Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Добыча нефти

Переработка нефти

Цель переработки нефти (нефтепереработки) это производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив (автомобильных, авиационных, котельных и т. д.) и сырья для последующей химической переработки. Бензин, керосин, дизельное топливо и технические масла подразделяются на различные марки в зависимости от химического состава. Завершающей стадией производства НПЗ является смешение полученных компонентов для получения готовой продукции требуемого состава.

Основные продукты нефтепереработки

  • Нефтехимикаты (Пластмассы)
  • Асфальт
  • Дизельное топливо
  • Мазут
  • Бензин
  • Керосин
  • Сжиженный нефтяной газ (СНГ)
  • Нефтяные масла
  • Смазочные материалы
  • Парафин
  • Дёготь

Между этапами добычи и переработки нефтепродукты складируются в резервуарах-нефтехранилищах. В нефтяной промышленности, применяются стальные резервуары Шухова. Для контроля содержимого резервуара используются пробоотборники. Периодически нужно прыгать щикарем, в периоды снижения спроса на международные перевозки нефти, супертанкеры используются как гигантские плавучие хранилища нефти.

Черно-белый фильм из архива. Важнейшие продукты нефтепереработки.

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.

Основные преимущества

Газлифт имеет свои преимущества по сравнению с другими методами механизированной добычи:

  • забор значительных объемов с разных глубин на любых этапах разработки месторождения с приемлемым показателем себестоимости;
  • возможность ведения добычи даже при значительных искривлениях
    скважины;
  • работа с сильно загазованными и перегретыми пластами;
  • полный контроль над всеми параметрами процесса;
  • автоматизированное управление;
  • высокая надежность оборудования;
  • эксплуатация нескольких пластов одновременно;
  • контролируемость процессов отложения парафина и солей;
  • простая технология проведения технического обслуживания и ремонта.

Главным недостатком газлифта является высокая стоимость металлоёмкого оборудования.
Низкий КПД и высокая стоимость оборудования вынуждают применять газлифт в основном только для подъёма легкой нефти с высоким показателем газовой составляющей.

Нефтетрейдеры

Российская нефть каждый год доставляется в десятки стран мира — от государств Западной Европы до Японии и США. Правда, в большинстве случаев доставка до конечных потребителей — не забота самих компаний. Дело в том, что когда речь заходит об экспорте нефти в дальнее зарубежье, они предпочитают работать с трейдерами, которые выкупают у них топливо и сами реализуют его на рынке. Это снижает доходность бизнеса, но страхует россиян от внештатных ситуаций. Например, если где-то в Европе закрылся нефтеперерабатывающий завод, пользовавшийся российской нефтью, то это становится головной болью трейдера, а не производителя.

Litasco (Лукойл)

Выбор между трейдером и прямыми поставками актуален для компаний, у которых нет собственных трейдеров. Так, «Роснефть» создала своего трейдера, зарегистрированного в Швейцарии, только в 2011 году, а вот «Лукойл» работает через свою стопроцентную дочку Litasco уже больше десяти лет (январь 2013 г). При этом объемы торговли Litasco не ограничиваются нефтью и нефтепродуктами «Лукойла»: по официальным данным компании, в 2011 году она закупила «на стороне» 20 миллионов тонн нефти и 37 миллионов тонн нефтепродуктов.

Sunimex (Сергей Кишилов)

Еще сложнее получить информацию о независимых от добывающих компаний трейдерах. Официально публиковать структуру экспортных поставок не должны даже торгующиеся на бирже компании. В свою очередь, сами трейдеры также не спешат делать доступной хоть какую-либо отчетность. Например, трейдер Sunimex занимает лидирующее положение в поставках российской нефти по трубопроводу «Дружба» в Германию, но детали его бизнеса остаются в тени. Единственное, что про Sunimex можно сказать наверняка, — что им управляет предприниматель Сергей Кишилов.

Gunvor (Геннадий Тимченко)

Даже крупнейший до недавнего времени трейдер российской нефти, поступающей в порты, — компания Gunvor (Гунвор) — и та отчитывается о результатах деятельности, только когда ей это нужно и только в тех объемах, которые считает достаточными. Известно, что продажи Gunvor в 2010 году составили 104 миллиона тонн нефтяного эквивалента, но какова в них доля России — непонятно.

Данные за 2010 год плохо отражают современное положение дел еще и потому, что сильно поменялась сама ситуация на рынке. Если раньше основные экспортные объемы нефти от «Роснефти», «Сургутнефтегаза», ТНК-ВР реализовывала именно компания Геннадия Тимченко, то в 2012-м она неожиданно проиграла несколько тендеров в России. В сентябре 2012 года агентство Reuters сообщало, что объемы торговли российской маркой нефти Urals упали у Gunvor в несколько раз, так как в тендерах «Роснефти», «Сургутнефтегаза» и ТНК-ВР победили его конкуренты: Shell, Vitol и Glencore.

В Gunvor, впрочем, объясняли, что не уходят с российского рынка, а просто меняют концепцию бизнеса: если раньше компанию интересовали долгосрочные контракты, то сейчас трейдер закупает российскую нефть на открытом рынке, где иногда стоимость сырья даже ниже, чем по долгосрочным контрактам. «Роснефти» же, наоборот, выгодно заключить соглашения на несколько лет вперед и получить по ним предоплату. Эти средства можно будет направить на оплату акций ТНК-ВР и, таким образом, не брать дорогостоящий кредит.

Glencore

Перед самым Новым 2013 годом по Gunvor был нанесен еще один удар: Glencore и Vitol согласовали долгосрочный контракт с «Роснефтью» на 67 миллионов тонн нефти. Это сырье российская компания обязуется поставить трейдерам в течение пяти лет. Иными словами, Glencore и Vitol законтрактовали пятую часть годичного экспорта «Роснефти», идущего через «Транснефть».

Уже в 2013 году выяснилось, что доли между Glencore и Vitol будут распределены неравномерно. По данным того же агентства Reuters, Glencore получит до 70 процентов от общего объема нефти, что сделает его одним из крупнейших или даже самым крупным трейдером российской нефти.

Появятся ли новые трейдеры

Шансы на то, что российской нефтью в ближайшее время начнет торговать какой-то новый трейдер, невелики: работающие через собственных «дочек» компании будут стараться развивать в первую очередь их, а остальные сотрудничают с нынешними участниками рынка уже много лет и вполне им доверяют. В то же время в самом условном рейтинге крупнейших трейдеров могут происходить изменения, особенно если учитывать, что конкуренция и дальше будет расти хотя бы за счет сокращения количества экспортируемой нефти.

Перспективы отрасли

Анализы, проведённые специалистами нефтеперерабатывающей индустрии, показывают наличие благоприятной политической и экономической ситуации для качественного скачка в развитии отрасли.

Для этого необходимо:

  • Повысить глубину переработки нефти (соответствующие наработки у производителей сегодня имеются).
  • Постоянно наращивать технологическую сложность, повышая показатель так называемого «Индекса Нельсона».
  • Увеличить процент выход светлых нефтепродуктов.
  • Обеспечить более полную загрузку мощностей по первичной переработке нефти.
  • Организовать собственное производство сопутствующих технологических материалов: реагентов, катализаторов, добавок. Сняв тем самым зависимость от импортных поставок.

Понятно, что решение столь широкого спектра проблем, нашедших отражение в «Энергетической стратегии России до 2030 г.» потребует мер как государственной поддержки, так и значительных усилий со стороны компаний-производителей нефтеперерабатывающей отрасли.

Где в России добывают нефть?

Современная география добычи нефти в России сформировалось еще в позднем СССР, за исключением новых месторождений на востоке страны. Добыча нефти ведется в 34 регионах России, но преимущественно сконцентрирована в Западной Сибири и Урало-Поволжье, на которые приходится 80% всей добываемой в стране нефти.

Добыча нефти в Западной Сибири

Главный регион добычи нефти в России – Ханты-Мансийский автономный округ (ХМАО), его доля – 51% добычи нефти в 2019 году.

В конце 1980-х гг. доля ХМАО в добыче РСФСР достигала 60%, но из-за форсирования разработки и большой обводненности недр добыча стала сокращаться. Во время экономического кризиса и низких цен на нефть в 1990-х гг. добыча снизилась в 2 раза, но рост нефтяных котировок в 2000-х гг. позволил привлечь финансирование, иностранные технологии и опыт в нефтяную отрасль, что увеличило уровень добычи в ХМАО до 80% от советских пиков. Особенность ХМАО – большая концентрация добычи на зрелых месторождениях (в т.ч. Самотлоре), которые будут продолжать истощаться, а добыча – медленно сокращаться.

Добыча нефти по регионам России в 2019 г. Расчет автора по данным нефтяных компаний, региональных властей, публикаций ЦДУ ТЭК и СМИ

Второй по масштабам добычи нефти и газового конденсата регион – Ямало-Ненецкий АО (ЯНАО, 11% добычи нефти), специализирующийся на добыче газа (больше 80% от добычи газа в стране). Особенность региона – большая часть территории находится в суровом климате, что осложняет добычу природных ресурсов, которыми богат округ.

Кроме основных регионов Западной Сибири добыча осуществляется на других территориях, больше всего в Томской и Тюменской (без учета ХМАО и ЯНАО) областях.

Добыча нефти в Урало-Поволжье

Это старый район нефтедобычи, освоение началось еще при Сталине. Добыча сконцентрирована в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской, Самарской, Астраханской областях и Пермском крае.

Наибольшая добыча в Татарстане – 6,5% добычи в стране, которая упала с максимальных значений 1970 г. в 3 раза (со 102 млн тонн до 37 млн тонн в 2019 г). В Татарстане до сих пор эксплуатируется одно из крупнейших месторождений России – Ромашкинское, на котором нефть добывается с конца 1940-х гг.

Добыча нефти на Северном Кавказе

Северный Кавказ – самый старый район добычи нефти в России, которая ведется с 19 века, основные месторождения сильно истощены. В СССР производство концентрировались в Чечне и Ингушетии, сейчас в них практически нет добычи нефти. В 2019 году доля Северного Кавказа не превышает 0,3% от добычи в стране, основные регионы – Краснодарский край и Ставрополье.

Добыча нефти в Тимано-Печоре

Добыча осуществляется в двух регионах: Республике Коми и находящемся за полярным кругом в сложных погодных условиях – Ненецком автономном округе (НАО). Если добыча нефти в Коми достигла пика в 1980-х годах, то в НАО добыча начала развиваться только в 1990-х годах из-за прихода иностранных инвесторов в рамках соглашения о разделе продукции. В Тимано-Печоре добывается 5,5% от добычи в стране.

Добыча нефти в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке

В СССР добыча нефти в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке не осуществлялась (за исключением Сахалина, где добыча была незначительной – 2 млн т в год). В 1990-х гг. началась добыча нефти на шельфе Сахалина – проекты СРП Сахалин 1,2 (позже – 3). С 2010-х гг. добыча стала активно развиваться в Красноярском крае, Иркутской области и Якутии, откуда нефть преимущественно экспортируется в азиатские страны (Китай, Япония, Корея) по трубопроводу ВСТО. В регионах Восточной Сибири и Дальнего Востока добывается 13,5% нефти, больше всего – на Ванкорском месторождении Красноярского края. Большие запасы нефти и близость азиатских рынков сбыта делает восточные регионы самыми перспективным для развития нефтедобычи.

Путин на открытии нефтяного месторождения Ванкор

Изменение добычи нефти в регионах России с 1980 по 2019 гг.

За период с 1980 г. по 2000 г. добыча нефти в России сократилась на 40%, преимущественно за счёт падения добычи в ХМАО, Татарстане и Башкирии. С 2000 г. по 2019 г. произошло как частичное восстановление добычи в старых нефтедобывающих регионах, так и начало добычи на востоке страны. Это позволило вплотную приблизиться к советскому рекорду 1983 года – 563 млн тонн.

Химический состав нефти

С химической точки зрения состав нефти и газа очень прост. Основными элементами, образующими нефть и газ, являются углерод – С и водород – Н. Содержание углерода в нефтях – 83 – 89 %, содержание водорода – 12 – 14 %. В небольших объемах в нефтях содержатся сера – S, азот – N и кислород – О. Углерод и водород присутствуют в нефти в виде множества соединений, называемых углеводородами.

Нефть представляет собой горючую маслянистую подвижную жидкость от светло–желтого до темно–красного, коричневого и черного цвета, состоящую из смеси различных углеводородных соединений. В природе нефть очень разнообразна по своему качеству, удельному весу и консистенции: от весьма жидкой и летучей до густой смолообразной.

Известно, что химические элементы соединяются между собой в определенных соотношениях согласно их валентности. Например, молекула воды – Н2О состоит из двух атомов водорода, имеющих валентность – 1, и одного двухвалентного атома кислорода.

Самым простым по химическому составу углеводородным соединением является метан – СН4. Это горючий газ, являющийся главным компонентом всех природных горючих газов.

Обычное содержание метана в природных газах превышает 90 – 95 %.

Следующим за метаном соединением является этан – С2Н6,

Затем, пропан — С3Н8,

бутан — С4Н10, пентан – С5Н12, гексан – С6Н14 и т.д.

Как отмечалось выше, начиная с пентана, газообразные углеводороды переходят в жидкие, т.е. в нефть. Формула пентана продолжает тот же непрерывный ряд углеводородных соединений, относящихся к группе метановых.

В этой группе все связи углерода задействованы, т.е. использованы на соединение с атомами водорода. Такие соединения называются предельными или насыщенными. Они нереакционноспособные, т.е. не способны присоединять к своей молекуле молекулы других соединений.

Углерод в соединении с водородом способен образовывать бесчисленное множество углеводородных соединений, различающихся своим химическим строением, а, следовательно, и свойствами.

Различают три основные группы углеводородных соединений:

Первая группа – метановые (или алканы). Их общая формула СnH2n+2. Именно об этой группе соединений говорилось выше.

Они являются полностью насыщенными, т.к. все валентные связи использованы. Поэтому химически они наиболее инертны, не способные к химическим реакциям с другими соединениями. Углеродные скелеты алканов представляют собой либо линейные (нормальные алканы), либо разветвленные цепи (изоалканы).

Вторая группа – нафтеновые (или цикланы). Их общая формула СnH2n. Их основные признаки – наличие пяти – или шестичленного кольца из атомов углерода, т.е. они образуют в отличие от метановых замкнутую циклическую цепь (отсюда — цикланы):

Это тоже насыщенные (предельные соединения). Поэтому в реакции они практически не вступают.

Третья группа – ароматические (или арены). Их общая формула СnH2n-6. Они образованы шестичленными циклами, основанными на так называемом ароматическом ядре бензола – С6Н6. Их отличительная особенность – наличие двойных связей между атомами.

Среди ароматических углеводородов выделяются моноциклические, бициклические (т.е. сдвоенные кольца) и полициклические, образующие многокольцевые соединения типа пчелиных сот.

Углеводороды, в том числе нефть и газ, не являются веществами определенного и постоянного химического состава. Они представляют сложную природную смесь газообразных, жидких и твердых углеводородных соединений метанового, нафтенового и ароматических рядов. Но это не простая смесь, а система сложного углеводородного раствора, где растворителем являются легкие углеводороды, а растворенными веществами – прочие высокомолекулярные соединения, включая смолы и асфальтены, т.е. даже и неуглеводородные соединения, входящие в состав нефтей.

Раствор от простой смеси отличается тем, что входящие в него компоненты способны химически и физически взаимодействовать, приобретая при этом новые свойства, которые не были присущи исходным соединениям.

Другие методы добычи нефти

В процессе эксплуатации месторождения происходит уменьшение энергии пласта и фонтана. В этом случае переходят на механизированные способы подъема нефти:

  • газлифтный;
  • насосный.

Газлифтный способ

Осуществляют закачкой в скважину газа. Если закачивается воздух, способ называется эрлифтным.

Газ подают компрессорами от газлифтной станции либо из газовых пластов, находящихся под давлением (бескомпрессорным способом).

Газлифтный способ предпочтительнее эрлифтного, так как воздух может ухудшить качество нефтяного продукта ввиду его окисления.

Преимущества газлифтного способа:

  • размещение оборудования на земле;
  • отсутствие в скважине насосов с быстроизнашиваемыми частями;
  • отбор большого объёма жидкости с любой глубины;
  • несложная регулировка дебита.

Недостатком является повышенная коррозия трубопроводов.

Насосный способ

Используется при значительном снижении уровня пласта, когда газлифтный способ становится неэкономичным.

Виды насосов:

Насосный способ добычи нефти

  • штанговый скважинный плунжерный насос;
  • бесштанговый погружной центробежный насос;
  • винтовые насосы.

Чаще применяют штанговые насосы. Они имеют плунжер небольшого диаметра, который опускают в скважину ниже уровня жидкости. Приводом установки является станок-качалка.

Винтовые насосы выдавливают жидкость методом ротации. Ротор имеет винтовую форму небольшого диаметра с глубокой и очень редкой резьбой. Он вращается внутри неподвижного статора. Двигатель установлен на земле, к нему крепятся штанги, которые обеспечивают работу ротора.

Возможен вариант использования погружных электродвигателей с редуктором, который обеспечивает вращение ротора. Винтовые насосы надёжны, устойчивы к твёрдым абразивным частицам и экономичны. Срок эксплуатации их более продолжительный, чем у штанговых насосов. Ещё одно преимущество — первоначальные финансовые затраты ниже, чем при других способах механизации. Недостатком является невозможность работы с агрессивными средами.

В ловушке

Помимо чисто научного интереса гипотезы, объясняющие происхождение нефти и газа, имеют еще и политическое звучание. Действительно, раз уж нефть может получаться из неорганических веществ и темпы ее образования не десятки миллионов лет, как предполагает биогенная концепция, а во много тысяч раз выше, значит, проблема скорого исчерпания запасов становится как минимум не столь однозначной. Однако для нефтяников вопрос о том, откуда берется нефть, принципиален скорее с той точки зрения, может ли теория предсказать, где именно нужно искать месторождения. С этой задачей органики справляются лучше.

В сугубо прагматическом отношении для добычи важно знать даже не то, где нефть зародилась, а где она находится сейчас и откуда ее можно извлечь. Дело в том, что в земной коре большая часть нефти не остается в материнской породе, а перемещается и скапливается в особых геологических объектах, называемых ловушками

Даже если предположить, что нефть имеет неорганическое происхождение, ловушки для нее все равно за редким исключением находятся в осадочных бассейнах.

Под действием различных факторов углеводороды отжимаются из нефтематеринских пород в породы-коллекторы, способные вмещать флюиды (нефть, природный газ, воду). Таким образом, нефтяное месторождение — вовсе не подземное «озеро», заполненное жидкостью, а достаточно плотная структура. Коллекторы характеризуются пористостью (долей содержащихся в них пустот) и проницаемостью (способностью пропускать через себя флюид)

Для эффективного извлечения нефти из коллектора важно благоприятное сочетание обоих этих параметров

Типы коллекторов

БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ЗАПАСОВ НЕФТИ СОДЕРЖИТСЯ В ДВУХ ТИПАХ КОЛЛЕКТОРОВ

Терригенные (пески, песчаники, алевролиты, некоторые глинистые породы и др.) состоят из обломков горных пород и минералов. Этот тип коллекторов наиболее распространен: на них приходится 58% мировых запасов нефти и 77% газа. В качестве пустотного пространства, в котором накапливается нефть, в основном выступают поры — свободное пространство между зернами, из которых состоит коллектор.

Карбонатные (в основном известняки и доломиты) занимают второе место по распространенности (42% запасов нефти и 23% газа). Имеют сложную трещиноватую структуру. Нефть обычно содержится в кавернах, появившихся в результате выветривания и вымывания твердой породы, а также в трещинах. Наличие трещин влияет и на фильтрационные свойства коллектора, обеспечивая проводимость жидкости.

Вулканогенные и вулканогенно-осадочные (кислые эффузивы и интрузивы, пемзы, туфы, туфопесчаники и др.) коллекторы отличаются характером пустотного пространства — в основном это трещины, — резкой изменчивостью свойств в пределах месторождений.

Глинисто-кремнисто-битуминозные отличаются значительной изменчивостью состава, неодинаковой обогащенностью органическим веществом. Промышленная нефтеносность глинисто-кремнисто-битуминозных пород установлена в баженовской (Западная Сибирь) и пиленгской (Сахалин) свитах.

Двигаясь по коллектору, флюид в какой-то момент может упереться в непроницаемый для него экран — флюидоупор. Слои такой породы называют покрышками, а вместе с коллектором они формируют ловушки, удерживающие нефть и газ в месторождении. В классическом варианте в верхней части ловушки может присутствовать газ (он легче). Снизу залежь подстилается более плотной, чем нефть, водой.

Классификации ловушек чрезвычайно разнообразны (часть из них см. на рис.). Наиболее простая и с точки зрения геологоразведки, и для дальнейшей добычи — антиклинальная ловушка (сводовое поднятие), перекрытая сверху пластом флюидоупора. Такие ловушки образуются в результате изгибов пластов осадочного чехла. Однако помимо изгибов внутренние пласты претерпевают и множество других деформаций. В результате тектонических движений, например, пластколлектор может деформироваться и потерять свою однородность. В этом случае процессы геологоразведки и добычи оказываются намного сложнее. Еще одна неприятность, которая поджидает нефтяников со стороны ловушек, — замещение проницаемых пород, обладающих хорошими коллекторскими свойствами, например песчаников, непроницаемыми. Такие ловушки называются литологическими.

Устройство скважин

Добыча нефти производится через скважину, которую в первую очередь нужно пробурить. Бурением занимаются буровые установки, которые зачастую называют нефтяными вышками, хотя с добычей нефти они связаны мало.

В длину скважина может достичь трех километров, а типовый ее диаметр – 14,6 см. Дно скважины называется забоем. Если на дне забоя по случайности окажется какой-либо инструмент, извлечь его оттуда практически невозможно и скважина может стать непригодной к добыче.

Нефтяная скважина — конструкция

Пространство вне обсадной колонны заливается цементом, чтобы пласты не сообщались между собой, и между ними не циркулировала вода.

Цементное кольцо со временем может разрушиться, что приведет к заколонной циркуляции пород. В этом случае в скважину попадает вода или газ, часто в значительно больших объемах, чем желаемый ресурс.

Для поступления ресурса на дно забоя проводят перфорацию – проделывают небольшие отверстия в цементном кольце и обсадной колонне. Таким образом, скважина состоит из:

  • Цементного кольца;
  • Обсадной колонны;
  • Забоя.

Забой должен находиться ниже нефтяного пласта.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации