2.Добыча и транспортировка нефти
Добыча нефти ведется человечеством с древних времен. Задолго до н.э. выходы нефти и газа были обнаружены в бассейнах Черного и Каспийского морей и использовались для отопления, приготовления пищи, смазки, как цементирующий материал и дорожное покрытие, для заделывания щелей и смоления судов. За несколько столетий до н.э. в Китае производилось ударное бурение с использованием бамбуковых труб. Однако систематическая добыча нефти в мире началась лишь спустя 2000 лет. Сначала применялись примитивные способы: сбор нефти с поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, при помощи колодцев. Но началом развития нефтяной промышленности принято считать время появления механического бурения скважин на нефть в 1859 году в США, и сейчас практически вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин.
За сотню с лишним лет развития истощились одни месторождения, были открыты другие, повысилась эффективность добычи нефти, увеличилась нефтеотдача.
В России первые скважины были пробурены на Кубани в 1864 г. и в 1866 г. одна из них дала нефтяной фонтан с дебитом более 190 т в сутки. Тогда добыча нефти велась в основном монополиями, зависевшими от иностранного капитала. Механизация добычи была слабая, поэтому с целью получения максимальной прибыли разрабатывались наиболее перспективные в экономическом плане залежи. В начале 20 века Россия занимала первое место по добыче нефти.
Рис. 2. Сейсмические методы разведки
Но как добывают это полезное ископаемое столь важное для человека? Добыча нефтипроисходит посредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для добычи и подъема нефтии сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеет герметичную систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми. Добыче нефтипри помощи буровых скважин предшествовали примитивные способы: сбор ее на поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью,посредством.колодцев.
Добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро.
Добыча нефтипосредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначале наряду с открытыми фонтанами и сбором нефтив вырытые рядом со скважинами земляные амбары добычанефтиосуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена глубоконасосная эксплуатация.Процесс добычи нефти, начиная от притока ее по пласту к забоям скважин и до внешней перекачки товарной нефтис промысла, можно разделить условно на 3 этапа.
Движение нефтипо пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин.
Движение нефтиот забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин.
Сбор нефтии сопровождающих ее газа и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей изнефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.
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, нефти и газа), которые могут неожиданно встретиться в проходимых скважиной пластах, а также обеспечивать поддержку стенок скважины, чтобы они не обваливались и не образовывали каверн. Конечно, оборудование должно обеспечивать бурение скважин требуемого диаметра на любой необходимой глубине. Часто скважины бурятся на глубинах более 7500 м. (Сверхглубинная скважина на Кольском полуострове, заложенная с чисто научными целями, к 2000 достигла глубины 12 500 м. Аналогичная по назначению скважина в южной части ФРГ пробурена до глубины ок. 10 000 м. Продуктивная газовая скважина в Австрии имеет глубину 8553 м, в шт. Оклахома в США – 9583 м. Начальный диаметр скважины может достигать 90 см, но обычно в зависимости от условий он составляет от 25 до 70 см. Диаметр скважины обычно уменьшается с глубиной и у забоя иногда составляет 8 см, но чаще находится в пределах 10–20 см.
Рис. 3. Разные типы установок морского бурения
Нефть встречается в природе от легких почти прозрачных жидкостей, сходных с бензином или лигроином, до тяжелых, иногда тонущих в воде, почти черных смолистых образований. Большая часть веществ, входящих в состав нефти, представляет собой жидкие соединения углерода с водородом, в которых растворены твердые и газообразные вещества.