
- •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
14. Хранение и распределение нефтепродуктов
14.1. Краткая история развития нефтебаз
Первые склады нефти - прообразы современных нефтебаз -появились в России в XVII веке. Нефть хранилась в земляных ямах-амбарах глубиной £..5 м, устроенных в глинистых грунтах, или в подземных каменных резервуарах, зацементированных особым цементом и перекрытых каменными сводчатыми крышами. Такой способ хранения применялся до второй половины XIX века. Емкость каменных резервуаров достигала 50000 м3. Строились они в основном в районе бакинских нефтепромыслов.
С началом перевозок нефти и нефтепродуктов речным, морским и железнодорожным транспортом сеть нефтебаз в России значительно расширилась. Основным направлением транспорта нефтегрузов была водная магистраль Каспийское море-Волга с притоками Камой и Окой - Мариинская система - Нева. На этом пути и расположились старейшие нефтебазы нашей страны: Махачкалинская, Астраханская, Симоновская (Москва), Сормовская и другие.
О том, что они собой представляли можно судить по Симоновской нефтебазе. Она была построена «Товариществом братьев Нобель» в 1895 г. на берегу Москвы-реки неподалеку (вниз по течению) от Кремля на землях станции Москва-Симоново.
Завоз нефтепродуктов на нефтебазу в летнее время осуществлялся с помощью барж, а в зимний период - по железной дороге в цистернах с самотечным сливом. На разгрузку барж и цистерн тратилось довольно много времени.
Нефтепродукты, поступавшие на Симоновскую нефтебазу, расфасовывались в бочки и бидоны и по железной дороге и гужевым транспортом направлялись потребителям для бытовых нужд (керосин) и отопления (мазут, печное топливо и т.п.). Ежедневно жителям Москвы продавалось до 40 пудов осветительного керосина.
Необходимо отметить, что на территории России до начала 80-х годов прошлого века были в ходу американские дубовые бочки, в которых из-за океана завозился произведенный там керосин. Однако в 1881 г. «Товариществом братьев Нобель» в Царицыне (ныне Волгоград) была выстроена механическая бондарка, выпускавшая восьмипудовые бочки. В последующие годы аналогичные производства были организованы в Ярославле, Рыбинске, Саратове, Уфе и других городах. Создание в России собственной материально-технической базы по производству и ремонту деревянной и металлической тары различной вместимости позволило нефтелавкам, нефтескладам
361
и нефтебазам более полно удовлетворять запросы потребителей по ассортименту, количеству, качеству и срокам доставки заказанных нефтепродуктов.
На территории Симоновской нефтебазы существовало собственное бондарно-тарное производство. Кроме того, имелся большой конный парк для доставки гужевым транспортом керосина в частные нефтелавки, а других нефтепродуктов - различным предприятиям.
Большая часть из 10 резервуаров общей емкостью 50 тыс. м3 использовалась для хранения топочного мазута и керосина, в остальных хранились печное топливо и масла. Для перекачки нефтепродуктов использовались паровые насосы типов «Блек» и «Вартингтон».
Всего на внутреннем рынке России в 1913 г. было реализовано 5914 тыс. т нефтепродуктов, в том числе: автобензина и лигроина -36, керосина осветительного - 821, смазочных масел - 147, нефтетоплив (мазут, печное топливо и др.) - 4820, прочих - 90.
Первые нефтебазы строились стихийно, без плана, эксплуатировали их нерационально, без учета требований науки и техники.
В период гражданской войны нефтебазовое хозяйство было в значительной степени уничтожено, расхищено и находилось в состоянии полного развала: из 1452 мелких нефтебаз эксплуатировалась только 91.
Восстановление и реорганизация нефтебазового хозяйства после национализации нефтяной промышленности в России (1918 г.) производились укрупнением нефтебаз, там, где ранее их имелось несколько; заменой устаревшего оборудования; строительством новых нефтебаз в соответствии с быстро растущими потребностями народного хозяйства.
Предпосылками стремительного увеличения количества нефтебаз и емкости установленных на них резервуаров стали механизация сельского хозяйства, ввод в действие все новых автомобильных заводов, развитие армии, авиации и флота.
Развитие нефтебаз сопровождалось совершенствованием применяемого на них оборудования. Особенно наглядно это можно проследить на примере резервуаров.
Необходимость в них возникла сразу с началом промышленной добычи нефти. В первое время для хранения нефти использовали обычные деревянные бочки - barrel (англ.). Память об этом сохранилась в англо-американской системе единиц измерения: баррелем называют объем, равный 159 литрам.
Когда бочек не хватало в земле копали ямы, которые первоначально использовали как временные резервуары. Затем земляные
резервуары (ямы, амбары) стали применяться как самостоятельное средство хранения. По своему устройству они представляли котлованы (чаще всего прямоугольной формы), окруженные защитным земляным валом (обвалованием), препятствующим растеканию хранимой жидкости. Внутри весь земляной амбар (яму) облицовывали жирной глиной с целью ухудшения проницаемости стенок и дна. Емкость подобных амбаров достигала 160 тыс. м3 и более.
Однако в процессе эксплуатации земляных резервуаров стало ясно, что они пригодны для хранения только низкоиспаряющихся жидкостей: мазутов, гудронов и т.п. В настоящее время от применения земляных амбаров и ям отказались по экологическим соображениям.
Следует однако отметить, что земляные резервуары не канули в лету. При ликвидации аварий на магистральных нефте- и нефтепродуктопроводах их используют для временного хранения нефти и нефтепродуктов, вытекающих из участков трубопровода, являющихся нисходящими к месту его разгерметизации.
Появление каменных резервуаров позволило повысить устойчивость стенок емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов. Они выполнялись из местного камня, кирпича или искусственных блоков, малопроницаемых для хранимой жидкости. Низкая проницаемость раствора для кладки обеспечивалась правильным подбором цемента, гранулометрического состава песка, а также с помощью специальных добавок. Для обеспечения полной непроницаемости внутренние поверхности каменных резервуаров изолировались различными покрытиями.
Каменные резервуары даже при наличии перекрытий были источниками значительных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения. В водонасыщенных грунтах в зимнее время стенки таких резервуаров разрушались вследствие расширения промерзающего'грунта. Поэтому каменные стены стали усиливать железобетонными поясами.
Логическим продолжением этой тенденции стало появление железобетонных резервуаров. Первые из них были сооружены в 1912 г. на Бэби-Эйбатских нефтепромыслах в районе Баку. Они имели объем 100 м:(. В 30-х годах здесь строились железобетонные резервуары объемом до 1000 м3, а в Москве был построен резервуар объемом 7000 м3.
Резервуары данного типа сооружались прямоугольной и цилиндрической формы. Они снабжались плоскими или куполообразными кровлями.
Практика показала, что железобетонные резервуары целесообразно применять для хранения только темных нефтепродуктов и высоковязких нефтей, т. к. их кровля проницаема для паров углеводородных жидкостей, в настоящее время такие резервуары не строят.
362
363
А в тех, которые продолжают эксплуатироваться, производятся работы по монтажу внутренней облицовки из тонколистового металла.
В 1864 г. в США был смонтирован первый большой металлический резервуар объемом 1270 м3. В России первый резервуар из металла был построен в 1878 г. по проекту выдающегося инженера В. Г. Шухова. В отличие от американского прямоугольного он был цилиндрическим и, следовательно, менее металлоемким.
Листы металла соединялись между собой с помощью заклепок, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Понятно, что такая технология строительства резервуаров была очень трудоемкой. Тем не менее из-за несовершенства сварочной техники она применялась в нашей стране до начала 50-х годов. Значительное количество клепаных резервуаров эксплуатируется и в настоящее время.
Первый в СССР государственный стандарт (ГОСТ) на сварные резервуары появился в 1937 г. Он устанавливал основные требования на параметры резервуаров объемом 11,6 и 22,2 м3. Во время Великой Отечественной войны - в 1944 г. - в связи с совершенствованием сварочной техники был введен ГОСТ на сварные резервуары объемом до 4600 м3. К 1951 г. максимальный объем стальных сварных резервуаров достиг 10500 м3.
В последующем резервуары стали сооружать только с помощью сварки. Их максимальный объем достиг 50000 м3.
Стремительный рост добычи нефти, вызванный открытием новых месторождений в Западной Сибири, привел к увеличению объема производства нефтепродуктов и, как следствие, дал мощный импульс развитию системы нефтепродуктообеспечения. В этот период она была объединена в Государственный комитет - Госкомнефтепродукт РСФСР. В конце 70-х - начале 80-х годов эта отрасль включала в себя 52 территориальных управления, в состав которых входили 1224 нефтебазы, 496 филиалов нефтебаз, 9893 стационарных и передвижных автозаправочных станций. Суммарная емкость вертикальных и горизонтальных резервуаров составляла более 28 млн. м3, а потребительский грузооборот отрасли - около 320 млн. т.
Из общего количества нефтебаз 5,7 % составляли перевалочные, 76,4 % - железнодорожные, 14, 2 % - водные и 3,9 % -глубинные распределительные нефтебазы.
С начала 90-х годов система нефтепродуктообеспечения стала быстро видоизменяться. За очень короткий период времени государственный комитет Госкомнефтепродукт РСФСР был реор-
ганизован в концерн «Роснефтепродукт», который, в свою очередь, вместе с другими государственными структурами был преобразован в «Главнефтепродукт» - подразделение государственного предприятия «Роснефть».
В последующем в стране по примеру западных были созданы вертикально интегрированные нефтяные компании ЛУКойл, ЮКОС, Сургутнефтегаз, СИДАНКО, ОНАКО, Восточная нефтяная компания и другие. Данные компании контролируют добычу нефти, ее переработку и распределение нефтепродуктов. В табл. 14.1 приведена информация об объединениях нефтепродуктообеспечения, вошедших в различные нефтяные компании, а также о количестве нефтебаз, АЗС и суммарной резервуарной емкости на 1996 г. Видно, что наибольшее число нефтебаз (212) входит в состав НК «Роснефть». Далее в порядке убывания следуют Тюменская нефтяная компания (192), ЮКОС (172), СИДАНКО (168), ЛУКойл (122) и другие. По количеству АЗС также лидирует ГП «Роснефть» - 1916. За ним следуют СИДАНКО (1190), ЮКОС (940), ЛУКойл (898) и т. д.
В настоящее время в связи с падением добычи нефти и соответственного снижения производства нефтепродуктов количество нефтебаз сократилось. Одновременно все нефтяные компании ведут активное строительство автозаправочных станций.