Отправить человека исследовать космическое пространство намного легче, чем добывать нефть из недр земли. Сильного давления в космосе нет, атмосфера нашей планеты почти однородная, и, в конце концов, сегодня даже через обычный телескоп каждый желающий может увидеть, что происходит в небе. А вот с нефтью, которая спрятана под землей дела обстоят намного сложнее.
Добыча нефти в прошлом представляла собой незамысловатый процесс. В некоторых местах «черное золото» прорывалось фонтанами прямо на земную поверхность, и его можно было тут же набирать в емкости. Далее в статье поговорим о том как добывают нефть, о таких основных процессах как подготовка к разработке, бурение скважин и управление добычей.
- Рост сложности и технологий добычи нефти
- Где добывается нефть в России — лидирующие предприятия
- Сколько осталось нефти под землей
- Технологии добычи нефти и их недостаточная экономическая эффективность
- Как добывают нефть на примере предприятия «Газпромнефть-Хантос»
- Сколько получают бурильщики и какой у них график работы?
- Разработка месторождений нефти — подготовка и процесс бурения
- Управление добычей нефти
- Каротаж скважины — очистка от парафина
- Пластовая жидкость и ее разделение
- Лаборатория нефти
- Экология добычи нефти
- Лидирующие позиции России в технологии добычи нефти
Рост сложности и технологий добычи нефти
В древнем Египте с помощью нефти бальзамировали труты, в древней Индии из нефти изготавливали битум и асфальт, в Византии, как свидетельствуют исторические источники, нефть использовалась уже в качестве топлива для примитивных огнеметов, установленных на кораблях – такой процесс назывался «греческий огонь».
Проходили годы, десятилетия, столетия. Запасы нефти, расположенные в удобных местах, истощились, а человечество с головой погрузилось в углеводородную фазу, поставив всю мировую экономику в зависимость от добычи столь необходимых газа и нефти.
Поэтому, если кто-то из вашего окружения с упоением рассказывает про солнечные батареи, ноутбуки и айфоны, можно лишь зевнуть и скептически улыбнуться, ведь четко ясно, что современная цивилизация базируется не на гаджетах, а на углеводородах.
Не зря нефть называют «Черным золотом» — это соответствует действительности на все 100%. Нефть – основа топлива для кораблей, самолетов, машин, а мазутом и газом топят котельные.
Людей повсеместно окружают пластмассовые вещи, и даже в аптечке у каждого есть аспирин, который синтезируется именно из нефти. Полвека назад у человека не осталось другого выбора, как научиться вести добычу нефти из таких мест, которые до недавнего времени считались фактически недоступными для освоения в коммерческих целях. Существенный вклад в разработку необходимых для добычи нефти «космических технологий», что приятно сознавать, внесли ученые и инженеры нашей страны.
Где добывается нефть в России — лидирующее предприятие «Газпромнефть-Хантос»
В России есть действующее Южно-Приобское месторождение «Газпромнефть-Хантос» — непрерывно развивающееся нефтяное предприятие, одно из основных добывающих дочерних предприятий компании «Газпром нефть» в ХМАО-Югры, функционирующее с 2005 года.
На сегодняшний день предприятие занимает лидирующие позиции среди работающих на территории Югры компаний по темпам прироста нефтедобычи. При желании каждый из вас может увидеть это грандиозное инженерное чудо!
Сколько осталось нефти под землей
Сразу хочется сообщить хорошую новость – под землей нефти много. Если вы хоть раз в жизни пробовали вкусный слоеный пирог, то вам не сложно будет визуализировать то, как наша планета «выглядит внутри», и состоит она из многочисленных пластов разных пород.
В ней содержится существенный запас нефти, позволяющий обеспечить мировое потребление на период от 15 до 30 лет.
Технологии добычи нефти и их недостаточная экономическая эффективность
А вот теперь немного о грустном. Технологии человечества на сегодняшний день пока что недостаточно продвинуты для полномасштабного и эффективного с экономической точки зрения освоения Баженовской свиты. В 2017 году в Ханты-Мансийске «Газпром нефть» открыла технологический центр «Бажен», но сейчас способы коммерческой добычи нефти из группы этих пород находятся в стадии разработки.
Если не строить далеко идущих планов, то в ближайшие десятилетия имеется обоснованная надежда вытянуть для полновесного и эффективного с экономической точки зрения освоения Баженовской свиты примерно 5% залегающих там углеводородов.
Как добывают нефть на примере предприятия «Газпромнефть-Хантос»
Чтобы вы имели четкое представление, какие сложности есть, расскажем о том, как работает предприятие «Газпромнефть-Хантос», добывающее на сегодняшний день порядка 15 миллионов тонн нефтяного эквивалента ежегодно. Вам нужно представить кирпичи, которые пропитаны нефтью, спрятанные под землей на глубине 3 километра. Кирпичи спрессованы в тонкий пласт, высотой в 15-20 метров, и его сверху и снизу, подобно слоям пирога, обрамляют другие породы.
Для того чтобы получить доступ к этим кирпичам, нефтяники организуют буровую площадку. Нужную точку в окрестностях Ханты-Мансийска обозначают геологи, затем на этом месте из песка отсыпают огромную площадку, изолированную от воды. Чтобы вы наглядно представляли размеры – это примерно два футбольных поля.
Вокруг площадки сооружают вал из песка, и это делается на случай аварийных ситуаций, чтобы нефть никуда не утекла. На самой площадке собирают монструозную буровую установку, представляющую собой многоэтажное здание, которое передвигается от скважины к скважине по рельсам с оглушительным грохотом.
Начинается бурение, и по мере продвижения бура вглубь земли, ствол скважины укрепляется трубами. Это делается для того, чтобы скважина не схлопнулась, а сам бур, подобно шомполу в гладкоствольном ружье, свободно ходил по стволу. Между горной породой и трубами свободное пространство «тампонируется», проще говоря, заливается цементом. Безусловно, не каждый понимает, как выглядит сам бур.
Это в большинстве случаев внушительного вида болванка, изготовленная из очень прочного материала. В шахту бурильщики подают воду, которая приводит бур во вращение, а затем возвращается обратно по стенкам шахты. Вращающийся бур углубляет скважину именно в том направлении, которое ему указывают сверху.
Давайте представим, что вы играете в бильярд, но по металлическим шарам, пытаясь загнать их в лузы, ударяете не кием, а струей воды из водяного пистолета. Но вот при добыче нефти вы не только не видите шара, но и располагаетесь от него на большом расстоянии, достигающем несколько километров. Российские бурильщики сегодня решают примерно аналогичные задачи.
Чтобы пробурить одну скважину понадобится несколько недель. Как мы уже говорили выше, буровая установка стоит на рельсах. После того, как работа над очередной скважиной завершена, буровая установка сдвигается на несколько метров для бурения очередной скважины, затем еще одной и еще, и процесс идет до тех пор, пока не появится целый «куст» из 12-18 скважин.
Бурение скважин на первом километре осуществляется более-менее вертикально, но в дальнейшем они плавно сворачивают в разные стороны, и практически перетекают в горизонтальную плоскость, и в итоге получается самый реальный подземный куст.
Без соответствующего порядка, безусловно, высокие технологии не могут функционировать. За всеми объектами тщательно следят, поэтому они находятся в идеальной чистоте, все точно подписано и ошильдено.
Сколько получают бурильщики и какой у них график работы?
Все сотрудники ходят в защитных очках и касках, включая начальство. Заработная плата у рядовых бурильщиков соответствующая – порядка 200 тысяч рублей за месячную смену. После месяца работы, бурильщик месяц отдыхает.
Такой режим имеет как плюсы, так и минусы. Среди плюсов можно отметить следующие:
- Питание на высоком уровне. Качество, как в ресторане;
- Бурильщики снабжаются всем необходимым, поэтому расходов почти нет. В итоге домой можно привезти нетронутую зарплату;
- В период вахты соблюдается Трудовой Кодекс. За смену вахтовик трудится 12 часов, у него есть все социальные гарантии.
Минусы тоже есть:
- Погодные условия бывают довольно суровыми – здесь очень холодно;
- Если у человека есть семья, то подобный «рваный» график месяц через месяц не всем подходит.
Безусловно, для молодого сотрудника без семьи и детей такая работа подходит идеально. Высокая зарплата и месяц отдыха перед очередной вахтой позволяют хорошо провести время и съездить в путешествие.
Разработка месторождений нефти — подготовка и процесс бурения
Поговорим опять о то как добывают нефть на этапе бурения скважины. Многие ошибочно предполагают, что когда бур достигает пласта, можно подсоединять трубу и выкачивать нефть. Это не так! Чтобы пробурить одну вертикальную скважину, компании нужно раскошелиться на 35-45 миллиона рублей. Теоретически, столичный житель с хорошим бизнесом, может продать находящуюся в центре недвижимость и у себя на участке с загородным домом пробурить вниз мощную трубу, но даже если ему и посчастливится найти в недрах земли хоть немного нефти, он никак не сможет «вытащить» ее на поверхность.
Геологам, чтобы достать нефть, приходится совершать поистине ювелирную операцию, которая называется гидроразрывом пласта. Как это происходит?
Под сильнейшим давлением в скважину закачивается вода, которая разрывает пласт, образовывая трещины. В них загоняется песок, который не дает возможности трещинам сомкнуться обратно. «Газпром нефть» обладает ведущими технологиями гидроразрыва. В 2016 году именно на месторождении «Газпромнефть-Хантоса» был проведен рекордный гидроразрыв пласта в 30 стадий! После него забой (нижний конец) скважины стал похож на ершик, которым мы моем посуду.
Но это еще не окончание работ! Для того чтобы нефть пошла наверх, ее нужно снизу подтолкнуть напором воды. И здесь перед геологами стоит задача: сделать тщательные расчеты, указывающие, в какие именно скважины нужно воду закачивать, а из каких уже можно забирать нефть, идущую к бурильщикам вверх. По мере того, как нефть откачивается, в пластах меняется давление, поэтому это непрекращающийся рабочий процесс: в одни скважины нагнетают воду, а на дно других опускают насосы, которые под адским давлением «выгоняют» нефть на поверхность.
Чудовищное давление, сопровождающее добычу нефти, — веская причина, чтобы поддерживать порядок на производстве и выплачивать сотрудникам высокую заработную плату.
Заостряем внимание, что на месторождении большая часть оборудования отечественного производства с непривычными для компьютерщика надписями на кириллице и характерными черными шильдиками.
Приятно осознавать, что наша страна на сегодняшний день является лидером по разработке нефтяных технологий.
Итак, соберем воедино все проведенные работы:
- Были пробурены скважины;
- проведен комплекс гидроразрывов;
- создана сложнейшая система сообщающихся под высоким давлением сосудов;
- произведена очистка стволов шахт от постороннего мусора и песка.
Управление добычей нефти
Вот теперь на поверхность пошла нефть, а дальше в работу подключились операторы. Еще несколько лет назад им приходилось обходить все скважины по кругу и собирать пробы пластовой жидкости в бутылки. Эти образцы представляют собой некий взбитый коктейль из темного шоколада, а по запаху напоминают бензин с любой заправочной станции. Повернув вентиль, оператор нацеживал в бутылку пенную водно-нефтяную смесь, а затем посылал в скважину звуковую волну посредством специального устройства. Это делалось для определения текущей глубины скважины. До сих пор, кстати, существует интересная традиция для начинающих операторов. После того, как они прошли испытательный срок, начальство обмазывает их пластовой жидкость – это обряд посвящения в нефтяники.
Сегодня песчаную площадку, которая летом напоминает выжженную пустыню в арабских странах, часто посещать не нужно, так как скважины оснащены датчиками. Они снимают все показания в режиме реального времени, а затем передают их в управленческий центр.
До настоящего времени автоматизация этим бы и ограничилась – все же управлять всеми вентилями и приборами удобней из центра управления, чем бегать по кустовой площадке, переговариваясь с операторами по рации. Но современные реалии стимулируют нефтяные компании находиться в постоянном развитии, ведь добыча нефти год за годом дорожает, а вот платежеспособный спрос на «черное золото» растет не так стремительно, как хочется.
Сейчас нефтяники делают цифровые двойники для месторождений. Вся информация стекается в Центр управления добычей (ЦУД), который имеет сходство по обустройству с Центром управления полетами космических кораблей. Современные мощные компьютеры симулируют при помощи нейросетей происходящие под землей процессы и дают прогноз, какое количество и какой нефти должен выдавать на поверхность каждый насос на каждой скважине, и что надо предпринять для получения максимального результата.
Безусловно, каждый из нас может лишь приблизительно представить, какие процессы происходят под землей при добыче нефти, как двигаются жидкости, работают насосы. В свою очередь цифровой двойник моделирует все предельно точно, каждую минуту корректируя трехмерную картину со свежими показаниями датчиков. Применение данной системы дает возможность извлекать из действующего месторождения по максимуму. И если бы, к примеру, люди без техники добыли бы 6 миллионов тон в год, то компьютерное оснащение помогает увеличить данный показатель почти вдвое – это 10 миллионов тонн!
Каротаж скважины — очистка от парафина
Имеется немаловажный нюанс – находящаяся в недрах земли нефть имеет температуру 100-120 градусов, и этого хватает, чтобы она оставалась жидкой. Но по мере того, как ее поднимают на поверхность, она застывает, и когда ее температура достигает 60 градусов, парафин, входящий в ее состав, начинает оседать на стенках шахты. Для того чтобы данный процесс не мешал добычи нефти, в шахту периодически запускают специальный круглый нож, который скользит вверх-вниз и срезает со стенок парафин.
Вдобавок, в шахте находится огромное количество прочих приборов, выполняющих определенную задачу или передающих нефтяникам какие-то важные сведения. Например, регулярно осуществляется «каротаж» (слово произошло от фр. Carotte – морковка). Во время данного процесса геофизики опускают в ствол зонд, по внешнему виду напоминающий морковку, задача которого – передать на поверхность детальные сведения о породах, которые облегают скважину.
Пластовая жидкость и ее разделение
Пластовая жидкость, представляющая собой, как мы уже говорили выше, смесь воды, нефти и газа, выйдя на поверхность, идет по трубам в небольшой вагончик, напоминающий паука. В нем жидкость с разных сторон измеряется и направляется дальше, на установку предварительного сброса пластовой воды.
На заводе пластовая жидкость помещается в огромный сепаратор, в котором она разделяется на три больших слоя – попутный газ, воду и нефть.
Попутный газ разделяется на две составляющие – природный газ и ШФЛУ (широкая фракция углеводородов). Природный газ, который представлен смесью этана и метана используется для отопления и других хозяйственных нужд, в том числе, и на выработку собственной электроэнергии, что позволяет экономить серьезные суммы. ШФЛУ закачивается в трубу и движется на завод в Тобольск – там из него изготавливают полиэтилен и пропилен. Если раньше попутный газ просто сжигали, то недавно государство внесло изменение в налоговое законодательство и теперь газ выгодней перерабатывать.
Вода возвращается обратно к скважинам и закачивается под землю для поднятия давления в системе.
Оставшуюся нефть подвергают еще большему обезвоживанию, из нее удаляют соли и очищают от механических примесей, из-за которых может произойти засорение трубы.
Лаборатория нефти
Местная лаборатория каждый день делает заборы сотен проб, чтобы проверить качество продукта, как на входе, так и на выходе. Лаборатория оснащена не только отечественным оборудованием, которого, примерно, половина. Но самый главный прибор – угрожающего вида тренога, помещенная в стальной брутальный чемодан, — выпущен отечественным производителем.
Многие из вас удивились бы, узнав, что стоимость этого переносного прибора составляет 2,5 миллиона рублей. Но если бы он бы куплен за границей, то цена могла бы быть в десять раз больше.
Экология добычи нефти
Давайте возвратимся к разговору о добыче нефти. Когда мы говорили о гидроразрыве, вы наверняка представили постапокалиптический пейзаж, напоминающий кадры из американских фильмов: погибшие деревья, изможденные животные с двумя головами, растрескавшаяся безжизненная земля. Но на самом деле все иначе. Возможно, в нашей стране гидроразрыв осуществляется на большей глубине, или применяются более экологичные химикаты, что позволяет оставить земную поверхность в районе добычи нетронутой. Рядом со скважинами располагаются пруды, в которых плавают лебеди. Если вы приедете на экскурсию, то при прохождении инструктажа по технике безопасности, вам в деталях расскажут, куда бежать, если прозвучит сигнал «медведь пришел». На месторождении вы не почувствуете характерного химического запаха.
Лидирующие позиции России в технологии добычи нефти
Испытываешь гордость, что в плане культуры производства, мы, безусловно, за последние двадцать лет продвинулись далеко вперед. И если раньше нам казался недостижимым уровень немецкой и японской промышленности, то сегодня наши крупные производственные предприятия могут смело похвастаться тем, что ответственность и аккуратность – их визитная карточка. Причем такой уровень достигнут не только на столь высокотехнологичных производствах, как нефтехимия и нефтедобыча. Сегодня Россия имеет полное право называться цивилизованной индустриальной страной и может многие другие страны с запасами углеводородов поучить как добывают нефть в условиях ее залегания в глубоких пластах .
Многие люди, как будто и сегодня находятся в дремучем прошлом, думая, что добывать нефть проще простого. Нашел месторождение, опустил «насос» и качай! На самом деле дела обстоят иначе, и добыча нефти представляет собой очень высокотехнологичный процесс, который, возможно, можно сравнить с производством современных микропроцессоров. Фактически, лишь немногие государства имеют возможность самостоятельно заниматься разработкой сложных месторождений. Россия – именно такое государство, и мы можем по праву гордиться этим.
