1.3 Разведка, добыча, транспортировка и переработка нефти РФ
При обнаружении месторождения находят возможные ловушки, в которых есть скопление нефти. Прежде всего местность (нефтесодержащая) исследуется визуально. Выявляют наличие углеводородов по некоторым косвенным признакам. Но, для того, чтобы поиск принес больший результат, важно уметь фактически видеть под землей. В настоящее время это стало возможным благодаря геофизическим методам исследования. Более продуктивным инструментом показал себя сейсмограф, хотя его прямое предназначение для регистрации и выявления землетрясений. Способность сейсмографа улавливать мельчайшие механические колебания также дают хорошие результаты и в геологоразведочном деле. Колебания, происходящие от взрывов заложенных зарядов, дают преломления подземным структурам и, регистрируя данные колебания, специалистами определяются расположения, а также наличие форм подземных пластов. В процессе развития технологий в арсенале геологов добавляются новейшие методы. Аэрофотосъемки, а также космические съёмки способствуют наиболее широкому обзору поверхности, что дает наибольший результат. Анализируя наличие остатков (скопление) на различных глубинах дает более точное сведение по типу и возрасту осадочных пород[7]. Тенденция в современной геологоразведке применить минимальное воздействие на окружающую природную среду. На сегодняшний день в геологоразведке отводят большую роль теоретическим наработкам, а также всевозможным методам моделирования. По косвенным признакам прослеживают зарождение нефти, направление, движение, а также ее нахождение.
Бурение должно обеспечивать разрушение горных пород тех отложений, через которые проходит скважина и вынос раздробленных частиц породы на поверхность. При этом необходимо контролировать высокий напор флюидов (воды, и газа), которые могут неожиданно встретиться в проходимых скважиной пластах, а также обеспечивать поддержку стенок скважины, чтобы они не обваливались. Конечно, оборудование должно обеспечивать бурение скважин требуемого диаметра на любой необходимой глубине. Часто скважины бурятся на глубинах более 7500 м (сверх глубинная скважина на Кольском полуострове, заложенная с чисто научными целями, к 2000 г. достигла глубины 12 500 м)[8].
Все методы бурения могут быть подразделены на: 1) ударное и
2) вращательное.
Установка ударного бурения бурит скважину путём возвратно-поступательного движения (падения и подъёма) тяжелой колонны труб бурового инструмента. Эти удары крошат породу, а раздробленные частицы породы поднимаются и выносятся из скважины в виде водной суспензии.
При вращательном (роторном) бурении проходка горных пород осуществляется тяжелой вращающейся буровой колонной. Срезанные у дна (забоя) скважины обломки породы, непрерывно поднимаются на поверхность рабочей жидкостью, циркулирующей в скважине под давлением.
Каждое месторождение в своём роде уникально и требует специфического индивидуального подхода. Эту истину понимает каждый нефтяник, занимающийся разработкой месторождений. В то же время каждое нефтяное месторождение проходит определенный жизненный цикл, состоящий из нескольких этапов. На этапах разработки месторождение проходит через стадии, которые так и именуются: стадии разработки месторождения.
Наиболее понятно этапы разработки нефтяного месторождения видны на графике добычи (Рисунок 1). Всего различают 4 стадии разработки месторождения нефти:
I стадия - стадия интенсивного освоения нефтяного месторождения
II стадия - максимальный уровень добычи
III стадия - стадия падения добычи
IV стадия - поздняя (завершающая) стадия разработки
Рисунок 1. Стадии разработки месторождения
I стадия характеризуется интенсивным разбуриванием месторождения. На этой стадии вводят в эксплуатацию основной проектный фонд скважин и организуют предусмотренную проектом систему разработки. I стадия характеризуется ростом добычи. Нефть добывается, как правило, практически безводная, хотя возможна небольшая обводненность продукции скважин.
II стадия - стадия сохранения достигнутого наибольшего годового уровня добычи. На этой стадии бурят и вводят в эксплуатацию оставшиеся скважины основного фонда и значительную часть резервных скважин, развивают систему воздействия на пласты с целью удержания добычи максимальном уровне выполняют комплекс геолого - технических мероприятий по регулированию процесса разработки. Длительность этой стадии невелика - порядка 4-5 лет.
III стадия - стадия падения добычи вследствие извлечения из недр основной доли запасов; в этот период с целью замедления падения добычи осуществляют дальнейшее развитие системы воздействия путем освоения под закачку воды дополнительных скважин, производят активное бурение резервных скважин, выполняются изоляционные работы в пробуренных скважинах. Производится форсированный отбор жидкости из обводненных скважин, так же проводят другие необходимые мероприятия по управлению и ведению процессом разработки. На данной стадии, с учетом всех необходимых проведённых детальных исследований внедряются более эффективные геолого-технические мероприятия.
IV стадия - завершает период разработки: характеризуется дальнейшим снижением добычи при низких темпах разработки; на этой стадии выполняют те же виды работ по регулированию разработки, что и на предыдущих стадиях.
Предшествующие три стадии составляют основной, более объёмный период разработки. В это время отбирается 80-90% извлекаемых запасов месторождения. Четвертую стадию называют завершающим периодом.
Длительность каждой стадии и объемы добычи определяются проектной документацией на разработку месторождения [9].
Добытая нефть не используется в первоначальном виде, поэтому нефтеперерабатывающие заводы - основной ее потребитель. Они располагаются во всех районах страны, т.к. выгоднее транспортировать сырую нефть, чем продукты ее переработки, которые необходимы во всех отраслях народного хозяйства. В прошлом она из мест добычи в места потребления перевозилась по железным дорогам в цистернах. В настоящее время большая часть перекачивается по нефтепроводам и их доля в транспортировке продолжает расти. В состав нефтепроводов входят трубопроводы, насосные станции и нефтехранилища. Скорость движения 10-12 км/ч. Стандартный диаметр - 12 тыс.мм. Производительность в год - 90 млн. тонн нефти. По эффективности с нефтепроводами могут соперничать только морские перевозки танкерами. Кроме того, они менее опасны в пожарном отношении и резко снижают потери при транспортировке (доставке).
Развитие трубопроводной транспортировки и нефтепродуктов осуществляться адекватно росту объемов и диверсификации(изменение) внешних и внутренних поставок жидких углеводородов.
Помимо трубопроводной транспортировки и нефтепродуктов будет развиваться и морская транспортировка жидких углеводородов, в том числе из прибрежных районов российской части Арктики.
В итоге, добытая из нефтяной скважины сырая нефть имеет несколько ограниченную сферу своего применения. Фактически всей сырой нефти приходится проходить процесс перегонки (переработка), для получения из неё автомобильного авиационного и промышленного топлива, а так же мазута.
На начальном этапе развития нефтяной отрасли переработка осуществлялась простыми приспособлениями, перегонным аппаратом, нефть доводилась до состояния кипения, а затем в процессе переходила в какой-либо продукт, в зависимости от температуры нагрева продолжительности. Этот процесс был аналогичен изготовлению (перегонки) самогона. Такие навыки были у производителей виски. В IXX веке они и пришли в нефтяную отрасль [2].
В современном мире переработка нефти - это крупный высокотехнологический и очень дорогостоящий производственный комплекс. Переработка нефти на НПЗ (нефтеперерабатывающий завод) включает следующие основные этапы:
- подготовка к переработке
- первичная переработка
- вторичная переработка
- очистка нефтепродуктов.
Добытая из недр земли нефть содержит большое количество песка, солей и воды. Поэтому, она сначала поступает на нефтеочистительные заводы. Процесс подготовки нефти к последующей переработке заключается в дополнительном понижения присутствия влаги (до 0,1% содержание воды), а также понижение содержание солей (до 3-4 мг/л) - это необходимо для уменьшения процессов коррозии технологического оборудования, ну и конечно тем самым, повышается качество получаемого топлива, а так же других вырабатываемых продуктов.
Сырая нефть является смесью углеводородов в разных сочетаниях. Каждая составляющая при этом имеет ценность, но только результат этого наличия проявляется при выходе из переработки. Поэтому начальной стадией переработке нефти является процессом разделения её на составляющие части. Достигается это процессом высокотемпературной перегонкой, а точнее нагревом. При этом процессе различные составляющие испаряются при разных температурных режимах и далее их конденсируют в раздельные (чистые) потоки. А уже к (чистым) потокам применяется следующий процесс переработки. Для более дорогостоящих нефтепродуктов.
В крупных современных нефтеперерабатывающих комплексах переработка проходит на молекулярном уровне путём химических реакций. Процесс этот называют крекинг (англ. Cracking, расщепление). Вследствие чего мы получаем значительное увеличение выхода более качественных нефтепродуктов, таких как автомобильное топливо, и уменьшения выхода дешевых нефтепродуктов, таких как мазут. Выбор для места расположения производства нефтепереработке (НПЗ), требует комплексного подхода. Так как при этом учитывается близость источников сырья (нефти) к магистральным нефтепроводам, к потребителям, а так же наличие ресурсов, трудовых и энергетических.
В России размещение нефтеперерабатывающих заводов сложилось уже к концу 70-х годов, в 80-х был построен только один НПЗ - Ачинский. В 2002 году был введен в строй НПЗ компании «ТАНЕКО» в Нижнекамске. Завод мощностью 7 млн. тонн в год построен для переработки тяжелой сернистой нефти с месторождений Татарстана.
На сегодня в России действует 27 крупных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), обеспечивающих до 98% первичной переработки нефти. На мини - НПЗ перерабатывается 2% нефти.
Средняя глубина переработки:
в России - 71,5%
в США - 95%
в Европе - 90%
На рисунке №2 наглядно показано типичные корзины нефтепродуктов НПЗ в США, Европе и России
Рисунок 2. Примечание: актуально на 2008 г
|
Страна |
Добыча нефти в 2014 г., млн бар |
Изменение по сравнению с 2013 г.,% |
Доля в мировой добыче,% |
|
|
Россия |
3795,40 |
1,30% |
12,70% |
|
|
США |
3656,30 |
10,90% |
12,20% |
|
|
Саудовская Аравия |
3572,20 |
5,30% |
11,90% |
|
|
Китай |
1540,90 |
2,70% |
5,10% |
|
|
Канада |
1368,80 |
5,30% |
4,60% |
|
|
Ирак |
1090,30 |
12,10% |
3,60% |
|
|
Иран |
1087,00 |
-17,90% |
3,60% |
|
|
Мексика |
1068,70 |
-0,70% |
3,60% |
|
|
Кувейт |
1023,30 |
10,50% |
3,40% |
|
|
ОАЭ |
960,40 |
4,60% |
3,20% |
|
|
Бразилия |
951,60 |
-1,20% |
3,20% |
|
|
Венесуэла |
863,40 |
-0,60% |
2,90% |
|
|
Нигерия |
758,40 |
-1,60% |
2,50% |
|
|
Норвегия |
699,10 |
-6,10% |
2,30% |
|
|
Ангола |
633,90 |
4,20% |
2,10% |
|
|
Казахстан |
581,90 |
-0,40% |
1,90% |
|
|
Ливия |
510,20 |
202,60% |
1,70% |
|
|
Алжир |
442,90 |
-2,20% |
1,50% |
|
|
Великобритания |
351,40 |
-14,10% |
1,20% |
|
|
Индонезия |
351,40 |
-5,60% |
1,20% |
|
|
Колумбия |
351,40 |
3,50% |
1,20% |
|
|
Оман |
336,70 |
3,70% |
1,10% |
|
|
Азербайджан |
333,10 |
-3,90% |
1,10% |
|
|
Индия |
318,40 |
-0,90% |
1,10% |
|
|
Катар |
276,30 |
-4,70% |
0,90% |
|
|
Аргентина |
263,50 |
-1,10% |
0,90% |
|
|
Египет |
259,90 |
1,70% |
0,90% |
|
|
Малайзия |
237,90 |
1,80% |
0,80% |
|
|
Австралия |
194,00 |
10,70% |
0,60% |
|
|
Эквадор |
182,60 |
2,10% |
0,60% |