- •Основы нефтегазового дела
- •Предисловие
- •1. Роль нефти и газа в жизни человека
- •1.1. Современное состояние и перспективы развития энергетики
- •Солнечная энергия
- •Энергия ветра
- •Геотермальная энергия
- •Энергия приливов и отливов
- •Энергия рек
- •Энергия атомного ядра
- •Энергия угля
- •Энергия нефти и газа
- •1.2. Нефть и газ - ценное сырье для переработки
- •1.3. Газ как моторное топливо
- •2. Краткая история применения нефти и газа
- •3. Нефть и газ на карте мира
- •3.1. Динамика роста мировой нефтегазодобычи
- •3.2. Мировые запасы нефти и газа
- •3.3. Месторождения-гиганты
- •4.1. Развитие нефтяной промышленности
- •Дореволюционный период
- •Период до распада ссср
- •Современный период
- •4.2. Развитие газовой промышленности
- •Период до распада ссср
- •Современный период
- •5. Основы нефтегазопромысловой геологии
- •5.1. Проблема поиска нефтяных и газовых месторождений
- •5.2. Состав и возраст земной коры
- •5.3. Формы залегания осадочных горных пород
- •5.4. Состав нефти и газа
- •5.5. Происхождение нефти
- •5.6. Происхождение газа
- •5.7. Образование месторождений нефти и газа
- •5.8. Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений
- •Геологические методы
- •Геофизические методы
- •Бурение и исследование скважин
- •5.9. Этапы поисково-разведочных работ
- •6. Бурение нефтяных и газовых скважин
- •6.1. Краткая история развития бурения
- •6.2. Понятие о скважине
- •6.3. Классификация способов бурения
- •6.4. Буровые установки, оборудование и инструмент
- •Буровые установки
- •Операциях:
- •Буровое оборудование и инструмент
- •6.5. Цикл строительства скважины
- •6.6. Промывка скважин
- •6.7. Осложнения, возникающие при бурении
- •6.8. Наклонно направленные скважины
- •6.9. Сверхглубокие скважины
- •6.10. Бурение скважин на море
- •7. Добыча нефти и газа
- •7.1. Краткая история развития нефтегазодобычи
- •7.2. Физика продуктивного пласта
- •7.3. Этапы добычи нефти и газа
- •7.4. Разработка нефтяных и газовых месторождений
- •Режимы работы залежей
- •7.5. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин Способы эксплуатации скважин
- •Оборудование забоя скважин
- •Оборудование ствола скважин
- •Оборудование устья скважин
- •7.6. Системы сбора нефти на промыслах
- •7.7. Промысловая подготовка нефти
- •Дегазация
- •Обезвоживание
- •Обессоливание
- •Стабилизация
- •7.8. Установка комплексной подготовки нефти
- •7.9. Системы промыслового сбора природного газа
- •7.10. Промысловая подготовка газа
- •Осушка газа
- •Очистка газа от сероводорода
- •Очистка газа от углекислого газа
- •Углерода водой под давлением',
- •7.11. Система подготовки и закачки воды в продуктивные пласты
- •7.12. Защита промысловых трубопроводов и оборудованияот коррозии
- •Применение ингибиторов
- •Технологические методы
- •7.13. Стадии разработки залежей
- •7.14. Проектирование разработки месторождений
- •8. Переработка нефти
- •8.1. Краткая история развития нефтепереработки
- •8.2. Продукты переработки нефти
- •Топлива
- •Нефтяные масла
- •Другие нефтепродукты
- •8.3. Основные этапы нефтепереработки
- •Подготовка нефти к переработке
- •Вторичная переработка нефти
- •Очистка нефтепродуктов
- •Очистка смазочных масел
- •8.4. Типы нефтеперерабатывающих заводов
- •9. Переработка газов
- •9.1. Исходное сырье и продукты переработки газов
- •9.2. Основные объекты газоперерабатывающих заводов
- •9.3. Отбензинивание газов
- •Компрессионный метод
- •Абсорбционный метод
- •Адсорбционный метод
- •9.4. Газофракционирующие установки
- •10. Химическая переработка углеводородного сырья
- •10.1. Краткие сведения о нефтехимических производствах
- •Производство спиртов
- •Производство полимеров
- •10.2. Основные продукты нефтехимии Поверхностно-активные вещества (пав)
- •Синтетические каучуки
- •Пластмассы
- •Синтетические волокна
- •11. Способы транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа
- •11.2. Современные способы транспортирования нефти, нефтепродуктов и газа
- •Железнодорожный транспорт
- •Водный транспорт
- •Автомобильный транспорт
- •Трубопроводный транспорт
- •11.3. Область применения различных видов транспорта
- •Транспортировка нефти
- •Транспортировка газа
- •Транспортировка нефтепродуктов
- •12. Трубопроводный транспорт нефти
- •12.1. Развитие нефтепроводного транспорта в России
- •Дореволюционный период
- •Период до распада ссср
- •Современное состояние
- •12.2. Свойства нефти, влияющие на технологию ее транспорта
- •12.3. Классификация нефтепроводов
- •12.4. Основные объекты и сооружения магистрального нефтепровода
- •12.5. Трубы для магистральных нефтепроводов
- •12.6. Трубопроводная арматура
- •12.7. Средства защиты трубопроводов от коррозии
- •Изоляционные покрытия
- •Катодная защита
- •Защита от блуждающих токов. Механизм наведения блуждающих токов на подземные металлические сооружения и их разрушения
- •12.8. Насосно-силовое оборудование
- •12.9. Резервуары и резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов
- •5000 М3со щитовой кровлей:
- •Оборудование резервуаров
- •Противопожарное оборудование
- •Приборы контроля и сигнализации
- •12.10. Системы перекачки
- •12.11. Перекачка высоковязких и высокозастывающих нефтей
- •Перекачка нефтей с присадками
- •13. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов
- •13.1. Развитие нефтепроцуктопроводного транспорта в России
- •Довоенный период
- •Период до распада ссср
- •Современный период
- •13.3. Краткая характеристика нефтепродуктопроводов
- •13.4. Особенности трубопроводного транспорта нефтепродуктов
- •14. Хранение и распределение нефтепродуктов
- •14.1. Краткая история развития нефтебаз
- •14.2. Классификация нефтебаз
- •14.3. Операции, проводимые на нефтебазах
- •14.4. Объекты нефтебаз и их размещение
- •14.5. Резервуары нефтебаз
- •14.6. Насосы и насосные станции нефтебаз
- •14.7. Сливо-наливные устройства для железнодорожных цистерн
- •14.8. Нефтяные гавани, причалы и пирсы
- •14.9. Установки налива автомобильных цистерн
- •14.10. Подземное хранение нефтепродуктов
- •Шахтные хранилища
- •Льдогрунтовые хранилища
- •14.11. Автозаправочные станции
- •Шахтного типа на один продукт:
- •15. Трубопроводный транспорт газа
- •15.1. Развитие трубопроводного транспорта газа
- •Период до 1956 года
- •15.2. Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта
- •15.3. Классификация магистральных газопроводов
- •15.4. Основные объекты и сооружения магистрального газопровода
- •15.5. Газоперекачивающие агрегаты
- •15.6. Аппараты для охлаждения газа
- •15.7. Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов
- •16. Хранение и распределение газа
- •16.1. Неравномерность газопотребления и методы ее компенсации
- •16.2. Хранение газа в газгольдерах
- •16.3. Подземные газохранилища
- •16.4. Газораспределительные сети
- •16.5. ГЬзорегуляторные пункты
- •16.6. Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции
- •16.7. Использование сжиженных углеводородных газов в системе газоснабжения
- •16.8. Хранилища сжиженных углеводородных газов
- •17. Трубопроводный транспорт твердых и сыпучих материалов
- •17.1. Пневмотранспорт
- •17.2. Контейнерный транспорт
- •1.3. Гидротранспорт
- •Рекомендуемые параметры пульпы
- •18. Проектирование трубопроводов и хранилищ 18.1. Проектирование магистральных трубопроводов
- •18.2. Особенности проектирования нефтебаз
- •18.3. Использование эвм при проектировании трубопроводов и хранилищ
- •Вдоль дуг
- •19. Сооружение трубопроводов
- •19.1. Основные этапы развития отраслевой строительной индустрии
- •Период до распада ссср
- •19.2. Состав работ, выполняемых при строительстве линейной части трубопроводов
- •19.3. Сооружение линейной части трубопроводов Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы
- •Земляные работы
- •Сварочно-монтажные работы
- •Изоляционно-укладочные работы
- •19.4. Особенности сооружения переходов магистральных трубопроводов через преграды
- •Воздушные переходы
- •19.5. Строительство морских трубопроводов
- •20.2. Общестроительные работы на перекачивающих станциях Разбивочные работы
- •Земляные работы
- •Бетонные работы
- •Устройство кровли
- •20.3. Специальные строительные работы при сооружении нс и кс
- •Монтаж оборудования
- •20.4. Сооружение блочно-комплектных насосных и компрессорных станций
3. Нефть и газ на карте мира
3.1. Динамика роста мировой нефтегазодобычи
В начале XX века промышленную нефть добывали лишь в 19 странах мира. В 1940 г. таких стран было 39, в 1972 г. - 62, в 1989 г. - 79. Аналогично росло число стран, добывающих газ. Ныне нефть и газ добываются во всех частях света, кроме Антарктиды.
География нефтегазовых месторождений, а также объемы до бычи энергоресурсов претерпели существенные изменения во времени. \л*'^
В серединеетрТлшгого века лидерами добычи нефти были Россия (район Баку) и США (штат Пенсильвания). В 1850 г. в России была добыта 101 тыс. т нефти, а всего в мире - 300 тыс. т.
В 1900 г. добывалось уже около 20 млн. т нефти, в том числе в России - 9,9 млн. т, в США - 8,3, в Голландской Ост-Индии (Индонезии) - 0,43, в Румынии и Австро-Венгрии - по 0,33, в Японии - 0,11, в Германии - 0,05.
Накануне первой мировой войны добыча нефти в США резко возросла. В число ведущих нефтедобывающих держав вошла Мексика. Добыча нефти в странах мира в 1913 г. составила: США - 33 млн. т, Россия -10,3, Мексика - 3,8, Румыния - 1,9, Голландская Ост-Индия -1,6, Польша - 1,1.
В 1920 г. на планете добывалось 95 млн. т нефти, в 1945 г. -свыше 350, в 1960 г. - свыше 1 млрд. т.
Во второй половине 60-х годов в число ведущихнефтедобы-вающих стран вошли Венесуэла, Кувейт, Саудовская Аравия, Иран и Ливия. Вместе с СССР и США на их долю приходилось до 80 % мировой добычи нефти.
В 1970 г. в мире было добыто около 2 млрд. т нефти, а в 1995 -3,1. По ежегодной добыче нефти (данные 1996 г.) в мире лидирует Саудовская Аравия (392,0 млн. т). За ней идут США (323,0 млн. т), страны СНГ (352,2), Иран (183,8), Мексика (142,2), Китай (156,4), Венесуэла (147,8) и другие.
Ожидается, что к 2005 г. мировая суммарная нефтедобыча возрастет до 3,9 млрд. т/год.
Широкое
применение природного газа началось
лишь в середине
нашего столетия. В период с 1950 по 1970 гг.
добыча газа в мире возросла со 192 млрд.
м:|
до 1 трлн.
т.е.
в 5 раз. Ныне она составляет около 2 трлн.
.
24
25
3.2. Мировые запасы нефти и газа
■
Потребление энергоносителей в мире непрерывно растет. Естественно, возникает вопрос: надолго ли их хватит?
Сведения о доказанных запасах нефти, а также их объемах в 1996 г. приведены в табл. 3.1. При ее составлении по каждому региону выбраны страны с наибольшими запасами «черного золота».
Таблица 3.1 Доказанные запасы нефти в мире на 1 января 1997 г.
Регион, страна |
Доказанные запасы |
Добыча нес |
тив 1996г. |
Кратность |
|
|
млрд. т |
%от |
млн. т |
%от |
запасов, |
|
|
мировых |
|
мировых |
лет |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Азия и |
|
|
|
|
|
Океания, всего |
5,79 |
4,2 |
354,0 |
11,2 |
16,4 |
в том числе: |
|
|
|
|
|
Китай |
3,29 |
2,4 |
156,4 |
4,9 |
21,0 |
Индонезия |
0,68 |
0,5 |
75,8 |
2,4 |
9,0 |
Индия |
0,59 |
0,4 |
32,1 |
1,0 |
18,4 |
Северная и |
|
|
|
|
|
Латинская |
|
|
|
|
|
Америка, всего |
21,26 |
15,2 |
849,2 |
26,8 |
25,0 |
в том числе: |
|
|
|
|
|
Венесуэла |
8,88 |
6,4 |
147,8 |
4,7 |
60,1 |
Мексика |
6,68 |
4,8 |
142,7 |
4,5 |
46,8 |
США |
3,06 |
2,2 |
323,8 |
10,2 |
9,5 |
Африка, всего |
9,25 |
6,6 |
334,4 |
10,6 |
27,7 |
в том числе: |
|
|
|
|
|
Ливия |
4,04 |
2,9 |
70,1 |
2,2 |
58,0 |
Нигерия |
2,13 |
1,5 |
100,7 |
3,2 |
21,2 |
Алжир |
1,26 |
0,9 |
40,8 |
1,3 |
30,9 |
Ближний и |
|
|
|
|
|
Средний |
|
|
|
|
|
Восток всего |
92,65 |
66,4 |
952,0 |
30,0 |
97,3 |
в том числе: |
|
|
|
|
|
Саудовская |
35,48 |
25,4 |
392,0 |
12,4 |
90,5 |
Аравия |
|
|
|
|
|
Ирак |
15,34 |
11,0 |
30,0 |
0,9 |
511,3 |
Кувейт |
12,88 |
9,2 |
90,9 |
2,9 |
141,7 |
Иран |
12,74 |
9,1 |
183,8 |
5,8 |
69,3 |
Абу-Даби |
12,63 |
9,0 |
92,3 |
2,9 |
136,8 |
Восточная |
|
|
|
|
|
Европа, всего |
8,10 |
5,8 |
364,1 |
11,5 |
22,3 |
в том числе |
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 3.1.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
СНГ |
7,81 |
5,6 |
352,2 |
11,1 |
22,2 |
Румыния |
0,22 |
0,2 |
6,8 |
0,2 |
32,4 |
Албания |
0,02 |
менее 0,1 |
0,5 |
менее 0,1 |
40,0 |
Западная |
|
|
|
|
|
Европа, всего |
2,52 |
1,8 |
315,0 |
9,9 |
8,0 |
в том числе: |
|
|
|
|
|
Норвегия |
1,54 |
1,1 |
154,3 |
4,9 |
10,0 |
Вел икобритания |
0,62 |
0,4 |
131,6 |
4,2 |
4,7 |
Дания |
0,13 |
0,1 |
10,3 |
0,3 |
12,6 |
Всего в мире |
139,57 |
100,0 |
3168,8 |
100,0 |
44,1 |
Примечание. Несовпадение итогов - в результате округления.
Из табл. 3.1. видно, что наиболее богаты нефтью страны Ближнего и Среднего Востока - здесь сосредоточено 66,4 % ее мировых запасов. При сохранении нынешних темпов добычи этих запасов хватит в среднем на 97,3 года. Больше всего нефти в Саудовской Аравии (35,48 млрд. т). Далее в порядке убывания следуют Ирак (15,34 млрд. т), Кувейт (12,88), Иран (12,74), Абу-Даби (12,63). Суммарные запасы нефти перечисленных стран составляют свыше 96 % запасов региона в целом.
Второй по запасам нефти регион - Северная и Латинская Америка. Здесь сосредоточено 15,2 % мировых запасов «черного золота». Его хватит в среднем на 25 лет. Наибольшими запасами нефти здесь обладает Венесуэла (8,88 млрд. т), относительно богаты недра Мексики (6,68) и США (3,06).
В недрах Африки сосредоточено 9,25 млрд. т нефти (6,6 % от мировых запасов). При нынешнем уровне добычи этих запасов хватит в среднем на 27,7 года. Больше всего нефти в данном регионе у Ливии (4,04 млрд. т), Нигерии (2,13) и Алжира (1,26).
Восточная Европа занимает 4-е место в мире по запасам нефти (5,8 % мировых). Здесь вне конкуренции страны СНГ (7,81 млрд. т). У Румынии запасы значительно меньше - около 220 млн. т. Третья по запасам страна Восточной Европы - Албания - располагает всего 20 млн. т нефти.
В недрах Азии и Океании находится около 4,2 % мировых запасов «черного золота», из которых около 57 % приходится надолго Китая.
Наименьшими запасами нефти в мире располагает Западная Европа - менее 2 % мировых. Свыше половины из них - собственность
Норвегии (1,54 млрд. т), примерно четвертая часть - Великобритании (0,62).
В целом доказанные запасы нефти в мире в 1996 г. составляли 139,6 млрд. т, которых при нынешнем уровне добычи хватит в среднем на 44,1 года.
А дальше? Неужели нефти больше не будет?
Мрачные прогнозы о том, что «нефть кончается» звучат уже давно. В 1935 г. ученые предрекали, что через 15...20 лет все известные месторождения нефти будут выработаны. Предсказание не сбылось. В 1955 г. мировая добыча нефти составила свыше 700 млн. т.
В 1951 г. ожидали, что «нефть исчезнет через 25 лет». Но в 1976 г. люди умудрились выкачать из недр около 3 млрд. т нефти. Одновременно сроки исчерпания нефтяных кладовых планеты перенесли на начало XXI в.
Сбудется ли этот прогноз? Скорее всего нет.
Доказанные запасы нефти в странах мира постоянно уточняются. В табл. 3.2 приведена динамика изменения доказанных запасов в ряде ведущих нефтедобывающих стран мира.
Таблица 3.2
Динамика изменения доказанных запасов нефти в странах мира, млрд. т
Страна |
1961 г. |
1965 г. |
1981 г. |
1993 г. |
1995 г. |
Венесуэла |
2,0 |
2,4 |
2,5 |
8,6 |
8,8 |
Ирак |
3,6 |
3,4 |
4,1 |
13,6 |
13,7 |
Иран |
5,6 |
5,5 |
7,9 |
12,6 |
12,1 |
Кувейт |
8,4 |
8,4 |
8,9 |
12,8 |
12,9 |
Мексика |
- |
- |
6,0 |
6,9 |
6,8 |
Нигерия |
0,1 |
0,4 |
2,3 |
2,4 |
2,9 |
Саудовская |
6,5 |
8,1 |
22,6 |
35,2 |
35,4 |
Аравия |
|
|
|
|
|
США |
4,3 |
4,3 |
3,6 |
3,2 |
3,1 |
Доказанные запасы - это часть резервов, которая наверняка будет извлечена из освоенных месторождений при имеющихся экономических и технических условиях.
Вероятные запасы - это часть резервов, геологические и инженерные данные о которой еще недостаточны для однозначного суждения о возможности разработки в существующих экономических и технических условиях, но которая может быть экономически эффективной уже при небольшом увеличении информации о соответствующих месторождениях и развитии технологии добычи.
Возможные запасы - это часть резервов, геологическая информация о которых достаточна лишь для того, чтобы дать хотя бы приблизительную оценку затрат на добычу или ориентировочно указать оптимальный метод извлечения, но лишь с невысокой степенью вероятности (такая оценка ориентировочна и зависит от индивидуальной точки зрения).
Иными словами, вероятные и возможные запасы отличаются от доказанных тем, что или их нецелесообразно разрабатывать при нынешнем уровне цен и применяемых технологиях, или информация о них недостаточна.
Однако по мере сокращения доказанных запасов цены на нефть возрастают. Появляются новые, более прогрессивные технологии нефтедобычи. В связи с этим в конце концов вероятные и возможные запасы нефти перейдут в доказанные.
Учитывая, что величины всех трех типов запасов соизмеримы, сроки начала «нефтяного голода» можно отодвинуть еще на несколько десятков лет. Даже, если предположить, что ни одного нового нефтяного месторождения за это время открыто не будет.
Широкое применение в мире природного газа началось лишь в 50-х годах нашего столетия. С этого же времени ученые начали серьезно заниматься изучением его запасов. Об изменении доказанных запасов природного газа в мире можно судить по данным табл. 3.3.
Таблица 3.3
Из таблицы видно, что доказанные запасы нефти в абсолютном большинстве стран более, чем за 30 лет не только не уменьшились, а возросли в несколько раз. Можно ожидать, что эта тенденция сохранится и в будущем.
Доказанные запасы - это лишь одна составляющая нефтяных ресурсов. Кроме них существуют также вероятные и возможные запасы. Чтобы понять чем они отличаются друг от друга приведем необходимые определения.
Доказанные запасы природного газа в |
мире |
|
||
Регион |
1975 г. |
1996 г. |
||
трлн. м |
% |
трлн. м |
% |
|
Азия и Океания Америка Африка Ближний и Средний Восток Восточная Европа Западная Европа |
4,5 11,2 5,0 20,6 18,6 5,1 |
6,9 17,2 7,7 31,7 28,6 7,9 |
9,1 14,4 9,3 45,8 56,7 4,7 |
6,5 10,3 6,6 32,7 40,5 3,4 |
Всего |
65,0 |
100,0 |
140,0 |
100,0 |
28
29
Нетрудно видеть, что во всех регионах, кроме Западной Европы, доказанные запасы природного газа с 1975 по 1996 г. увеличились. Соответственно и мировые запасы газа возросли с 65 до 140 трлн. м3. Если в 1975 г. крупнейшими запасами газа обладали страны Ближнего и Среднего Востока, то в 1996 г. - страны СНГ (56 трлн. м!) и прежде всего Россия.
На 2-ом месте по доказанным запасам газа находится Иран (21 трлн. м3). Далее следуют Катар (7,1), Абу-Даби (5,4), Саудовская Аравия (5,3), США (4,7).
Общие мировые ресурсы природного газа (с учетом вероятных и возможных запасов) оцениваются в 398 трлн. м3. При сохранении нынешнего уровня газодобычи (около 2200 млрд. м '/год) этих ресурсов хватит примерно на 200 лет.
Однако природный газ находится под землей не только в чисто газовых месторождениях. Значительные его количества сосредоточены в угольных пластах, в подземных водах и в виде газовых гидратов.
Несчастные случаи с трагическими последствиями на угольных шахтах, как правило, связаны с метаном, содержащимся в угле. Метан находится в толще породы в сорбированном состоянии. По оценкам геологов, по всем угленосным районам мира запасы метана близки к 500 трлн. м3.
Метан содержится и в подземных водах. Количество растворенных газов в них превосходит все разведанные запасы газа в традиционном виде, так, например, в пластовых водах месторождения Галф-Кост (США) растворено 736 трлн. м3 метана, тогда как запасы природного газа в чисто газовых месторождениях США составляют только 4,7 трлн. м3.
Еще одним крупным источником метана могут стать газовые гидраты - его соединения с водой, напоминающие по внешнему виду мартовский снег. В одном кубометре газового гидрата содержится около 200 м3 газа.
Залежи газовых гидратов встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной вечной мерзлотой (например, в заполярной части Тюменской области, у побережья Аляски, берегов Мексики и Северной Америки).
Как полагают ученые, 9/10 площади Мирового океана хранят газовые гидраты. Если это предположение подтвердится, то газовые гидраты могут стать неисчерпаемым источником углеводородного сырья.
30
I
