Экологические способы добычи нефти

Способы добычи нефти

Основные сведения

Россия располагает сегодня приблизительно 13% разведанных в мире нефтяных месторождений. Основным источником пополнения государственного бюджета нашей страны являются отчисления от результатов деятельности нефтегазодобывающей отрасли.

Нефтеносные слои находятся, как правило, глубоко в недрах земли. Скопление нефтяных масс в месторождениях происходит в горных породах пористой структуры, находящихся в окружении более плотных слоёв. Образцом природного резервуара служит пласт песчаника куполообразной формы, со всех сторон заблокированного слоями плотной глины.

Далеко не каждое разведанное месторождение становится объектом промышленной разработки и добычи. Решения по каждому принимаются только по итогам тщательного экономического обоснования.

Главный показатель месторождения – коэффициент нефтеотдачи, отношение объёма нефти под землей, к объёму, который можно получить для переработки. Пригодным для разработки является месторождение с прогнозируемым коэффициент нефтеотдачи от 30% и выше. По мере совершенствования технологий добычи в месторождении данный показатель доводится до 45% и выше.

В подземном хранилище всегда одновременно присутствуют сырая нефть, природный газ и вода под огромным давлением пластов земной коры. Параметр давления оказывает решающее влияние на выбор способа и технологии добычи.

Методы добычи нефти

Метод добычи нефти зависит от величины давления в пласте и способе его поддержания. Можно выделить три метода:

1. Первичный – нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления, коэффициент извлечение нефти 5-15%;
2. Вторичный – когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного нагнетания давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа, коэффициент извлечение нефти 35-45%;
3. Третичный – увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами, коэффициент извлечение нефти 40 – 60%.

Классификация способов добычи

По принципу физического воздействия на жидкое нефтяное тело сегодня есть только два основных способа добычи: фонтанный и механизированный.

В свою очередь к механизированному можно отнести газлифтный и насосный методы подъёма.
Если нефть из недр выдавливается на землю только под воздействием природной энергии нефтеносного пласта, то способ добычи называют фонтанным.

Но всегда наступает момент, когда запасы энергии пласта истощаются, а скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного энергетического оборудования. Такой способ добычи и является механизированным.

Механизированный способ бывает газлифтным и насосным. В свою очередь газлифт можно осуществлять компрессорным и бескомпрессорным методом.

Насосный способ реализуется посредством использования мощных глубинных насосов: штанговых, электроцентробежных погружных.
Рассмотрим более подробно каждый способ в отдельности.

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Основные преимущества

Главные преимущества фонтанного способа:

• Простейшее оборудование скважины;
• Минимум затрат электроэнергии;
• Гибкость в управлении процессами откачки, вплоть до возможности полной
  остановки;
• Возможность дистанционного управления процессами;
• Продолжительный межтехнологический интервал работы оборудования;

Для эксплуатации новой скважины нужно установить над ней полный контроль. Укрощение фонтана производится с помощью монтажа специальной запорной арматуры, позволяющей впоследствии управлять потоком, контролировать режимы работы, производить полную герметизацию, а если нужно, то и консервацию.
Скважины оборудуют подъёмными трубами разного диаметра, в зависимости от предполагаемого дебита добычи и внутрипластового давления.

При больших объёмах добычи и хорошем давлении используют трубы большого диаметра. Малодебитные скважины для длительного сохранения процесса фонтанирования и уменьшения себестоимости добычи оборудуют подъёмными трубами малого диаметра.

По завершению процесса фонтанирования, на скважине начинают применять механизированные методы добычи.

Газлифтный способ добычи нефти

Газлифт является одним из механизированных способов добычи нефти и логическим продолжением фонтанного способа. Когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт сжатого газа. Это может быть простой воздух или сопутствующий газ с ближайшего месторождения.

Для сжатия газа используют компрессоры высокого давления. Этот способ называют компрессорным. Бескомпрессорный способ газлифта осуществляют методом подачи в пласт газа, уже находящегося под высоким давлением. Такой газ подводят с ближайшего месторождения.

Оборудование газлифтной скважины осуществляется методом доработки фонтанной с установкой специальных клапанов подвода сжатого газа на различной глубине с установленным проектом интервалом.

Основные преимущества

Газлифт имеет свои преимущества по сравнению с другими методами механизированной добычи:

• забор значительных объемов с разных глубин на любых этапах разработки месторождения с приемлемым показателем себестоимости;
• возможность ведения добычи даже при значительных искривлениях
  скважины;
• работа с сильно загазованными и перегретыми пластами;
• полный контроль над всеми параметрами процесса;
• автоматизированное управление;
• высокая надежность оборудования;
• эксплуатация нескольких пластов одновременно;
• контролируемость процессов отложения парафина и солей;
• простая технология проведения технического обслуживания и ремонта.

Главным недостатком газлифта является высокая стоимость металлоёмкого оборудования.
Низкий КПД и высокая стоимость оборудования вынуждают применять газлифт в основном только для подъёма легкой нефти с высоким показателем газовой составляющей.

Механизированный способ добычи нефти – насосный

Насосная эксплуатация обеспечивает подъем нефти по скважине соответствующим насосным оборудованием. Насосы бывают штанговые и бесштанговые. Бесштанговые – погружного типа электроцентробежные.

Наиболее распространена схема откачки нефти штанговыми глубинными насосами. Это относительно простой, надёжный и не дорогой метод. Доступная для этого способа глубина – до 2500 м. Производительность одного насоса – до 500 м3 в сутки.

Главными элементами конструкции являются насосные трубы и подвешенные в них на жёстких штанговых толкателях плунжеры. Возвратно-поступательное движение плунжеров обеспечивается станком-качалкой, расположенным над скважиной. Сам станок получает крутящий момент от электродвигателя через систему многоступенчатых редукторов.

В связи с не высокой надёжностью и производительностью штанговых плунжерных насосов в наше время все больше применяются насосные установки погружного типа – электроцентробежные насосы (ЭЦН).

Основные преимущества

Преимущества электроцентробежных насосов:

• простота технического обслуживания;
• очень хороший показатель производительности в 1500 м3 в сутки;
• солидный межремонтный период до полутора лет и более;
• возможность обработки наклонных скважин;
• производительность насоса регулируется количеством ступеней, общая длина
  сборки может варьироваться.

Центробежные насосы хорошо подходят для старых месторождений с большим содержанием воды.

Для подъёма тяжёлой нефти лучше всего подходят насосы винтового типа. Такие насосы обладают большими возможностями и повышенной надёжностью с высоким КПД. Один насос легко поднимает 800 кубических метров нефти в сутки с глубины до трех тысяч метров. Имеет низкий уровень сопротивляемости коррозии в агрессивной химической среде.

Заключение

Каждая из описанных выше технологий имеет право на существование и ни об одной из них нельзя сказать однозначно – хороша она или плоха. Всё зависит от комплекса параметров, характеризующих конкретное месторождение. Выбор способа может быть основан только на результатах тщательного экономического исследования.

Источник

Экологические проблемы добычи и переработки нефти и пути их решения

Нефть – полезное ископаемое маслянистой консистенции, состоящее преимущественно из смеси углеводородов (84-87%), водорода, азота, кислорода, серы. Благодаря уникальным свойствам она используется для производства топлива и смазочных материалов. Современные объемы ее добычи и переработки ведут к тому, что экологические проблемы, связанные с нефтью, обретают мировой масштаб и требуют комплексного подхода к их решению.

Нефть: история

Даже если кратко излагать историю использования нефти, начинать надо с древнейших времен. Раскопки археологов позволили узнать о том, что за 4 тысячи лет до нашей эры в Египте началась ее добыча. Об этом говорят найденные смеси для бальзамирования из нефтяного сырья. В средние века она входила в состав зажигательного средства, использующегося для освещения улиц и жилищ.

В XIX веке из нефти был получен керосин, благодаря чему осветительные лампы, работающие на этой жидкости, получили повсеместное распространение. Со второй половины XIX столетия развитие промышленности требовало больше смазочных материалов, производимых из нефти. Если до этого периода углеводороды добывались из неглубоких колодцев в местах их выхода на поверхность в незначительных количествах, то с началом нефтедобычи посредством бурения скважин объем добываемой нефти резко вырос. А изобретение двигателей внутреннего сгорания на рубеже XIX-XX веков вызвало резкое развитие нефтедобывающей промышленности.

В наши дни нефть – основной топливо-энергетический ресурс, без которого невозможно экономическое развитие любой страны. Кто им владеет, тот обеспечивает потребности прочих потребителей.

Экологические проблемы, связанные с добычей нефти

Нефть и экология – тесно связанные понятия, поскольку добыча природных углеводородов ведет к нарушению равновесия в природе. Экологические проблемы нефтедобычи:

• тектонические сдвиги и деформации земной поверхности;
• выбросы в атмосферу;
• загрязнение почвы, пресной и морской воды.

Изменение рельефа

В результате извлечения из недр земли полезных ископаемых нарушается пластовое давление, что приводит к тектоническим сдвигам под землей и деформации поверхности снаружи. Перемещение земной поверхности может спровоцировать оползни, образование глубоких впадин, затопление низких мест.

Выбросы в атмосферу

При эксплуатации нефтяных месторождений в воздух попадает большое количество сероводорода и сернистого газа при значительной концентрации серы в сырой нефти. При добыче попутно добывается нефтяной газ, до 80% которого сжигается. Это также приводит к попаданию в атмосферу токсичного бензола, фенола, толуола. Эти соединения негативно воздействуют на организм человека, вызывая заболевания нервной системы, кожных покровов.

Загрязнение почвы и водной среды

В нефтяную скважину закачивается водный раствор, который очищает ее от разрушенной породы, предотвращает обвалы, смазывает ствол бура. В составе раствора – химические соединения, которые нуждаются в специальной утилизации. Отработанный раствор помещают в специальные накопители. Его обязательно нейтрализовывать, т. к. неконтролируемое растекание по земле делает почву непригодной для использования, а проникновение в глубинные слои загрязняет грунтовые воды. При попадании в водоем он полностью отравляет его.

Решение экологических проблем, возникающих при добыче нефти

Чтобы снизить негативное влияние производственных факторов на окружающую среду, специалисты рекомендуют:

• внедрять технологии добычи, направленные на сохранение природы;
• утилизировать попутный газ;
• совершенствовать технологии очистки загрязненных поверхностей.

Поддержание экологического равновесия возможно лишь при контроле за деятельностью нефтедобывающих компаний. Они с неохотой выделяют денежные средства для обеспечения экологической безопасности.

Экологические проблемы переработки нефти

Переработка нефти представляет собой сложный процесс, состоящий из двух стадий:

1. Первичная обработка – разделение сырья на фракции.
2. Вторичная, в результате которой меняется структура молекул фракций.

Проблемы переработки аналогичны проблемам нефтедобычи.

Загрязнение окружающего воздуха, воды

Нефтеперерабатывающие предприятия выделяют огромное количество вредных веществ. Производство топливных материалов сопровождается выбросом соединений тяжелых металлов, серы, азота, углекислого газа, хлора, диоксинов. Они вызывают у человека болезни дыхательной системы.

Загрязненная вода, используемая в технологических процессах производства, после очистных сооружений попадает в естественные водоемы. Существуют нормы доведения стоков до условно чистой стадии. Вода периодически насыщается вредными веществами, что приводит к ухудшению ее качества.

Изменение биологического равновесия в природе

Вредные соединения вызывают ухудшение состояния атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы. Повышение концентрации углекислого газа разрушает озоновый слой земли, способствует накоплению парникового эффекта, что в свою очередь приводит к изменению климата. Газовые фракции, соединяясь с влагой, выпадают на землю в виде кислотных дождей. Соли тяжелых металлов оседают на землю в виде золы, адсорбентов, пыли.

Появление озоновых дыр приводит к усилению воздействия на поверхность Земли коротковолнового ультрафиолетового излучения, вызывающего мутации живых организмов. Исчезновение или изменение одного биологического вида может привести к уничтожению целых популяций животных и растений.

Пути решения проблем при переработке нефти

Для улучшения экологической обстановки необходимо:

• планомерно модернизировать предприятия, выводя из эксплуатации устаревшие производства;
• углублять нефтепереработку;
• повышать качество производимой продукции;
• разрабатывать и внедрять более эффективные технологии производства;
• совершенствовать оборудование.

Комплекс указанных мер позволит снизить концентрацию и объем вредных выбросов.

Негативное воздействие процессов нефтедобычи и нефтепереработки на окружающую среду колоссально. Для сохранения нормальной биосферы планеты необходимо уделять вопросам экологии больше внимания, внедрять и финансировать безопасные технологии и методы защиты природы от последствий добычи и переработки нефти.

Источник