Добыча нефти: способы, переработка и применение

Основные преимущества

Преимущества электроцентробежных насосов:

• простота технического обслуживания;
• очень хороший показатель производительности в 1500 м3 в сутки;
• солидный межремонтный период до полутора лет и более;
• возможность обработки наклонных скважин;
• производительность насоса регулируется количеством ступеней, общая длина
  сборки может варьироваться.

Центробежные насосы хорошо подходят для старых месторождений с большим содержанием воды.

Для подъёма тяжёлой нефти лучше всего подходят насосы винтового типа. Такие насосы обладают большими возможностями и повышенной надёжностью с высоким КПД. Один насос легко поднимает 800 кубических метров нефти в сутки с глубины до трех тысяч метров. Имеет низкий уровень сопротивляемости коррозии в агрессивной химической среде.

Основные сведения

Россия располагает сегодня приблизительно 13% разведанных в мире нефтяных месторождений. Основным источником пополнения государственного бюджета нашей страны являются отчисления от результатов деятельности нефтегазодобывающей отрасли.

Нефтеносные слои находятся, как правило, глубоко в недрах земли. Скопление нефтяных масс в месторождениях происходит в горных породах пористой структуры, находящихся в окружении более плотных слоёв. Образцом природного резервуара служит пласт песчаника куполообразной формы, со всех сторон заблокированного слоями плотной глины.

Далеко не каждое разведанное месторождение становится объектом промышленной разработки и добычи. Решения по каждому принимаются только по итогам тщательного экономического обоснования.

Главный показатель месторождения – коэффициент нефтеотдачи, отношение объёма нефти под землей, к объёму, который можно получить для переработки. Пригодным для разработки является месторождение с прогнозируемым коэффициент нефтеотдачи от 30% и выше. По мере совершенствования технологий добычи в месторождении данный показатель доводится до 45% и выше.

В подземном хранилище всегда одновременно присутствуют сырая нефть, природный газ и вода под огромным давлением пластов земной коры. Параметр давления оказывает решающее влияние на выбор способа и технологии добычи.

Алкилирование

Цель повышения октанового числа бензина заставила технологов разработать данный процесс использования малоценных крекинговых продуктов в качестве важных компонентов бензина. Суть его заключена в молекулярном воздействии на исходный материал с помощью алкилов – частиц предельных углеводородов.

Атмосферная перегонка

Очищенная нефть поступает в цилиндрическую вертикальную (ректификационную) колонну, где подвергается воздействию пара, движущегося снизу вверх. В результате нагрева, доходящего до температуры достигающей 4000С, она разделяется на фракции:

• бензиновую,
• керосиновую,
• дизельную,
• жидкий мазут.

Вакуумная дистилляция

Вакуум-дистилляция применяется для выделения из мазута масляных дистиллятов и вакуумного газойля. Продукции, необходимой для выпуска топлива, масел, парафина и целого ряда продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Оставшаяся тяжёлая фракция представляет собой гудрон, служащий для производства таких строительных материалов как битум и мазут.

Воздействие ионизирующего излучения на углеводороды

Эти величины позволяют предположить, что этот метод облагораживания скважин, при котором источник погружается в скважину и воздействует на призабойную нефтяную зону, при этом изменяется вязкость нефти и ее становится легче добывать, т.е это метод увеличения отдачи скважин.

Для оценки воздействия ионизирующего излучения на физико-химические свойства добываемых углеводородов предлагается создание установки реактора, в которой образцы добываемых углеводородов и керны будут облучаться в контролируемых условиях, будут получать контролируемые значения дозы, и в дальнейшем эти образцы будут подвергнуты серии экспериментов для того, чтобы выяснить изменения их физико-химических свойств.

Данные по влиянию излучения на свойства образцов будут использованы как опорные для оценки влияния излучения скважин на увеличение их отдачи.

Для создания лабораторной установки требуется приобретение источника с активностью порядка одного Кюри и проектирование с созданием установки, соответствующей требованиям радиационной безопасности, согласование места размещения установки с Роспотребнадзором и Ростехнадзором.

Работа с источниками ионизирующего излучения планируется проводить в лаборатории ядерной физики. Это учебно-научная лаборатория, у которой имеется соответствующая лицензия на работу с источниками четвертой категории.

При обработке гамма и бета излучением нефть не должна быть радиоактивной, но выяснить этот вопрос можно будет силами лаборатории. При воздействии нейтронами, конечно, будут реакции радиационного захвата, будут появляться радиоактивные элементы. Здесь в работе предполагается использовать гамма источник.

Нейтроны тоже были в планах, но это слишком технически сложно, как оказалось. Кроме того, нет лицензии на работу с высокоактивными нейтронными источниками. Облучение, если предполагается, то оно идет в скважине, в призабойной зоне, где глубина порядка 1 км, т.е излучение будет поглощаться и до места обитания чего-либо живого просто не будет доходить. Ожидаемый эффект от воздействия излучения — он не более чем сфера с радиусом до 10 метров, но не более.

Выше упоминался патент 2022 года, в котором рассматривается обработка добытых не из скважины нефтей тяжелых, вязких, которые облучаются бета, гамма излучением. Суть патента в том, что используется не только облучение нефти, но еще и облучение в присутствии оксиданта т.е кислорода из воздуха. И в этом случае получается получить долю легкой фракции.

Вторичные

Так как продукция первичной переработки нефти не отличается необходимыми товарными свойствами, то для улучшения качества её подвергают вторичной переработке.

Вторичный

После исчерпания возможностей первичного метода нефтедобычи, на смену ему приходит вторичный метод, суть которого заключается в искусственном нагнетании давления внутрь залежи. Осуществляется это с помощью закачивания в пласт воды из близлежащих пресных водоёмов или газов естественного происхождения (воздух и продукты его разделения, попутный или природный газ). Подобные технологические решения увеличивают нефтеотдачу до 30%.

Газлифтный способ добычи нефти

Газлифт является одним из механизированных способов добычи нефти и логическим продолжением фонтанного способа. Когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт сжатого газа. Это может быть простой воздух или сопутствующий газ с ближайшего месторождения.

Для сжатия газа используют компрессоры высокого давления. Этот способ называют компрессорным. Бескомпрессорный способ газлифта осуществляют методом подачи в пласт газа, уже находящегося под высоким давлением. Такой газ подводят с ближайшего месторождения.

Оборудование газлифтной скважины осуществляется методом доработки фонтанной с установкой специальных клапанов подвода сжатого газа на различной глубине с установленным проектом интервалом.

Геокатализ

Общий план исследований:

• Изучение образцов керна Ашальчинского месторожодения
• Проведение исследований модельных смесей нефти с различными компонентами породы-коллектора с применением термоанализа
• Рентгенографические исследования катализаторов акватермализа для установления механизма образования их из прекурсора и состава образующихся катализаторов при использовании двух и более катионо-образющих металлов.
• Проведение каталитического акватермализа на лабараторной установке в присутсвии различных компонентов породы-коллектора для выработки подходов для корректировки технологии внутрипластового облагораживания с учетом состава породы.

Гетерогенный катализ

Здесь речь идет о катализе не только внутри пласта, но и после того как нефть выйдет наружу поскольку, если не удастся ее облегчить настолько, чтобы она при температуре транспортировки была пригодна для прокачки, то надо еще дальше понизить ее вязкость, уменьшить ее среднюю молекулярную массу.

Поэтому каталитический процесс можно еще раз повторить на поверхности и уменьшить молекулярную массу, чтобы теперь продукт был пригоден для покачивания через трубопроводные системы или до предприятий, которые будут перерабатывать продукты катализа тяжелой нефти.

Так как это промышленная технология, значит, катализаторы и все, что здесь используется, не должно быть очень дорогим, чтобы это не отражалось на себестоимости продукции. Поэтому надо использовать широко распространенные элементы группы железа, которые, как известно, являются катализатором, так и в этой части важно валентное состояние элементов группы железа, которое определяет каталитическую способность.

Гидрокрекинг

Для получения дизельного топлива и одного из компонентов автомобильного бензина – бензина гидрокрекинга, осуществляется расщепление средней фракции вакуумной дистилляции (газойля) в присутствии значительного количества водорода.

Гидроочистка

Этот технологический процесс предназначен для снижения количества примесей под воздействием водорода. При этом уменьшается количество смол, асфальтенов, а также веществ, имеющих в своём составе большое количество кислорода.

Горение нефти битума

К сожалению пока что нет инфраструктура для данного этапа, но планируется поддержка и дальнейшая закупка оборудования. Стоит отметить, что часть этих исследований будет соответствовать мировым тенденциям. Применение калометрии сгорания — это наше ноу-хау, которое пока что во внутрипластовом горении не используется. Есть надежа создать новизну в этом вопросе на мировом уровне, которой не было у предыдущих исследователей в этой сфере.

Следующий этап в ходе горения нефти и битума — это необходимость исследовать и знать, каковы температурные измерения в ходе внутрипластового горения. Это непосредственно скажется на самом процессе добычи нефти, и, конечно, важно знать, какие давления там появляются, каков состав газов, каковы вообще составы нефти при горении, и это можно сделать с помощью данных установок:

Следующий этап исследований посвящен фазовым переходам, плавлению нефти и битума при разных температурах и давлении. Часть приборов имеется, часть приборов отсутствует. Здесь планируется изучить фазовые переходы нефти под действием различных температур, таким образом, появится возможность построить термономические схемы и модели процесса горения, сколько нефти приходит, сколько нефти плавится и тд.

Третий этап связан с изучением реологических свойств нефти и битумов при разных температурах и давлении.

Здесь также ряд приборов на базе кафедры физической химии, которые могут измерять растворимость нефти, ее плотность при разных температурах, но нет оборудования для того, чтобы изучать реологические свойства в полном масштабе.

Создание такой лаборатории позволит оценивать возможности применения технологии внутрипластового горения для разработки месторождений высоковязкой нефти и битумов для различных нефтяных компаний и государственного сектора.

На основе этих исследований можно будет разрабатывать модели и можно будет предсказать, что там происходит в пласте на месторождении при использовании технологии внутрипластового горения.

Эти данные в совокупности с данными, которые существуют в литературе под другим способом добычи нефти, позволят давать уже общие рекомендации о том, какой из видов добычи высоковязких нефтей является наиболее эффективным на том или ином месторождении.

Если будет получена инфраструктура, о которой было сказано выше, то будет возможность сделать серьезную лабораторию, в которой будут решаться научные и образовательные задачи.

Несмотря на то, что в терригенных коллекторах содержится достаточно много минералов, которые имеют в своем составе железо, в целом, магнитные свойства достаточно слабые, так как эти вещества не являются сильными магнетиками. Процентное содержание таких веществ — примерно 8-12%.

На картинке представлен график, который построен с помощью ДТМА (диф.магн.анализа). Здесь образец подвергался термическому воздействию.

При 450 оС происходят некоторые изменения, а это соответствует процессу диссоциации сидерита. При индуктивной магнитности, равной комнатой температуре, и до температурного воздействия, если взять отношение, то получается, ровно в 11 раз изменяется.

На втором рисунке видно, что магнитные свойства значительно усиливаются. Если смоделировать, то получится данная модель:

Вертикальна линия, разделяющая белую и серую части, это линия фронта. В данной модели пласт находится на глубине 100 метров, мощность пласта — 10 метров. И было принято, что изменения магнитных свойств произошли в 10 раз. Магнитный эффект порядка — 25 нТл.

Следует учесть, что современные приборы магнитометры и современные приборы обеспечивают точность до десятой доли нТл и сотой доли нТл т.е эта величина — 25 должна уверенно регистрироваться.

Предполагается, что будет создать оригинальная методика, чтобы по геомагнитным данным определять фронта горения. С точки зрения научно исследовательских результатов, то нужно изучать образцы отбора керна.

Дело в том, что предполагается произвести магнитную съемку до термического воздействия и во время этого. Разность этих съемок будет относиться непосредственно к термохимическим изменениям в пласте. Кроме того, мы достаточно определенно знаем глубину залегания пласта, его размеры, мощность, поэтому, если решать обратную задачу магниторазведки, мы можем решать эту задачу достаточно определенно и получать уверенные результаты. Следующим пунктом стоит моделирование преобразований термохимических при тепловом воздействии на пласт.

Диапазон применения внутрипластового горения

Можно сравнить его для примера с закачкой пара, у которого возникают сложности при глубине более 1 тыс метров. На поверхности пар хорошего качества, а вниз к пласту уже доходит теплая вода. Внутрипластовый метод этих недостатков лишен. КАПРИ успешно применялся на глубинах в 60 метров на месторождении в Румынии, так и на более глубоких — до 1,5 тыс метров — в США.

Для закачки паром толщина пласта должна быть 12 метров, а для внутрипластового горения достаточно 3 метров. Также метод внутрипластового горения стоит на 20% дешевле, чем при закачке паром. Доказано существование внутрипластового метода и в обводненных песчаных, глиняных и карбонатных пластах.

Таким образом, метод внутрипластового горения сочетает все преимущества термических методов. Однако несмотря на все плюсы, широкого применения в промышленности он не находит из-за проблем, которые связаны с его реализацией.

• Труднорегулируемый процесс (прорыв газов в добывающую скважину).
• Отсутствие надежных технических средств контроля за распространением фронта горения.
• При малых глубинах могу возникать поверхностные утечки газа (азот, углекислый газ, кислород).
• Образуются стойкие нефтеводогазовые эмульсии, осложняющие промысловую подготовку нефти.
• Коррозия оборудования.
• Экологические проблемы (образование сильно обводненной эмульсии, выделение токсичных продуктов (H₂S,SO₂, NO₂))
• Засоры фильтров-хвостовиков добывающих скважин (вынос песка).
• Часть нефти сгорает в пласте.
• Сложность математического моделирования.

Существующие модели просто ужасны и они очень плохо работают — цитаты мировых специалистов в этой области.

В университете Калгари в Канаде есть лаборатория ВПГ доктора Мура. Это крупнейшая лаборатория внутрипластового горения в мире. В одной из трех комнат работает три человека. Физический эксперимент проводится на установке, которая называется — труба горения.

Одномерная модель заполняется 20 кг песка, нефтью, после чего помещается в трубу большего диаметра, закручивается все большим гаечным ключом, переворачивается в вертикальное положение, так начинается процесс. Полный цикл от получения образцов до получения отчета длится три месяца.

Что планируется в России. Это активно с сотрудничество с Институтом Физики, Институтом Химии, ИГиНГТ.

Так как самая главная проблема связана с созданием адекватной математической модели, то ее буду решать в 3D Геоцентре ИГиНГТ. Здесь буду использовать программы таких мировых лидеров как Шлюмберже и СиЭмДжи. Кроме того есть договоренность с Рок Флоу Динамикс о создании совместной модели под наших заказчиков и также в планах разработка собственной программы. В результате чего будет возможность оказывать услуги сервисным компаниям под ключ на мировом уровне:

• Проводятся все необходимые исследования керна
• Гидродинамическое моделирование
• Оценка технологической эффективности
• Расчет экономической эффективности применения внутрипластового горения на конкретном месторождении.

В результате мы можем представить отчет заказчику с оценкой как технологической эффективности с описанием рисков и вариантами их минимизации, так и с расчетом экономической эффективности внутрипластового горения на конкретном месторождении.

Запасы углеводородного сырья

Все эти проблемы видно на рисунке. Если традиционные ресурсы нефти и газа это примерно 103 млрд тонн, то дальше больше. Газы и нефти в плотных формациях и проницаемых коллекторах еще на порядок больше. И еще на порядок больше водорастворенные газы континентов и еще больше это газогидраты.

Изомеризация

Получение изомерного углеводородного сырья для нефтехимии и ряда компонентов бензина не может обойтись без изомеризации – изменения молекулярной структуры вещества с сохранением его качественных и количественных параметров.

Интенсификация паротеплового метода добычи тяжелых нефтей посредством каталитического внутрипластового облагораживания

В числе методов теплового воздействия основанных на генерации тепла на поверхности, наиболее подготовленным в технологическом и техническом отношении является паротепловое воздействие. Поэтому этот метод доминирует в практическом использовании.

Воздействие возможно интенсифицирует с закачкой в пласт доноров водорода и катализаторов в виде нефти или водорастворимых прекурсоров. Осуществив таким образом внутри пласта каталитический гидрокрекинг.

Основная задача — это воздействие на асфальтены посредством внедрения прекурсоров-катализаторов, которые в условиях пласта разлагаются с образованием в активной форме каталитических оксидов и сульфидов.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг – один из основных процессов вторичной переработки нефти, имеющий целью: повышение октанового числа бензина, получение углеводородных газов и кокса. Суть его заключается в получении мелких молекул из более крупных соединений с помощью нагрева и применения катализатора.

Каучук

Синтетические полимеры, обладающие эластичностью, вязкостью, водоотталкивающими и диэлектрическими свойствами, получили распространение благодаря изготавливаемой из них продукции: резины и эбонита. Если первые можно встретить в качестве шин для автомобилей, самолётов и велосипедов, то вторые незаменимы в качестве электроизоляционных материалов.

Классификация способов добычи

По принципу физического воздействия на жидкое нефтяное тело сегодня есть только два основных способа добычи: фонтанный и механизированный.

В свою очередь к механизированному можно отнести газлифтный и насосный методы подъёма.Если нефть из недр выдавливается на землю только под воздействием природной энергии нефтеносного пласта, то способ добычи называют фонтанным.

Но всегда наступает момент, когда запасы энергии пласта истощаются, а скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного энергетического оборудования. Такой способ добычи и является механизированным.

Механизированный способ бывает газлифтным и насосным. В свою очередь газлифт можно осуществлять компрессорным и бескомпрессорным методом.

Насосный способ реализуется посредством использования мощных глубинных насосов: штанговых, электроцентробежных погружных.Рассмотрим более подробно каждый способ в отдельности.

Коксование

Процесс бескислородного нагрева тяжёлых нефтяных фракций остатков вторичной переработки носит название «коксование». Целью его является получения нефтяного кокса – продукта, имеющего высокую стойкость против воздействия коррозии.

Месторождения в россии и мире

Россия занимает восьмое место в мире по запасам нефти. Крупнейшие месторождения расположены в Западной Сибири, на территории республик Башкортостан и Татарстан, а также на Кавказе, в Красноярском крае, Астраханской области и острове Сахалин.

Мировые нефтяные месторождения географически распределены следующим образом:

• Ближний Восток – 67%.
• Латинская Америка – 8%.
• Западная Африка – 7%.
• Россия и Средняя Азия – 6%.
• Северная Америка – 5%.
• Западная Европа – 3%.
• Юго-Восточная Азия – 3%.

Методы добычи

Основные залежи нефти присутствуют в подземных месторождениях, представляющих собой пустоты, расположенные на глубине, не превышающей 3-х км. Чтобы её извлечь, строятся скважины, позволяющие с помощью шахт достичь необходимой отметки залегания.

Не вдаваясь во все технологические тонкости, методы добычи нефти в зависимости: от уровня давления внутри пласта, способа его обеспечения и технологии извлечения, подразделяются на три вида.

Методы добычи нефти

Метод добычи нефти зависит от величины давления в пласте и способе его поддержания. Можно выделить три метода:

1. Первичный – нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления, коэффициент извлечение нефти 5-15%;
2. Вторичный – когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного нагнетания давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа, коэффициент извлечение нефти 35-45%;
3. Третичный – увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами, коэффициент извлечение нефти 40 – 60%.

Методы разработки высоковязкой нефти

Сегодня используют такие особенные методы как методы с катализаторами это фактически подземное облагораживание или подземная частичная нефтепереработка прямо в пласте. Добыча таким методом тоже существует и развивается и, конечно, они найдут свое применение. В России метод внутрипластового горения уже применялся на Карповском месторождении.

Те энергоносители и то сырье для нефтехимического производства, его сегодня Земле вполне достаточно на ближайшие сотни лет, но другое дело, что технологии в разработке надо улучшать и совершенствовать и применять, например, в Татарстане при разработке высоковязких нефтей и отложений карбона или Пермских битумов, которые сегодня уже начинают интенсивно разрабатываться. Татнефть поставила себе задачу, что в год будет добывать примерно 3млн тонн природных битумов, и это громадные цифры.

Процесс внутрипластового горения это способ добычи нефти, при котором используется энергия полученная сжиганием нефти в пласте при закачке воздуха.

Количество статей в базе Scopus по внутрипластовому горению постоянно увеличивается. Сам метод начал применяться в начале прошлого века, причем как для тяжелой, так и для легкой нефти.

Действующие проекты по внутрипластовому горению. Здесь в первую очередь США, Индия, Румыния, Колумбия и Канада. В России этот метод вызывает интерес в нефтяных компаниях Сургутнефтегаз, Татнефть, Ритэк, Зарубежнефть.

Разрабатывают этот метод СПБУ, МГУ, ТГНУ и ГРУ нефти и газа им. И.М Губкина. И институты это ОАО ВНИИнефть, Институт органическое и физической химии им. А.Е Арбузова и Сколковский институт науки и технологии. Как видно, и за рубежом, и в России интерес к такому методу довольно большой.

Механизированный способ добычи нефти – насосный

Насосная эксплуатация обеспечивает подъем нефти по скважине соответствующим насосным оборудованием. Насосы бывают штанговые и бесштанговые. Бесштанговые – погружного типа электроцентробежные.

Наиболее распространена схема откачки нефти штанговыми глубинными насосами. Это относительно простой, надёжный и не дорогой метод. Доступная для этого способа глубина – до 2500 м. Производительность одного насоса – до 500 м3 в сутки.

Главными элементами конструкции являются насосные трубы и подвешенные в них на жёстких штанговых толкателях плунжеры. Возвратно-поступательное движение плунжеров обеспечивается станком-качалкой, расположенным над скважиной. Сам станок получает крутящий момент от электродвигателя через систему многоступенчатых редукторов.

В связи с не высокой надёжностью и производительностью штанговых плунжерных насосов в наше время все больше применяются насосные установки погружного типа – электроцентробежные насосы (ЭЦН).

Механизм термогазового воздействия

Существует несколько разновидностей внутрипластового горения: это сухое, влажное и сверхвлажное, которое отличается количеством закачиваемой воды.

Сухое горение более высокотемпературное, однако влажное считается лучшим, так как происходит более эффективное распределение тепла, которое позволяет увеличить скорость продвижения фронта горения, снизить расход воздуха, а также уменьшить концентрацию сжигаемой нефти в пласте.

Мировые запасы

Согласно последним данным февраля 2020 года, лидерами по запасам нефти являются:

• Венесуэла – 16,9% общемировых запасов, что составляет 300,878 млрд. баррелей.
• Саудовская Аравия – 16,7% =» 297,7 млрд. баррелей.
• Иран – 11,9% =» 211,6 млрд. баррелей.
• Канада – 9,5% =» 169,709 млрд. баррелей.
• Ирак – 8% =» 142,503 млрд. баррелей.
• ОАЭ – 5,9% =» 105,8 млрд. баррелей.
• Кувейт – 5,7% =» 101,5 млрд. баррелей.
• Россия – 4,5% =» 80,0 млрд. баррелей.

Необходимо отметить, что эти данные постоянно уточняются, благодаря геологоразведке. Также имеются огромные залежи углеводородов на дне Мирового океана.

Оценка эффективности полученных нефтерастворимых прекурсоров катализаторов

Экспрессный метод оценки эффективности синтезируемых катализаторов позволяет проводить многочисленные эксперименты до 3-4 в день до проведения модельных экспериментов на автоклаве.

На рисунке приведены совмещенные кривые, чтобы продемонстрировать те оказываемые воздействия, которые четко идентифицируются методом термоанализа. Помимо потери массы это тепловой эффект. Здесь заметны доли снижения тяжелых фракций так же, как и легких, т.е. происходит усреднение показателей, и это однозначно должно привести к снижению вязкости вследствие разрушения асфальтенов. Эта методика находится на стадии разработки. Есть ряд методологических подходов, которые требуют дополнительной работы.

При разработке и осуществлении технологии можно корректировать состав композиций катализаторов под конкретное месторождение. Модельную смесь можно использовать конкретную нефть, наработки катализаторов и получить рекомендации и корректировки технологии внутрипластового реактора.

Первичные

Поступающее по трубопроводам или по железной дороге, а также транспортируемое водным путём с помощью танкеров сырьё, подвергается очистке и разделяется на фракции на нефтеперерабатывающих заводах. В этом и заключается суть первичной переработки.

Добыча нефти

Первичный

Нефтесодержащая жидкость покидает своё место пребывания (коллектор нефтяной залежи) в результате воздействия естественных сил природы. Обычно её место занимает вода или газы. Если существующего давления не достаточно для самостоятельного выхода нефти (фонтанирования), то подключается специальные насосы. При таком методе добычи нефтеотдача скважины, как правило, не превышает 15%.

Пищевой блок

Проблема недостатка пищевых продуктов с каждым днём всё острее стоит перед человечеством. Вполне возможно, что на смену натуральным вскоре придут синтезированные из нефти продукты питания. Современная пищевая индустрия активно выдвигает на рынок: искусственную икру, жевательную резинку, ванилин, красители и концентраты. Естественно, что все они являются продукцией нефтепереработки.

Нефть

Пластик

Пластмассы – одно из выдающихся изобретений учёных 20-го века. Эти высокомолекулярные соединения, благодаря своим свойствам: лёгкости, устойчивости к влаге и ряду агрессивных жидкостей, а также низкой тепло- и электропроводности, наряду с физиологической безвредностью для человеческого организма, широко используются в качестве сырья для изготовления ёмкостей, изоляционных материалов и даже предметов мебели.

Производство столь необходимого материала, каким сегодня является пластик, доходит до 200 млн. т в год.

Подготовка нефти

Доставленная на предприятия нефть содержит в своём составе примеси: газ, воду, твёрдые частицы, от которых необходимо избавиться. На этапе подготовки она подвергается:

• очистке от примесей механического происхождения,
• освобождению от углеводородов пониженной плотности (обычно – газообразных),
• обезвоживанию совместно с электрообессоливанием.

Применение в медицине и косметике

Производные нефти уже давно заняли своё место на прилавках аптек в качестве средств от аллергии, головной боли, повышенной температуры, инфекций и стресса. Не говоря уже о множестве ёмкостей, используемых в чисто медицинских целях, можно отдельно отметить перспективы создания целого класса пластмассовых протезов, изготовленных при помощи 3D-моделирования.

Ещё одно направление использования нефтепродуктов заключается в том, что современные представительницы прекрасного пола не обходятся без целого набора косметических средств нефтяного происхождения. Это лаки, тени, карандаши, красители, бижутерия и парфюм.

Понятно, что столь широкий спектр употребления продуктов нефтепереработки требует открытия всё новых и новых месторождений.

Применение высоковязкой нефти в россии

Ритэк применяет термогазовый метод. Лабораторные испытания показали, что при температуре 350 градусов и давлении 200 атмосфер из одного кубического метра породы можно получить до 80 литров нефти и 60 кубометров газа.

Механизм заключается в том, что в вертикальную нагнетательную скважину поступает водовоздушная смесь, начинается окислительный процессы и температура повышается. В результате чего вода испаряется и переходит в пар, образуется нефтяной вал, который вытесняет нефть и образующиеся газы в добывающей вертикальной скважине.

Продукты переработки

Уникальность нефти заключается в том, что из неё посредством переработки получают продукцию, задействованную во всех отраслях народного хозяйства: от промышленности – до повседневного быта.

Процессы переработки

Полученная в результате добычи нефть мало используется в чистом виде. Гораздо больший интерес представляют продукты её переработки – разнообразные виды топлива, а также исходные материалы для химической промышленности.

Разновидности внутрипластового горения

Метод внутрипластового горения развивается. Вначале это был классический, потом ТАЙ, сейчас это КАПРИ. Рассмотрим их подробнее. Классический метод заключается в нагнетании воздуха в пласт. Может возникнуть горение самопроизвольное и если этого не происходит, то подключаются химические реакции с выделением тепла или электронагреватели. Образуется зона горения, зона подвижной нефти и происходит вытеснение добывающей скважины.

Критика связана с тем, что нефть вытесняется в холодной зоне, поэтому нагнетание осуществляется тяжело. При снижении скорости нагнетания температура снижается, и горение прекращается.

Следующим этапом стало появление метода ТАЙ, который разработан Мальколом Гривсом и Алексом Туртом. Лабораторные исследования продолжались 12 лет — с 1992 до 2004 года. Было проведено более 10 испытаний и потрачено 5 млн долларов. Сейчас этот метод проходит опытно-промышленные работы.

Метод заключается в том, что добывающая вертикальная скважина заменена на горизонтальную. В результате чего у нефти нет необходимости проходить большие расстояния, и она просто стекает вниз. Достоинства ТАЙ заключаются в следующем:

• Более стабильный и контролируемый процесс
• Снижение чувствительности к неоднородности пласта
• Поддерживает процесс в режиме ВТО, избегая НТО
• Уменьшение количества скважин
• Получается улучшенная нефть
• Делает возможным применение каталитического ТАЙ: КАПРИ — второй этап улучшения качества нефти.

Метод КАПРИ заключается в том, что в добывающую горизонтальную скважину добавляют катализатор. Такой метод реализурется Канадской компанией Петробанк.

Результаты и перспективы применения методов эпр для исследования высоковязких нефтей и природных битумов

На Мордово-Кармальском месторождении процветал только один метод — поджог пласта. Поджигали пласт, он горел годами. Кто-то надеялся на то, что эта технология в таком примитивном поджиге займет превалирующее значение, но, в конечном счете, глубокий анализ того, что получается, привел к тому, что было затушено это горение.

Таких, как углеводороды, сами масла, сами смолы, сами асфальтены. Практически легкой части почти не стало, а те конгломерат асфальто-смолистых перешел во что-то непонятное. Смолы практически и бензольные спирты ушли в наиболее высокомолекулярную часть, а та — еще куда-то в карбоиды, а те — вообще непонятно куда.

И, в конечном счете, не осталось ничего из того, что можно было вытащить и перерабатывать. А все нацелено на то, чтобы ее в конечном итоге перерабатывать и получать все. Там около 10% бензина, 25% дизельных топлив, а остальное прекрасное сырье для битумных производств, которыми являются асфальто-смольчатые соединения.

Процесс горения надо рассматривать. Но просто-напросто как подойти к нему? Если Канада рассматривала трубу горения, то у них все это находится на глубине 70 метров. Вскрыли пласт и ковшами по 300 тонн загрузили в машины и увезли. После чего это все экстрагируют горячей водой и отделяют минеральную часть от органики.

Второй вариант, который привел к методу Сагди, где сжигается огромное количество топлива, чтобы получить этот перегретый пар. Затем загоняется перегретый пар в пласт, безусловно, зная температуру пласта (условно 18-20), то идет конденсация воды. Пар превращается в воду, и мы выкачиваем оттуда эмульсию с огромным содержанием воды.

Сегодня это незаметно т.к. те 150 тыс тонн, которые добываются в пласте — они закачиваются в обычную нефть, и проблема, казалось бы, снята. Но если мы сегодня говорим о том, что выходим на уровень 3 млн тонн, где будет 180 скважин забурено вокруг, если остановиться только на паротепловом воздействии, то эта проблема останется. Мы хотим отдельно перерабатывать это уникальное сырье, как мы его называем.

Вообще все то, что плохого осталось, мы почему-то называем уникальным, и будем называть нетрадиционным углеводородным сырьем. Как его теперь готовить? Потому что она действительно тяжелая. Эмульгаторы работают исключительно индивидуально для каждой нефти отдельно, и на них надеяться не приходится, чтобы ее полнопрофильно обезвоживать.

Кавитационные процессы тоже работают, причем, когда разность плотностей разная, а она здесь одинаковая. Проблема остается и действительно все, что сказано выше актуально и катализаторы гомогенные нужны, нужны новые бинарные смеси. Но как довести их туда в пласт? Скорее всего, это нужно делать паром, конечно, иначе их просто не довести на такую глубину в 7 км.

Сегодня, анализируя всю эту проблему, мы говорим, да, нужно обсуждать процессы горения и нельзя их снимать. Но сегодня Газпром нефть пошла несколько по другому пути, и тот глубокий тендер, который они провели — они пришли к той технологии, которая называется полимерное заводненние.

Полимерное заводненние дает огромные шансы в том числе баженовской свите, т.е. она разная там, и для малодебитных скважин она тоже работает. Возможно, она потребует создания новых полимеров с заданными свойствами. Нужно найти такие реагенты, которые регулируют ph среды.

Эти работы очень и очень важны и они должны идти вровень. Вся сложность в том, что все залегания — на разной глубине, оно размазано в виде линз по всей территории. Нужно действительно комплексное освоение. Решая полимерное заводнение, мы стоим на пути переработки нефти.

Риформинг

Процесс каталитического риформинга, в основе которого лежит просачивание жидкости сквозь слой платинового катализатора, предназначен для получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов.

Синтетические ткани

Широчайший спектр современных тканей, к которым относятся: полиэстер (лавсан), холлофайбер, акрил, капрон, нейлон, стрейч-ткани, а также искусственный мех и искусственная кожа, – являются продукцией нефтепереработки. Кроме чисто бытового назначения, обусловленного прочностью, эластичностью, стойкостью и практичностью этих материалов, синтетика находит использование в авиации, строительстве и сельском хозяйстве.

Сокращенные названия на нефтегазовых предприятиях

Страны, добывающие нефть

Вследствие целого ряда экономических, политических и исторических причин, перечень государств, занимающих первые строчки рейтингов по уровню нефтедобычи, несколько отличаются от списка стран, располагающих значительными запасами этого вида природного топлива.

Список стран-лидеров по уровню добычи нефти:

• США – 18,7% =» 15,043 млн. баррелей/сутки.
• Саудовская Аравия – 14,9% =» 12,0 млн. баррелей/сутки.
• Россия – 13,4% =» 10,8 млн. баррелей/сутки.
• Ирак – 5,5% =» 4,452 млн. баррелей/сутки.
• Иран – 5,0% =» 3,991 млн. баррелей/сутки.

Вполне очевидно что, несмотря на ограниченные запасы (хотя, точный уровень этих запасов очень трудно оценить даже приблизительно), нефть ещё достаточно долгое время сохранит свои лидирующие позиции в качестве основного природного энергоресурса мировой экономики.

Топливо

Нефтяные топлива подразделятся на группы, основными из которых являются:

• авиационный и автомобильный бензин,
• дизельное топливо,
• мазут,
• керосин.

Они находят своё применение на транспорте и в энергетике.

Третичный

Следующим этапом увеличения добычи нефти, позволяющим повысить продуктивность до 45%, является третичный метод. В основу, которого положены воздействия, повышающие энергетический уровень залегающего природного ресурса. Легко догадаться, что это, прежде всего повышение температуры, приводящее к увеличению, столь необходимого для извлечения нефти физического параметра – давления.

Но именно третичный метод, взятый на вооружение нефтяниками III-го тысячелетия, позволил обеспечить мировую экономику миллионами баррелей нефти.

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Хранение и транспортировка

Для хранения нефти применяют специальные вертикальные резервуары надземного и подземного типов. Как правило, современные хранилища представляют собой хорошо организованные структуры – нефтебазы, предназначенные для приёмки и распределения нефти.

Транспортировка голубого топлива осуществляется с помощью:

• Нефтеналивных танкеров – судов ёмкостью до 30 000 тонн, перевозящих этот жидкий вид энергоресурса по морям и рекам.
• Нефтепроводов, позволяющих перемещать огромные объёмы нефти на значительные расстояния с минимумом затрат подземным способом.
• Железнодорожных цистерн, доставляющих нефть в незначительных объёмах в отдалённые местности.

Автомобильный вид транспорта экономически не выгоден для доставки сырой нефти, поэтому его используют для перевозки готовых нефтепродуктов конечным потребителям.

Экология и окружающая среда

Когда речь идет о битумных залежах, например на Кармалке, там был огромный опыт. Несколько лет она горела. Земля там не проваливалась, но были экологические проблемы. Глубина была порядка 100 метров, было влияние на подземные воды, шел активный водообмен, все это поднималось.

Но потом эту проблему решили, т.к. большинство случаев было связано с протечкой водоводов и продуктопроводов. Когда воду закачивают и обратно возвращают, сепарируют и обратно закачивают в пласт. Пока ее транспортировали обратно до сепаратора, она попадала в водоносные пласты.

Когда начали к этом относиться серьезнее, все это прекратилось. В Канаде это было проблемой, т.к. там была глубина менее 60 метров, и когда эти большие пачки горели, там проваливались дома, леса. Размеры провалов были до нескольких сотен метров. Чтобы видеть изменения смещения почвы вплоть до миллиметра нужно делать гедонический мониторинг.

Была одна компания, у которой было движение 25 миллиметров в год. За всем этим, конечно, нужен мониторинг, чтобы предотвратить пагубные последствия.

Заключение

Каждая из описанных выше технологий имеет право на существование и ни об одной из них нельзя сказать однозначно – хороша она или плоха. Всё зависит от комплекса параметров, характеризующих конкретное месторождение. Выбор способа может быть основан только на результатах тщательного экономического исследования.