Основы геологии. Федеральное агентство по образованию ЮжноРоссийский государственный технический университет (нпи)
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) Богуш И.А. ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА Новочеркасск 2007 СОДЕРЖАНИЕ Часть . Основы геологии. Часть . Основы нефтегазового дела 1. Нефть и природный газ – ценные полезные ископаемые. 1.1. История освоения нефтегазовых месторождений и главнейшие нефтегазовые провинции мира. 1.2. Основные проблемы нефтегазовой промышленности России 2. Из чего состоят нефть и газ, и каковы их свойства. 2.1. Химические элементы и соединения в нефтях и горючих газах.3. Происхождение нефти. 4. Происхождение газа 5. Горные породы и их коллекторские свойства. 5.1. Гидрогеологические свойства горных пород. 5.2. Пористость и проницаемость. 6. Формы залегания горных пород. 6.1. Ненарушенные формы залегания осадочных горных пород. 6.2. Складчатые и разрывные нарушения горных пород. 7. Формирование залежей нефти и газа.8. Миграция нефти и газа. 9. Ловушки нефти и газа. 10. Типы залежей нефти и газа. 11. Поиски, разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений. 11.1. Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений. 11.2. Бурение нефтяных и газовых скважин. 11.2.1. Понятие о скважине. 11.2.2. Типы скважин, цели и задачи их бурения. 12. Разработка нефтяных и газовых месторождений. 12.1.Режимы работы скважин. 13. Способы транспортировки нефти, нефте продуктов и газа. Литература Нефть и природный газ – ценные полезные ископаемые. История освоения нефтегазовых месторождений и главнейшие нефтегазовые провинции мира. Охрана окружающей среды при добыче нефти Государственной политикой в области экологии является сохранение природных систем, обеспечивающих устойчивое развитие общества улучшения здоровья населения, повышения качества жизни и демографической ситуации. Экологическая доктрина РФ ориентирована на приоритетность сохранения природы и улучшения окружающей среды как ценнейшей составляющей национального достояния. Объекты разведки и нефтедобычи являются во многих регионах РФ причиной создания экологически напряженной обстановки. При извлечении и подготовки нефти и подачи ее в магистральный нефтепровод в окружающую среду попадают (наряду с нефтью) высокоактивные пластовые воды, попутный нефтяной газ, многие химические реагенты, которые используются в бурении скважин и при интенсификации извлечения углеводородов. Весьма остро стоит проблема аварийности при разливах нефти, вызванных низкой технической надежностью внутри- межпромысловых и магистральных нефтепроводов. По данным МПР России и РО «Гринпис» [ ], потери нефти и нефтепродуктов за счет аварийных ситуаций колеблются от 17 до 20 млн т ежегодно, что составляет около 7% объемов добываемой в России нефти. При стоимости нефти 150-200 долларов за тонну ущерб экономике России составляет 3-4 млрд долл. В результате коррозии и износа нефтебурового оборудования и старых буровых скважин на поверхности проявляются не только нефть, газ, сероводород и пластовые рассолы, но и заколонном пространстве перемешиваются нефть, подземные воды, рассолы. Таких нефтяных и газовых скважин, представляющих собой «мины замедленного действия», по данным МПР [ ] насчитывается более 150 тысяч. При обеспечении экологической безопасности добычи нефти одной из важнейших в нефтяной отрасли является проблема утилизации попутного нефтяного газа. Только в факелах нефтепромыслов Западной Сибири сжигается около 15 млрд м3 этого ценнейшего полезного ископаемого. Общие ресурсы попутного нефтяного газа в объемах нефти добытой в 2005 году оценивается в 5 млд м3. Показатель утилизации попутного газа на предприятиях отрасли варьирует от 24 до 96%, в среднем около 80%. Одним из наиболее рациональных методов утилизации попутных газов является его закачка в смеси с газом-возврата в пласты-коллекторы с целью повышения нефтеотдачи. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) в настоящее время является одним из наиболее развивающихся производственных комплексов Российской экономики. Несомненно, что ведущую роль в развитии ТЭК играет нефтегазовый сектор. Целью энергетической политики РФ является максимально эффективное использование природных топливо-энергетических ресурсов для роста экономики и повышения качества жизни населения страны. Нефть и природный горючий газ являются ценнейшим минеральным сырьем, имеющим чрезвычайно важное значение для экономики России. Нефть и газ приковывали к себе внимание людей с незапамятных времен. Народы разных стран и континентов использовали нефть, асфальты и битумы в медицине, строительстве, в качестве топлива, смазки, освещения, и в военных целях. В настоящее время технический прогресс во всех отраслях промышленности связан с применением нефти и газа. Нефть необходима для развития почти всех видов промышленности, транспорта и сельского хозяйства. Нефть и газ незаменимое сырье для химической промышленности. Из них получают синтетический каучук, пластмассы, синтетические текстильные волокна и ткани, удобрения, спирты, лекарства и другие ценные продукты. Высокая теплотворная способность нефти и газа по сравнению с теплотворной способностью других видов топлив обуславливают постоянное увеличение их доли в топливном балансе страны. Сегодня более 90% добытых нефти и газа сжигается в промышленных топках и двигателях машин. Между тем, они являются ценным сырьем для переработки. Из нефти производят не только топлива (бензин, керосин, дизельное топливо), но также масла и смазки, необходимые любому механизму. Альтернативным топливом бензину считается природный газ, на котором уже работает в России автотранспорт. Сжиженный природный газ - перспективное топливо для авиации. Мировая экономика и политика многих стран в настоящее время диктуются наличием или отсутствием нефти и газа и борьбой за источники углеводородного сырья. Война во Вьетнаме, постоянная напряженность израильско – арабских отношений, оккупация Ирака США, горячие точки в других странах обусловлены столкновениями нефтяных и газовых монополий. Россия в настоящее время поставляет на мировой рынок 18% нефти и является поставщиком газа №1 в мире. До 53% бюджета страны зависит от экспорта этого сырья. Колебания цен на нефть на мировом рынке немедленно сказываются на экономическом положении России и вызывают панику на биржах всего мира. 1.1. История освоения нефтегазовых месторождений и главнейшие нефтегазовые провинции мира. Первым нефтепродуктом, с которым познакомился человек, был асфальт (горная смола), используемый в строительном деле в качестве гидроизоляционного материала (сады Семирамиды) и цементирующего вещества (Ноев Ковчег). В 1832-1835 гг. в Париже впервые были выполнены работы по мощению асфальтом городских улиц. На территории России и СНГ нефть и газ добывались с доисторических времен. При археологических раскопках на Керченском полуострове в местах городов древнего Боспорского царства была обнаружена амфора заполненная нефтью, которая здесь добывалась в конце четвертого века н.э. В Х веке в районе Баку побывал венецианский купец Марко Поло он описал добычу нефти с помощью колодцев и отметил наличие белой нефти, а также храма огнепоклонников. Началом развития нефтяной промышленности в России является 1848 год, когда под руководством В.Н.Семенова и Н.И.Воскобойникова в Биби-Эйбате была пробурена первая в мире нефтяная скважина. К 1860 году добыча нефти в основном с помощью колодцев производилась во многих районах, где были известны нефтепроявления. С 1860 года начался переход от колодезной добычи к добыче с помощью буровых скважин. В 1866 году на речке Кудако на Кубани из неглубокой (70 м) скважины ударил нефтяной фонтан со средним дебитом 17,8 м3 в сутки. В США официальной датой нефтяной промышленности считается август 1859 года, когда была пробурена скважина глубиной 21,03 м давшая с помощью насоса от 1,4 до 4,8 т/сут. нефти. В 1876 г. бурение нефтяных скважин в Туркмении начало «Товарищество братьев Нобель». В 1911 г. в Туркмении добывалось 213 тыс. т. в год. Первое упоминание о добыче нефти на Украине относится к началу 17 века. В 1909 г. добыча нефти в Прикарпатье достигала даже 2 млн. т. В 1911 г. дала первую нефть скважина, пробуренная на о. Сахалин. Длительное время нефть употреблялась, в основном, в необработанном виде для топки, освещения, смазки конной сбруи, колес, лечения кожных болезней скота и т.п. Положение кардинально изменилось после изобретения безопасной керосиновой лампы в 1853 г. Росту добычи нефти способствовали также изобретение двигателей внутреннего сгорания, организации производства смазочных масел, использования мазута как топлива. К 1906 году добыча нефти производилась на всех континентах и на крупных островах, таких как Суматра, Ява, Новая Зеландия, и других, особенно широко в пределах США. Новый этап в расширении географии нефти начался после 1906 года В России в это время стали добывать нефть на Новогрозненском месторождении(1913 г.), в Урало-Эмбенском районе,(1911 г.), на Северном Сахалине (Охинское месторождение 1921 г.). Продолжались открытия в новых областях Европы, Азии, Северной и Южной Америки и Австралии. Важнейшие месторождения обнаружены в Венесуэле (в районе лагуны Маракайбо и бассейне Ориноко) и на берегах Суэцкого залива (АРЕ). Третий этап в открытии новых месторождений нефти начался с 1932 года и продолжался до 1950 года. В этот период был сделан ряд открытий, предопределивших развитие нефтяной промышленности в последующие этапы. К числу их следует отнести открытие нефти в Волго-Уральской, Тимано-Печерской провинциях, первых мелких месторождений газа в Западной Сибири и нефти в Восточной Сибири, нефтяных месторождений в Саудовской Аравии и Кувейте. Весьма важным событием было установление нефтеносности двух крупных бассейнов – Каспийского моря и Мексиканского залива. Началом промышленной добычи нефти в Западной Сибири считается 1965 г., когда ее было добыто около 1 млн. тонн. Месторождения Шаимское, Мегионское, Усть-Балыкское, Сургутское, Самотлорское, Варьеганское, Лянторское и др. На следующем этапе (1951-1964 гг.) открытия нефти и газа в России носили принципиально новый характер. Нефть и газ были открыты в районах с ранее неизвестными проявлениями этих полезных ископаемых. В мире открыто значительное количество месторождений нефти и газа, однако основное количество этих полезных ископаемых содержится в небольшом числе месторождений-гигантов. В промышленно развитых и развивающихся странах выявлено около 30 тыс. нефтяных и газовых месторождений, но лишь в девяти месторождениях (Гхавар, Большой Бурган, Боливар, Сафания, Хафджи, Прадхо-Бей, Киркук, Абкайк и Манифа) содержится более 50% начальных разведанных запасов нефти капиталистического мира. 65% разведанных запасов природного газа содержат шесть гигантских газовых месторождений, почти все они расположены на территории России. Крупные и гигантские месторождения составляют основу сырьевой базы и определяют уровни добычи нефти и газа на несколько десятилетий вперед. Гигантское месторождение Гхавар в Саудовской Аравии содержит более 30 млрд. т нефти, приурочено к ловушке протягивающейся более чем на сотню километров при ширине 50-60 км. Крупнейшее в России Уренгойское газовое месторождение протянулось на 170 км при ширине 30-50 км, обладает запасами 6 трлн. м3 газа. Этого содержания хватило бы, чтобы обеспечивать потребности всего мира в течение 4 лет. Мировые запасы нефти составляют 140,88 млрд. т. Наиболее богаты нефтью страны Ближнего и Среднего Востока – здесь сосредоточено 66,5% ее мировых запасов. Этих запасов хватит на 87 лет при нынешних темпах добычи. Наиболее богата нефтью Саудовская Аравия – 35,51 млрд. т. Второй по запасам нефти регион – Северная и Латинская Америка (Венесуэла, Мексика, США. 14,57% мировых запасов). В Африке сосредоточено 10,26 млрд. т. нефти (7,3% от мировых запасов). Больше всего нефти в Ливии, Нигерии и Алжира. Восточная Европа и страны СНГ занимают четвертое место в мире по запасам нефти (5,7% мировых) из них 6,65% запасов нефти в России. В странах Азии и Океании находится 4,3% мировых запасов. Основные европейские запасы сосредоточены в Норвегии и Великобритании и связаны с морской добычей нефти. ВЕРТИКАЛЬНО-ИНТЕГРИРОВАННЫЕ НЕФТЯНЫЕ КОМПАНИИЛУКОЙЛ Роснефть Сибирская нефтянаяКомпания СИДАНКО Славнефть Сургутнефтегаз Тюменская нефтяная компания ЮКОС НЕФТЯНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬСУБЪЕКТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИБашнефть Ингушнефтехимпром СевосетиннефтегазпромТатнефть ПРОЧИЕ НЕФТЯНЫЕ КОМПАНИИНефтяные компании Нефтедобывающие предприятияТранспорт нефти и нефтепродуктов, Торговля нефтью и Строительство трубопроводов нефтепродуктами Представительства иностранных компаний. Совместные предприятия Рис. 1 Структура нефтяной промышленности РоссииВ 1991 году в добыча нефти в СССР составляла 545 млн. т., а в 1981-90 гг. составляла около 600 млн. т. Различные эксперты называют цифры извлекаемых запасов нефти в России от 7 до 27 млрд. т., что составляет от 5 до 20% мировых. Считается, что за время существования нефтяной промышленности человечеством добыто 85 млрд. т. нефти и оставлено в недрах отработанных месторождений еще80-90 млрд. т. Кроме того, доказанные запасы нефти в настоящее время составляют около 140 млрд. т. Итого, около 300 млрд. т. Объемы извлекаемой нефти в России по подсчетам разных специалистов составляют от 7 до 27 млрд. т, что соответствует от5% до 20% мировых запасов нефти. Распределение запасов нефти по территории России следующее: Западная Сибирь 72,2%; Урало-Поволжье - 15,2%; Тимано-Печерская провинция – 7,2%; Якутия Красноярский край, Иркутская область, шельф Охотского моря около – 3,5%. В 1992 г. началась структурная перестройка нефтяной промышленности по примеру западных стран. К 1995 г сформировалась основная структура нефтяной промышленности России (рис ). Газовая промышленность в России зародилась в 1835 г., когда в С.-Петербурге методом сухой перегонки угля начали вырабатывать искусственный газ, названный светильным. Дореволюционная Россия отставала в использовании газа от других стран мира. В 20 годах в СССР было известно всего пять газовых месторождений. До 30-х годов значение природного газа недооценивалось. Активное развитие газовой промышленности в 50-х годах связано с открытием новых месторождений в Ставропольском и Краснодарском краях, в Тюменской области и на Украине. В 60-е годы поисковые работы переместились на восток страны. Были открыты крупные газовые месторождения в Западной Сибири (Пунгинское, Заполярное, Медвежье, Уренгойское) в Коми АССР (Вуктыльское), Туркмении (Шатлыкское, Ачакское) в Узбекистане (Учкырское, Уртубулакское). Уже в 1984 г. ССР вышел на первое место в мире по добыче газа. Крупнейшим газовым месторождением на юге России является Астраханское газоконденсатное месторождение протяженностью 110 км и шириной 40 км, расположенное в устье реки Волги. Месторождение примыкает к биосферному заповеднику международного экологического значения, частично захватывая дельту реки. Эксплуатация месторождения затруднена сложными геологическими условиями, глубина залегания газа более 4000 м, пластовое давление аномальное 62 МПа, при температуре более 1100С. Сумма сероводорода и диоксида углерода в составе газа более 50%. При эксплуатации извлекается токсичный и агрессивный флюид, содержащий H2S, SO2, NO2, CS2, CO, пыль. За 18 лет эксплуатации добыто 12,4 млрд. м3 газа, при сепарации продукта добыто 15 тыс. т. серы. Вынесено 1,300 тыс. м3 воды с минерализацией 50 г/дм3. Освоение месторождения при нарушении экологических норм может повлиять на животный мир дельты Волги и погубить мировые запасы красной рыбы, 90% которых приходится на Каспийское море. Россия обладает самыми крупными запасами газа в мире – 48,14 трлн. м3, что составляет 31,1% мировых запасов. За Россией следуют страны Ближнего и Среднего Востока: Иран (23 трлн. м3 ), Катар (11,15 трлн. м3) и Саудовская Аравия (6,04 трлн. м3) Природный газ находится под землей не только в чисто газовых месторождениях. Значительные количества его находятся в угольных пластах, в подземных водах и в виде газовых гидратов. В углях находится в растворенном состоянии и местами сорбирован в угленосных породах. Структура газовой промышленности РоссииСобрание акционеров Совет директоров Председатель правления Правление Администрация ОАО «Газпром» Дочерние предприятия, Дочерние хозяйственные общества с ограниченной ответственностью, Закрытые акционерные общества
|