Краткая история развития нефтегазового дела. Россия – мировой лидер нефтегазодобычи (новый этап развития) - iv_g

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-м веке нашей эры и др. В России добычу нефти методом ее сбора с поверхности реки Ухты в 1745г. организовал Ф.С. Прядунов. 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. Ариосто в ХV 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 ХV 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 6м, 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 13 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 - 2,1м), 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 0,7-1 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.

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.

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 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 , в 1913 г. с его помощью добывали 95 % всей нефти.

Тем не менее, инженерная мысль не стояла на месте. В 70-х годах 19 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 Сураханах близ Баку была пробурена первая скважина, давшая промышленный газ с глубины 207 м.

В развитии нефтяной промышленности можно выделить пять основных этапов:

I этап (до 1917 г.) – дореволюционный период;

II этап (с 1917 до 1941 гг.) период до Великой Отечественной войны;

III этап (с 1941 по 1945 гг.) – период Великой Отечественной войны;

IV этап (с 1945 по 1991 гг.) – период до распада СССР;

V этап (с 1991 г.) – современный период.

Дореволюционный период. На территории России нефть известна с давних пор. Еще в XVI в. Русские купцы торговали Бакинской нефтью. При Борисе Годунове (XVI в.) в Москву была доставлена первая нефть, добытая на реке Ухте. Поскольку слово «нефть» вошло в русский язык лишь в конце XVIII в., называли ее тогда «густая вода горяща».

В 1813 г. к России были присоединены Бакинское и Дербентское ханства с их богатейшими нефтяными ресурсами. Это событие оказало большое влияние на развитие нефтяной промышленности России в последующие 150 лет.

Другим крупным районом нефтедобычи в дореволюционной России была Туркмения. Установлено, что в районе Небит-Дага черное золото добывалось уже около 800 лет назад. В 1765 г. на о. Челекен насчитывалось 20 нефтяных колодцев с суммарной годовой добычей около 64 т в год. По свидетельству русского исследователя Каспийского моря Н. Муравьева, в 1821 г. туркмены на лодках отправили в Персию около 640 т нефти. В 1835 г. ее вывезли с о. Челекен больше, чем из Баку, хотя именно Апшеронский полуостров являлся объектом повышенного внимания нефтепромышленников.

Началом развития нефтяной промышленности в России является 1848 год,

В 1957 г. на долю Российской Федерации приходилось более 70 % добываемой нефти, а Татария вышла на первое место в стране по добыче нефти.

Главным событием данного периода стало открытие и начало разработки богатейших нефтяных месторождений в Западной Сибири. Еще в 1932 г. академик И.М. Губкин высказал мысль о необходимости начала систематических поисков нефти на восточном склоне Урала. Сначала были собраны сведения о наблюдениях естественных нефтяных выходов (реки Большой Юган, Белая и др.). В 1935г. здесь начали работать геологоразведочные партии, которые подтвердили наличие выходов нефтеподобных веществ. Однако «большой нефти» не было. Разведочные работы продолжались до 1943 г., а за тем были возобновлены в 1948 г. Лишь в 1960 г. было открыто Шаимское нефтяное месторождение, а вслед за ним Мегионское, Усть-Балыкское, Сургутское, Самотлорское, Варьеганское, Лянторское, Холмогорское и др. Началом промышленной добычи нефти в Западной Сибири считается 1965 г., когда ее было добыто около 1 млн. т. Уже в 1970 г. добыча нефти здесь составила 28 млн. т, а в 1981 г. ‑ 329,2млн.т. Западная Сибирь стала основным нефтедобывающим районом страны, а СССР вышел на первое место в мире по добыче нефти.

В 1961 г. были получены первые фонтаны нефти на месторождениях Узень и Жетыбай в Западном Казахстане (полуостров Мангышлак). Промышленная их разработка началась в 1965 г. Только по этим двум месторождениям извлекаемые запасы нефти составляли несколько сот миллионов тонн. Проблема заключалась в том, что мангышлакские нефти ‑ высокопарафинистые и имели температуру застывания +30...33 °С. Тем не менее в 1970 г. добыча нефти на полуострове была доведена до нескольких миллионов тонн.

Планомерный рост добычи нефти в стране продолжался до 1984 г. В 1984-85 гг. произошло падение нефтедобычи. В 1986-87 гг. она снова росла, достигнув максимума. Однако, начиная с 1989 г., добыча нефти стала падать.

Современный период. После распада СССР падение добычи нефти в России продолжилось. В 1992 г. она составила 399 млн. т, в 1993 г. ‑ 354 млн. т, в 1994 г. ‑ 317 млн. т, в 1995 г. ‑ 307 млн. т.

Продолжение падения добычи нефти связано с тем, что не устранено влияние ряда объективных и субъективных негативных факторов.

Во-первых, ухудшилась сырьевая база отрасли . Степень вовлеченности в разработку и выработанность месторождений по регионам весьма высоки. На Северном Кавказе в разработку вовлечены 91,0 % разведанных запасов нефти, а выработанность месторождений составляет 81,5 %. В Урало-Поволжье эти цифры составляю соответственно 88,0 % и 69,1 %, в Республике Коми ‑ 69,0 % и 48,6 %, в Западной Сибири ‑ 76,8 % и 33,6 %.

Во-вторых, уменьшился прирост запасов нефти за счет вновь открытых месторождений . Из-за резкого снижения финансирования геологоразведочные организации сократили объем геофизических работ и поисково-разведочного бурения. Это привело к снижению числа вновь открытых месторождений. Так, если в 1986-90 гг. запасы нефти во вновь открытых месторождениях составляли 10,8 млн. т, то в 1991-95 гг. ‑ лишь 3,8 млн. т.

В третьих, велика обводненность добываемой нефти . Это означает, что при тех же издержках и объемах добычи пластовой жидкости самой нефти добывается все меньше.

В четвертых, сказываются издержки перестройки . В результате ломки старого хозяйственного механизма жесткое централизованное управление отраслью было ликвидировано, а новое - еще только создается. Возникший дисбаланс цен на нефть, с одной стороны, и на оборудование и материалы, с другой, затруднил техническое оснащение промыслов. А ведь это необходимо именно сейчас, когда большинство оборудования отработало свой срок, а многие месторождения требуют перехода с фонтанного способа добычи на насосный.

Наконец, сказываются многочисленные просчеты, допущенные в прошлые годы. Так, в 70-е годы считалось, что запасы нефти в нашей стране неисчерпаемы. В соответствии с этим ставка делалась не на развитие собственных видов промышленного производства, а на покупку готовых промышленных товаров за рубежом на валюту, получаемую от продажи нефти. Огромные средства ушли на поддержание видимости благополучия в советском обществе. Нефтяная же промышленность финансировалась по-минимуму.

На сахалинском шельфе еще в 70-80-х гг. были открыты крупные месторождения, которые до сего времени не введены в эксплуатацию. Между тем им гарантирован огромный рынок сбыта в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.

Каковы же дальнейшие перспективы развития отечественной нефтяной промышленности?

Однозначной оценки запасов нефти в России нет. Различные эксперты называют цифры объема извлекаемых запасов от 7 до 27 млрд. т, что составляет от 5 до 20 % мировых. Распределение запасов нефти по территории России таково: Западная Сибирь ‑ 72,2 %; Урало-Поволжье ‑ 15,2 %; Тимано-Печорская провинция ‑ 7,2 %; Республика Саха (Якутия), Красноярский край, Иркутская область, шельф Охотского моря ‑ около 3,5 %.

В 1992 г. началась структурная перестройка нефтяной промышленности России: по примеру западных стран стали создавать вертикально интегрированные нефтяные компании, контролирующие добычу и переработку нефти, а также распределение получаемых из нее нефтепродуктов.

Начало добычи нефти в России положено открытием первого промышленного нефтяного месторождения неподалеку от станицы Крымской (ныне г. Крымск) на разведочной площади Кудако, где в скважине, пробуренной в 1864 г. полковником Российского горного ведомства А.В. Новосильцевым, получен фонтанный приток нефти. Почти одновременно в США аналогичные результаты отмечены в скважине 1, пробуренной в штате Пенсильвания полковником А. Дрейком. Дальнейшее развитие нефтяной, а с начала XX столетия и газовой промышленности в мире, положенное этими странами, продолжало успешно расширяться, охватывая все новые и новые государства, не только соседние с ними, но и на других континентах.

В развитии нефтяной и газовой отраслей России, США и мира можно выделить пять основных этапов: начальный (до 1900 г.), определяющий (до 1950 г.), избирательно активный (до 1960 г.), всеобще интенсивный (до 1980 г.) и современный (по настоящее время).

Начальный этап характеризуется умеренными темпами становления нефтяной и газовой промышленности в России, США и ряде других стран Европы, Америки, Азии. В России главными районами добычи нефти в это время были Бакинский, Грозненский, Майкопский, Эмбенский, Челекенский и Ферганский, причем на долю первых двух приходилось около 96%, а остальных – 4,1%. Суммарная добыча нефти в России, достигнув 10,6 млн.т в 1900 г., и природного газа – 7 млрд.м3 была рекордной в мире (в США соответственно 9 млн.т и 6,6 млрд.м3) при общей добыче нефти в мире 19,9 млн.т и газа 14 млрд.м3. Небольшое количество углеводородного сырья в это время добывалось в Румынии, Венесуэле, Индии и др. странах.

Определяющий этап отличается развитием нефтяной отрасли в более чем 60 странах мира при заметном влиянии нефтяной промышленности России и США. В России добыча нефти велась на Северном Кавказе и Азербайджане, где в Майкопском районе благодаря работам талантливого ученого-нефтяника И.М. Губкина в 1910 году в районе ст. Нефтяной была открыта первая в мире «рукавообразная» залежь легкой нефти, положившая начало нефтяному «буму» на Северном Кавказе. Здесь вводится в разработку более 100 нефтяных и газовых залежей, в т.ч. знаменитая Хадыженско-Нефтегорская зона заливообразных литологических скоплений нефти, обеспечившая в 30-е годы высокий уровень ежегодной добычи – более 2 млн. тонн.

Примечательным для этого этапа явился разворот поисково-разведочных работ в большинстве нефтегазоносных областей страны, в т.ч. в Волго-Уральской, Тимано-Печорской, Грозненской, Апшеронской, Прикаспийской, Западно-Туркменской, Амударьинской, Ферганской, Днепрово-Припятской и других. Во многих случаях развороту поисково-разведочных работ предшествовали прогнозы И.М. Губкина, прежде всего в Волго-Уральской провинции. Стратиграфический диапазон промышленной нефтегазоносности достиг наибольшей величины от девонских до миоценовых отложений, а уровень добычи нефти в бывшем СССР возрос к 1940 г. до 31,5 млн.т, газа – до 3,7 млрд. м3. К 1950 г. годовая добыча нефти в СССР увеличилась до 45,7 млн. т, газа – до 5,8 млрд. м3. Важнейшей научной задачей, которая решалась на этом этапе, являлась разработка теоретически обоснованных критериев поиска зон максимальной концентрации углеводородов в разрезе осадочного чехла.

Из зарубежных стран в этом периоде наиболее высокой и стабильной добычей нефти − более 120 млн. т и газа 65-70 млрд. м3 – характеризовались США. Меньшими, но устойчивыми уровнями добычи нефти и газа отличались многие страны Европы (Румыния, Болгария, Франция, Польша), Азии и Ближнего, Среднего Востока (Индия, Китай, Индонезия, Пакистан, Иран, Ирак, Саудовская Аравия), Америки (Канада, Мексика, Венесуэла, Аргентина, Бразилия), Африки (Алжир, Ливия, Нигерия, Египет). К 1950 г. наблюдается рост мировой добычи нефти и природного газа, которая достигла 520 млн. т и 290 млрд. м3.

Третий, избирательно активный этап, продолжавшийся до 1960 г., определялся локальной интенсивностью геологоразведочных работ, вплоть до широкомасштабных, со значительными приростами ресурсов и промышленных запасов нефти и газа. Так, благодаря теоретически обоснованному прогнозу высокой перспективности Западно-Сибирской провинции, сделанному академиком И.М. Губкиным еще в 30-е годы, поисково-разведочными работами на севере региона в 1953 году было выявлено первое крупное Березовское газовое месторождение. Развитие нефтегазовой промышленности в России на этом этапе ознаменовалось открытием в 1956 г. целого ряда крупнейших газовых и газоконденсатных месторождений на Северном Кавказе, а также нефтяных месторождений в Татарии, Башкирии, Куйбышевской и Пермской областях, в том числе Ромашкинского нефтяного гиганта.

Одновременно проведением региональных геолого-геофизических исследований готовилась база для разворота широкомасштабных поисково-разведочных работ в основных нефтегазоносных регионах страны, получивших ранее теоретическое подтверждение высокой перспективности: в Северной и Центральной частях Западно-Сибирской провинции, Тимано-Печорской, Волго-Уральской, Северокавказско-Мангышлакской, Амударьинской провинциях, Западном Казахстане, Восточной Сибири и Сахалине. Благодаря высокой активности геологоразведочных работ и отмеченным открытиям, добыча нефти в стране возросла к 1960 г. до 147 млн. т, газа – 48-50 млрд. м3.

В зарубежных странах в рассматриваемом периоде наблюдалось поступательное развитие нефтяной и газовой отраслей, и прежде всего в США, с ежегодной добычей, превышавшей 230-240 млн. т нефти и 120 млрд. м3 углеводородного газа; высокие стабильные уровни производства нефти и газа и соответственно от 50 до 100 млн. т и от 20 до 60 млрд. м3 сохранялись в Венесуэле, Канаде, Мексике, Саудовской Аравии (включая Арабские Эмираты), Алжире, Ливии и Нигерии. Активизируется добыча нефти и в других странах Европы, Азии и Америки, отмечавшаяся в предшествующем этапе. В 1960 году в мире было произведено более 1,4 млрд. т нефти и около 640 млрд. м3 природного газа.

Наиболее примечательным по темпам развития нефтяной и газовой отраслей, характеризовавшихся максимальными значениями, является четвертый этап, названный этапом всеобщей интенсификации развития отраслей и добычи нефти и газа, продолжавшийся до 1980 года. В нашей стране ежегодный средний прирост добычи нефти составлял в это время не менее 20 млн. т, а в период с 1971 по 1980 гг. в отдельные годы достигал 25-28 млн. т, газа – 25-30 млрд. м3. Крупные открытия, базирующиеся на надежной теоретической основе, были сделаны в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, на полуострове Ямал (более 20 нефтяных и газовых гигантов), Волго-Уральской (8 нефтяных гигантов), ТиманоПечорской (3 уникальных нефтяных и 1 уникальное газоконденсатное месторождения); обнаружены нефтегазовые и газоконденсатные месторождения-сверхгиганты в Прикаспийской, Амударьинской и Северокавказско-Мангышлакской провинциях. Все это позволило к 1971 г. довести уровень ежегодной добычи нефти до 372 млн. т, а газа – 198 млрд. м3; в 1975 г. было добыто 491 млн. т и 289 млрд. м3, а в 1980 г. – 603 млн. т и 435 млрд. м3.

Выявление нефтяных и газовых месторождений в пределах новых высокоперспективных земель Лено-Тунгусской и Лено-Вилюйской провинций существенно укрепило ресурсную базу страны, а открытие Балтийской нефтеносной области показало значительные неиспользованные резервы смежных акваторий. Данный этап примечателен также освоением нефтегазоносности шельфов окраинных и внутренних морей и активной подготовкой региональными работами новых высокоперспективных территорий на арктических шельфах Баренцевого, Карского и Печорского морей.

Для зарубежных стран данный период характеризовался выявлением высокопродуктивных комплексов и многих крупнейших, в т.ч. уникальных, месторождений нефти и газа. В США благодаря открытию более 160 особо крупных месторождений добыча нефти к 1974 г. достигла максимального значения за всю историю нефтяной промышленности США – 534 млн. т, газа произведено свыше 490 млрд. м3. Примечательным в развитии нефтяной отрасли является обнаружение в пределах арктической части Аляски уникального по запасам нефтяного месторождения Прудо-Бей (около 2 млрд. т). Также впервые в мире в условиях высокогорной складчато-надвиговой системы Восточных Скалистых гор открыто около 30 крупных газоконденсатных и газоконденсатно-нефтяных месторождений, подтверждающих высокую перспективность складчатонадвиговых поясов, в частности Западно-Уральского пояса Тимано-Печорской провинции.

К 1980 году добыча нефти и природного газа в США составила соответственно свыше 435 млн. т и 610 млрд. м3. Высокий уровень годовой добычи газа обеспечивался разработкой газовых гигантов и прежде всего таких, как Панхендл, Хьюготон и др. Одновременно растет производство нефти в Мексике (до 95 млн. т) и сохраняется высоким в Венесуэле (120 млн. т) и Канаде (70-75 млн. т). К 1980 году увеличилась добыча нефти и природного газа в странах Европы за счет освоения месторождений Североморско-Германской провинции и других, особенно в Великобритании (89 млн. т, 52 млрд. м3), Норвегии (92 млн. т, 18 млрд. м3), а газа – в Нидерландах (до 75 млрд. м3).

По-прежнему сохраняется высокой добыча нефти в странах Ближнего и Среднего Востока, прежде всего в Саудовской Аравии, где обеспеченные ресурсами ежегодные уровни производства нефти варьируют в зависимости от конъюнктуры от 265 до 496 млн. т (1980 г.), составляя в среднем в Ираке 130, в Иране – 75 млн. т; на эти страны, включая Арабские Эмираты, приходится около 40 нефтяных месторождений-сверхгигантов, в том числе уникальных, самые крупные в мире – Гхавар (10,4 млрд. т извлекаемых запасов) и Бурган (9,6 млрд. т).

Ресурсный потенциал стран Азии и Африки существенно увеличился за счет новых крупных открытий на шельфах окраинных морей. Ежегодная добыча нефти и газа составила к концу этапа в Китае 106 млн. т и 65 млрд. м3, Индии – 10 млн. т и 12 млрд. м3, Индонезии – 78 млн. т и 16 млрд. м3; в Нигерии – 104 млн. т и 18 млрд. м3, Алжире – 97 млн. т и 29 млрд. м3, Ливии – 86 млн. т и 14 млрд. м3. Таким образом, все более возрастающее значение нефти и газа в мировой экономике привело к быстрому росту их добычи, динамика которой отражена на рис. 5.

На рубеже 60-х и 70-х годов производство нефти в мире почти вдвое превзошло уровень 1960 г., составив 2,379 млрд. т, а природного газа достигло 956 млрд. м3. К 1975 г. мировая добыча нефти составила 2,560 млрд. т, газа превысила 1,10 трлн. м3, в 1980 г. уровень добычи нефти был максимальным за всю предыдущую историю – 2,974 млрд. т, природного газа – 1,330 трлн. м3.

В течение рассматриваемого этапа продолжалась разработка теоретических основ и определяющих показателей раздельного количественного прогноза перспектив нефтегазоносности, научно обоснованного размещения ресурсной базы углеводородного сырья и направленного поиска месторождений. Велись региональные геолого-геофизические и геологоразведочные работы на высокоперспективных землях с целью подготовки первоочередных объектов поиска новых крупных и уникальных месторождений, в т.ч. на шельфе внешних и внутренних морей нашей страны и большинства стран мира.

Современный этап развития нефтяной и газовой промышленности нашей страны и большинства стран мира характеризуется поступательным расширением ресурсной базы углеводородного сырья за счет ввода первоочередных объектов с наибольшей плотностью ресурсов. В топливно-энергетическом комплексе России главенствующую роль в это время играла добыча нефти и газа в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, составившая в 1980 г. 247 млн. т и 228 млрд. м3; ежегодный темп прироста добычи нефти достигал в это время 24-25 млн. т, газа – 26-27 млрд. м3, что свидетельствует о реальных резервах для дальнейшего развития отрасли. В результате производство сибирской нефти и природного газа в 1986 г. составило 365 млн. т и 374 млрд. м3, всего же в стране было добыто 619 млн. т нефти и 643 млрд. м3 газа. В связи с усложнением с 1988 г. экономической ситуации в стране начался спад ежегодного количества добываемой нефти при продолжающемся увеличении (с меньшими темпами) добычи газа до 738 млрд. м3 в 1990 г. Последнее связано с новыми открытиями Ямбургского, Бованенковского, Хоросавэйского, Крузенштерновского и других уникальных газоконденсатных месторождений, в том числе и на смежном арктическом шельфе.

Переход на рыночные экономические отношения в России с 1991 года, развал СССР и резкое сокращение финансирования геологоразведочных работ привели к тотальному развалу нефтяной отрасли. Газовая промышленность, не пережившая столь глубокого кризиса, исходя из наличия крупной развивающейся ресурсной базы и своевременного вовлечения подготовленных месторождений в разработку в районах с хорошо развитой инфраструктурой газодобычи, сохранила устойчивую тенденцию дальнейшего наращивания добычи газа.

Спад нефтедобычи в России до 390 млн. т в 1991 и 265,5 млн. т – в 1995 требовал неотложных мер по ее активации. Процесс стабилизации производства нефти в стране возможен уже в ближайшие годы, главным образом, за счет использования новых прогрессивных технологий разработки месторождений и расширения ресурсной базы, а также ввода новых крупных месторождений, в том числе в глубокопогруженных зонах в районах с развитой инфраструктурой нефтедобычи. Степень освоенности ресурсной базы УВ сырья по основным нефтегазоносным регионам страны к началу 1999 года приведена на рис. 6.

С 2000 года одновременно с ростом газодобычи в мире до 2,2 трлн. м3 в год в России отмечается поступательное развитие производства как нефти, так и газа, и прежде всего в наиболее перспективных регионах, где оно будет не только более выгодным экономически и рентабельным, но и экологически обеспеченным. Такими регионами являются преимущественно по нефти Среднеобская, Фроловская нефтеносные, Ямальская газонефтеносная области Западно-Сибирской провинции, Балтийская нефтеносная область, арктический газонефтеносный шельф Баренцевоморского и Печорского морей; по нефти и газу – Прикаспийская, а в перспективе Лено-Тунгусская провинция и арктический шельф Карского моря. Несмотря на продолжающиеся экономические трудности, к 2005 г. в России прогнозируется добыча нефти порядка 400-425 млн. т, а природного газа – не менее 775 млрд. м3.

Из зарубежных стран следует выделить те, в которых отмечался устойчивый рост нефтегазодобычи за счет крупной собственной ресурсной базы. Далее группу стран, где при собственном мощном нефтегазовом потенциале из-за конъюнктурных соображений поддерживалась дискретная стабильность в производстве углеводородного сырья, а также страны с падающей добычей. К числу первых относятся те, ресурсная база которых поступательно развивалась в течение всего периода, пополняясь открытыми новыми гигантскими месторождениями нефти и газа. На американском континенте к числу таких стран, как видно из рис. 7, относятся Канада и Мексика с современными уровнями добычи нефти и природного газа соответственно 105-110 млн. т, 96,5-99 млрд. м3 и 155-160 млн. т, 42-45 млрд. м3, которые продолжают расти. В Европе и Азии тот же характер производства углеводородного сырья имеют Великобритания (до 134 млн. т, 65-75 млрд. м3), Китай (до 170-180 млн. т, 73-75 млрд. м3), Индонезия (до 80-85 млн. т, 44-45 млрд. м3).

Ко второй группе стран относятся США, где ограничения связаны, главным образом, с созданием государственного стратегического резерва, Венесуэла, Норвегия, Нидерланды (по газу), Саудовская Аравия, Иран, Ирак, Алжир, Ливия и Нигерия, где добыча углеводородов стабилизировалась на уровне соответственно: 435-440 млн. т и 600-610 млрд. м3; 95-100 млн. т и 18-20 млрд. м3; 125-135 млн. т и 35-40 млрд. м3; 90-100 млрд. м3; 280-290 млн. т; 115-125 млн. т; 85-95 млн. т; 50-55 млн. т и 30-35 млрд. м3; 45-50 млн. т; 75-80 млн. т и 30-35 млрд. м3.

К третьей группе стран с относительно невысокими уровнями самообеспеченности и добычи углеводородного сырья (20-30 млн. усл. т) относятся Румыния, Германия, Франция, Италия, Болгария, Аргентина, Египет, Сирия, Тунис, Ангола.

Дальнейшее развитие нефтяной и газовой отраслей в России и ведущих зарубежных странах будет базироваться на строго сбалансированном освоении энергоресурсов и постепенном сокращении доли нефти и газа с адекватной заменой их в первой половине XXI столетия термоядерными источниками энергии. Нефтяной потенциал в мире, включая акватории, составляет не менее 400 млрд. т, что при современных технологиях нефтеизвлечения и ежегодном потреблении нефти в мире около 2,0 млрд. т может обеспечить стабильный многолетний уровень ее добычи. Газовый потенциал мира более чем вдвое превышает в условном топливе нефтяной и способен при современных технологиях извлечения газа на уровне ежегодного мирового потребления (до 1,0 трлн. м3) создать условия для устойчивого поступательного развития отрасли.

Таким образом, учитывая сбалансированный характер использования углеводородных и других энергетических ресурсов при полной экологической обеспеченности добычи нефти и газа, а также современный уровень производства и потребления углеводородного сырья в мире, может быть обоснован дальнейший прогноз состояния и укрепления ресурсной базы. Нефть, газ, конденсат и в будущем, по крайней мере, до конца XXI столетия, сохранят ведущее значение не только как энергетические, но и сбалансированно технологические сырьевые источники в России и в большинстве зарубежных стран мира. Теоретическая база количественного прогнозирования нефтегазоносности и научного обоснования направленного поиска месторождений нефти и газа будет выполняться в новом столетии в инвариантных формах математического моделирования для конкретных геолого-геохимических условий с использованием более совершенных генетических концепций и моделей.

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 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.

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.

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.

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.

- 95.50 Кб

______________________________ ________________________

Кафедра «Высшей математики и прикладной информатики»

«История развития машин и оборудования добычи нефти и газа»

Выполнил: студент

Проверил:

Самара 2011

Введение...................... .............................. ....

История развития добычи с древних времен по настоящее время............... .............................. .......

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 время

Российская 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

Содержание

Введение........................................................
История развития добычи с древних времен по настоящее время....................................................
Добыча нефти и газа. Фонтанный и газлифтный способы добычи нефти и газа............д.об
Добыча нефти с помощью насосов............
Классификация и состав машин и оборудования для добычи нефти и газа..................

— 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, одни из старейших способов ее добычи. Он применялся в Мидии, Ассиро-Вавилонии и Сирин 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 се извлечения впервые описаны итальянским ученым Ф. Ариосто 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 помешали 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.

Нa 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 пли сторона квадрата сечения колодца 0,7…1 м.

К моменту подписания Гюлистанского мирного договора между Россией и Персией (декабрь 1813 г.), 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.

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 её собрать — это отрыть траншей, 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. па участке Халафи. В 1878 г. большой нефтяной фонтан дала скважина, пробуренная на участке З.Л. 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.

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 тартальиый: 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.

Видеофильм. Общая схема добычи нефти

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью

Краткая история развития нефтегазового дела. Россия – мировой лидер нефтегазодобычи (новый этап развития) - iv_g

История развития добычи с древних времен по настоящее время............... .............................. .......

История развития добычи с древних времен по настоящее время