Древнейшие способы добычи нефти

Способы добычи нефти

Нефтью называется природный ресурс, который имеет вид маслянистого состава с наличием углеводородных элементов. Как правило, у нее желтый либо зеленый, а также вишневый или же коричневый, иногда черный окрас.

Что такое нефть

В некоторых местах зарождения добывали даже прозрачную нефть. Этот природный ресурс людьми начал применяться с давних времен. В составе нефти присутствует больше тысячи разнообразных элементов. Из них 90 % приходится на углеводороды. Именно по этой причине до сих пор нет единой формулы нефти. 10 % приходится на кислород и азот, а также серу и иные химические элементы (медь и алюминий, железо и магний). В углеродистой составляющей примерно 11–14 % приходится на водород, а остальное количество — на углерод.

При рассмотрении нефти чаще всего выделяют такие углеродистые связи:

• ароматические;
• нафтеновые;
• парафиновые, занимающие примерно половину от всего количества.

Стоит помнить о том, что нефть является быстро воспламеняющимся составом. В воде она абсолютно не растворима. Температурный режим может колебаться в пределах от –35 до +121 градуса, в зависимости от содержания газов в веществе. Нефть обладает такими физическими свойствами, как оптические, электрические и тепловые.

В каком году была добыта первая нефть?

Нередко люди задаются вопросом: в каком году была добыта первая нефть? Точной даты первой добычи нет, ведь еще за 4000 лет в древнем Вавилоне люди использовали нефть, чтобы изготавливать асфальт. Затем в древнем Египте нефть использовалась как один из компонентов бальзама для погребения правителей. Греки использовали черную жидкость как зажигательную смесь, которая помогла им в войне с персидским царем. Дальше история нефти продолжает свой путь по таким местам, как Персия, Азербайджан и др.

После того как человечество научилось дистилляции нефти, то незамедлительно появился один из самых важных горючих жидкостей XIX века — керосин. Керосин использовали везде, дороги города были освещены с помощью ламп с керосином.

В XIX и XX веке добыча нефти происходила только открытым способом, добывалась из небольших скважин или колодцев. Первое бурение скважины произошло в 1848 году в Баку. Именно с этой даты начинается история всемирной погони за добычей нефти.

Россия начинает свою историю добывания нефти в 1857 году, тогда были пробурены самые первые скважины, однако первые сведения о добыче ресурса появились у нас в стране в 1823 году.

Устройство скважин для добычи нефти

Нефтяной ресурс добывают через специально пробуренную скважину на поверхности земли. Скважину бурят при помощи специального оборудования — нефтяных вышек. Но стоит отметить, что с нефтедобывающим процессом они практически не связаны.

После завершения процесса в одном месте вышка для бурения скважины переезжает на другое и вновь начинает проделывать дырки в земле. Эта процедура довольно длительная. Иногда она может занимать до 3 месяцев. Чтобы порода в готовой скважине не сыпалась вниз, ее обустраивают изнутри стальными трубами.

Типовой диаметр одной скважины составляет 14,6 сантиметра. А вот по длине она может быть различной. Самые высокие составляют 3 метра. Днище ее называются забоем. В том случае, когда туда попадает какой-либо предмет, скважина становится непригодной для добычи, так как убрать преграду практически невозможно.

Чтобы между пластами не происходила циркуляция воды, и они между собой не сообщались, пространство между ними заливается цементным раствором. Чтобы на днище забоя поступала нефть, следует проводить ее перфорацию. Для этого проделываются небольшие отверстия в кольце и в обсадной колонне.

Как добывают нефть

Методы добычи нефти различаются в зависимости от исходного давления в пласте и способов, применяемых для его поддержания. Основные — метод механической добычи и фонтанный. Второй включает в себя три последовательных процесса: первичный, вторичный и третичный. При выборе любого способа учитывают его рентабельность.

Метод механической добычи

Этот способ нефтедобычи заключается в том, что в местах залегания полезного ископаемого бурят скважины. Нефть находится под землей под высоким давлением, за счет которого выходит на поверхность. Ее собирают в резервуары и отправляют на хранение.

Изначально давление в скважине превышает 200 атмосфер. По мере того, как понижается мощность месторождения, оно падает. Когда ископаемое перестает выходить на поверхность, подключают погружные электроцентробежные или штанговые насосы. Первые работают на глубине до 1700 м, вторые — до 2500 м.

Если расстояние от нефтеносного пласта до поверхности земли не превышает нескольких десятков метров, можно обойтись без бурения глубокой скважины. Применение механизированного метода позволяет удешевить нефтедобычу на континентах. Этим способом добывают до 85 % от общего объема нефти, выкачиваемой в мире. В странах, где пласты залегают близко к поверхности земли, себестоимость нефтедобычи составляет до 2 долларов за 1 баррель.

Фонтанный метод

Извлечение черного золота с применением этого способа предполагает бурение скважин. Оно также основано на том, что ископаемое залегает под высоким давлением и выходит самотеком. Добыча фонтанным методом ведется на морских шельфах и континентах. Процессы выработки скважины:

1. Первичный. Нефтеносный пласт вскрывают, и сразу после этого ископаемое с огромной скоростью поднимается по трубе. Эффективность добычи показывает КИН — коэффициент извлечения нефти, достигающий 3–4 %. Кроме основного ископаемого, из пласта поднимается газ. Раньше его сжигали, теперь используют.
2. Вторичный. Газлифт — искусственное нагнетание давления. Метод применяют, когда ископаемое перестает подниматься. В скважину закачивают газ или пресную воду. КИН в этом случае повышается до 35–40 %, в зависимости от характеристик породы. Увеличивается и обводненность нефти, что приводит к росту затрат на отделение ее от воды.
3. Третичный. После извлечения большей части нефти в пласт под высоким давлением подают горячий пар под давлением. Метод применяется не всегда, а только когда это экономически оправданно, так как подача пара в скважину обходится дорого. Эффективность основана на том, что при высокой температуре нефть размягчается, и ее проще извлечь. Третичный способ используется для выработки старых скважин, где черное золото периодически скапливается в таком количестве, что есть смысл организовать его извлечение.

По отдельности методы используются редко. На крупных месторождениях применяют подход, основанный на цикличности: сначала используют один способ, затем второй, и так далее. Это позволяет повысить КИН скважины до 80 %.

Способы добычи нефти в России

Способы бывают разными, выбираются в зависимости от давления в продуктивном пласте. Нефть может сама подниматься по коллектору и фонтанировать, а может залегать в глубоких пластах. От этого зависит выбор техники добычи в конкретном случае.

Способы добычи нефти в России разделяются на 2 вида: фонтанный и насосный. Первый метод включает в себя использование сильного давления в скважине, используется не только в добыче на суше, но и на водных территориях.

Если добыча происходит на поверхности, порода поднимается наверх, обрабатывается и делится на фракции.

Если добыча происходит под землей на большой глубине — бурят горизонтальные скважины, и в них подают под давлением воду. Гидроудар разрывает пласты, и из них выделяется нефть. Так как плотность нефти меньше, чем воды, возникает депрессия, и нефть поднимается на поверхность. Также, вследствие такого метода добычи, нефть может наполняться газами, которые образуются из углеродных соединений под воздействием резкого падения давления.

При использовании метода гидроудара существует высокая вероятность проседания грунта, возможны сейсмические колебания подземных плит и попадание отходов производства в подземные воды.

Насосная добыча. Как только месторождение черного ресурса найдено, то оператор бригады дает команду бурить скважину, через которую она начинает бить мощной струей, в это время ее собирают и транспортируют. Со временем высокое давление падает, и тогда на место скважины ставят насосы-качалки, способные выкачивать оставшиеся ресурсы в земле.

Как добывают нефть

Современная нефтедобыча практикует многочисленные технологии, основанные на методике артезианских скважин. Для поиска нефтесодержащих пластов используют специальные геофизические методы.

Первичная георазведка проводится по сочетанию определенных признаков:

• маслянистых пятен на глади водоемов;
• степени загрязнения следами нефтепродуктов грунтовых вод;
• выбросов газа

Также к геофизическим методам относят:

• зондирование искусственными взрывами;
• акустическое сканирование;
• ультразвуковое сканирование.

Все исследования выполняются при помощи сложной и дорогостоящей геофизической аппаратуры.

Добыча сланцевой нефти

Добыча сланцевой нефти несколько усложняется тем, что она смешана с известняком и песчаными грунтами. Ее добыча началась с 2010 года, когда в США появилась технология, позволяющая отделять нефть от примесей. Она заключается в том, что нефтяной пласт подвергается сильному давлению (гидроразрыв). Это позволяет «выжать» сланцевую нефть из губки песчаника и собирать ее в концентрированном виде через скважины. На сегодняшний день эта технология достаточно дорогостоящая, стоимость барреля такой нефти составляет около 30–40 долларов.

Несмотря на себестоимость, добыча сланцевой нефти становится традиционной и лидирующей в мировых сводках.

Нефть на морском шельфе

В середине прошлого века на морском шельфе Карибского бассейна и Аляски начали использовать технологию добычи нефти. Добыча нефти в море имеет свои особенности. Морское дно расположено ниже уровня суши, что способствует большей концентрации нефти на дне моря. Нефть можно назвать «легкой», но, с другой стороны ее добыча затратна с финансовой стороны.

Больше всего средств уходит на монтаж и обслуживание морской буровой нефтяной платформы. Ежегодно на нее уходит примерно $30 млн, а на установку нужно $2–3млн. И это все, не учитывая таких расходов:

• закладка трубопроводов;
• снабжение рабочих;
• обеспечение безопасности;
• танкеры;
• оборудование берегового терминала.

Но, невзирая на сложности, бурение морских шельфов во всем мире проводится более чем интенсивно. В основном районы бурения расположены в Мексиканском заливе, шельфе Северного моря, Индонезии, Вьетнаме и в зоне Арктического шельфа и Сахалина.

Инновационные способы нефтедобычи

Добыча нефти в современном мире очень востребована. И технологии не стоят на месте. Есть множество инновационных методов по добыче нефти, благодаря которым процесс стал экологичнее и безопаснее.

Сейсмическая разведка является одним из самых востребованных методов на сегодняшний день. С ее помощью можно анализировать полученные данные о плотности ресурса.

Но наиболее динамичным считается колтюбинг. При бурении используются безмуфтовые трубы. Металлические производства делают гибкие трубы из металла. Также проектируется наземные и внутрискважинные устройства. А для анализа и обработки информации разрабатывается специальное программное обеспечение.

С помощью систем телеметрики можно следить за происходящим бурением. Благодаря таким системам исключаются аварийные ситуации и возможные ошибки в процессе.

Глубоководное бурение применяется для добычи нефтяного ресурса на водах с большой глубиной. Месторождения нефти можно обнаружить даже на глубине в 3 километра. Технология довольно безопасная. Она позволяет спроектировать сложные навигационные процессы, разработать динамическое позиционирование и устройства для него, а также способствует улучшению буровых морских установок.

Источник

Нефть в древней и средневековой истории

Нефть, которую стали добывать промышленным способом только в середине 19 века, сопровождает человечество с древнейших времен. Возможно, миф о Прометее, который принес людям небесный огонь, зародился благодаря открытию нефтяных источников на Кавказе.

Как это ни удивительно, нефть, которую стали добывать промышленным способом только в середине 19 века, сопровождает человечество с древнейших времен.

Возможно, миф о Прометее, который принес людям небесный огонь, зародился благодаря открытию нефтяных источников на Кавказе — именно в горах Кавказа нес наказание благодетель человечества.

Если же обратиться к историческим фактам, стоит вернуться на 8 тыс лет назад.

Примерно за 6 тыс лет до нашей эры шумеры, жившие в междуречье Тигра и Евфрата, встретились с удивительным веществом, выступившем не поверхность земли в виде вязкой массы, похожей на смолу.

Это был нефтяной битум, который в условиях недостатка дерева и камня стали эффективно использовать для возведения грандиозных построек.

Битум добавляли в смесь из глины, песка и гравия, из которой делали кирпичи.

Им же укрепляли кладку, и получившиеся стены оказывались чрезвычайно прочными.

Битумом покрывали дороги, укрепляли берега искусственных водоемов.

Кроме того, им обмазывали лодки и посуду, обеспечивая таким образом водонепроницаемость.

Более редкую жидкую нефть применяли для освещения помещений.

Интересно, что нефть считалась целебной — шумеры пытались лечить ею нарывы и боль в суставах.

Египтяне нашли нефти еще одно удивительное применение — они применяли ее для бальзамирования.

По свидетельству Геродота, битум широко использовался при создании стен и башен Вавилона.

Он же описывает древний способ добычи нефти из «известного колодца», расположенного недалеко от Ардерикки — селения у Евфрата, где располагалось имение персидского царя Дария.

«Из этого колодца вычерпывают асфальт, соль и масло следующим образом. Асфальт вычерпывают с помощью колодезного журавля, а вместо ведра прицепляют к нему пол винного бурдюка.

Погрузив бурдюк, зачерпывают им жидкость и выливают в сосуд. Затем жидкость переливается в другой сосуд, где она разлагается на 3 составные части.

Асфальт и соль тотчас же осаждаются».

Геродот пишет о загадочном «масле»: «Персы называют его «раданака», оно черного цвета с неприятным запахом».

Знали нефть и в Древней Индии. В развалинах древнеиндийского города Мохенджо-Даро был обнаружен огромный бассейн, построенный 5 тыс лет назад, дно и стены которого были покрыты слоем асфальта.

На Ближнем Востоке нефть стала ходовым товаром в начале нашей эры.

Иранские и арабские летописи свидетельствуют, что еще в 3-4 веках нефть, добываемая на Апшеронском полуострове, вывозилась в Персию, откуда распространялась и по другим странам.

Еще одна сильнейшая древняя цивилизация впервые применила нефть в военных целях.

Китайские воины бросали в ряды противников горшки с горящей нефтью за много веков до изобретения знаменитого «греческого» огня.

Именно в Китае в 4 веке нашей эры впервые пробурили нефтяную скважину, используя полые стволы бамбука.

Нефть использовали в качестве топлива — ее жгли, чтобы вскипятить соляной раствор из природных источников, выпарить воду и добыть таким образом соль.

Самые глубокие скважины достигали 240 метров.

Более того, китайцы создали целые трубопроводы из бамбуковых трубок, ведущие от места добычи к соляным источникам.

Нельзя не упомянуть и о том, что асфальт использовался при строительстве Великой китайской стены.

Нефть была известна грекам и римлянам. Древнегреческий врач Гиппократ оставил много рецептов, в состав которых входила эта горючая жидкость.

Римляне дали веществу название, перешедшее затем во многие языки — oleum petrae, «каменное масло».

А наследники греков византийцы создали с помощью нефти супероружие раннего средневековья — «греческий огонь».

Рецепт его держали в большом секрете, но впоследствии стало известно, что в число ингредиентов входили нефть, сера и селитра (в хронологии указан другой состав, сделать единообразно).

Сосуд со смесью привязывали к метательному копью, которое запускалось огромной пращой.

С быстротой молнии и страшным грохотом огненный снаряд летел к цели.

Вода не могла погасить распространявшееся во все стороны пламя, поэтому современники полагали, что войско, вооруженное «греческим огнем», победить невозможно.

Интересно, что поражение русского князя Игоря в борьбе с половцами можно объяснить тем, что в распоряжении хана Кончака было это секретное оружие.

По мнению историка В. Н. Татищева, у половцев был огромный снаряд для метания огня, благодаря которому они и победили в битве с Игорем в 1184 г.

Для составления горючей смеси они использовали нефть из источников Керчи или Тамани.

Так на протяжении многих и многих веков нефть была не просто ценным продуктом, но и настоящим чудом древнего и средневекового мира.

Источник