Технология добычи нефти и газа

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..2

1.                  Добыча нефти и газа……………………………………………………...3

2.                  Процесс добычи нефти и газа. Разработка месторождения…..…………6

3.                  Основные осложнения, возникающие при добыче нефти и газа….….…9

4.                  Хранение и транспортировка…………………………….………………..9

Заключение……………………………………………………………………..11

Список литературы

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.

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

1.      Добыча нефти и газа

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 газообразных 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.

Месторождение нефти и газа — это совокупность залежей нефти и газа, приуроченных к одной или нескольким естественным ловушкам в недрах одной и той же ограниченной по размерам площади, контролируемой единым структурным элементом.

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.

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.

Ловушка – часть природного резервуара, в котором со временем устанавливается равновесное состояние воды, нефти и газа. Так как плотность газа наименьшая, он скапливается в верхней части ловушки. Ниже газа располагается нефть. Вода, как наиболее тяжёлая жидкость, скапливается в нижней части ловушки.

В ловушке любой формы при благоприятных условиях может скопиться значительное количество нефти и газа. Такая ловушка называется залежью. Форма и размер залежи обусловливаются формой и размером ловушки.

Пласт – массив какой-либо породы, представленный в основном в виде горизонтального слоя этой породы, заключённого между двумя слоями других пород. Верхняя поверхность пласта называется кровлей, нижняя – подошвой. Расстояние между кровлей и подошвой называют мощностью пласта.

Ёмкость порового коллектора называется пористостью. Для характеристики величины пористости употребляется коэффициент, который показывает, какую часть от общего объема породы составляют поры.

Различают общую, открытую и эффективную пористость. Общая (полная, абсолютная) пористость — это объем всех пор в породе. Соответственно коэффициент общей пористости представляет собой отношение объема всех пор к объему породы.

При промышленной оценке залежей нефти и газа принимается во внимание открытая пористость. Открытая пористость—объем только тех пор, которые связаны, сообщаются между собой.

В нефтяной геологии, наряду с понятиями общая и открытая пористость, существует понятие эффективная пористость. Она определяется наличием таких пор, из которых нефть может быть извлечена при разработке. Неэффективными считают субкапиллярные и изолированные поры.

Коэффициент эффективной пористости:

kэфф =

где Vотк – объём открытых пор данной породы; V – общий объём породы.

Проницаемость — важнейший показатель коллектора, характеризующий свойство породы пропускать через себя жидкость и газ. В зависимости от того, что движется в пористой среде и каков характер движения, проницаемость одной и той же среды может быть различной. Поэтому для характеристики проницаемости нефтесодержащих пород введены понятия абсолютной, фазовой (эффективной) и относительной проницаемости.

Абсолютной проницаемостью называется проницаемость пористой среды, при движении в ней лишь одной какой – либо фазы (газа или однородной жидкости). Абсолютной проницаемостью принято считать проницаемость пород определённую по газу (азоту).

Фазовой (эффективной) проницаемостью называется проницаемость породы для данных газа или жидкости при содержании в породе многофазных систем. Фазовая проницаемость зависит от физических свойств породы и степени насыщенности её жидкостью или газом.

Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение фазовой проницаемости этой среды к абсолютной её проницаемости. Проницаемость зависит от размера и конфигурации пор (величины зерен), от плотности укладки и взаимного расположения частиц, от трещиноватости пород.

Коэффициент проницаемости равен:

k=.

где Q – объёмный расход жидкости через породу за 1 с; F – площадь фильтрации; k – коэффициент пропорциональности, называемый иначе коэффициентом проницаемости породы; μ – динамическая вязкость жидкости; Δp – перепад давления на длине образца породы; L – длина пути, на котором происходит фильтрация жидкости.

Под трещиноватостью подразумевается наличие в горной породе пустот, образованных трещинами. По признаку раскрытия (ширины) трещины делятся на очень узкие (субкапиллярные) 0,0005 – 0,01 мм., узкие (капиллярные) 0,01 – 0,05 мм. и широкие (волосяные) 0,05 – 0,15 мм. и более.

По признаку матрицы трещиноватые породы делятся на породы, у которых матрица проницаемая и пористая (песчаники), и породы, у которых матрица плотная, непроницаемая и непористая (известняки, доломиты).

Коэффициент трещинной пористости обычно небольшой, 0,1 – 1,5%. Но трещиноватость сильно увеличивает проницаемость коллектора.

2. Процесс добычи нефти и газа. Разработка месторождения

Продукция нефтяных скважин представляет собой смесь нефти, газа и пластовой минерализованной воды. Очень часто нефть и вода при интенсивном перемешивании образуют эмульсию – смесь, в которой мелко раздробленные капли воды находятся в нефтяной среде во взвешенном состоянии и поэтому не отстаиваются и не сливаются друг с другом. В продукции газовых скважин, кроме газа, может содержаться жидкая фаза в виде капелек и паров воды, а в газоконденсатных скважинах также и жидкие углеводороды. Кроме газа и жидкости, в продукции скважин содержатся механические примеси: частицы песка и глины, выносимые из пласта.

Для сбора нефти и газа, их транспортирования, отделения друг от друга и освобождения от посторонних примесей, а также для замеров добываемой продукции на территории нефтяных промыслов строится система трубопроводов, аппаратов и сооружений, в которых выполняются следующие операции:

1)            сбор и замер продукции скважин;

2)            отделение (сепарация) нефти от газа;

3)            освобождение нефти и газа от воды и механических примесей;

4)            транспорт нефти от сборных и замерных установок до промысловых резервуарных парков и газа до компрессорных станций или газораспределительных узлов;

5)            обезвоживание (деэмульсация) нефти и в ряде случаев её обессоливание и стабилизация, т. е. удаление из неё лёгких углеводородов;

6)            удаление из газа ненужных примесей и отбензинивание его;

7)            учёт добычи нефти и газа и их сдача транспортным организациям.

Добыча природного газа происходит только способом фонтанной эксплуатации скважин. Эксплуатацию скважин, как правило, ведут через подъёмные трубы, но при значительных дебитах и отсутствии в газе твёрдых примесей или агрессивных компонентов скважины во многих случаях одновременно эксплуатируются через подъёмные трубы и затрубное пространство.

Работа газовой скважины контролируется путём соответствующих замеров, регистрацией рабочих параметров и анализом результатов периодических исследований.

Газ из отдельных скважин после замера и сепарации его от влаги и твёрдых примесей направляется в промышленный газосборный коллектор и далее в газосборный пункт, откуда после соответствующей подготовки его для дальнейшего транспортирования поступает в магистральный газопровод.

Под разработкой нефтяных месторождений понимается управление процессом движения нефти и газа в пласте к эксплуатационным скважинам при определённом размещении их на месторождении, темпе и порядке ввода их в эксплуатацию, установлении и поддержании их режима работы и мероприятий по воздействию на пласт.

Рациональную систему разработки выбирают на основании:

1)  геологического изучения залежи;

2)  определения физико-геологической характеристики пласта;

3)  установления режима нефтяного месторождения и продуктивности скважин;

Имея эти данные, рассчитывают несколько вариантов разработки, которые отличаются между собой сетками размещения скважин и степенью их уплотнения. Для каждого варианта определяют текущую добычу нефти из залежи, её изменение во времени, срок разработки и т. д. При этом обязательно следует учитывать запасы естественной пластовой энергии. Если необходимо, применяют искусственные методы воздействия на пласт для поддержания пластового давления.

Для каждого варианта разработки определяют капитальные и эксплуатационные затраты и себестоимость нефти. На основании технико-экономических показателей выбирают наиболее рациональный вариант.

В процессе разработки нефтяной залежи поддерживают необходимый режим работы скважин и темп отбора из пласта, чтобы перемещение газо-, водонефтяного контактов было правильным, и рационально использовалась пластовая энергия.

Для оценки правильности разработки строят графики изменения во времени средних пластовых давлений, текущей добычи нефти, обводнённости нефти, газового фактора и числа действующих скважин. Если необходимо, принимают меры для регулирования процесса эксплуатации отдельных скважин и пласта в целом.

За продвижением водонефтяного контакта наблюдают с помощью контрольных и наблюдательных скважин, а за изменением пластового давления в законтурных и приконтурных частях залежи – с помощью пьезометрических скважин.

В зависимости от геологического строения продуктивных пластов месторождение разбуривают по равномерной сетке и рядами вдоль контуров нефтеносности или рядов нагнетательных скважин.

3. Основные осложнения, возникающие при добыче нефти и газа

Нефти многих нефтяных месторождений парафинистые. В соответствующих условиях парафин выпадает из нефти в осадок в виде тончайших кристаллов. Кроме того, ломаются, развинчиваются штанги, засоряется арматура; появляются отложения солей, песка; посторонняя вода и т. д.

Осложнения, возникающие при добычи газа

1)            Разрушение призабойной зоны, вынос частиц породы в скважину, образование песчаных пробок;

2)            Обводнение скважины краевой или подошвенной водой;

3)            Вынос в призабойную зону кристаллов соли, ила и закупорка её;

4)            Чрезмерное охлаждение газа, обмерзание оборудования; гидратообразование;

5)            Значительное понижение давления внутри скважины и опасность смятия колонны под действием внешнего давления;

6)            Неудовлетворительное состояние скважины (некачественное цементирование, негерметичность, обводнение чужеродной водой).

4.             Хранение и транспортировка

Транспортировка нефти и газа на нефтеперерабатывающие химические заводы и на электростанции очень удобна. По железным и автомобильным дорогам нефть перевозят в цистернах, а по морям и океанам—в нефтеналивных судах—танкерах. Но во многих случаях нефть и газ можно подавать на любые расстояния по трубам.

Нефтепроводы и газопроводы—магистрали из стальных труб, уложенных неглубоко в земле, — протянулись на десятки тысяч километров.

А вот хранить нефть и газ сложнее, чем уголь и руду.

Для хранения нефти и получаемых из нее нефтепродуктов, например бензина, нужно строить специальные металлические резервуары. Они похожи на гигантские консервные банки. Стенки нефтехранилищ окрашивают серебристой алюминиевой краской, хорошо отражающей солнечные лучи, чтобы нефть и нефтепродукты не нагревались. Для хранения газа необходимы герметичные, газонепроницаемые резервуары. Чтобы газ при хранении (и при перевозке через моря и океаны) занимал как можно меньше места, его сжижают, охлаждая до температуры — 160°С и ниже. Сжиженный газ хранят в резервуарах из прочных алюминиевых сплавов и специальной стали. Стенки делают двойные, а между стенками закладывают какой-нибудь материал, плохо проводящий тепло, чтобы газ не нагревался.

Но самые крупные хранилища газа удобнее и дешевле сооружать под землей. Стенками подземных газохранилищ служат непроницаемые пласты горных пород. Чтобы эти породы не вываливались и не обрушивались, их бетонируют. Существует несколько способов хранения сжиженных газов под землей. В одних случаях хранилище представляет собой полость, горную выработку, расположенную довольно глубоко. В других случаях — яму, котлован, закрытый герметичной металлической крышкой, или, лучше сказать, крышей.

Заключение

В начале нефть и продукты ее переработки (керосин) применяли для освещения. Потом нефть и мазут стали употреблять как топливо для паровых котлов (пароходных и паровозных), а также для получения смазочных материалов. С появлением двигателей внутреннего сгорания, в том числе дизелей, продукты переработки нефти — керосин, соляровое масло и более тяжелые масла стали широко применять как топливо. Именно это вызвало быстрое развитие добычи и переработки нефти.

Казалось, переработка нефти решила все проблемы, поставленные перед ней автомобильными и авиационными конструкторами. Но жизнь шла вперед, и на смену двигателям внутреннего сгорания пришли реактивные и ракетные двигатели.

Между нефтью — топливом и нефтью — химическим сырьем началась напряженная борьба.

Конечно, в настоящее время и в ближайшее время нефть будут использовать главным образом как топливо. Однако доля нефти, расходуемая на химическую переработку, непрерывно возрастает.

А совсем недавно появился еще один возможный потребитель нефти. Он пока еще “младенец”, и ему много нефти не нужно. Это микробиологическая переработка нефти на... белки. Нашлись бактерии, которые хорошо живут на нефти, потребляя ее в пищу. Нефть исчезает, бактерии растут. Постепенно (и не так уж медленно) исчезает значительная часть нефти, и вместо нее образуется масса клеток бактерий, содержащая много белка, которой можно использовать как корм. В настоящее время предпринимаются попытки вырастить такие бактерии, которые поглощали бы из нефти только ненужные примеси. Это может привести к появлению микробиологических нефтеочистительных заводов, побочной продукцией которых будет кормовой белок.

Список литературы

1.      А.А. Коршак, А.М. Шаммазов «Основы нефтегазового дела». Уфа: 2005 г.

2.      Кудинов В.И. - Основы нефтегазопромыслового дела. - Москва-Ижевск: институт компьютерных исследований; Ниц «Регулярная и хаотическая динамика»; Удмуртский госуниверситет, 2008. - 720с.

3.      Уразаков К.Р., Дашевский А.В., Здольник С.Е. Редактор: Уразаков К.Р. - Справочник по добыче нефти

4.      В.М. Муравьев; Н.Г. Середа. Основы нефтяного и газового дела. "Недра", М.: 1980, 287с.

5.      www.studentu.ru

Размещено на

9