Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии нефтегазодобычи. Учебное пособие
.pdf
указав миру неправильный путь, США могут понести значительные
моральные издержки. На карту поставлено все, чтобы продлить
«сланцевую революцию» как можно на более длительный срок, чтобы
успеть подготовить условия и технологии для новой энергетической
революции и поддержать привычный высокий уровень потребления
энергии. В дело идут государственные льготы и другие преференции
компаниям, добывающим сланцевые углеводороды.
В этом случае приходится добывать много нефти и газа из плохих
коллекторов. На огромной территории на глубине взрыхляются породы в
большом объеме, закачиваются и извлекаются токсичные реагенты, что
сопровождается вспучиванием и просадками грунтов уже на поверхности,
прорывами нефти и газа в приповерхностные водоносные горизонты,
землетрясениями и загрязнением воды и почв. За энергетическую
независимость нужно платить, и чем дольше это будет продолжаться, тем
выше плата. Думается, что в США это понимают и лихорадочно ищут
новые источники концентрированной энергии. Нам тоже нельзя
расслабляться и следует готовиться к новым энергетическим
революциям.
Мировые запасы нефти и газа
Потребление энергоносителей в мире непрерывно растет.
Естественно, возникает вопрос: надолго ли их хватит?
Страны – лидеры по запасам нефти: список ОПЕК 2021
Наибольшие доказанные запасы нефти находятся в Венесуэле. По
данным ОПЕК на 2020 год, в недрах этой латиноамериканской страны
содержатся 303 561 млн баррелей нефти.
На второй строчке рейтинга находится Саудовская Аравия, где
доказанные запасы нефти составляют 261 600 млн баррелей.
Третье место занимает Иран (208 600 млн баррелей).
11
В пятерку стран-лидеров по запасам нефти входят
также Ирак (145 019 млн барр.) и ОАЭ (107 000 млн барр.).
Наша страна в мировом рейтинге находится на 7 строчке. По данным
ОПЕК на 2020 год, в России доказанные запасы нефти составляют 80 000
млн баррелей.
Хотя Венесуэла и располагает самыми большими разведанными
запасами нефти, но в общем объеме около 860 млрд баррелей
сосредоточены на Ближнем Востоке, порядка 330,7 млрд баррелей – в
странах Латинской Америки.
Больше всего нефти из стран Ближнего Востока в Саудовской
Аравии (35,51 млрд т). Далее в порядке убывания следуют Ирак (15,41
млрд т), Кувейт (12,88), Абу-Даби (12,63), Иран (12,15). Суммарные запасы
нефти перечисленных стран составляют около 95 % запасов региона в
целом.
В Северной и Латинской Америке сосредоточены 14,57 % мировых
запасов «черного золота». Его хватит в среднем на 23,9 лет. Наибольшими
запасами нефти здесь обладает вышеуказанная Венесуэла, относительно
богаты недра Мексики (3,87 млрд т) и США (2,98 млрд т).
В недрах Африки сосредоточено 10,26 млрд т нефти (7,3 % от
мировых запасов). При нынешнем уровне добычи этих запасов хватит в
среднем на 30,6 года. Больше всего нефти в данном регионе у Ливии (4,04
млрд т), Нигерии (3,08) и Алжира (1,26).
Восточная Европа и страны СНГ занимают 4-е место в мире по запасам
нефти (5,7 % мировых). Здесь вне конкуренции Россия (6,65 млрд т). У
Казахстана запасы значительно меньше – около 740 млн т. Третья по запасам
страна Восточной Европы – Румыния – располагает 200 млн т нефти.
В недрах Азии и Океании находится около 4,3 % мировых запасов
«черного золота», из которых около 55 % приходится на долю Китая.
Наименьшими запасами нефти в мире располагает Западная Европа –
12
менее 2 % мировых. Свыше половины из них – собственность Норвегии
№
Страна
Запасы нефти 2020, млн барр.
1
Венесуэла
303 561
2
Саудовская Аравия
261 600
3
Иран
208 600
4
Ирак
145 019
5
ОАЭ
107 000
6
Кувейт
101 500
7
Россия
80 000
8
Ливия
48 363
9
США
44 539
10
Нигерия
36 910
11
Казахстан
30 000
12
Китай
26 023
13
Катар
25 244
14
Бразилия
12 715
15
Алжир
12 200
16
Эквадор
8 273
17
Норвегия
7 902
18
Ангола
7 231
19
Азербайджан
7 000
20
Мексика
5 498
(1,29 млрд т), примерно четвертая часть – Великобритании (0,69).
Топ-40 стран по запасам нефти: статистика ОПЕК 2021
В бюллетене ОПЕК за 2021 год приводится следующая статистика
запасов нефти по странам (данные на 2020 год).
Таблица 1 – Запасы нефти по странам
Примечание. Несовпадение итогов – в результате округления.
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
13
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.
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 – 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
14
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.
Контрольные вопросы:
1. Краткая история применения нефти и газа.
2. Развитие методов и технических приспособлений для разведки на
нефть и газ, их добычи.
3. Рынок топливно-энергетических ресурсов.
4. Современная роль углеводородных ресурсов в мировой энергетике.
5. Мировые запасы нефти и газа.
6. Основные нефтегазоносные районы.
7. Мировая добыча нефти и газа.
8. Крупнейшие месторождения мира.
9. Мировой экспорт нефти и газа.
10. Экспорт газа.
15
Глава 2. ХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА
Нефть – горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом,
распространённая в осадочной оболочке Земли, являющаяся важнейшим
полезным ископаемым. Образуется вместе с газообразными
углеводородами на глубинах более 1,2-2 км. Просачиваясь к земной
поверхности, нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт
и другие твердые углеводороды.
Нефть состоит из различных углеводородов (алканов, циклоалканов,
аренов – ароматических углеводородов – и их гибридов) и соединений,
содержащих, помимо углерода и водорода, гетероатомы –кислород, серу и
азот.
Физические свойства
Нефть сильно варьирует по цвету (от светло-коричневой, почти
бесцветной, до темно-бурой, почти чёрной) и по плотности – от весьма
лёгкой (650-700 кг/м3) до весьма тяжёлой (980-1050 кг/м
3
). Пластовая
нефть, находящаяся в залежах на значительной глубине, в различной
степени насыщена газообразными углеводородами.
Химический состав
Говорить о среднем составе нефти или «средней» нефти можно
только условно. Менее всего колеблется элементный состав: 82,5-87 %
углерода; 11,5-14,5 % водорода; 0,05-0,35, редко до 0,7 % кислорода; 0,019,0 % серы; 0,001-1,8 % азота ( % вес.). Преобладают малосернистые
нефти. (менее 0,5 % S), но около 1/3 всей добываемой в мире нефти.
содержит свыше 1 % серы.
Основные компоненты нефти – углеводороды (до 98 %) –
подразделяются на 4 класса:
а) Парафины (алкены) – (до 90 % от общего состава) – устойчивые
вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью
16
атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и
растворимостью в воде.
б) Циклопарафины – (30-60 % от общего состава) – насыщенные
циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме
циклопентана и циклогексана, в нефти встречаются бициклические и
полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень
устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды – (20-40 % от общего состава) –
ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в
кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти
присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца
(бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин),
полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены) – (до 10 % от общего состава) – ненасыщенные
нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у
каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную
цепь.
Происхождение и условия залегания
В познании генетической природы нефти и условий её образования
можно выделить несколько периодов. Первый из них продолжался до
средних веков. Так, в 1546 г. Агрикола писал, что нефть и каменные угли
имеют неорганическое происхождение; последние образуются путём
сгущения и затвердевания нефти.
Второй период – научных догадок – связывается с датой
опубликования труда М. В. Ломоносова «О слоях земных» (1763), где была
высказана идея о дистилляционном происхождении нефти из того же
органического вещества, которое даёт начало каменным углям.
Третий период в эволюции знаний о происхождении нефти связан с
возникновением и развитием нефтяной промышленности. В этот период
17
были предложены разнообразные гипотезы неорганического
(минерального) и органического происхождения нефти.
В 1866 г. французский химик М. Бертло высказал предположение,
что нефть образуется в недрах Земли при воздействии углекислоты на
щелочные металлы. В 1871 французский химик Г. Биассон выступил с
идеей о происхождении нефти путём взаимодействия воды, CO2, H
S с
2
раскалённым железом. В 1877 г. Д. И. Менделеев предложил минеральную
(карбидную) гипотезу, согласно которой возникновение нефти связано с
проникновением воды в глубь Земли по разломам, где под воздействием её
на «углеродистые металлы» – карбиды – образуются углеводороды и окись
железа. В 1889 В. Д. Соколов изложил гипотезу космического
происхождения нефти. По этой гипотезе исходным материалом для
возникновения нефти служили углеводороды, содержавшиеся в газовой
оболочке Земли ещё во время её звёздного состояния. По мере остывания
Земли углеводороды поглотились расплавленной магмой. Затем, с
формированием земной коры, углеводороды проникли в осадочные
породы в газообразном состоянии, конденсировались и образовали нефть.
В 50-60-е гг. ХХ в. в СССР (Н. А. Кудрявцев, В. Б. Порфирьев, Г. Н.
Доленко и др.) и за рубежом возрождаются различные гипотезы
неорганического (космического, вулканического, магматогенного)
происхождения нефти.
Важным для познания генезиса нефти являлось установление в конце
XIX– начале ХХ вв. оптической активности нефти., а также тесной связи
нефти. с сапропелевым органическим веществом в осадочных породах.
Сапропелевую гипотезу, высказанную впервые немецким ботаником
Г. Потонье в 1904–1905 гг., в дальнейшем развивали русские и советские
учёные – Н. И. Андрусов, В. И. Вернадский, И. М. Губкин, Н. Д. Зелинский
и др. Сапропелевая гипотеза ассимилирована современной теорией
осадочно-миграционного происхождения нефти.
18
В 1932 была опубликована классическая работа И. М. Губкина
«Учение о нефти», сыгравшая огромную роль в развитии представлений о
генезисе нефти и формировании её залежей. В 1934 г. в нефтях, асфальтах
и ископаемых углях были найдены порфирины, входящие в молекулу
хлорофилла и других природных пигментов.
Начало пятого периода связано с открытием в 50-е гг. ХХ в.
нефтяных углеводородов в осадках водоёмов различного типа (в озёрах,
заливах, морях, океанах). Дальнейшему прогрессу в этой области
способствовали работы многих учёных и коллективов исследователей
в разных странах: в СССР (А. Д. Архангельский, В. И. Вернадский,
А. П. Виноградов, И. М. Губкин, Н. М.Страхов, А. А. Трофимук,
А. М. Акрамходжаев, И. О. Брод, Н. Б. Вассоевич, В. В. Вебер,
А. Ф. Добрянский, Н.А. Еременко, А. Э. Конторович, М. Ф. Мирчинк,
С. Н.Неручев, К. Ф. Родионова, В. А. Соколов, В. А. Успенский
и др.), Убедительные доказательства биогенной природы
нефтематеринского вещества были получены в результате детального
изучения эволюции молекулярного состава углеводородов и их
биохимических предшественников в исходных организмах, в
органическом веществе осадков и пород и в различных нефтяных залежах.
Важным явилось обнаружение в составе нефти хемофоссилий – весьма
своеобразных, часто сложнопостроенных молекулярных структур явно
биогенной природы, т. е. унаследованных (целиком или в виде
фрагментов) от органического вещества.
Согласно органической теории (иногда используется термин
«осадочно-миграционная), нефтеобразование – стадийный, весьма
длительный (обычно много миллионов лет) процесс, начинающийся ещё в
живом веществе. Выделяется ряд стадий: подготовительная, во время
которой под влиянием биохимических и биокаталитических факторов
образуется диффузно рассеянная в материнской породе нефть.
19
(микронефть); главная, когда в результате битуминизации генерируется
основная масса микронефти, происходит её «созревание», сближение по
составу с собственно нефтью и миграция в коллекторы, а по ним в
ловушки; постумная, когда усиливается накопление низкомолекулярных
углеводородов, обусловливающее образование обычно лёгкой
газорастворённой нефти и газоконденсата; постепенно газы становятся всё
более «сухими» (т. е. богатыми CH
). И. М. Губкин выделял также стадию
4
разрушения нефтяных месторождений.
Считается, что основным исходным веществом нефти обычно
является планктон, обеспечивающий наибольшую биопродукцию в
водоёмах и накопление в осадках органического вещества сапропелевого
типа, характеризующегося высоким содержанием водорода (благодаря
наличию в керогене алифатических и алициклических молекулярных
структур). Породы, образовавшиеся из осадков, содержащих такого типа
органическое вещество, потенциально нефтематеринские. Чаще всего это
глины, реже – карбонатные и песчано-алевритовые породы, которые в
процессе погружения достигают верхней половины зоны мезокатагенеза,
где вступает в силу главный фактор нефтеобразования – длительный
прогрев органического вещества при температуре от 50° С и выше.
Верхняя граница этой главной зоны нефтеобразования располагается на
глубине от 1,3–1,7 км (при среднем геотермическом градиенте 4° С/100 м)
до 2,7-3 км (при градиенте 2° С/100 м) и фиксируется сменой
буроугольной степени углефикации органического вещества
каменноугольной. Главная фаза нефтеобразования приурочена к зоне, где
углефикация органического вещества достигает степени, отвечающей
каменным углям.
Нефтегазоносный бассейн в осадочно-миграционной теории
образования нефти рассматривается как самодостаточный для образования
нефти из рассеянного органического вещества, ее миграции и
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]