начинает ограничивать возможности в наращивания добыта нефти и газа. Увеличение душевого энергопотребления к 2010 г., экстремальных условиях развития» экономики возможно путем проведения комплекса мер по интенсивному энергосбережению, оптимально достаточного экспорта энергоресурсов при медленном наращивании их производства и проведение сдержанной инвестиционной политики ориентированной на наиболее эффективные проекты. В этом деле применение современного оборудования, обеспечивающего энергосберегающие технологии при добыче нефти, играет существенную роль. Известны шахтный и скважинный методы добычи нефти. Этапы развития шахтного способа: рытье ям (копанок) глубиной до 2 м; сооружение колодцев (шурфов) глубиной до 35¸45 м, и сооружение шахт-комплексов вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок (применяется редко при добыче вязких нефтей). До начала VXIII в нефть, в основном, добывали из копанок, которые обсаживались плетнем. По мере накопление нефть вычерпывали в мешках вывозили потребителям. Колодцы крепились деревянным срубом, окончательный диаметр обсаженного колодца составлял обычно от 0,6 до 0,9 м с некоторым увеличением книзу для улучшения притока нефти к его забойной части. Подъем нефти из колодца производился при помощи ручного ворота (позднее конного привода) и веревки, к которой привязывался бурдюк (ведро из кожи). К 70-м годам XIX в. основная добыча в России и в мире происходит уже из нефтяных скважин. Так, в 1878 г. в Баку их насчитывается 301, дебит которых во много раз превосходит дебит колодцев. Нефть из скважин добывали желонкой - металлический сосуд (труба) высотой до 6 м., в дно которого вмонтирован обратный клапан, открывающийся при погружении желонки в жидкость и закрывающийся при её движении вверх. Подъем желонки (тартание) велся вручную, затем на конной тяге (начало 70-х годов XIX в.) и с помощью паровой машины (80-е года). Первые глубинные насосы были применены в Баку в 1876 г., а первый глубинный штанговый насос - в Грозном в 1895 г. Однако тартальный способ длительное время оставался главным. Например, в 1913 г. в России 95% нефти добыто желонированием. Вытеснение нефти из скважины сжатым воздухом или газом предложено в конце XVIII в., но несовершенство компрессорной техники более чем на столетие задержало развитие этого способа, гораздо менее трудоемкого по сравнению с тартальным. Не формировался к началу нашего века и фонтанный способ добычи. Из многочисленных Фонтанов бакинского района нефть разливалась в овраги, реки, создавала целые озера, сгорала, безвозвратно терялась, загрязняла почву, водоносные пласты, море. В настоящее время основной способ добычи нефти - насосный при помощи установок электроцентробежного насоса (УЭЦН) и штанговых скважинных насосов (ШСН). Добыча нефти и газа. Фонтанный и газлифтный способы добычи нефти и газа.добыча нефть газ насос Нефть находится под землей под таким давлением, что при прокладке к ней пути в виде скважины она устремляется на поверхность. В продуктивных пластах нефть преимущественно залегает вместе с подпирающей ее водой. Располагаясь на различных глубинах, пласты испытывают определенное давление, соответствующее приблизительно одной атмосфере на 10м глубины. Скважины глубиной в 1000-1500-2000м имеет пластовые давления порядка 100-150-200 атм. За счет этого давления нефть и перемещается по пласту к скважине. Как правило, фонтанируют скважины только в начале своего жизненного цикла, т.е. сразу после бурения. Через некоторое время давление в пласте снижается и фонтан иссякает. Конечно, если бы на этом прекращалась эксплуатация скважины, то под землей оставалось бы более 80% нефти. В процессе освоения скважины в нее опускается колонна насосно-компрессорных труб (НКТ). При эксплуатировании скважины фонтанным способом на поверхности устанавливают специальное оборудование – фонтанную арматуру. Не будем разбираться во всех деталях этого оборудования. Отметим только, что это оборудование необходимо для управления скважиной. С помощью фонтанной арматуры можно регулировать добычу нефти – уменьшать или совсем остановить. После того, когда давление в скважине уменьшится, и скважина начнет давать совсем мало нефти, как посчитают специалисты, ее переведут на другой способ эксплуатации. При добыче газа фонтанный способ является основным. После прекращения фонтанирования из-за нехватки пластовой энергии переходят на механизированный способ эксплуатации скважин, при котором вводят дополнительную энергию извне (с поверхности). Одним из таких способов, при котором вводят энергию в виде сжатого газа, является газлифт. Газлифт (эрлифт) - система, состоящая из эксплуатационной (обсадной) колонны труб и опущенных в нее НКТ, в которой подъем жидкости осуществляется с помощью сжатого газа (воздуха). Иногда эту систему называют газовый (воздушный) подъемник. Способ эксплуатации скважин при этом называется газлифтным. По схеме подачи от вида источника рабочего агента - газа (воздуха) различают компрессорный и безкомпрессорный газлифт, а по схеме действия - непрерывный и периодический газлифт. В затрубное пространство нагнетают газ высокого давления, в результате чего уровень жидкости в нем будет понижаться, а в НКТ - повышаться. Когда уровень жидкости понизится до нижнего конца НКТ, сжатый газ начнет поступать в НКТ и перемешиваться с жидкостью. В результате плотность такой газожидкостной смеси становится ниже плотности жидкости, поступающей из пласта, а уровень в НКТ будет повышаться. Чем больше будет введено газа, тем меньше будет плотность смеси и тем на большую высоту она поднимется. При непрерывной подаче газа в скважину жидкость (смесь) поднимается до устья и изливается на поверхность, а из пласта постоянно поступает в скважину новая порция жидкости. Дебит газлифтной скважины зависит от количества и давления нагнетаемого газа, глубины погружения НКТ в жидкость, их диаметра, вязкости жидкости и т.п. Конструкции газлифтных подъемников определяются в зависимости от числа рядов насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину, и направления движения сжатого газа. По числу спускаемых рядов труб подъемники бывают одно- и двухрядными, а по направлению нагнетания газа - кольцевыми и центральными. При однорядном подъемнике в скважину спускают один ряд НКТ. Сжатый газ нагнетается в кольцевое пространство между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами, а газожидкостная смесь поднимается по НКТ, или газ нагнетается по насосно-компрессорным трубам, а газожидкостная смесь поднимается по кольцевому пространству. В первом случае имеем однорядный подъемник кольцевой системы, а во втором - однорядный подъемник центральной системы. При двухрядном подъемнике в скважину спускают два ряда концентрически расположенных труб. Если сжатый газ направляется в кольцевое пространство между двумя колоннами НКТ, а газожидкостная смесь поднимается по внутренним подъемным трубам, то такой подъемник называется двухрядным кольцевой системы. Добыча нефти с помощью насосов По статистике только чуть более 13% всех скважин в России эксплуатируются фонтанным и газлифтным способами (хотя эти скважины дают более 30% всей российской нефти). В целом статистика по способам эксплуатации выглядит так: Эксплуатация скважин штанговыми насосами У обывателя при разговоре о нефтяном деле возникает образ двух станков – буровой вышки и станка-качалки. Краткое описание 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. Содержание Введение........................................................
© 2024 | |||||
