Назовите наиболее распространенные 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

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