Още през първото десетилетие на 20-ти век никой не рискуваше да пробие проучвателен кладенец без предварителна геоложка обосновка. И така, заедно с производителите на петрол, се появи нова професия - изследовател на петрол.
Повечето от големите петролни компании и концерни са се сдобили със собствени геоложки услуги или всеки път се обръщали за помощ към консултанти геолози. Геоложките проучвания станаха широко разпространени. Мъж с чук и раница се разхождаше из терена, събираше скални проби, описваше характерните разкрития на скални пластове на повърхността... повърхностен релефтерен, но и за естеството на застилка на планински пластове под него.
Ключови думи: въглеводороди, проучване, експлоатация, дълбоки води и технологии. Този документ предоставя преглед на дълбоководните полета в света, особено тези, които се произвеждат. Ключови думи: въглеводороди, проучване, сондиране, дълбоки води и технологии.
Тази статия предлага кратка експозиция на дълбоките морски полета в света. Без да се стремим да обхванем всички аспекти на този сегмент петролната индустрия, той проучва нови проучвателни басейни и особено активни находища. Нашата хипотеза е, че перфорациите, по-специално експлоатацията в дълбоки морета, са получили толкова значителен тласък в настоящото покачване на цените, че може да се твърди, че е съпътстващо явление.
И резултатите не се забавиха да се покажат. Ако по-рано петролът е произвеждал в най-добрия случай един кладенец от 10 или дори от 20, тогава от сондажите, пробити, като се вземат предвид геоложките прогнози, в САЩ, например, 85% са били продуктивни.
Авторитетът на геолозите нарасна толкова много, че всеки уважаващ себе си американец задължително се консултира със специалист при покупка поземлен имот... И това далеч не беше излишно: собствениците на земя често се впускаха в всякакви машинации, за да увеличат цената на земята. Например, пред очите на купувача от кладенеца започна да се изпомпва нефт, по цялата територия бяха открити мазни петна ... И само опитно око на специалист можеше да определи, че тези петна са направени нарочно и маслото е било изля в кладенеца предния ден.
Една от целите на нашето изследване е да идентифицираме поне някои от иновациите, направени по време на настоящия бум, особено тези, насочени към съкращаване на цикъла между откриване и въвеждане в експлоатация на дълбоки находища. Някои технологични постижения ще бъдат приложени към находища в Мексико, с тежките последици от отлагането на мексиканско производство.
Представяме този документ, когато страната обсъжда енергийната реформа, и възнамеряваме да допринесем за по-информиран дебат. Изследването е представено в 21 статистически таблици със списък на открити находища и разработки в дълбоките води на света. В случая на Съединените щати изключваме дезагрегирана информация, тъй като тази страна съдържа повече от половината от дълбоките полета в света; включително подробности, дублират дължината на нашия текст, следователно информацията за него е обобщена.
И днес, въпреки развитието на нови методи за геоложко проучване, теренната работа на геолозите не е загубила практическото си значение. От година на година, всяка пролет в различни странипланети се изпращат геоложки експедиции. В търсене на минерали те "разресват" сантиметър по сантиметър от най-отдалечените ъгли.
И тук обаче има изключения. Могат да се открият нови находища, където, изглежда, няма какво да се търси. Така се установи, че голямо петролно находище се намира под (буквално) Париж - столицата на Франция.
Някои съображения относно критериите за търсене на информация. В петролната индустрия няма международна конвенция за дефиниране на това, което трябва да се разбира в дълбоки термини. В Съединените щати, където са започнали тези дейности, дълбоките води се наричат 1000-футови слоеве или около 300 метра.
След премахване на въпроса за дефинициите, нашите статистически таблици в този текст включваха само полета с дълбочина над 500 метра. Доказаните запаси или други оценки на потенциала винаги са били обект на безкрайни въпроси. При разглеждане на статистическите таблици на световните резерви се стига до заключението, че с малки изключения откритията и началото на дълбоко полеви операции, поне досега, не са се отразили на световната статистика; т.е. увеличението на доказаните запаси от дълбоко морска вода не беше значително.
Но такива случаи, разбира се, са редки. По-често геолозите отиват на "полето". Това традиционно се нарича пътуване до пустинята, въпреки че "полето" може да бъде тайга, тундра и пустиня ....
Ден след ден геолозите излизат по маршрути, изучават внимателно скалите, които излизат на повърхността, вкаменените останки от праисторически животни и растения, копаят ями и разчистват ровове за търсене, така че структурата на слоевете да е по-видима. Тази работа не е романтична, но и много трудна. Хлябът на романтиката често се оказва черен: само отвън изглежда, че нощуването в палатки, храненето до огъня е много забавно занимание. Едно е да излезеш сред природата, да си направиш пикник, за ден-два, най-много за седмица, а съвсем друго е да живееш такъв живот дълги месеци. И не просто да живеете, а да работите здраво, да издържате на голяма физическа активност.
Но има изключения. В две или три страни по западния бряг на Африка, едно от находищата в Малайзия, другото в Норвегия, няма съмнение, че дълбоките води предлагат важни откритиядори гигантски и изненадващо свръхгигантски полета, каквито изглежда, наскоро бяха открити в Бразилия. Поради интереса на горепосоченото, при настоящата ситуация с проблеми с доставките в тези случаи ще отбележим съответните данни.
Графиката включваше цялата вселена: девет басейна: Мексиканския залив, Бразилия и басейна на делтата на Нигер на брега Западна Африка, Западен брягАвстралия, Южен Китай, бреговете на Япония и Индия; Средиземноморието и Атлантическия край срещу Норвегия и Северна Шотландия. Полетата са разпространени в 22 страни, включително Мексико.
Но този вид работа е много необходима. Наистина, въз основа на събраните данни, според резултатите от последващата служебна обработка, геолозите съставят геоложка карта, на която са отбелязани всички възможни находища на минерали. Тогава, както често се случва, хора от много други специалности следват стъпките на пионерския геолог - сондажи и пътни работници, монтажници и полеви работници... пусто мясторасте гора от кули, село и дори град.
Министерството на енергетиката на САЩ обясни, че въпреки че изследванията и оценките започнаха в началото на 90-те години и бяха направени няколко открития, експлоатацията беше забавена поради високите разходи, свързани с дълбоководната експлоатация. Барели суров петрол дневно. Ангола изглежда е била страната, в която големите петролни компании са разработили най-добрите и многобройни проекти. Може би тези големи компаниинамери политическите условия по-неблагоприятни, отколкото в Нигерия, и може би геологията е по-великолепна.
Открити са три гигантски полета: слънчоглед; производство на Sachs и Batuk преди седем години, което едва влезе в експлоатация през август. Броят на дълбоките полета край бреговете на тази нация вече е почти 30 и са по-експлоатирани, отколкото в Бразилия. Също толкова важни са и техническите иновации, които се развиват пред този сегмент от африканските брегове.
"Всичко се вижда отгоре"
„Не можеш да видиш лице в лице – виждаш големи неща от разстояние“, каза поетът и удари, както се казва, точно на място. Още първите космически полети показаха: след като се издигнахме няколкостотин километра, можем да видим това, което никога не можем да видим под краката си - структурата на земната вътрешност, обикновено скрита под покривката на почвата, под горните рохкави слоеве.
Първите три дълбоководни находища бяха пробити през втората половина на 90-те години и всички започнаха да работят през следващата година. Как да си обясним тази острота, която не открихме в нито един друг случай през онези години? Имаме само непълна и разпръсната информация.
Може би това отложи развитието на дейностите край бреговете на тази страна. Бяха открити две нови полета, последното от които беше публикувано през юни. В тази страна откриваме и дълбоководни находища, които, въпреки че са открити от 90-те години на миналия век, почти не са започнали работа. Очаква се производството да нарасне до 90 000 барела на ден, преувеличена цифра, като се имат предвид скромните прогнозни запаси от 240 милиона барела за двете находища, които сега са подредени за офшорно производство.
Каква полза може да донесе това, говори поне един такъв факт. Пилот-космонавт на СССР Олег Макаров, заминавайки за среща с жителите на Салехард, взе със себе си за спомен снимка на покрайнините на този град, взета от борда на космическия кораб "Союз-22". Срещата беше успешна, но когато Макаров поднесе подаръка си на домакините, се повдигна неочакван въпрос:
Може би това е страна, която наскоро беше включена в надпреварата за разработване на дълбоки находища. Това е малко находище, което може да се види със скромното си производство от 15 000 барела на ден. Както в Мавритания, тази страна тепърва започва да пробива и експлоатира дълбоките си находища.
Едно проучване обяснява, че някои от откритията на газа са направени, когато липсата на пазар за втечнен газ е възпрепятствала развитието му. В ход е изграждането на оборудване за Eskdale и Gorgon. В момента работи с над 20 кладенеца и произвежда 40 000 барела на ден. В тази зона е изградена комбинирана система от офшорни платформи с наземно оборудване. Тя включва платформа с изпънати крака, два плаващи блока и тръбопроводи, които водят въглеводородите към кацане до терминал, наречен Сантан, където се обработват.
Колко струва тази снимка?
Макаров беше изненадан:
Въобще не. Това е подарък.
Питащият (това беше един от геолозите) обаче не се успокои:
Може ли да се дешифрира снимка?
Да, - отговори Макаров. - ако искате, можете да установите точно кога и при какви обстоятелства е направено...
Тук геологът въздъхна с облекчение и се усмихна:
Също така в тази страна започна нахлуването в дълбоките води. Година по-късно бяха открити разширения на същото местоположение. Проектът се състои от 20 сондажа и включва 20 други инжектора. Дълбоководните дейности в тази страна са скорошни. Пред островите Хокайдо беше открит един-единствен лагер; производствените опити бяха успешни, но новите дупки за очертаване на депозити не успяха.
Индия също започна операции в дълбоките си води в Ха, откри четири полета, но нито едно не работи. Може би защото е в беда, както съобщава международната петролна преса. Всички продукти са за Обединеното кралство.
Благодаря ти. Току-що дадохте на нашия град двадесет милиона рубли!
Това е сумата, която би струвала заснемането от въздуха и последващото дешифриране на снимки на района, което геолозите тъкмо щяха да направят.
„Физика помага на геолозите“
Разбира се, както теренните, така и космическите проучвания помагат на специалистите да научат много за подземната структура на скалите. Но това знание често все още не е достатъчно, за да се прецени с достатъчна степен на сигурност дали тук има нефт или не? За да "сондират" по-добре подпочвените слоеве, те използват геофизични методи за търсене на полезни изкопаеми.
Ормен Ланге не се среща в Северно море, а в северните води край норвежкото крайбрежие, близо до Арктическия кръг. При температури близо до точката на замръзване в производствените течения се образуват хидрати; да не би да монтират казаното, това е "най-голямата система против замръзване в света". Но основното предизвикателство изглежда е било изграждането на тръбопровод от станция за обработка, разположена в Норвегия и край бреговете на Обединеното кралство.
От първата половина на 90-те години тази страна откри първите си находища в дълбоките си води в районите на атлантическия ръб. След почти 15 години никой от тях не е произвел. Нашите изследвания ни позволяват да заключим, че нито едно поле не е открито в Северно море на дълбочина от 500 метра или повече, само три дълбоки полета се намират северозападно от Шотландия, близо до Фарьорските острови.
Геофизиците сякаш виждат през земята на дълбочина от 5-6 километра. Как го правят? До известна степен геофизичните методи за изследване на недрата могат да се сравнят с рентгеновото предаване на човешкото тяло или по-скоро с ултразвуковата диагностика. В тялото на Земята се изстрелва лъч от трептения и съдейки по отражението на вълните от слоевете на скалата геоложка структурададената площ.
Веднага след краха на социализма тази страна отвори своя сектор на Адриатическо море за международни търгове. Самото правителство заяви, че откритието не е комерсиално, никога не може да бъде използвано. Първоначално смятан за „неизгоден“ поради отдалеченото си местоположение и ограничените доставки, около 20 милиона барела, той е разработен с хоризонтални перфорации, дъщерно дружество на което италианците направиха важни подводни разработки. В тази страна са открити три дълбоки полета.
Нищо не работи. Наскоро американската Noble Energy откри това, което изглежда най-важното поле на тази нация - Marie-B, с плитки и дълбоки места... Както се очакваше, страната е изградила експлоатационни системи, които комбинират офшорни производствени мощности с оборудване за обработка на земята, а също така включват находища и дълбоки находища в плитки води. По този начин полетата на Сиена, Симиан, Скарабей, в дълбочина и други, плитки като Сапфир, принадлежат към съвместен проект за разработване много близо до делтата на Нил; разстоянието между находищата и съоръженията за преработка на газ, на сушата, близо до Александрия, е 120 километра.
В момента се използват четири основни геофизични метода: сеизмичен, гравиметричен, магнитен и електрически. Нека ги разгледаме по ред.
Сеизмичното проучване се основава на изследване на особеностите на разпространението на еластични вибрации в земна кора... Еластични вибрации (или, както още ги наричат, сеизмични вълни) най-често се причиняват с изкуствени средства.
Тази страна е пример, подобен на ситуацията в Съединените щати, причинена от недостиг, десетилетие напред в дълбоководни сондажи и от началото на 90-те години на миналия век тя успя да започне да използва своите полета, както може да се види в следващата таблица: случаят Марлим.
Наблягаме на технологичния компонент в резултатите: три находища са в стария басейн, където вече са пробити около 100 кладенеца, тоест това е „повторение“, със сеизмични инструменти с по-добра разделителна способност, което позволи да се подобрят изображенията, които преодоляват проблемите на солните тела в подземния слой.
Сеизмичните вълни се разпространяват в скалите със скорост от 2 до 8 km/s - наистина космически скорости! - в зависимост от плътността на скалата: колкото по-висока е тя, толкова по-голяма е скоростта на разпространение на вълната.
На границата между две среди с различна плътност част от еластичните вибрации се отразяват и се връщат към земната повърхност. Другата част се пречупва, преодолява интерфейса и отива по-дълбоко в недрата - към нов интерфейс. И така, докато накрая изчезнат.
Той твърди, че без приноса на нови находища в споменатата област неизбежно ще настъпи още по-рязък спад в мексиканското производство. В тази област вече са открити общо 4 трилиона кубически фута на ден. Десет в Бразилия, четири в басейна на Нигер в Африка, един в Италия и един във Филипините. Тоест, експлоатацията на петрол в дълбоки морета, с изключение на Съединените щати и Бразилия, беше рядка. Големият тласък за дълбоководна експлоатация е следствие от сегашното покачване на цените на петрола.
Западна Африка изглежда е дом на най-големия динамизъм на откриване и експлоатация. Само Ангола вече има 30 дълбоки полета, по-малък брой, но те могат да се сравнят с Бразилия, която има 38 дълбоки полета. Проблемът с възстановяването на цените е особен въпрос, който изисква специален анализ, не знаем доколко предложения и политически въпроси му пречат, което е фактът, че в бранша се появява нов отрасъл или специалност на петролната индустрия.
Достигащи отразени сеизмични вълни земна повърхност, се улавят от специални приемници и се записват на рекордерите. След декодиране на графиките, сеизмотърсачите установяват границите на поява на определени скали. Въз основа на тези данни се изграждат карти на подземния релеф.
Този метод на отразени вълни е предложен от съветския геолог V.S. Voyutsky през 1923 г. и става широко разпространен в целия свят. В момента наред с този метод се използва и корелационният метод на пречупените вълни. Той се основава на регистрирането на пречупени вълни, образувани при падане на еластична вълна върху интерфейса под определен предварително изчислен критичен ъгъл. Използва се в практиката на сеизмично проучване и други методи.
Преди това експлозиите най-често се използваха като източник на еластични вибрации. Сега те започнаха да се заменят с вибратори.
Вибраторът може да се монтира на камион и да обследва голяма площ за един работен ден. Освен това вибраторът ви позволява да работите в гъсто населени райони. Експлозиите със сигурност биха смутили обитателите на близките къщи, а вибрациите могат да бъдат избрани с такава честота, че да не се възприемат от човешкото ухо.
Единственият недостатък на този метод е малката дълбочина на изследване, не повече от 2-3 километра. Ето защо, за по-задълбочени изследвания, се използва експлозивен преобразувател на енергия. Източникът на вълните тук е по същество същата експлозия. Но вече не се среща в почвата, както преди, а в специална експлозивна камера. Експлозивен импулс се предава на земята през стоманена плоча и често вместо експлозиви се използва смес от пропан и кислород. Всичко това, разбира се, позволява значително да се ускори процесът на сондиране на недрата.
Гравиметричният метод се основава на изследване на промените в силата на гравитацията в определена област. Оказва се, че ако под повърхността на почвата има скала с ниска плътност, например каменна сол, тогава земната гравитация тук е донякъде намалена. Но плътните скали, като например базалт или гранит, напротив, увеличават силата на гравитацията.
Тези промени се установяват от специален уред - гравиметър. Една от най-простите му опции е тежест, окачена на пружина. Гравитацията се увеличава - пружината се разтяга; това се обозначава с показалец на скалата. Гравитацията намалява, пружината се свива съответно.
Е, как нефтените и газовите находища влияят на гравитацията на Земята? Нефтът е по-лек от водата, а скалите, наситени с нефт или негов незаменим спътник - газ, имат по-ниска плътност, отколкото ако са пълни с вода. И това, естествено, се отбелязва от гравиметъра.
Вярно е, че такива гравитационни аномалии могат да бъдат причинени от други причини, например, появата на слоеве от каменна сол, както вече казахме. Следователно гравитационното проучване обикновено се допълва с магнитно проучване.
Нашата планета, както знаете, е огромен магнит, около който е разположено магнитно поле. И това поле може да бъде ефективно повлияно, наред с други неща, от скалите, които се срещат в тази област. Може би сте чували или чели как депозитите желязна рудабяха открити поради факта, че пилотите на самолета, летящ тук, бяха изненадани странно поведениемагнитна игла? .. Сега този принцип се използва за търсене на други видове минерали, включително нефт и газ.
Факт е, че маслото много често съдържа метални примеси. И, разбира се, наличието на метал се усеща, макар и не от "магнитна игла", а от съвременни високочувствителни устройства - магнитометри. Те ви позволяват да изследвате вътрешността на Земята на дълбочина от 7 километра.
Друг геофизичен метод за търсене на полезни изкопаеми - електрическо проучване - е разработен през 1923 г. във Франция и се използва и до днес. Всъщност това е вид магнитно разузнаване с единствената разлика, че промените се записват не в магнитното, а в електрическото поле.
Тъй като на Земята практически няма естествено електрическо поле, то се създава изкуствено, с помощта на специални генератори и с тяхна помощ се изследва необходимата площ. Обикновено скалите са диелектрици, тоест тяхното електрическо съпротивление е високо. Но маслото, както казахме, може да съдържа метали, които са добри проводници. Намаляването на електрическото съпротивление на повърхността също е косвен признак за наличие на нефт.
V последните годинивсе по-широко се използва още един метод - електромагнитно разузнаване с помощта на магнитохидродинамични (MHD) генератори. Дълбочините от няколко километра са станали достъпни за електромагнитните вълни, когато се търсят минерали; до стотици километри, когато става дума за общи изследвания на земната кора.
Сърцето на съвременния MHD генератор е ракетният двигател, задвижван от барут. Но този барут не е съвсем обикновен: електрическата проводимост на плазмата, която създава, е 16 000 пъти по-висока от тази на конвенционалното ракетно гориво. Плазмата преминава през MHD канала, разположен между намотките на магнита. Според законите на магнитодинамиката в движеща се плазма възниква електрически ток, който от своя страна възбужда електромагнитно поле в специален емитер - дипол. С помощта на дипол се изследва Земята.
Само за няколко секунди MHD инсталацията развива капацитет от десетки милиони вата. И се отказва от обемистите охладителни системи, които биха били неизбежни при традиционните източници на радиация. А самата инсталация е няколко пъти по-лека от другите видове електрически генератори.
За първи път ефективността на MHD инсталацията е тествана в края на 70-те години в Таджикистан. Тогава, в района на хребета Петър 1, учените проведоха първите експерименти по MHD сондиране, опитвайки се да уловят признаци на приближаващо земетресение. Сигнали от мощната 20-мегаватова инсталация Памир-1 са записани на разстояние до 30 километра от нея.
Малко по-късно MHD инсталациите бяха използвани за търсене на масло и газови находища... За начало беше избран доста известен петролен регион - Каспийската низина. Благодарение на MHD сондирането се появи още една възможност не само за определяне на наличието на нефтени и газоносни слоеве, но и за ясно очертаване на находищата. Но обикновено за това трябва да пробиете няколко скъпи кладенеца.
След като получиха първата надеждна информация за надеждността на метода MHD, учените не се ограничиха само до проучванията в Каспийската низина. Използван е нов метод за геофизично проучване на недрата Колски полуостров, на рафта Баренцово море- в райони с дебели слоеве от седиментни скали, в които обикновено се крие нефт. Анализът на получените данни показа, че появата на нефт тук е доста вероятно.
Целта на проучването на нефт е идентифициране, геоложка и икономическа оценка и подготовка за разработване на нефтени находища. Проучването на нефт се извършва с помощта на геоложки, геофизични, геохимични и сондажни операции в рационална комбинация и последователност.
На първия етап от проучвателния етап в басейни с неустановено нефтено-газово съдържание или за проучване на слабо проучени тектонски зони или по-ниски структурни нива в басейни с установено нефтено-газово съдържание се извършват регионални работи. За целта се извършват аеромагнитни, геоложки и гравиметрични проучвания, геохимични изследвания на води и скали, профилно пресичане на територията чрез електро- и сеизморазведка, пробиване на еталонни и параметрични кладенци. В резултат на това се създават зони за по-нататъшна проучвателна работа.
На втория етап се извършва по-задълбочено проучване на нефто- и газоносните зони чрез детайлно гравитационно проучване, структурно-геоложко проучване, електро- и сеизмично проучване и конструктивно сондиране.
Направено е сравнение на изображения от мащаби 1: 100 000 - 1: 25 000. прецизира се оценката на прогнозите за нефтено-газово съдържание, а за конструкции с доказано нефтено-газово съдържание се изчисляват перспективни запаси.
На третия етап се пробиват проучвателни кладенци с цел откриване на находища. В момента се пробиват първите проучвателни кладенци максимална дълбочина... Обикновено първо се обследва последният етаж, а след това по-дълбоките. В резултат на това се дава предварителна оценка на резервите.
Етапът на проучване е последният в процеса на проучване. Основната цел е подготовка за развитие. В процеса на проучване трябва да се очертаят находищата, да се определи литоложкият състав, дебелина, наситеност с нефт и газ. След приключване на проучването се изчисляват запасите и се дават препоръки за въвеждане на находището в разработка. Ефективността на търсенето зависи от степента на откриване на полето – съотношението на броя на продуктивните площи към общия брой на площите, прокопани чрез проучвателно сондиране.
Производство на петрол
Почти целият нефт, произведен в света, се добива през сондажи, поддържани от стоманени тръби с високо налягане. За издигане на нефт и свързания газ и вода на повърхността кладенецът има херметична система от повдигащи тръби, механизми и фитинги, проектирани да работят с налягания, съизмерими с наляганията в резервоара. Добивът на нефт с помощта на сондажи е предшестван от примитивни методи: събирането му върху повърхността на водни обекти, обработка на пясъчник или варовик, напоен с нефт, чрез кладенци.
Събиране на масло от повърхността на водните тела- Това очевидно е първият метод за добив по времето на появата му, който е бил използван в Мидия, Вавилония и Сирия преди нашата ера. Събирането на петрол в Русия започва от повърхността на река Ухта F.S. Прядунов през 1745 г. През 1858 г. на полуостров Челекен се събира нефт в канавки, през които тече вода от езерото. В канавката е направен язовир от дъски с проход за вода в долната част: нефт, натрупан на повърхността.
Разработване на пясъчник или импрегниран с масло варовик, и добива на петрол от него, описан за първи път от италиански учен
Ф. Ариосто през 15 век. Недалеч от Модена в Италия такива мазни почви се раздробяват и нагряват в котли. След това маслото се изцежда в торби с помощта на преса. През 1833-1845г. от пясъка на брега е добиван нефт Азовско море... Пясъкът се поставя в ями с наклонено дъно и се полива с вода. Маслото, измито от пясъка, се събира от повърхността на водата в кичури трева.
Добив на нефт от кладенципроизведени в Кисия, древен регион между Асирия и Мидия през 5-ти век пр.н.е., с помощта на кобилка, към която е вързана кожена кофа. Подробно описание на нефтените кладенци в Баку е дадено от немски натуралист Е. Кемпфер ... Дълбочината на кладенците достигала 27 м, стените им били облицовани с камъни или подсилени с дърво.
Добив на петрол през кладенцизапочва да се използва широко през 60-те години на 19 век. В началото наред с открити чешми и събиране на масло в земни ями, изкопани в близост до кладенците, добивът на петрол се извършва и с цилиндрични кофи с клапан на дъното. От механизираните методи на работа, за първи път през 1865 г. в САЩ е въведен операция на дълбоко изпомпване, който през 1874 г. е използван в нефтените находища в Грузия, през 1876 г. в Баку. През 1886г В.Г. Шухов предложено производство на компресорно масло, който е тестван в Баку през 1897 г. По-добър начин да извадите масло от кладенец е газ лифт- предложено през 1914г ММ Тихвински .
Процесът на добив на петрол, започващ от притока му през резервоара до дъното на кладенците и до външно изпомпване на търгуем нефт от находището, може условно да бъде разделен на 3 етапа.
ü Движението на нефт през резервоара към кладенците поради изкуствено създадената разлика в налягането в резервоара и на дъното на кладенците.
ü Движението на нефт от дъното на сондажите до техните кладенци на повърхността - експлоатацията на нефтените кладенци.
ü Събиране на нефт и съпътстващ газ и вода на повърхността, тяхното отделяне, отстраняване на минерални соли от нефта, пречистване на пластовите води, събиране на свързан нефтен газ.
Разработването на нефтено находище се разбира като осъществяване на процеса на пренос на течности и газ в резервоари към производствени кладенци. Контролът на потока на течности и газ се постига чрез поставяне на нефтени, инжекционни и контролни сондажи на находището, броя и реда за въвеждането им в експлоатация, режима на работа на сондажите и баланса на енергията на резервоара. Системата за разработване, приета за конкретно находище, предопределя технико-икономическите показатели. Преди пробиване на находище се проектира система за разработка. Въз основа на данните от проучването и опитната експлоатация се установяват условията, при които ще се извършва операцията: неговата геоложка структура, резервоарни свойства на скалите (порьозност, пропускливост, степен на хетерогенност), физични свойства на флуидите в резервоара (вискозитет, плътност), насищане на нефтените скали с вода и газ, резервоарни налягания. Въз основа на тези данни те правят икономическа оценка на системата и избират оптималната.
В случай на дълбоко залягане на резервоари, инжектирането на газ под високо налягане в резервоара се използва успешно в някои случаи за подобряване на добива на нефт.
Добивът на нефт от кладенци се извършва или чрез естествено протичане под въздействието на енергия на резервоара, или чрез използване на един от няколкото механизирани метода за повдигане на течности. Обикновено в началния стадий на развитие има проточна продукция и с отслабването на потока кладенецът се преминава към механизиран метод: газлифт или еърлифт, дълбоко изпомпване (с помощта на смукателен прът, хидравлични бутални и винтови помпи).
Газлифтният метод прави значителни допълнения към обичайната технологична диаграма на находището, тъй като изисква газлифтна компресорна станция с газоразпределител и тръбопроводи за събиране на газ.
Нефтено находище е технологичен комплекс, състоящ се от кладенци, тръбопроводи и инсталации с различно предназначение, с помощта на които се добива нефт от земните недра на находището.
В разработените с изкуствено наводняване находища се изгражда водоснабдителна система с помпени станции. Водата се взема от естествени резервоари чрез водоприемни съоръжения.
В процеса на добив на петрол важно място заема транспортът на кладенец на кладенец, извършван по тръбопроводи. Използват се две транспортни системи на място: налягане и гравитация. При системите под налягане е достатъчно собственото му налягане в главата на кладенеца. При гравитацията движението се получава поради превишението на маркировката на кладенеца над маркировката на груповата събирателна точка.
При разработване петролни находища, ограничени до континенталните шелфове, се създават офшорни нефтени находища.
Рафиниране на петрол
Първата петролна рафинерия е построена в Русия през 1745 г., по време на управлението на Елизабет Петровна, в петролното находище Ухта. В Санкт Петербург и Москва тогава използваха свещи, а в малките градове - факли. Но дори тогава в много църкви горяха неугасими лампи. Те бяха пълни с горещо масло, което не беше нищо повече от смес от рафинирано масло и растително масло. търговец Набатов е единственият доставчик на рафинирано масло за катедрали и манастири.
В края на 18 век е изобретена лампата. С появата на лампите търсенето на керосин се увеличи.
Рафиниране на масло - отстраняване на нежелани компоненти от нефтопродукти, които влияят негативно на експлоатационните свойства на горивата и маслата.
Химическо почистванепроизведен от действието на различни реагенти върху отстранените компоненти на почистваните продукти. Най-простият метод е пречистване с 92-92% сярна киселина и олеум, използвани за отстраняване на ненаситени и ароматни въглеводороди.
Физико-химично почистванесе произвежда с помощта на разтворители, които селективно отстраняват нежеланите компоненти от продукта, който се пречиства. Неполярните разтворители (пропан и бутан) се използват за отстраняване на ароматни въглеводороди (процес на деасфалтиране) от остатъци от рафиниране на нефт (катран). Полярните разтворители (фенол и др.) се използват за отстраняване на полициклични ароматни въглероди с къси странични вериги, серни и азотни съединения от маслени дестилати.
В адсорбционно почистванеот нефтопродуктите се отстраняват ненаситени въглеводороди, смоли, киселини и др.. Адсорбционното почистване се извършва чрез контакт на нагрят въздух с адсорбенти или чрез филтриране на продукта през адсорбентни зърна.
Каталитично почистване- хидрогениране при меки условия, използвано за отстраняване на серни и азотни съединения.
Дестилация на масло
Братята Дубинини са първите, които създават устройство за дестилация на масло. От 1823 г. Дубинините започват да изнасят фотоген (керосин) в много хиляди пуди от Моздок във вътрешността на Русия. Заводът на Дубинините беше много прост: котел в печка, тръба минава от котела през бъчва с вода в празна бъчва. Варел с вода е хладилник, празен е контейнер за керосин.
В Америка първите опити за дестилация на петрол са проведени през 1833 г. от Силиман.
В съвременен завод вместо котел е подредена фалшива тръбна пещ. Вместо тръба за кондензация и отделяне на парите се изграждат огромни ректификационни колони. А за приемане на продукти от дестилация се изграждат цели градове с резервоари.
Маслото се състои от смес от различни вещества (главно въглеводороди) и следователно няма специфична точка на кипене. На тръбопроводи маслото се нагрява до 300-325 o. При тази температура по-летливите вещества в маслото се превръщат в пара.
Пещите в рафинериите са специални. Приличат на къщи без прозорци. Пещите са изградени от най-добрите огнеупорни тухли. Вътре по дължина и напречно се простират тръби. Дължината на тръбите в пещите достига километър.
Когато заводът работи, маслото се движи по тези тръби с висока скорост - до два метра в секунда. По това време пламъкът се втурва от мощна дюза в пещта. Дължината на езиците на пламъка достига няколко метра.
При температура 300-325 o маслото не се дестилира напълно. Ако температурата на дестилация се повиши, въглеводородите започват да се разлагат.
Нефтените работници са намерили начин да дестилират петрол без разлагане на въглеводороди.
Водата кипи при 100, когато налягането е равно на атмосферното, или 760 mm. rt. Изкуство. Но може да заври, например, при 60 o. За да направите това, просто трябва да намалите налягането. При налягане от 150 mm термометърът ще покаже само 60 o.
Колкото по-ниско е налягането, толкова по-бързо кипи водата. Същото се случва и с маслото. Много въглеводороди кипят при атмосферно налягане само при 500 ° C. Следователно при 325 ° C тези въглеводороди не кипят.
И ако намалите налягането, тогава те ще кипнат при по-ниска температура.
Дестилацията под вакуум, т.е. при понижено налягане, се основава на този закон. В съвременните рафинерии маслото се дестилира или под атмосферно налягане, или под вакуум, най-често заводите се състоят от две части - атмосферна и вакуумна. Такива растения се наричат инсталации за атмосферен вакуум. Всички продукти се произвеждат едновременно в тези фабрики: бензин, нафта, керосин, газьол, смазочни масла и нефтен битум. При такава дестилация има много по-малко неизпарени части, отколкото при атмосферна дестилация.
Изпаряването на маслото става по-лесно, когато в инсталацията се въведе пара.
Работата на ректификационната колона е сложна и интересна. В тази колона се извършва не само разделянето на веществата според техните точки на кипене, но в същото време се извършва допълнително многократно кипене на кондензираната течност.
Колоните са направени много високи - до 40 м. Вътре са разделени с хоризонтални прегради - плочи - с дупки. Върху дупките се поставят капачки.
Сместа от въглеводородни пари от пещта влиза в дъното на колоната.
Прегрята пара се подава към неизпарения маслен остатък от дъното на колоната. Тази пара загрява неизпарения остатък и носи със себе си всички леки въглеводороди нагоре по колоната. Тежкият остатък, мазут, освободен от леки въглеводороди, се влива в долната част на колоната, а парите преодоляват плоча по плоча, стремейки се към върха на колоната.
Първо, парите с висока точка на кипене се превръщат в течност. Това ще бъде слънчевата фракция, която кипи при температури над 300 o. Течният солариум излива чинията до дупките. Парите, излизащи от фурната, сега трябва да пропускат мехурчета през слоя на солариума.
Температурата на изпаренията е по-висока от температурата на дизеловото гориво и дизеловото гориво отново кипи.
Въглеводородите, кипящи при температури под 300 o, се отделят от него и летят нагоре по колоните към секцията на керосиновите тави.
В соларното масло, което излиза от колоната, няма бензин или керосин.
Колоните съдържат 30-40 плочи, разделени на секции. Парите преминават през всички тави, на всяка от тях те пропускат през слоя кондензирани пари и в интервалите между тях се срещат капки излишен кондензат, който не е отстранен към горната тава, падащи от горната тава.
Основна технологична схема на инсталацията за атмосферно-вакуумна дестилация на нефт. Апарати 1, 3 - колони за атмосферна дестилация; 2 - пещи за мазут и мазут; 4 - колона за вакуумна ректификация; 5 - кондензатори - хладилници; 6 - топлообменници.
Линии: I - масло; II - лек бензин; III - изчистено масло; IV - тежък бензин; V - керосин и газьол; VI - водна пара; VII - мазут; VIII - разлагащи се газове;
IX - маслени фракции; X е катран.
В колоната непрекъснато се извършва сложна, старателна работа. Въглеводородите се събират в секции с точка на кипене. Всяка група въглеводороди в колоната има свои собствени секции и собствен изход.
Въглеводородите ще бъдат групирани в своя раздел само когато в тях няма въглеводороди с други точки на кипене.
Когато се съберат, излизат от колоната към хладилника, а от хладилника към приемника.
Не бензинът идва от най-горните секции на колоната, а бензиновите пари, тъй като температурата в горната част на колоната е по-висока от температурата на лесно кипящите части на бензина. Бензиновите пари отиват първо към кондензатора.
Тук те се превръщат в бензин, който също се изпраща в хладилника, а след това в приемника.
Крекинг на петролни продукти
Добивът на бензин от нефт може да бъде значително увеличен (до 65-70%) чрез разделяне на дълговерижни въглеводороди, съдържащи се, например, в мазут, на въглеводороди с по-ниско относително молекулно тегло. Този процес се нарича крекинг (от англ. Crack- да се разделя).
Крекинге процес на разграждане на въглеводороди, съдържащи се в маслото, в резултат на което се образуват въглеводороди с по-малко въглеродни атоми в молекула.
Крекингът е изобретен от руски инженер В.Г. Шухов през 1891 г. През 1913 г. изобретението Шухова започва да се използва в Америка. В момента 65% от целия бензин в Съединените щати се произвежда в заводи за крекинг.
Справка по история... Владимир Григориевич Шухов (1853-1939). Строител и механик, нефтен и топлоинженер, хидравличен инженер и корабостроител, учен и изобретател. По проектите на Шухов са построени над 500 стоманени моста. Шухов беше първият, който предложи да се използват прости занитени съединения вместо сложни панти. Изключително интересна е работата на Шухов по конструирането на метални мрежести черупки. Изобретен крекинг на масло. Нефтопроводите, през които се изпомпва нефт, също са направени по неговите формули. Резервоарите за съхранение на петрол също са негова заслуга.
Нашите петролни работници често говорят за съдебни спорове между две американски фирми. Преди около 25 години американската фирма Cross се обърна към съда с жалба, че фирмата "Dabbs" е присвоила нейното изобретение - крекинг. Фирма "Крос" поиска от другата голяма сума пари за "незаконно" използване на изобретението. Съдът застана на страната на Кръста. Но по време на процеса адвокат на фирмата Dabbs каза, че крекингът е изобретен не от същата фирма, а от руски инженер. Шухов .Шухов тогава той беше жив. Американците дойдоха при него в Москва и го попитаха как може да докаже, че крекингът е изобретен от него. Шухов извади документи от масата, от които се виждаше, че е пропукването му Шухов патентована преди 35 години преди съдебния процес на тези две фирми.
Оборудването за инсталации за крекинг е основно същото като за дестилация на масло. Това са фурни, колони. Но режимът на обработка е различен. Суровините също са различни. Процесът на разцепване се извършва при по-високи температури (до 600 0 C), често при повишено налягане. При такива температури големите въглеводородни молекули се фрагментират на по-малки.
Мазутът е дебел и тежък, специфичното му тегло е близко до единица. Това е така, защото е съставен от сложни и големи въглеводородни молекули. При крекинг на мазута някои от съставляващите го въглеводороди се разпадат на по-малки, а леките нефтопродукти - бензин, керосин - се състоят от малки въглеводороди.
Когато маслото е напукано, то претърпява химически промени. Структурата на въглеводородите се променя. В апаратите на крекинг растенията протичат сложни химични реакции. Тези реакции се засилват, когато в апарата се въвеждат катализатори.
Един от тези катализатори е специално обработена глина. Тази глина в фино натрошено състояние - под формата на прах - се въвежда в оборудването на завода. Въглеводородите, които са в състояние на пара, се комбинират с глинени прахови частици и се фрагментират по повърхността им. Този крекинг се нарича крекинг с пулверизиран катализатор. Този вид напукване е широко разпространен.
След това катализаторът се отделя от въглеводородите. Въглеводородите отиват по свой собствен път за ректификация и в хладилници, а катализаторът отива в техните резервоари, където свойствата му се възстановяват.
Процесът на крекинг протича с разкъсване на въглеводородни вериги и образуване на по-прости наситени и ненаситени въглеводороди, например:
C 16 H 34 C 8 H 18 + C 8 H 16
хексадекан октан октен
получените вещества могат да се разлагат допълнително:
C 8 H 18 C 4 H 10 + C 4 H 8
октан бутан бутен
C 4 H 10 C 2 H 6 + C 2 H 4
бутан етан етилен (етен)
Етиленът, освободен в процеса на крекинг, се използва широко за производството на полиетилен и етилов алкохол.
Разделянето на въглеводородните молекули протича по радикален механизъм. Първо се образуват свободните радикали:
CH 3 - (CH 2) 6 - CH 2: CH 2 - (CH 2) 6 - CH 3 t
T CH 3 - (CH 2) 6 - CH 2 . + . CH 2 - (CH 2) 6 - CH 3
Свободните радикали са химически много активни и могат да участват в различни реакции. В процеса на крекинг единият от радикалите абстрахира водороден атом (а), а другият добавя (б):
а) CH 3 - (CH 2) 6 - CH 2 . CH 3 - (CH 2) 5 - CH = CH 2 + HO
б) CH 3 - (CH 2) 6 - CH 2 . + CH 3 - (CH 2) 6 - CH 3
Има 2 вида крекинг: термичен и каталитичен.
Термично напукване
Разцепването на въглеводородните молекули става при повече висока температура(470-550°С). Процесът протича бавно, образуват се въглеводороди с неразклонени въглеродни атоми.
В бензина, получен в резултат на термичен крекинг, заедно с наситените въглеводороди има много ненаситени въглеводороди. Следователно, този бензин има по-висока устойчивост на детонация от бензина с право движение.
Термично крекираният бензин съдържа много ненаситени въглеводороди, които лесно се окисляват и полимеризират. Следователно този бензин е по-малко стабилен по време на съхранение. Изгарянето може да запуши различни части на двигателя. За да се премахне този вреден ефект, към такъв бензин се добавят окислители.
Каталитичен крекинг
Разцепването на въглеводородните молекули става в присъствието на катализатори и при по-ниска температура (450-500 0 С).
Основният акцент е върху бензина. Те се опитват да получават повече и винаги по-добро качество. Каталитичният крекинг се появи именно в резултат на дългогодишната, упорита борба на петролните работници за подобряване на качеството на бензина. В сравнение с термичния крекинг, процесът протича много по-бързо, с не само разлагане на въглеводородните молекули, но и тяхната изомеризация, т.е. образувани въглеводороди с разклонена верига от въглеродни атоми.
В сравнение с термично крекирания бензин, каталитично крекираният бензин има дори по-висока устойчивост на детонация, тъй като съдържа въглеводороди с разклонена верига от въглеродни атоми.
Бензинът за каталитичен крекинг съдържа по-малко ненаситени въглеводороди и следователно в него не протичат процеси на окисление и полимеризация. Такъв бензин е по-стабилен по време на съхранение.
Реформиране
Реформинг - (от англ. Reforming - променям, подобрявам) индустриален процес на преработка на бензин и нафта фракции на нефт с цел получаване на висококачествени бензини и ароматни въглеводороди. В този случай молекулите на въглеводородите обикновено не се разделят, а се трансформират. Суровината е нафта фракция на маслото.
До 30-те години на 20-ти век реформингът е вид термичен крекинг и се извършва при 540 0 С за получаване на бензин с октаново число 70-72.
От 40-те години реформирането е каталитичен процес, чиито научни основи са разработени Н. Д. Зелински, както и В И. Кържев, Б.Л.
молдовски. За първи път този процес е извършен през 1940 г. в САЩ.
Извършва се в индустриална инсталация с нагревателна пещ и най-малко 3-4 реактора при t 350-520 0 C, в присъствието на различни катализатори: платинени и полиметални, съдържащи платина, рений, иридий, германий и др. за да се избегне дезактивирането на катализатора от кокса от продукта на уплътняването, реформингът се извършва под високо налягане на водород, който циркулира през нагревателна пещ и реактори. В резултат на реформиране на бензинови фракции на маслото се получават 80-85% бензин с октаново число 90-95, 1-2% водород и останалата част от газообразните въглеводороди. От тръбна пещ под налягане маслото се подава в реакционната камера, където се намира катализаторът, оттук отива в дестилационната колона, където се разделя на продукти.
Реформирането е от голямо значение за производството на ароматни въглеводороди (бензол, толуен, ксилен и др.). Преди това основният източник на тези въглеводороди беше коксовата промишленост.
