Шахтная разработка нефтяных месторождений
ШАХТНАЯ РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (а. oil extraction, oil mining; н. Schachtabbauverfahren, Schachtabbau der Erdollagerstatten; ф. exploitation des mines petroliferes, exploitation miniere de petrole; и. explotacion de yacimientos petroliferos por minas; beneficio de depositos de oil por pozos) — способ добычи нефти или нефтенасыщенной породы из нефтяного пласта-коллектора с помощью подземных горных выработок или подземных скважин, сооружённых в нефтяной шахте. Применяется для разработки залежей с высоковязкими нефтями (природными битумами), а также неоднородных энергетически истощённых залежей нефти средней вязкости.
Шахтный способ добычи нефти известен с 18 века. В разное время он достигал промышленных масштабов на месторождениях Пешельбронн (Франция), Витце и Гайде (Германия), Кымпина и Сарате-Монтеору (Румыния), Хагисияма (Япония), Керн-Ривер и Норт-Тисдейл (США). Например, на месторождениях Пешельбронн было построено более 30 шахт на глубине до 400 м и добыто за 1735-1962 1,1 млн. т нефти. В Германии такой способ добычи нефти применялся в 1875-1931, в Японии — в 1940-45. Он использовался также на нефтяных месторождениях Австрии, Чехословакии, Польши, Канады и других стран.
В России добыча нефти шахтами осуществлялась на многих месторождениях с конца 19 века (первая попытка имела место на Уйташском месторождении в Дагестане). До 1943 разрабатывали залежи природного битума из подземных выработок на Шугуровском месторождении (было сооружено 4 штольни и завод производственной мощностью 500 тысяч м 3 битуминозного песчаника в год). В 1932 на одном из участков Старогрозненского месторождения был построен рудник, на котором к 1935 общая протяжённость горных выработок достигла 645 м. Самый большой опыт шахтной разработки нефтяных месторождений накоплен на Ярегском месторождении в Коми ACCP, где с 1939 ведётся промышленная разработка залежей (в конце 80-х гг. — единственной промышленной нефтяной шахты в мире).
Реклама
Нефтяная шахта (рис. 1) включает в себя объекты: надшахтный комплекс зданий и сооружений (надшахтные здания подземного и вентиляционного стволов, подъёмные установки, административно-бытовой комбинат, компрессорную, котельную, ремонтно-механическую мастерскую, вентиляционную и др.); подъёмный и вентиляционной стволы; околоствольный двор с камерами центрального водоотлива, центральные подземные подстанции, склада взрывчатых материалов, центральную нефтеловушку с ёмкостями для сбора добываемой жидкости и насосной станции; электровозное депо с камерой противопожарного поезда, камеру чистки вагонеток, грузовую и порожняковую выработку, комплекс горных выработок с насосными камерами для подачи напорной воды на буровые станки, сбора, транспорта нефти и бурения скважин; инженерные сети электроснабжения, связи и сигнализации, теплоснабжения, паро- и водоснабжения, канализации, снабжения сжатым воздухом; автомобильные дороги и подъезды.
Шахтная разработка нефтяных месторождений осуществляется с помощью очистных, дренажных или комбинированных (включающих очистные и дренажные) систем разработки. При очистной системе нефтенасыщенная порода отбивается (разрушается), как правило, при помощи буровзрывных работ, грузится в забое погрузочными машинами на средства подземного транспорта и через шахтный ствол выдаётся на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций. При этом возможно комплексное использование сырья, т.к. вмещающие породы продуктивного пласта после выделения нефтяной фракций могут быть использованы как строительный материал, сырьё для химической промышленности и т.п.
При дренажной системе нефть извлекается посредством буровых скважин, пробуренных из предварительно пройденных горных выработок. Применяется в тех случаях, когда природное углеводородное сырьё находится либо в подвижном (текучем) состоянии, либо может быть приведено в такое состояние искусственно — термическим воздействием на продуктивный пласт. Поэтому различают системы природной шахтной (природношахтной) разработки, когда дренажная разработка осуществляется при использовании естественной энергии пласта, и термического шахтной (термошахтной) разработки, когда разработка проводится с воздействием на пласт паром, горячим газом (воздухом), горячей водой и другими теплоносителями.
При наиболее распространённой двухгоризонтной термошахтной разработке (рис. 2) с надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины закачивают в продуктивный пласт теплоноситель (например, пар), а отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных из расположенной в пласте добывающей галереи.
Сбор нефти производится в горных выработках, откуда она насосами подаётся на поверхность.
Опыт разработки Ярегского месторождения высоковязкой нефти показывает высокую эффективность применения технологии термошахтной добычи нефти. Конечная нефтеотдача повышается до 50-60% против 4%, достигнутых при природношахтной разработке, и 2% — при разработке скважинами с поверхности Земли, которые работают в естественном режиме.
Кроме того, непосредственный доступ к продуктивному пласту позволяет свести к минимуму потери теплоносителей до внесения их в пласт, осуществить более полное его вскрытие и использование запасов нефти, независимое от погодных условий выполнение всех работ, а также возможность вести разработку залежей нефти под населёнными пунктами, водоёмами, на сильно заболоченной местности. Недостатки шахтной разработки нефтяных месторождений: необходимость пребывания людей под землей, наличие активных газопроявлений, опасности, связанные с наличием газовой шапки, подошвенных или контурных вод, рыхлых пород или плывунов, и т.п.
Перспективными по геолого-техническим условиям для шахтной разработки нефтяных месторождений являются несколько десятков месторождений высоковязких нефтей и природных битумов в Татарии, Казахстане, Узбекистане, Азербайджане, Грозненской области, Краснодарском крае и др. Имеются также перспективы применения шахтной разработки нефтяных месторождений на залежах тяжёлых нефтей в ряде зарубежных стран — Канаде, Венесуэле, США, Кувейте и др.
Источник
Ярега: первые и единственные в России нефтяные шахты
Наверняка, не каждый читающий эту статью, сразу сможет ответить на вопрос – где находится поселок Ярега. И уж точно вызовет удивление рассказ о том, что нефть там добывают в нефтяных шахтах. Тем не менее, это так.
Ярега
Вот уже 80 лет на Яреге «черное золото» из недр извлекают шахтным способом. Ярегское месторождение тяжелой нефти – одно из старейших в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, оно уникально по величине запасов и особенностям состава углеводородного сырья. Три действующие нефтяные шахты на Яреге – первые и единственные в нашей стране. Поселок Ярега расположен в 20 километрах от города Ухты в Республике Коми. Свое имя он получил от одноимённой лесной реки Яреги.
О том, что в районе реки Яреги есть нефть было известно давно. Б.В. Безсонов, посетивший Ухту в 1908 году, в составе экспедиции Вологодского губернатора А.Н. Хвостова, в своей книге «Поездка по Вологодской губернии к нефтяным её богатствам на реку Ухту» так описывает реку Ярегу:
В начале ХХ века, на участках между реками Ярега и Доманик, бурили неглубокие разведочные скважины нефтепромышленник А. Гансберг и предприниматель Ю. Воронов. Поднятые при бурении нефтенасыщенные породы показывали, что нефть здесь есть, но вот добраться до самой нефти им так и не удалось.
Открытие месторождения
21 августа 1929 года в месте при впадении ручья Чибью в реку Ухту высадилась Ухтинская экспедиция ОГПУ в количестве 126 человек. С этого момента началась новая история освоения Ухтинского нефтеносного района. Были развернуты обширные поисковые и геологоразведочные работы на нефть, газ и другие полезные ископаемые. В ходе этих работ, в 1932 году и было открыто Ярегское нефтяное месторождение. Из первой же пробуренной скважины №57, вместо ожидавшегося газа, с глубины около 200 метров в насыщенном густой нефтью песчанике была получена нефть. Позже из скважины №62, с глубины 192-205 метров было получено еще 2 тонны густой нефти. Нефть оказалась высоковязкой, с повышенной плотностью при низком пластовом давлении. Месторождение протяженностью 36 километров, шириной 4-6 километров и высотой пласта до 87 метров включало в себя три площади: Ярегскую, Лыаельскую и Вежавожскую.
Нефтяные шахты
Нефтяные шахтыОднако добыча тяжёлой нефти, ввиду её высокой вязкости, с поверхности оказалась малоэффективной и высоко затратной. За весь 1933 год было получено лишь 673 тонны нефти. Над Ярегским промыслом нависла угроза закрытия. Выход был найден. В 1934 году геолог Н.Н. Тихонович выдвинул идею вскрыть нефтяной пласт шахтой. Условия для такого не совсем традиционного способа добычи нефти были почти идеальными: неглубокое залегание, низкое пластовое давление и отсутствие попутного газа. Эта смелая идея нашла немало сторонников, хотя не обошлось и без противников. Споры за и против завершились воплощением в жизнь проекта строительства нефтешахты №1. Закладка ее состоялась в 1937 году, а спустя два года на – гора были выданы первые тонны нефти. Не секрет, что строились шахты силами заключенных, они же потом и работали в горных выработках.
Позднее вступили в строй еще две нефтяные шахты – №2 в Первомайском и №3 в Нижнем Доманике. Все три шахты были построены на Ярегской нефтяной площади. За разработку и освоение шахтного способа добычи тяжелой нефти Яреги большая группа специалистов Ухткомбината была удостоена Сталинской премии.
Добыча нефти шахтным способом
А теперь совершим короткий экскурс в технологию добычи нефти шахтным способом и ее совершенствование за все время существование Ярегских шахт.
Первоначально применялись так называемая Ухтинская, а затем уклонно-скважинная системы добычи нефти. По Ухтинской системе горные выработки производились в надпластовых породах, из которых бурились кусты вертикальных и наклонных скважин, прямо в нефтяной пласт. Поступающая из них нефть стекала в канавки горных выработок, вместе с водой попадала в подземную ловушку, а оттуда уже в нефтесборник из которого поднималась на поверхность. Уклонно-скважинная система исключила многие недостатки, присущие Ухтинской. При ней скважины бурились из выработок, пройденных непосредственно в нефтяном пласте. Она в полной мере отвечала задаче наилучшего дренирования нефти из залежи. При этом были успешно решены вопросы безопасной проходки выработок в нефтеносных породах, газоулавливания и проветривания штреков, контроля за состоянием рудничной атмосферы. Несмотря на постоянное совершенствование технологии добычи нефти, бурения скважин и проходки штреков нефтеотдача пласта по-прежнему оставалась крайне низкой – не более 6 процентов. Каждая тонна нефти давалась слишком дорогой ценой, и к концу 60-х годов встал вопрос о дальнейшей судьбе нефтяной Яреги. В Министерстве нефтяной промышленности СССР рассматривался вопрос о закрытии низкорентабельных нефтяных шахт. И нефтяники нашли способ, радикально меняющий технологию добычи нефти и обеспечивающий резкое повышение нефтеотдачи пласта. Специалистами Яреги, Ухты и Москвы, была разработана, испытана и внедрена в промышленных масштабах принципиально новая система эксплуатации месторождения, которая получила название «Термошахтный способ добычи нефти».
Для повышения нефтеотдачи предлагалось снизить вязкость нефти, сделать ее подвижной путем разогрева пласта. В мировой практике уже имели место различные методы такого теплового воздействия. Обычно в залежь закачивали водяной пар по скважинам, пробуренным с поверхности. На Яреге впервые решили применить этот метод в условиях подземных горных выработок. Результат не заставил себя долго ждать. По сравнению с 1972 годом, после начала внедрения нового термошахтного метода, нефтедобыча, к концу 80-х, поднялась почти в четыре раза, втрое возросла производительность труда шахтеров, резко сократились эксплуатационные затраты на добычу. Главное же достоинство термошахтной технологии состояло в том, что с ее помощью из месторождения можно было извлечь не два-шесть процентов, как при прежних способах, а больше половины запасов Яреги. Применение ее оказалось равноценным открытию нового крупного месторождения нефти, причем без дополнительных затрат на геологическую разведку. Жизнь действующих нефтешахт была продлена на многие десятилетия.
Уральский характер
Не одно поколение шахтёров сменилось в забоях и нефтедобывающих горизонтах Ярегских шахт. Среди тех, кто работал на Яреге немало известных в Республике Коми и за её пределами людей: выдающийся геолог, профессор, доктор геологических наук, дважды лауреат Государственной премии, Герой Социалистического Труда А.Я. Кремс, В.Н.Мишаков, приехавший на Ярегу в 1940 году, после окончания Московского горного института и прошедший путь от помощника механика нефтешахты №1 до начальника Ухтинского комбината (с 1969 года Объединение «Коминефть»), бывший начальник нефтешахты №3 и первый Глава Республики Коми Ю.А. Спиридонов, и множество рабочих и инженеров, отдавших свои знания и энергию развитию нефтяной Яреги.
Ярега сегодня
Пережив непростые 90-е годы ярегские нефтяники вошли в новое тысячилетие в составе крупнейшей российской нефтегазовой компании «Лукойл», её структурного подразделения «Лукойл-Коми». С 2003 года началась масштабная модернизация всей нефтедобывающей структуры Ярегской площади и работы по освоению Лыаельского месторождения. В 2014 году на Лыаели внедрили инновационный метод добычи тяжелых углеводородов – парогравитационный дренаж – SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) – встречное горизонтально-направленное бурение с тепловым воздействием на пласт. Там же, впервые в мире, был реализован проект встречного термогравитационного дренирования пласта с длиной ствола до 1 км. В рамках масштабного проекта по освоению Ярегской и Лыаельской площадей в короткие сроки были введены в строй парогенераторы (ПГУ) «Север» и «Центр» общей мощностью 575 тонн пара в час. На Лыаельской площади завершилось строительство самого мощного и из действующих подобных объектов в регионе – ПГУ «Лыаель» мощностью 400 тонн пара в час. В 2017 году построена уникальная для нашей страны водоподготовительная установка мощностью 700 кубометров в час. Она была запущена в промышленную эксплуатацию вместе с пунктом подготовки и сбора нефти (ППСН) «Ярега», с которым составляет единый производственный комплекс. Тогда же, в 2017 году, заработал энергоцентр «Ярега» мощностью 75 МВт, снабжающий парогенерирующее хозяйство электроэнергией. И на этом нефтяники ЛУКОЙЛ-Коми не останавливаются – на месторождении строятся новые производственные объекты и бурятся новые скважины.
В 1915 году, в качестве инженера технического надзора, мне посчастливилось работать на строительстве ПГУ «Север». Посмотрите на фотографии законченного строительством объекта.
Источник
