Середа Н.Г. Основы нефтегазового дела. Основы нефтяного и газового дела

• Название: Основы нефтяного и газового дела
• Анкор: Середа Н.Г. Основы нефтегазового дела.doc
• Дата: 04.02.2017
• Размер: 12.41 Mb.
• Имя файла: Середа Н.Г. Основы нефтегазового дела.doc
• Тип: Книга; #2110
• страница: 2 из 26

ВВЕДЕНИЕ

КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Нефть как горючий и смазочный материал, а также как лечебное средство против некоторых болезней известна человечеству с незапамятных времен. О том, что на Апшеронском п-ове имеется нефть, знали еще в далеком. прошлом. Состояние бакинского нефтяного промысла описано венецианским путешественником Марко Поло. С древних времен добывали нефть и на севере нашей страны — в районе р. Ухты.

Техника добычи нефти вначале была ^примитивной. Нефть добывали из ям, вырытых в местах ее вькодов на поверхность. Позднее стали сооружать колодцы, которые крепили деревянными венцами или -камнем. Скапливающуюся нефть черпали бадьями или бурдюками вручную или с помощью конной тяги.

Несмотря на то, что начало добычи нефти в нашей стране уходит в далекое прошлое, временем рождения отечественной нефтяной промышленности принято считать 1864 г. В этом году в долине р. Кудако на Кубани было начато бурение ударным способом первых в России нефтяных скважин, стенки которых крепились металлическими обсадными трубами. В одной из скважин 16 февраля 1866 г. с глубины 55 м забил первый фонтан нефти с суточным дебитом 12 тыс. пудов (около 200 т/сут).

В 1964 г. советские нефтяники отметили столетие отечественной нефтяной и газовой промышленности. С тех пор в первое воскресенье сентября ежегодно отмечается Всесоюзный день работников нефтяной и газовой промышленности,

Бурение нефтяных скважин стало широко развиваться в России с 70-х годов прошлого столетия. В 1872 г. в районе, Баку эксплуатировались две нефтяные скважины, в 1873 г.— 17, в 1874 г.— 50, а в 1877 г.— уже 296 скважины.

Усовершенствование ударного способа бурения, т. е. внедрение, механизированных ударно-штангового и ударно-канатного способов, позволило увеличить средние глубины нефтяных скважин и приобщить к эксплуатации все более продуктивные нефтяные горизонты. Так, в Бакинском районе.в 1873 г. средняя глубина скважин составляла 22 м, в 1883 г.—59 м, в 1893 г.— 114 м. К 1900 г. в этом районе бурили скважины глубиной до 300 м, а позднее —до 400—500 м.

Применение механического способа бурения способствовало возрастанию добычи нефти. Если за 50 лет с 1821 по 1872 г. в России было добыто всего 361 тыс. т нефти, то уже за один 1879 г. добыча нефти составила 402 тыс. т, в 1882 г.— 827 тыс. т, а в 1892 г.— 4670 тыс. т.

В Баку появляются крупные нефтепромышленные фирмы, конкурирующие между собой в погоне за получением более мощных нефтяных фонтанов. Эта фонтанная горячка приводила к бессистемной, хаотической разработке недр, к огромным потерям нефти в результате открытого ее хранения и частых пожаров на промыслах.

Развивающиеся промышленность и транспорт требовали все больше нефти и нефтепродуктов. Поэтому в конце XIX в. наблюдается бурное развитие отечественной нефтяной промышленности. В Бакинском районе, помимо Балаханов, где вначале была сосредоточена почти вся добыча нефти, вовлекаются в разработку новые площади: Сабунчи, Раманы, Биби-Эйбат, Бинагады и др. В 1893 г. бурится первая скважина в районе г. Грозного, давшая мощный фонтан нефти и определившая дальнейшее развитие грозненского нефтяного района.

В 1898 г. Россия по уровню добычи нефти обогнала передовую капиталистическую страну — США, а в 1901 г. было добыто рекордное для царской России количество нефти — 11,5 млн. т. В 1910—1911 гг. вводятся в промышленную разработку месторождения Майкопского и Эмбинского районов, хотя участие их в общей добыче нефти вначале было незначительным.

Наряду с фонтанной добычей для извлечения нефти использовали и тартание — способ добычи нефти с помощью желонки. Желонка — это в сущности та же бадья, применяемая при колодезной добыче, но только удлиненная и приспособленная к более узким поперечным размерам скважины по сравнению с размером колодца. В связи с ростом глубин скважин ручная и конная тяги при тартании к концу 80-х годов прошлого столетия были заменены механической — от паровой машины. В начале XX в. стали появляться первые электродвигатели.

Способ тартания, применяемый для эксплуатации скважин, связан с тяжелым физическим трудом рабочих (тарталь-щиков). Этот способ добычи нефти громоздкий, дорогой и мало эффективный был единственным способом механизированной добычи нефти в царской России. О широком развитии эксплуатации нефтяных скважин с помощью желонок говорит тот факт, что в 1913 г. 95% всей нефти в России было добыто этим способом.

На промыслах нефть транспортировалась по деревянным лоткам и земляным канавам, хранилась она в открытых земляных амбарах, перевозка ее к потребителям осуществлялась в бочках и бурдюках. Таков был уровень техники нефтепромыслового дела на заре развития нефтяной промышленности.

Несмотря на то, что русским ученым и специалистам принадлежат крупнейшие открытия и изобретения в области нефтяной техники, капиталисты-нефтепромышленники зачастую не использовали эти открытия. Для нефтепромышленника желонка была наиболее простым и надежным средством добычи нефти, в то время как все новое требовало излишних затрат и длительных экспериментов, могущих не оправдать себя.

Поэтому фирма бр. Нобель, установившая в 1876 г. на нескольких скважинах насосы, изобретенные инж. Б. А. Иваниц-ким в 1865 г., после засорения их песком отказалась от насосной эксплуатации и снова стала эксплуатировать эти скважины с помощью желонок.

Такая же участь постигла насосы конструкции инж. Л. М. Соколовского и насосы В. Г. Шухова, несмотря на то, что последние прекрасно эксплуатировались на обводненных скважинах.

В 70-х годах XIX в. В. Г. Шухов разработал и впервые в мире предложил новый способ добычи нефти с помощью сжатого воздуха (компрессорный способ). К этому изобретению нефтепромышленники отнеслись скептически, и лишь в 1897 г. способ добычи нефти с помощью сжатого воздуха был испытан в Баку, но вплоть до национализации промыслов этот способ добычи нефти не нашел широкого распространения.

С именем В. Г. Шухова связаны многие другие изобретения и новшества, сыгравшие большую роль в развитии техники нефтяного дела. По его инициативе и проекту в России были построены первый нефтепровод для перекачки нефти от нефтяных промыслов до бакинских нефтеперегонных заводов и металлические нефтеналивные баржи длиной свыше 150 м и грузоподъемностью до 12 тыс. т. Барж такой конструкции тогда еще не знала зарубежная техника. Известны первые форсунки В. Г. Шухова, в которых в качестве топлива использовался мазут, до того считавшийся бросовым продуктом. С именем В. Г. Шухова связано крупное нововведение в области нефтепереработки — крекинг-процесс, а также много других работ в различных отраслях промышленности.

Много ценных исследований, указаний и советов по развитию нефтяной техники в свое время было сделано великим русским ученым Д. И. Менделеевым. Во всех основных вопросах нефтяной техники Д. И. Менделеев давал свои предначертания, определяя путь развития отечественной нефтяной промышленности.

Говоря о развитии дореволюционной нефтяной промышленности, нельзя не упомянуть о талантливых русских геологах И. М. Губкине и Д. В. Голубятникове. Д. В. Голубятникову принадлежат монографии по Биби-Эйбатскому, Бинагадинскому и другим месторождениям. Своими работами Д. В. Голубятников внес огромный вклад в геологическое изучение нефтяных месторождений Апшеронского п-ова.

С именем И. М. Губкина связана история развития всех основных районов добычи нефти в нашей стране. Геологиче-ским исследованием нефтяных месторождений Азербайджана И. М. Губкин начал заниматься в 1913 г. На основании этих исследований им были разработаны основные положения о геологической структуре нефтяных месторождений этого района.

И. М. Губкин сыграл большую роль в правильной оценке и открытии Майкопских месторождений. На основе исследований Нефтяно-Ширванского месторождения И. М. Губкин впервые доказал существование «рукавообразных» залежей нефти, приуроченных к дельтам и руслам древних рек.

Для увеличения прибыльности нефтяного дела наиболее инициативные и обладающие большими капиталами нефтепромышленники вводят ряд усовершенствований на промыслах, нефтеперерабатывающих заводах, при транспортировке нефти.

На рубеже XIX в. на ряде промыслов в качестве двигателей при эксплуатации с помощью желонок стали применять электродвигатели, делались первые попытки оборудовать фонтанные скважины арматурой в целях ликвидации бесконтрольного открытого фонтанирования, сооружались стальные нефтепроводы, связывающие промыслы с нефтеперерабатывающими заводами, строились нефтеналивные баржи и танкеры, металлические резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов.^

Однако после 1901 г. вплоть до Великой Октябрьской революции добыча нефти в России не возрастала и сохранялась на уровне 8—10 млн. т в год. Нефтяные монополии в погоне за максимальными прибылями искусственно поддерживали «нефтяной голод» в стране, сдерживали развитие добычи нефти.

После Великой Октябрьской революции социалистическая нефтяная промышленность стала служить на благо народа, на благо развития отечественной индустрии и сельского хозяйства.

В первые годы после национализации нефтяных промыслов: все усилия молодого Советского государства были направлены на восстановление народного хозяйства страны, разрушенного -в результате империалистической и гражданской войн. Но уже с 1923 г, начался процесс технического перевооружения нефтедобывающей промышленности.

В бурении техническая реконструкция выразилась в замене старого, ударного способа новым, более прогрессивным, вращательным способом. В 1924 г. был испытан в промышленных условиях первый советский турбобур системы М. А. Капелюшникова, явившийся прообразом современных многоступенчатых турбобуров. Создаются первые конструкции отечественного оборудования для бурения скважин.

Зарождается нефтяное машиностроение на базе старых промысловых мастерских и мелких заводов. В добыче нефти с 1923 г. начинается внедрение на промыслах глубиннонасосного способа эксплуатации скважин. В широких масштабах проводится электрификация нефтяных промыслов. Замена пара электроэнергией позволила резко ускорить процесс вытеснения

желонки и заменить ее более совершенным оборудованием для добычи нефти. Если в 1923 г. в Бакинском районе 55% полученной нефти было добыто тартанием, то к 1932 г. этот способ эксплуатации был практически полностью заменен. Вместо желоночного способа добычи нефти внедряются глубиннонасосный и компрессорный методы эксплуатации скважин. В 1923 г. удельный вес компрессорной добычи нефти в Советском Союзе составлял около 15%, а в 1932 г. этим способом уже добывалось свыше 50% всей нефти.

С каждым годом улучшается геологическое обслуживание промыслов, расширяются разведочные работы на нефть, внедряются новые методы разведки. Развертывается подготовка специалистов для нефтяной промышленности: организованные специализированные институты в Москве, Баку и Грозном стали давать нефтяной промышленности новые пополнения молодых советских специалистов-нефтяников.

В 1928 г. добыча нефти в СССР составила 11,6 млн. т, т. е. превысила максимальный уровень нефтедобычи царской России в 1901 г. Первую пятилетку советские нефтяники выполнили в 2'/2 года.

В годы предвоенных пятилеток продолжалось дальнейшее развитие нефтедобывающей промышленности. В старейшем Бакинском районе на всех месторождениях были вовлечены в разработку нефтеносные горизонты нижнего отдела продуктивной толщи, открыто много новых месторождений. Было введено в разработку большое число новых нефтяных месторождений на Северном Кавказе, в Средней Азии, Казахстане. В конце 20-х годов была открыта первая нефть на востоке страны — в Чусовских Городках Пермской области.

В 1932 г. забили нефтяные фонтаны на Ишимбаевском месторождении в Башкирской АССР. В связи с открытием ишимбаевской нефти и наметившимися большими перспективами нефтеносности Урало-Волжского района XVII съезд ВКП(б) в 1934 г. принял решение взяться серьезно за организацию нефтяной базы в районах западных и южных склонов Уральского хребта.

На месте башкирской деревеньки в короткий срок был построен первый город нефтяников на востоке страны — Ишимбай. Построена железная дорога Уфа — Ишимбай. В Уфе и Ишимбае строятся нефтеперерабатывающие заводы. Резко расширяются разведочные работы на нефть в районах Урало-Поволжья, что привело к открытию в конце 30-х годов группы месторождений в Башкирии, Пермской и Куйбышевской областях.

Добыча нефти в СССР в 1941 г. достигла 33 млн. т, из них 23,5 млн. т было добыто на бакинских промыслах,. 5 млн. т — на Северном Кавказе и около 2 млн. т — в Урало-Поволжье.

Вероломное нападение фашистской Германии на Советский Союз прервало мирную работу советского народа. В связи с угрозой вражеского вторжения в основные нефтедобывающие районы страны (Баку, Грозный, Майкоп) особое значение приобретала новая нефтяная база на востоке страны. Партией и Правительством были приняты меры к значительному усилению поисковых и разведочных работ в районах Урало-Волжской нефтеносной области и среднеазиатских районах, перебазированию в эти районы буровых, строительных и нефтедобывающих организаций со всем необходимым оборудованием и подсобными предприятиями.

Коммунистическая партия по-боевому мобилизовала буровиков, эксплуатационников, переработчиков, транспортников и машиностроителей на преодоление трудностей военного времени, на бесперебойное снабжение фронта нефтепродуктами, столь необходимыми для скорейшего разгрома врага.

Огромных успехов добились нефтяники СССР в послевоенные годы. Уже в первую послевоенную пятилетку промыслы на Кавказе были полностью восстановлены, вступили в строй действующих новые нефтяные месторождения в районах Краснодара и Грозного, а также морские промыслы в районах Баку и Махачкалы.

В 1943 г. в Жигулевских горах на Волге впервые была получена нефть из девонских пластов. В сентябре 1944 г. в центре Туймазинского месторождения из разведочной скв. 100 был получен мощный фонтан нефти из девонских горизонтов с глубины 1700 м. Так была доказана промышленная нефтеносность этих древнейших отложений, распространенных на северо-востоке европейской части Советского Союза.

Девонская нефть хлынула мощным потоком на нефтеперерабатывающие заводы. Туймазинский нефтепромысловый район сразу стал первостепенным среди других районов Советского. Союза.

В 1948 г. была открыта девонская нефть на Бавлинском месторождении в Татарии, а в 1951 г. — восточнее Туймазинского месторождения вступило в строй Серафимовское девонское месторождение, в 1949 г. в Татарии у дер. Ромашкино из разведочной скв. 3 ударил нефтяной фонтан. За короткий срок девонские и угленосные залежи нефти были открыты также в Куйбышевской, Волгоградской, Саратовской, Пермской и Оренбургской областях.

Указания Партии и Правительства, данные на XVII и XVIII партийных съездах о создании новой нефтяной базы на востоке страны, были успешно выполнены.

В 1949 г. был достигнут довоенный уровень добычи нефти в стране: в этом году было добыто 33,3 млн. т нефти, из которых 8 млн. т — в Урало-Волжских районах.

С 1951 г. нефтедобывающая промышленность развивается ускоряющимися из года в год темпами, что обусловлено открытием и вводом в эксплуатацию новых нефтяных месторождений не только в Урало-Поволжье, но также и на Северном Кавказе, в Азербайджане (на суше и на море), республиках Средней Азии, на Украине.

В 1955 г. было добыто 70,8 млн. т нефти, в 1960 г.— 147,9 млн. т, в 1965 г.— 242,9 млн. т.

В 60-х годах вступили в строй действующих новые нефтяные месторождения в Западной Сибири, на п-ове Мангышлак и в Белоруссии. В короткий срок Западно-Сибирский нефтеносный район стал ведущим и по уровню добычи нефти обогнал все другие районы страны. С вводом в действие нефтяных месторождений этого района, а также месторождений п-ова Мангышлак, Белоруссии, Пермской и Оренбургской областей, Удмуртской и Коми АССР темпы роста добычи нефти еще более возросли. Если в восьмой пятилетке (1965—1970 гг.) среднегодовой прирост добычи нефти составлял 21 млн. т, то в следующей пятилетке (1971—1975 гг.) годовой прирост равнялся уже 27,6 млн. т. В 1970 г. было добыто 352,8 млн. т нефти, в 1977 г.— 545,7 млн. т, включая газовый конденсат.

Газовая промышленность как самостоятельная отрасль оформилась сравнительно недавно — в начале 40-х годов. Однако газ в качестве топлива использовался еще в далеком прошлом.

В древних рукописях упоминается, что в районе селения Сураханы, близ Баку, из расщелин земли выбивались струи газа. Жители использовали этот газ для обжига извести и устраивали очаги на месте выходов газа. Выделяющееся из земли невидимое горючее вещество использовали жрецы храмов огнепоклонников. Они прокладывали от места его выхода из земли до углов крыши храма глиняные трубы, зажигали выходящий газ, и «вечный огонь» пылал на храмах, привлекая тысячи молящихся. В Сураханах сохранились развалины одного из таких храмов.

Развитие газовой промышленности в России началось в 1902 г., когда в Сураханах из скв. 1 был получен первый газовый фонтан. Первая газовая скважина обратила на себя внимание многих частных фирм, разрабатывающих бакинские нефтяные месторождения. Началось бурение скважин на газ и подача его по газопроводам на нефтеперерабатывающие заводы для использования в качестве топлива.

Следует отметить, что в Сураханском районе не было чисто газовых залежей. Газ добывался из газовых шапок нефтяных пластов, что приводило к резкому снижению пластовых давлений.

Русские ученые придавали газу большое значение. Д.И.Менделеев, изучая нефтяное и газовое дело в Баку, в своих исследованиях отмечал, что «газ — это топливо будущего, при котором не может быть и речи ни о полноте горения, ни о дыме». Он впервые выдвинул идею использования газа в качестве сырья для химической промышленности.

Однако в царской России не придавалось серьезного значения добыче газа и многие миллиарды кубометров его терялись безвозвратно.

С первых дней национализации нефтяных промыслов был поставлен вопрос об использовании газа, извлекаемого на поверхность вместе с нефтью.

В 1928 г. было добыто 304 млн. м³ газа, в 1937 г.— 2200 млн. м³. Добыча была сосредоточена в основном на бакинских нефтяных промыслах, небольшое количество газа добывалось на грозненских и майкопских промыслах.

Газ все шире стали использовать в народном хозяйстве. На ряде бакинских, грозненских и-майкопских промыслах его используют как рабочий агент при компрессорной эксплуатации скважин и как топливо в газовых двигателях и топках котлов.

Многие жилые дома в районах нефтяных промыслов были газифицированы. В Бакинском и Грозненском районах были построены первые заводы по переработке газа и производству газового бензина.

В 1931 г. в районе Нефтегорска (Майкопский нефтепромысловый район) вступил в эксплуатацию первый в СССР сажевый завод; в качестве сырья для этого завода использовался нефтяной газ.

В 30-х годах на бакинских и Северо-Кавказских промыслах были проведены большие работы по герметизации систем сбора нефти и газа. В результате добыча нефтяного (попутного) газа увеличилась в 1941 г. до 3200 тыс. м³.

Разработка чисто газовых месторождений в предвоенные годы велась только в Дагестанской АССР. Здесь в небольших количествах добывался природный газ на месторождении Дагестанские Огни.

Промышленная добыча природного газа в широких масштабах началась в начале 40-х годов. В 1942 г. было введено в разработку Елшано-Курдюмское газовое месторождение близ Саратова, а в 1943 г.— ряд месторождений в Куйбышевской и Оренбургской областях. Газ из газовых скважин по газопроводам подавался под собственным давлением на электростанции и промышленные предприятия Куйбышева и Саратова.

В 1946 г. был построен первый дальний газопровод Саратов—Москва. Вскоре после этого на базе газовых месторождений Северного Кавказа и Западной Украины была сооружена многониточная система газопроводов Северный Кавказ — Центр и газопровод Дашава—Киев—Брянск—Москва. В 1956г. вступило в строй действующих Шебелинское газовое месторождение на Украине.

В начале 60-х годов была открыта и введена в разработку группа среднеазиатских газовых месторождений и среди них крупнейшее Газлинское месторождение. Газом этих месторождений питаются не только города республик Средней Азии, но и индустриальный Урал, и Москва, куда газ поступает по мощным газопроводам Бухара — Урал и Средняя Азия — Центр.

Протяженность магистральных газопроводов от газовых месторождений Северного Кавказа, Украины, Средней Азии, Туркмении, Коми АССР, Западной Сибири, Оренбургской области до пунктов потребления составила к началу 1977 г. более 100 тыс. км.

Если добыча природного газа по стране из газовых и газо-конденсатных месторождений в 1946 г. была немногим более 2 млрд. м³, то в 1966 г. она возросла до 125 млрд. м³ и в 1977 г.— до 314 млрд. м³.

Развитие газопроводного хозяйства страны вызвало необходимость проведения значительных работ по созданию подземных хранилищ газа вблизи крупных городов, таких как Москва, Ленинград, Киев и др.

Наряду с ростом добычи природного газа, состоящего преимущественно из метана и используемого в основном в качестве топлива, из года в год увеличивается добыча нефтяного (попутного) газа, извлекаемого из недр вместе с нефтью. Этот газ состоит из смеси углеводородов (метан, этан, пропан и др.) и является не только хорошим топливом, но и незаменимым сырьем для нефтехимических производств. Такой газ перед подачей его потребителям в качестве топлива должен, как правило, пройти переработку на. газоперерабатывающих (газобензиновых) заводах. На ГПЗ из газа отделяют тяжелые фракции (бутан и выше), которые в виде сжиженных газов идут на нефтехимические заводы, а также населению в баллонах (баллонный газ).