Cтраны лидеры по добыче нефти за последний год. Как добывают нефть? Где добывают нефть? Цена на нефть
Добыча сланцевой нефти произвела настоящую революцию в , более того, сегодня уверенно говорят о том, что традиционная добыча нефти обрела серьезного соперника в виде . Тем не менее, традиционная нефтедобыча остается лидирующей во всем мире и совершенствуется с каждым годом.
Нефть представляет собой полезное ископаемое, образующееся из органических остатков и следов геологической породы, в которой добывался ресурс.
Классификацию нефти проводят по процентному составу и содержанию в ней углеводородов. В добыче нефти выделяют два способа:
- добытую с помощью фонтана;
- добытую с использованием горизонтального бурения и гидроудара.
Добыча нефти производится через скважину, которую в первую очередь нужно пробурить. Бурением занимаются , которые зачастую называют нефтяными вышками, хотя с добычей нефти они связаны мало.
Когда бурение одной скважины закончено, вышка переезжает на другое место и бурит новую скважину. Процесс бурения может занимать до трех месяцев. Готовая скважина обсаживается стальными трубами изнутри, чтобы порода не засыпала скважину.
В длину скважина может достичь трех километров, а типовый ее диаметр – 14,6 см. Дно скважины называется забоем. Если на дне забоя по случайности окажется какой-либо инструмент, извлечь его оттуда практически невозможно и скважина может стать непригодной к добыче.
Нефтяная скважина - конструкция
Пространство вне обсадной колонны заливается цементом, чтобы пласты не сообщались между собой, и между ними не циркулировала вода.
Цементное кольцо со временем может разрушиться, что приведет к заколонной циркуляции пород. В этом случае в скважину попадает вода или газ, часто в значительно больших объемах, чем желаемый ресурс.
Для поступления ресурса на дно забоя проводят перфорацию – проделывают небольшие отверстия в цементном кольце и обсадной колонне. Таким образом, скважина состоит из:
- Цементного кольца;
- Обсадной колонны;
- Забоя.
Забой должен находиться ниже нефтяного пласта.
Основных способов добычи всего два. Одним пользуются чаще для добычи традиционной нефти, второй же используется для добычи сланцевой нефти в США.
На поверхности. Порода подается наверх, затем обрабатывается и разделяется на фракции – это технология добычи сланцевой нефти из новых скважин.
На глубине. Если порода залегает в глубоких пластах, такая добыча нефти производится бурением горизонтальных скважин, куда подается вода под высоким давлением.
Способы добычи нефти
При реализации добычи через горизонтальное бурение гидроудар приводит к разрыву пластов, из трещин которых выделяется нужный ресурс и подается на поверхность.
Стоит сказать, что в технологии гидроразрыва есть и свои опасности. Они заключаются в проседании грунтов, сейсмических толчках, а также попадании в грунтовые воды и подземные реки отходов производства. Тем не менее, второй способ является наиболее распространенным в настоящий момент.
Инновационные методы
Добыча нефти, как и другие современные сегменты промышленности, не стоит на месте. Совершенствование технологии разведки и добычи нефти положило начало целому ряду инноваций в области нефтегазодобычи.
Данные технологии сделали добычу и разведку более эффективными, экологически безопасными и продуктивными.
Сейсмическая разведка
Технологии 3D сейсморазведки позволяют проводить анализ данных о плотности горной породы, сочетать традиционный сейсмический метод визуализации с аналитическими способностями компьютеров, результатом чего является трехмерная модель подземного слоя.
4D сейсмо-исследования позволяют:
- дополнить полученные данные изменением характеристик в динамике;
- выявить месторождения;
- сократить число сухих скважин.
Колтюбинг
Технологии coiled tubing считаются наиболее динамичными в мире инновационных решений нефтяной промышленности. Эта технология добычи нефти и газа заключается в применении безмуфтовых труб во время бурения и добычи.
Для этого металлургическими производствами изготавливаются специальные гибкие металлические трубы, проектируется внутрискважинное и наземное оборудование, кроме того, разрабатывается программное обеспечение для обработки полученной информации.
Применение колтюбинга делает технологический процесс добычи нефти и газа более безопасным, сокращает количество отходов производства и временные затраты в сравнении с классическими методами.
Системы телеметрики
Это телеметрические системы, которые разработаны для измерения характеристик бурения и передачи полученных данных на поверхность. Данная информация позволяет ежеминутно следить за процессом бурения и добычи, что исключает ошибки и аварии в процессе. Кроме того, телеметрическая система позволяет составить геологическую характеристику о свойствах полученной породы.
Это технология в , при реализации которой происходит бурение на больших глубинах вод. На сегодняшний день такая технология считается достаточно безопасной и позволяет разрабатывать месторождения в водах более трех километров.
Технология позволяет:
- улучшать морские буровые установки;
- разрабатывать устройства динамического позиционирования;
- создавать сложные системы навигации.
ГРП-Песок-СО 2
Добывающие производства используют метод гидравлического разрыва пласта уже почти пятьдесят лет, что привело к повышению выхода и расхода из подземных пластов.
Усовершенствованная технология, включающая также применение песка и углекислого газа, химических реактивов и проппантов, стала использоваться несколько позже. Подобные смеси приводят к появлению и быстрому расширению трещин в слоях пород, через которые затем свободно добывается нефть и газ.
Углекислый газ из жидкой фазы вскоре испаряется и остается только песок, если не были использованы нелетучие химические реактивы и вещества, способные оставаться после процесса гидравлического разрыва в пластах пород.
Если же такие остатки имеются и закрывают газовый слой, они должны быть устранены, чтобы не произошло подземных взрывов и сейсмических толчков.
Применения и цели ГРП
Считается, что данная технология является идеальным способом современной нефтегазодобычи, так как увеличивает объемы добытых ресурсов, при этом не наносит вреда окружающей среде, потому что не оставляет под землей отходов производства.
Заключение
Инновации в добыче и переработке природных пород, а также техническая часть и обработка полученных ресурсов должны приводить к увеличению объемов добываемых пород. Но при этом, отвечая всеобщей тенденции сбережения природы и окружающей среды, современная добыча нефти должна быть направлена на минимизацию отходов и вреда для экологии.
Сегодня основным источником энергии на планете является нефть. Статистика добычи нефти составляет примерно 4,4 млрд. тонн – 32,9% всех потребляемых энергоресурсов. По прогнозам, при нынешних темпах запасов из уже разведанных месторождений нефти хватит лишь до 2025 года.
Производство жидких углеводородов в РФ
Если уменьшится объем добычи нефти или будут открыты новые нефтяные месторождения, возможно, этот срок растянется на несколько столетий. Однако для масштабов земли этого очень мало. Человечество за короткое время растрачивает запасы полезных ископаемых, которые природа накапливала сотни миллионов лет. За 2016 год объем добычи нефти в России достиг 547,6 млн. тонн. Показатель на 2,5% превышает прошлогодний, а доля составила 46,5% от этого объема – 254,8 млн. тонн.
В конце 2016 года экспортная цена за одну тонну – 339,1 долларов. Начиная с конца 90 годов, статистика добычи нефти в России демонстрировала постоянный рост ее объемов по годам. Хотя цены за 10 лет менялись неравномерно. Падение котировок на черное золото в 2014 показало недопустимость чрезмерной зависимости страны от мировых цен на углеводороды.
Сегодня России принадлежит значительная доля добычи нефти в мире. В организационной структуре производства действуют более 300 компаний. По объемам нефтедобычи Россия является крупнейшим производителем черного золота. За рубежом традиционно лидером считается Саудовская Аравия, входящая в ОПЕК и обладающая огромными запасами полезных ископаемых.
В странах Персидского залива – иностранными компаниями на взаимовыгодных условиях преимущественно выполняется геологоразведка и извлечение сырья.
Страны-лидеры по добыче нефти:
| Страна – производитель нефти | Запасы нефти, млрд. тонн | Добыча в сутки, млн. баррелей | Мировая доля по добыче экспортного сырья |
| Венесуэла | 46,0 | 2,5 | 3,65% |
| ОАЭ | 13,0 | 2,7 | 3,81% |
| Кувейт | 14,0 | 2,8 | 3,90% |
| Ирак | 20,0 | 2,8 | 4,24% |
| Иран | 21,0 | 3,0 | 4,25% |
| Канада | 28,0 | Более 3,0 | 4,54% |
| Китай | 2,5 | Более 4,0 | 5,71% |
| США | 9,0 | 11,80% | |
| Саудовская Аравия | 36,7 | 10,0 | 13,23% |
| Россия | Более 14,0 | Более 10,0 | 13,92% |
Статистика стран по добыче нефти не всегда позволяет выявить исключительного лидера. Это связано с некоторыми факторами:
- равными объемами получения сырья;
- отсутствием достоверной информации о реальных объемах производства;
- различием в методиках определения объема добываемого сырья, применяемых аналитическими агентствами.
Как показывает статистика добычи нефти в США, страна лидировала в 2014 году, обогнав по объемам Саудовскую Аравию и РФ. Состояние нефтяной отрасли в Северной Америке принято неофициально оценивать по числу работающих буровых установок. После падения их количество начало резко сокращаться. Однако с прошлого года их число увеличивается и в начале июня 2017 достигло 747 шт.
Себестоимость производства
Сегодня лидеры по добыче нефти – это список из десяти стран, поставляющих на рынок более 69% от общего объема. На первом месте стоит Россия и Саудовская Аравия. Важным критерием оценки доходности является себестоимость добычи нефти:
- самый низкий показатель имеет Саудовская Аравия – 4 доллара за баррель и Иран – 5 долларов за баррель;
- в России на разведанных месторождениях стоимость добычи нефти невелика – 6 долларов за баррель. Однако на новых залежах она возрастает до 16;
- дороже всего обходится получение сланцевой нефти в США. Однако благодаря совершенствованию технологий, в стране за 4 года в пять раз снизилась цена добычи нефти – со 100 долларов за баррель в 2012 до 20 в 2016 году.
Увеличение объемов
С января по октябрь 2016 года в России было произведено нефти с газовым конденсатом 454,12 млн. тонн – на 2,2% больше прошлогоднего показателя. Из них 1/3 пришлась на Роснефть. Добыча нефти отражена без учета приобретенной «Башнефти» – 167,09 млн. тонн. За этот период увеличился и экспорт на 4,6%, одновременно уменьшились на 1,6% поставки сырья на перерабатывающие заводы.
Статистика добычи нефти за октябрь 2016 показала превышение показателя в 11,2 млн. баррелей по среднесуточному объему произведенного сырья, что произошло впервые с 90 годов. Это подтвердило прогноз добычи нефти, опубликованный экспертами компании Goldman Sachs. Согласно ему:
- объем производства в сутки вырастет в 2017 до уровня в 11,41 млн. тонн;
- в 2018 – до 11,65, что превысит самый высокий показатель за период с 1985 по 2015 год.
По ноябрьскому соглашению стран ОПЕК и еще 11 производителей, мировая добыча нефти должна была снизиться для стабилизации цен на углеводородное сырье и выравнивания динамики спроса и предложения. За январь-июнь 2017 она должна была уменьшиться на 1,2 млн. баррелей в сутки. Россия обязалась снизить среднесуточные объемы на 300 тыс. баррелей.
Проблемы с добычей нефти связаны с колоссальными материальными затратами. Например, добыча нефти в Канаде характеризуется на 50% разработкой нефтяных песков открытым карьерным способом.
В РФ использовались различные виды добычи нефти на месторождениях тяжелого сверх вязкого сырья в Республике Коми. Результаты свидетельствуют о необходимости совершенствования технологий.
Новые источники сырья
На Ашальчинском месторождении получено уже больше 200 тыс. тонн тяжелого сырья. Добыча нефти в Татарстане активно продвигается по двум направлениям:
- увеличение рентабельности старых скважин;
- наращивание производства сверх вязких углеводородов, запасы которых предположительно составляют от 1,5 до 7 млрд. тонн.
Недавно приобрела новое месторождение с тяжелым сырьем компания ЛУКОЙЛ. Добыча нефти будет производиться из мексиканских залежей. На уровень производства жидких углеводородов оказывают негативное воздействие внутренние и внешние факторы, значительно снижающие доход от добычи нефти:
- падение цен на сырье;
- санкции против страны;
- снижение качества добываемого сырья;
- падение объемов производства;
- недостаток в совершенствование технологий нефтедобычи, причем существующий налог на добычу нефти не способствует стимулированию процесса.
Освоение Арктики
Очень мало изучен шельф арктических морей. Имеющиеся геологические данные указывают на большие перспективы по добыче нефти в Арктике. Однако потребуются огромные затраты на бурение скважин.
Сегодня единственным действующим на арктическом шельфе является месторождение Приразломное, принадлежащее дочерней компании Газпром. Добыча нефти на нем начата в 2014 году. В 2016 оно дало 2,154 млн. тонн.
Прогнозируется, что к середине века до 1/3 нефтедобычи в РФ будет давать Арктика. Как показывает статистика добычи нефти, три арктических региона в 2016 дали в общем 57,6 млн. тонн. Прирост составил 17% по сравнению с предыдущим годом.
Основные нефтеносные районы
Основным нефтедобывающим регионом, как показывает карта добычи нефти, является западная Сибирь. Здесь добывается до 65% жидкого сырья. На европейской части добывается чуть более одной трети. До открытия сибирских месторождений самые богатые места добычи нефти находились в Поволжье. Старейшим на карте разведанных нефтеносных районов еще с прошлого века был Северный Кавказ – Чечня, Адыгея.
Рынки сбыта
Как свидетельствует статистика добычи нефти, основную часть российского сырья (около 90%) закупают европейские страны, включая Украину. Добыча нефти в Европе привела к истощению запасов собственных энергоресурсов, поэтому им необходимы стабильные поставки импортного сырья.
Раньше крупнейшим производителем нефти была Норвегия. Ее поставки покрывали до 20% потребностей Европы. Однако добыча нефти в Норвегии сократилась в августе прошлого года на 9,5% по сравнению с июлем того же года, что свидетельствует об истощении запасов сырья.
Статистика добычи нефти демонстрирует постепенное увеличение поставок сырья в страны Азиатско-тихоокеанского региона, среди которых основное место занимает Китай. С начала 2016 года добыча нефти в Китае начала сокращаться – за первые семь месяцев она упала на 5,1%. Аналитики прогнозировали дальнейшее снижение, связанное с истощением старых месторождений и сокращением инвестиций на геологоразведку. С 2011 года по новому трубопроводу поставки в Китай составили уже более 100 млн. тонн.
Растет добыча нефти в Казахстане. К 2020 году страна планирует войти в десятку мировых лидеров по экспорту черного золота с объемом годового производства в 130 млн. тонн. В Азербайджане предполагается сокращение объемов добываемого сырья в 2017 году на 14 млн. баррелей сравнительно с 2016.
Рейтинг стран-производителей
Годовая статистика добычи нефти за 2016 год показывает рекордные объемы производства, несмотря на выполнение Россией обязательств по их снижению. В среднем они составили 10111,7 тыс. баррелей в сутки. Мировая добыча нефти в баррелях достигает 84951 тыс. – из них 14,05% приходятся на долю РФ.
Саудовская Аравия сегодня производит 13% мировой добычи черного золота. Поэтому место России по добыче нефти находится в первой строчке рейтинга за 2016 год. Вторую занимают саудиты, а третья принадлежит Соединенным Штатам с 12% общемировых объемов. 4 и 5 места делят Китай и Канада – вместе они дают 10% общей продукции. Растут темпы производства в Иране – сегодня на его долю приходится 3%.
Как видно, соглашение, достигнутое в ноябре 2016 году крупнейшими производителями энергетического сырья, принесло определенные плоды. Это подтверждает статистика добычи нефти. За счет роста котировок российский бюджет получит дополнительно около 7 млрд. долларов за шесть месяцев 2017. Эксперты считают, что не будь договоренностей с ОПЕК, добыча нефти в тоннах выросла бы до 552,5 млн. тонн. Но она все равно будет расти до 2020 года.
Владимир Хомутко
Время на чтение: 4 минуты
А А
Карта мировых нефтяных месторождений достаточно велика, однако везде процесс добычи нефти и газа происходит с помощью скважин, которые бурятся в толще горных пород с помощью буровых установок. Многим они знакомы по кинофильмам, в которых показывали решетчатые конусообразные «нефтяные вышки». Это и есть буровые, которые после организации скважины демонтируют и перевозят на другое место.
Места, на которых происходит такая добыча, называются промыслы или месторождения. Транспортировка нефти и газа с промыслов до перерабатывающих предприятий, занимающихся производством товарных нефтепродуктов, производится посредством трубопроводов.
Бурение скважины может продолжаться несколько дней, а может длиться и несколько месяцев.
Нефтяные и газовые скважины – не просто отверстия в горных породах. Их ствол изнутри обсаживается специальными трубами из стали, называемыми НКТ (насосно-компрессорные трубы). Через них и происходит извлечение углеводородного сырья на поверхность.
Снаружи основную трубную колонну, называемую эксплуатационной, обсаживают другими – обсадными трубами, которые укрепляют ствол скважины и изолируют различные земляные пласты друг от друга. Длина ствола такой выработки может достигать нескольких километров.
Чтобы различные пласты горных пород не сообщались между собой, свободное пространство за обсадными трубами, как правило, цементируют. Это дает возможность предотвратить межпластовую циркуляцию воды, газов и самой нефти.
Цементное кольцо, обустроенное за обсадными колоннами, с течением времени вследствие физических и химических воздействий разрушается, в результате чего возникает заколонная циркуляция. Это явление негативно сказывается на добыче черного золота, поскольку в этом случае, кроме необходимой нефти, из пласта, называемого коллектором, в ствол скважины попадают газы или воды из соседних породных слоев, причём их количество зачастую превышает объем самого нефтяного сырья.
Чтобы добываемый ресурс вообще попал в скважинный ствол, необходимо пробить в обсадной колонне и находящемся за нею цементном слое отверстия, поскольку и обсадные трубы, и цемент изолируют продуктивный пласт от скважины. Такие отверстия проделывают при помощи специальных кумулятивных зарядов, которые пробивают не только цемент и обсадные трубы, но и образуют отверстия в самом нефтяном пласте. Этот процесс называется перфорация.
Способы добычи нефти бывают разными, и зависят от давления в продуктивном пласте. Добыча нефти ведется с помощью использования различных технологий. Нефть может самостоятельно фонтанировать, другими словами – подниматься по стволу из коллектора на поверхность без помощи насосного оборудования, вследствие низкого значения своей плотности.
Если нефть добывается без применения дополнительного насосного оборудования, то такой способ нефтедобычи называют фонтанным.
Суть процесса фонтанирования в том, что гидростатическое (водяное) давление в пласте на глубине достаточно высокое (к примеру, на двух километрах оно составит примерно 200 атмосфер). Этот показатель называется пластовое давление.
Поскольку плотность нефти и газа меньше, чем у воды, то на той же глубине давление в стволе скважины, которое называется забойным, составит (при плотности сырья около 800 килограмм на кубометр) будет примерно 160 атмосфер. В результате возникающей депрессии (перепаде давления) между продуктивным пластом и стволом скважины нефть и поднимается наверх.
Помимо этого, в нефтях, как правило, содержатся лёгкие углеводородные соединения, которые в случае понижения давления становятся газообразными (растворенные в нефтяной смеси газы). Выделение таких газов еще больше уменьшает плотность добываемого сырья, в результате чего описанная нами выше депрессия усиливается. Это процесс можно сравнить с открыванием теплой бутылки шампанского, из которой вылетает мощный газированный фонтан.
Количество получаемого из скважины за сутки сырья специалисты называют дебитом скважины (не путать с бухгалтерским термином «дебет»). Постепенно, особенно при интенсивной добыче, пластовое давление в коллектор снижается, подчиняясь закону сохранения энергии. Как результат – дебит скважины снижается, поскольку перепад давления между пластом и стволом выработки становится незначительным.
Чтобы увеличить внутрипластовое давление, в коллектор с поверхности при помощи нагнетательных скважин закачивается вода.
В некоторых типах коллекторов кроме нефти сразу присутствует большой объем пластовых вод, за счет расширения которых падение внутрипластового давления частично компенсируется, и необходимость дополнительной закачки воды может и не возникнуть.
В любом случае, в разрабатываемые нефтенасыщенные слои коллектора, а через них – и в сами скважины, постепенно просачивается вода. Этот процесс называется обводнением, которое также вызывает снижение дебита. Это объясняется не только сокращением в добываемой смеси доли самой нефти, но и повышением значения плотности обводненной нефтяной смеси. Забойное давление в горных выработках с высокой степенью обводненности возрастает, что приводит к уменьшению депрессии. В конце концов скважина перестает фонтанировать.
Другими словами, дебит любой скважины постепенно снижается. Как правило, максимальное значение этого параметра достигается в самом начале разработки пласта, а затем, по мере выработки нефтяных запасов, дебит уменьшается, причем, чем интенсивнее происходит нефтедобыча, тем это снижение идет быстрее. Если сказать по-другому, то чем выше изначальный дебит, тем быстрее он упадет.
Для того, чтобы вернуть скважине прежнюю производительность, на скважинах проводятся различные работы для того, чтобы интенсифицировать добычу. Проведение таких работ, как правило, приводит к мгновенному приросту дебита, однако после этого они начинает падать более быстрыми темпами. На российских нефтяных скважинах величина падения дебита колеблется от 10-ти до 30-ти процентов в год.
Чтобы увеличить дебит добывающих скважин либо с высокой степенью обводненности, либо с упавшим ниже положенного уровня пластовым давлением, либо с низким уровнем концентрации растворенных газов, используются различные технологии так называемой механизированной нефтедобычи. И главными такими способами являются методики с применением насосов различных типов, производство которых в настоящее время весьма развито.
Наибольшее распространение получили всех хорошо знакомые «качалки», которые называются штанговыми глубинными насосами (сокращенно – ШГН). Также достаточно распространены центробежные насосы с электроприводом (сокращенно – ЭЦН), которые на поверхности не видны. Основная добыча нефти в РФ в настоящее время как раз производится с применением ЭЦН.
Принцип действия всех насосных добывающих методов основан на понижении значения давления в забое, в результате чего повышается депрессия и, как следствие, дебит.
Механизированный технологический процесс не является единственным выходом в случае возникновения искусственного повышения производительности скважины.
К примеру, нередко применяется так называемый гидроразрыв пласта или газлифтная методика, однако это – темы для отдельных статей.
Нефтяные месторождения можно разрабатывать как при высоком значении забойного давления, так и при низком. Если давление в забое – высокое, то понижается депрессия, снижается дебит, и запасы хоть и добываются, но медленными темпами. Если, наоборот, давление в забое – низкое, то повышается депрессия и дебиты значительно возрастают, что приводит к высоким темпам выработки запасов сырья.
Некоторые особенности нефтедобывающей отрасли
Часто при высокой интенсивности выработки месторождений употребляется термин «хищническая эксплуатация» или «хищническая добыча», которые носят ярко выраженный негативный оттенок. При этом подразумевалось, что при такой эксплуатации скважин нефтяные компании, представляющие нефтедобывающую отрасль, как бы «снимали самые сливки» с разрабатываемых промыслов, или добывали легкодоступное сырье, а остальные запасы попросту бросали, и в этом случае оставшуюся нефть становилось уже невозможно поднять на поверхность.
В большинстве случаев такое утверждение является неверным. На большей части нефтяных промыслов остаточные запасы углеводородного сырья никак не зависят от интенсивности их добычи. В доказательство можно привести тот факт, что резкий рост количества добываемой российской нефти произошел в конце двадцатого – начале двадцать первого века, однако с тех пор прошло уже семнадцать лет, а объемы добываемой отечественной нефти снижаться и не думают (уровень 2015-го года, к примеру, сопоставим с уровнем 2000-го).
А такой срок для месторождений нефти является достаточно большим. В связи с этим, если бы скорость выработки нефтяных запасов приводила бы к потере остающегося в пластах ещё не добытого сырья, то объемы давно уже начали уменьшаться, а этого – не происходит.
Высокая интенсивность эксплуатация повышает риски, связанные с возможностью возникновения аварийных ситуаций, к примеру, из-за разрушения цементного слоя вокруг ствола скважины, которое приводит к возникновению нежелательной циркуляции в заколонном пространстве и к преждевременным прорывам пластовых вод. Однако в общем случае такой режим выработки почти всегда экономически оправдан, причем при почти любом уровне нефтяных котировок. Для наглядного примера можно сравнить это с ситуацией дорожного движения.
Если, к примеру, ограничить скорость автомобилей за городом значением двадцать километров в час, а затем с помощью драконовских мера заставить это ограничение неукоснительно соблюдать, то с высокой долей вероятности количество аварий будет минимальным (если они вообще будут). Но зачем тогда будут нужны эти дороги с экономической точки зрения?
Как мы уже сказали ранее, увеличение интенсивности российской нефтедобычи произошло на рубеже двадцатого и двадцать первого века.
В большинстве случаев добыча велась с помощью снижения давления в забое (соответственно, увеличивалась депрессия) на эксплуатируемых скважинах. Для этого в фонтанирующие выработки опускали насосы, а скважины, на которых уже было установлено насосное оборудование, его заменяли на более производительное.
История знакомства человечества с черным золотом насчитывает многие тысячелетия. Достоверно установлено, что добыча нефти и ее производных велась уже за 6000 лет до нашей эры. Люди использовали нефть и продукты ее естественных преобразований в военном деле и строительстве, в быту и медицине. Сегодня углеводородное сырье является сердцем мировой экономики.
Из глубины веков
Еще древними цивилизациями велась активная (в рамках возможного) добыча нефти. Технология была примитивной, ее можно охарактеризовать двумя словами: ручной труд. Для чего ее добывали? Например, в античные времена на вооружении ряда стран было испепеляющее оружие - «греческий огонь» наподобие современных огнеметов. Также черную маслянистую жижу использовали в медицине, косметологии.
Гораздо дальше пошли изобретательные китайцы: они использовали для бурения бамбуковые буры - некоторые скважины достигали километровой глубины. Правда, черное золото для них было побочным продуктом, а основным - добыча растворенной в минеральной воде пищевой соли.
Промышленная революция
До XIX века традиционным источником нефтепродуктов оставались естественные поверхностные месторождения (вернее, их проявления). Коренной перелом наступил в середине XIX века с появлением технологий глубокого бурения, благодаря которым стали доступными скопления жидкой нефти в недрах земли. Добыча нефти перешла на качественно новый уровень.
Промышленная революция требовала во все возрастающих объемах керосина и смазочных масел, и эту потребность можно было удовлетворить только за счет жидких углеводородов в промышленных масштабах и их последующей перегонки. Самая легкая бензиновая фракция нефти поначалу не имела спроса и за ненадобностью сливалась либо сжигалась. А вот самая тяжелая - мазут - сразу же пришлась ко двору как прекрасное топливо.
Темпы роста
Добыча нефти в мире в 1859 году составила всего 5000 т, но уже в 1880 году возросла до немыслимых по тем временам 3 800 000 т. К рубежу веков (1900 г.) она достигла 20 млн т, причем на долю России приходилось 53 %, а США - 43 % мировой добычи. В XX веке произошел стремительный рост:
- 1920 г. - 100 млн т;
- 1950 г. - 520 млн т;
- 1960 г. - 1054 млн т;
- 1980 г. - 2975 млн т, из которых на долю СССР приходилось 20 %, а США - 14 %.
За полтора столетия нефть, добываемая скважинным способом, стала восприниматься как традиционный ее источник, а поверхностные нефтепроявления, сопровождавшие человечество всю его историю, превратились в экзотику.
На рубеже XXI века произошло возвращение к традициям, но уже на новом технологическом витке развития: в конце 90-х годов Канада объявила о резком увеличении своих запасов нефти за счет пересчета гигантских залежей битуминизированных пород в провинции Альберта, приравняв их к традиционно извлекаемой нефти.
Пересчет далеко не сразу был принят ОПЕК и другими странами. Лишь в 2011 году нетрадиционные запасы так называемой сланцевой нефти были легитимизированы, и все заговорили об энергетической революции. К 2014 году благодаря сланцам на североамериканском континенте значительно возросла добыча нефти. Технология гидроразрыва пластов позволяла добывать углеводороды там, где об этом и не мыслили. Правда, теперешние методы небезопасны для окружающей среды.
Изменение баланса сил
Сланцевые месторождения внесли дисбаланс в мировую промышленность. Если ранее США были одними из главных импортеров углеводородов, то теперь они насытили собственный рынок более дешевым продуктом и задумались об экспорте сланцевых газа и нефти.
Также огромные запасы этого типа черного золота обнаружены в Венесуэле, благодаря чему бедная латиноамериканская страна (попутно имеющая богатые традиционные месторождения) вышла на первое место в мире по запасам, а Канада - на третье. То есть добыча нефти и газа в обеих Америках благодаря сланцевой революции возросла значительно.
Это привело к изменению баланса сил. В 1991 году на Ближнем Востоке было сосредоточено две трети (65,7 %) мировых запасов жидких углеводородов. Сегодня доля главного нефтяного региона планеты сократилась до 46,2 %. За это же время доля запасов Южной Америки выросла с 7,1 до 21,6 %. Увеличение доли Северной Америки не столь существенно (с 9,6 до 14,3 %), поскольку добыча нефти в Мексике за это же время сократилась в 4,5 раза.
Новая промышленная революция
Прирост запасов и добычи черного золота в прошлом столетии обеспечивался по двум направлениям:
- открытие новых месторождений;
- доразведка ранее открытых месторождений.
Новые технологии позволили добавить к этим двум традиционным еще одно направление прироста запасов нефти - перевод в категорию промышленных тех скоплений нефтеносных пород, которые ранее определялись как нетрадиционные ее источники.
Добыча нефти в мире благодаря нововведениям даже превосходит общемировой спрос, что спровоцировало в 2014 году двух-, трехкратное падение цен и демпинговую политику стран Ближнего Востока. По сути, Саудовская Аравия объявила экономическую войну США и Канаде, где активно разрабатывают сланцы. Попутно страдает Россия и другие страны с низкой себестоимостью добычи.
Прогресс в сфере нефтедобычи, достигнутый в начале XXI века, по своему значению может быть сопоставим с промышленной революцией второй половины XIX века, когда добыча нефти стала производиться в промышленных масштабах благодаря появлению и стремительному развитию технологий бурения.
Динамика изменений запасов нефти за последние 20 лет
- В 1991 году объем мировых извлекаемых запасов нефти составлял 1032,8 млрд баррелей (примерно 145 млрд. т).
- Через 10 лет - в 2001 году, несмотря на интенсивную добычу, он не только не уменьшился, но даже возрос на 234,5 млрд баррелей (35 млрд. т) и составил уже 1267,3 млрд баррелей (180 млрд. т).
- Еще через 10 лет - в 2011 году - увеличение на 385,4 млрд баррелей (54 млрд т) и достижение объема в 1652,7 млрд баррелей (234 млрд т).
- Суммарное увеличение мировых запасов нефти за последние 20 лет составило 619,9 млрд баррелей, или 60 %.
Наиболее впечатляющий прирост разведанных запасов и добыча нефти по странам выглядят следующим образом:
- В период 1991-2001 гг. в США и Канаде прирост составил +106,9 млрд баррелей.
- В период 2001-2011 гг. в Южной Америке (Венесуэла, Бразилия, Эквадор и т.д.): +226,6 млрд баррелей.
- На Ближнем Востоке (Саудовская Аравия, Ирак, ОАЭ и др.): +96,3 млрд баррелей.
Рост нефтедобычи
- Ближний Восток - рост на 189,6 млн т, что в относительном выражении составляет 17,1 %.
- Южная Америка - рост на 33,7 млн т, что составляет 9,7 %.
- Северная Америка - рост на 17,9 млн т (2,7 %).
- Европа, Северная и Центральная Азия - рост на 92,2 млн т (12,3 %).
- Африка - рост на 43,3 млн т (11,6 %).
- Китай, Юго-Восточная Азия, Австралия - рост на 12,2 млн т (3,2 %).
На текущий период (2014-2015 годы) 42 страны обеспечивают ежедневную добычу черного золота объемом свыше 100 000 баррелей. Безусловными лидерами являются Россия, Саудовская Аравия и США: 9-10 млн баррелей/день. Всего каждые сутки в мире выкачивают около 85 млн баррелей нефти. Приводим Топ-20 стран, лидирующих по добыче:
Добыча нефти, баррелей/день |
|||
Саудовская Аравия | |||
Венесуэла | |||
Бразилия | |||
Казахстан | |||
Норвегия | |||
Колумбия | |||
Вывод
Несмотря на мрачные прогнозы об истощении через 20-30 лет углеводородов и наступлении коллапса человечества, действительность не так страшна. Новые технологии добычи позволяют извлекать нефть там, где десять лет назад это считалось бесперспективным и даже невозможным. США и Канада осваивают сланцевые нефть и газ, Россия вынашивает грандиозные планы освоения гигантских шельфовых месторождений. Новые месторождения открывают на, казалось бы, вдоль и поперек исследованном Аравийском полуострове. Ближайшие полстолетия у человечества будут и нефть, и газ. Однако необходимо осваивать возобновляемые и открывать новые источники энергии.
Нефть и газ - основа топливно-энергетического хозяйства всех развитых стран, богатейшее химическое сырье. Добыча нефти и газа - это сложный и многогранный процесс, насыщенный техническими устройствами. Оператор по добыче нефти и газа должен быть механиком широкого профиля и знать электротехнику, автоматику и основы электроники, хорошо разбираться в геологии и бурении.
Нефтепромысловая геология.
Нефтегазоносные пласты залегают на значительных глубинах, и для доступа к ним бурят скважины. Скважина - это цилиндрическая горная выработка весьма большой глубины и малого диаметра. Бурение всех разведочных и части эксплуатационных скважин ведется с отбором керна. Керн - это столбик выбуренной породы. По кернам изучают физические и химические свойства пород, слагающих пласты. Исследуют состав насыщающих эти пласты жидкостей и газов. Вместе с изучением керна, проводятся геофизические исследования скважин. Это позволяет точно определить геологический разрез, подсчитать запасы нефти и газа.
Для крепления скважины и разобщения пластов опускают колонны металлических труб:
- Направление
- Кондуктор
- Эксплуатационную колонну.
Пространство между стенками скважины и трубами цементируют до устья скважины. Для сообщения скважины с продуктивным пластом колонну перфорируют, проделывая десятки отверстий. Нефть и газ скапливаются в проницаемых породах, пористых или трещиноватых, ограниченных сверху и снизу породами непроницаемый.
Нефтяных озер в пластах не существует.
Залежи обладают запасом пластовой энергии, вид который определяет режим залежи. В чистом виде можно выделить следующие режимы:
- Водонапорный - здесь источником пластовой энергии служит напор краевых или подошвенных вод.
- Газонапорный - источником пластовой энергии является давление газовой шапки.
- Растворенного газа - источником пластовой энергии служит энергия газа, растворенного в нефти.
- Упругий - источник пластовой энергии - упругие свойства пласта и насыщающих его жидкостей и газов.
- Гравитационный - активно проявляется в круто падающих в пластах. Приток нефти в скважину идёт за счёт силы тяжести.
В природе эти режимы встречаются в различных сочетаниях.
Способы добычи нефти и газа.
Нефть добывают фонтанным, или одним из механизированных способов. Выбора способа определяется величиной пластовой энергии, а также геолого-технической характеристикой скважины.
Фонтанный способ
При фонтанном способе добычи, нефть самотеком устремляется по насосно-компрессорным трубам на поверхность. Скважину герметизируют фонтанной арматурой. Она служит для отвода нефти и газа в сборной нефтепровод и для регулирование дебита скважины, позволяет вести промысловые исследования. При истощении или недостатке пластовой энергии, нефть добывают механизированным способом.
Газлифтный способ
При газлифтной или компрессорной добыче, подъем нефти осуществляется сжатым газом, который нагнетают в скважину с поверхности. Газлифтный подъемник - это колонна насосно-компрессорных труб с пусковыми и рабочими клапанами. Газ через клапаны поступает в трубы и увлекает нефть наверх. Дебит скважины регулируется изменением объема закачки газа. Устьевая арматура газлифтных скважин - та же, что и у фонтанной. Но дополнительно подводится газовая линия для закачки газа в скважину. Газлифтный способ имеет сравнительно ограниченное применение.
Добыча нефти штанговыми глубинными насосами.
Наиболее распространена добыча нефти штанговыми насосами. Они могут работать на глубинах до двух с половиной тысяч метров. Возвратно-поступательные движения плунжеру насоса передается от станка качалки через колонну насосных штанг.
Ознакомимся с принципом работы этого насоса. При ходе плунжера вверх, открывается всасывающий клапан, и нефть из скважины заполняет цилиндр насоса. При опускании плунжера, закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный. Нефть из цилиндра перетекает в колонну компрессорных труб и далее через устьевую арматуру - в нефтепровод.
Диаграмма нагрузок снятая в точке подвеса штанг и называемая динамограммой, позволяет оценивать работу насоса, а также дебит скважины.
Добыча нефти электроцентробежными насосами.
Погружные электроцентробежные насосы выпускаются на производительность от 40 до 700 кубометров в сутки, с напором до 1700 м. Наземное оборудование установки состоит из устьевой арматуры, автотрансформатора и станции управления. Многосекционный центробежный насос имеет от 80 до 400 секций.
Вместе с маслонаполненным двигателем и гидрозащитой, насос опускается в скважину. Монтаж и проверка погружного электронасоса ведется непосредственно перед спуском, прямо на устье скважины. Питание к электродвигателю подается по бронированному герметичному кабелю. В сборе длина подземной части установки достигает 30 метров и более.
Ознакомимся с принципом работы такого насоса. Через приемный фильтр пластовая жидкость поступает на вход первого рабочего колеса. Накапливая энергию, поток проходит все ступени насоса, выбрасывается в полость насосно-компрессорных труб и через устьевую арматуру - в нефтепровод. Частые остановки и пуски погружного насоса - нежелательны.
При обслуживании скважин, оператор обходит их по установленному маршруту и проверяет состояние наземного оборудования. Оператор снимает показания приборов, осматривает устьевое оборудование и отбирает пробы жидкости. По заданию мастер снимает динамограммы. Оператор участвует в работах по депарафинизации скважин, передает диспетчеру информацию с объектов, готовит скважины к ремонту.
Замену подземного оборудования скважин, производит бригада текущего ремонта. Более сложные ремонты, такие как время такие как работа с пластом, извлечение аварийного оборудования, или переход на другие горизонты, выполняют бригады капитального ремонта скважин.
Персонал промыслов должен знать и строго соблюдать правила охраны труда и требования инструкции по эксплуатации оборудования.
Промысловый сбор нефти и газа
Вся продукция скважин поступает на автоматизированные групповые замерные установки. Установка "Спутник" позволяет измерять суточный дебит скважины от 5 до 400 кубометров. К ней может подключаться до 14 скважин. Перед входом в технологический блок установки, его необходимо провентилировать.
Установка работает следующим образом - нефть от скважин поступает на многоходовой переключатель, который по заданной программе подключает одну из скважин на замер. В двухемкостном замерном сепараторе, отделившийся газ уходит в общий коллектор, а жидкость накапливается в нижней емкости. По мере ее накопления, поплавок, через систему рычагов, запирает заслонкой газовую линию и в сепараторе повышается давление. Этим избытком давления, жидкость из сепаратора вытесняется через расходомер в общий коллектор.
Результаты замера фиксируются в блоке управления, и по системе телемеханики предаются на диспетчерский пульт промысла. От установки "Спутник", продукции скважин поступает на дожимные насосные станции. На дожимных станциях, в нефтегазовых сепараторах происходит разделение газа и нефти.
Принцип работы такого аппарата следующий - перед входом в сепаратор, свободный газ из трубопровода отводится в газовую часть сепаратора. Жидкость растекается по полкам, где в тонком слое идет окончательное отделение газа. Через каплеотбойники газ уходит в газосборный коллектор, и далее поступает в приемные сепараторы газокомпрессорных станций, где его осушают от конденсата.
Компрессорными агрегатами станции, газ перекачивается на газоперерабатывающие заводы. Как ценнейшее углеводородное сырье, попутный газ должен полностью собираться для использования в народном хозяйстве. Нефть из нефтегазовых сепараторов накапливается в буферных емкостях и отсюда в автоматическом режиме откачивается на товарные парки. При этом на дожимных станциях ведется учет добычи нефти по бригадам, а на товарном парке учитывается добыча по промыслу в целом.
Промысловая подготовка нефти.
Нефти, кроме газа, сопутствуют вода и растворенные соли. А сама нефть содержит легкие фракции, способные испаряться. Для сокращения потерь нефти при транспортировке и хранении, и для снижения затрат на транспорт, проводят подготовку нефти на промысле, на месте ее добычи. После сепаратора второй ступени на товарных парках, продукция промысла поступает в технологические резервуары для частичного обезвоживания.
Рассмотрим работу такого резервуара. Водонефтяная смесь, через распределитель поступает в нижнюю часть резервуары. Нефть всплывает наверх а вода накапливается внизу, и затем направляется в очистные сооружения. Частично обезвоженная нефть из технологических резервуаров перетекает в буферные, откуда подается на установки комплексной подготовки нефти. На этих установках, нефть нагревают в теплообменниках и вводят в отстойники для обезвоживания. Из отстойников нефть вводят в дегидраторы - шаровые или горизонтальные. Здесь в электрическом поле высокого напряжения, нефть полностью очищается от солей и воды.
Обессоленную нефть стабилизируют, то есть отбирают из неё широкую фракцию легких углеводородов. Для этого нефть дополнительно разогревают в печах до парожидкого состояния и вводят в стабилизационную колонну. В результате сложных физических процессов, в колонне происходит отделение легких углеводородов, которые отбираются из верхней части установки. После охлаждения и конденсации, широкую фракцию разделяют в бензосепараторах на жидкую и газовую фазы. Газ используют на промыслах как топливо, а жидкая фракция направляется на нефтехимические заводы.
Стабильная нефть из нижней части колонны проходит через теплообменники где охлаждается, отдавая избыточное тепло сырой нефти, поступающей на подготовку. Наконец через узлы коммерческого учета товарных парков, стабильная нефть сдается нефтепроводным управлениям.
Вода, отделившаяся при подготовке нефти, идет на очистные сооружения. Обычно это резервуары с водоотталкивающим фильтром. Неочищенная вода вводится в верхнюю часть резервуара, прямо в фильтр, которым служит нефтяной слой. Капельки нефти и механические примеси удерживаются в слое. По мере накопления, нефть возвращается на подготовку.
Очищенная вода через узлы учета откачивается на кустовые насосные станции. Здесь, насосами высокого давления воду закачивают через нагнетательные скважины в продуктивный пласт, для восполнения пластовой энергии.
Объекты нефтегазодобычи многочисленны, технически сложны и разобщены территориально. Они работают в непрерывных режимах. Управление процессом нефтегазодобычи требует постоянного контроля, и быстрого принятия разнообразных решений. Только автоматизированные системы управления делают возможной слаженную работу всех технологических звеньев промысла.
Нефть, газ и промысловые сточные воды способны активно загрязнять окружающую среду. Меры по охране природы предусматриваются при проектировании и осуществляются при обустройстве и разработке нефтяных и газовых месторождений. Строгое соблюдение этих мер обеспечивает надежную защиту природной среды от вредных воздействий.
