Энергетика ТЭК: Нефть, нефтяная промышленность

а не нефтью, то к горному давлению следует прибавить и капиллярные силы,

которые усиливают отжатие нефти.

Процесс ухода нефти из материнских пород (т.е. из тех, в которых она

образовалась) получил название первичной миграции, или эмиграции. Долгое

время вероятность этого процесса ряд ученых ставили под сомнение, это была

своеобразная ахиллесова пята органических гипотез происхождения нефти.

Однако в последние годы исследованиями геологов ИГИРГИ и ВНИГРИ доказана

возможность эмиграции нефти в виде растворов в сжатых газах и в воде. Попав

в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь. Путешествие по

коллекторам продолжается до тех пор, пока нефть не попадет в ловушку -

пласт, который способен удержать нефть в виде залежи. Таким образом, как

замечает Н.Б. Вассоевич: „Предыстория нефти начинается еще в живом

веществе, синтезирующем исходные для нее биохимические соединения, а

история нефти - с фоссилизации биогенного органического вещества в

осадках".

По мнению ряда ведущих отечественных и зарубежных нефтяников, проблема

происхождения нефти в принципе решена. С позиций органической теории

производится оценка перспектив нефтегазоносности малоизученных регионов,

определяются стратегия и тактика поисково-разведочных работ.[13. Стр. 31-

36]

Современный взгляд на образование нефти.

Характерной чертой современного развития геологии является формирование

нового геологического мышления, в основу которого положено представление о

горизонтальном движении отдельных блоков литосферы, так назьюаемых

литосферных плит. В недрах нашей планеты без устали происходит круговорот

вещества - конвектйвное движение. Оно начинается на глубине около 3 тыс. км

на границе адра и мантии, откуда горячий и относительно легкий материал

всплывает вверх и через 15-16 млн.лет достигает подошвы литосферы - верхней

и наиболее тонкой земной оболочки. Растекаясь по ее подошве, мантийное

вещество за счет сил вязкого трения „разрывает" литосферу на несколько

плит, которые раздвигаются от области выхода глубинного потока и дрейфуют в

горизонтальном направлении. В этом месте образуются вначале своеобразные

структуры в виде огромных провалов - рифты, а потом они трансформируются в

океан. В наши дни типичные континентальные рифты известны в Восточной

Африке, где они обычно заполнены водой (озера Ньяса, Танганьика, Рудольфа и

т.д.). Примером современного морского рифта, отражающего следующую стадию

перехода рифтовых структур в океан, является Красное море.

Горизонтальное движение литосферных плит приводит в конце концов к их

столкновению и одна плита как бы „заталкивается" под другую. Возникает зона

субдукции. При погружении литосферной плиты силы трения разогревают эту

зону на сотни градусов, что способствует плавлению пододвигаемой плиты и

возникновению вулканических процессов. Современные зоны субдукции широко

распространены по побережью Тихого океана, на востоке Индийского океана.

Процессы сопровождаются не только активным вулканизмом, но и сильными

землетрясениями. Таким образом, верхняя и самая тонкая оболочка Земли

(литосфера) находится в непрерывном движении. Какое же отношение имеет

рождение нефти к этим мощным природным явлениям? Оказывается - прямое. Дело

в том, что образование нефти очень энергоемкий процесс. Он выражается в

диссоциации различных соединений, в разрыве химических связей между

углеродом и кислородом, азотом, серой. А для этого нужны затраты энергии и

немалые. Например, для разрыва связи С-С надо затратить 70-100 ккал/моль,

для С-О - 70-200 ккал/моль и т.д. Для того чтобы эти процессы начали

протекать и активно развиваться, необходимо повышение температуры до 100-

400 °С. В противном случае преобразование рассеянной органики в нефть будет

протекать медленно, вяло, полностью не используя весь потенциал

органического вещества. Вспомним, химикам удавалось в лабораторных опытах

практически мгновенно получать из естественной органики продукты близкие к

природным нефтям. Условие было одно - высокая температура в перегонном

кубе. Следовательно, если в природе создается ситуация, когда осадочные

породы с органикой попадают в зону относительно высоких температур, то

начинается образование нефти. В обычных условиях пласт для этого должен

погрузиться на глубину минимум в 2-3 км, там-то и наступает, по Н.Б.

Вассоевичу, главная фаза нефтеобразования. А если осадки попадают в зону

рифта или субдукции? Здесь прогретость недр в 5-6 раз выше, чем в обычных

областях. Следовательно, и преобразование органики в капельно-жидкую нефть

может начаться намного раньше. Практически одновременно с

осадконакоплением. Поэтому зоны рифтов и субдукции так привлекают сейчас

внимание геологов-нефтяников. Исследование их дает ключ к правильному

пониманию генезиса УВ. Что же там происходит?

Вначале о рифтах. Процесс рифтообразования предшествует разогрев,

«возбуждение» верхней мании. Это находит отражение и в современном строении

рифтов: утончении земной коры до 30-35 км; уменьшение глубины залегания

астеносферы; резкое возрастание теплового потока под рифтом; молодой

вулканизм; источники термальных вод; сейсмичность. Все это характеризует

рифты как чрезвычайно активные структуры литосферы. Осадочные бассейны

рифтогенного типа закладываются на начальной стадии раскола (деструкции)

земной коры, как правило, континентального типа. За сравнительно короткий

отрезок времени (5-20 млн.лет) возникает узкий грабенообразный прогиб,

выполненный 4-7-километровой толщей осадков. На начальных стадиях осадкона-

копления в рифтах формируются обычные континентальные речные или озерные

отложения с прослоями вулканических образований. Далее часто откладываются

соленосные комплексы, появление которых связывают с выносом солей

глубинными термальными водами. В дальнейшем, по мере развития рифта и

преобразования его из внутриконтинентального в морской межконтинентальный

рифт (типа Красного моря), в нем накапливаются нормальные морские

обломочные и карбонатные отложения. В центральных частях рифтов, в условиях

ограниченной циркуляции вод, обычно аккумулируются мощные глинистые толщи,

обогащенные органикой (черные глины). В связи с быстрым захоронением и

погружением на большие глубины они уже на рифтовой стадии могут реализовать

свой нефтегазоматеринский потенциал. Этому в значительной степени

способствует аномально высокий тепловой поток в рифтах и, как результат

этого, высокая прогретость земных недр. Поэтому образование УВ может

происходить уже в молодых, неглубоко залегающих осадках. Причем, даже

озерные отложения, содержащие сравнительно небольшое количество органики,

могут оказаться нефтегазопроизводящими. Примером этого могут служить

многочисленные нефте- и газопроявления в пределах современной

внутриконтинентальной Восточно-Африканской системы рифтов. Отдельные рифты,

заполненные водой, образуют систему озер, на берегах которых отмечаются

выходы газа, легкой нефти, закированные песчаники (например, оз. Альберт).

Геологические события иного типа протекают в зонах субдукций, но

результат их тот же: ускоренное преобразование рассеянной органики в нефть.

В зонах поддвига происходят два очень важных для нас явления: образование

аккреционных призм (линз) и проскальзывание океанических осадков в мантию

вместе с пододвигаемой плитой.

Формирование аккреционных призм происходит за счет соскребания осадков

с погружающейся плиты и накопления их на внешнем склоне островной дуги. В

результате вдоль фронта субдукций возникает огромная „куча" осадочного

материала, в котором содержится и рассеянная органика Высокий прогрев недр

обеспечивает здесь благоприятные условия для рождения нефти. Однако пока

это теория. Современные аккреционные призмы с точки зрения возможной их

нефтегазоносности практически еще не изучены, а древние призмы аккреции

геологи пока не научились распознавать в сложной структуре горно-складчатых

областей.[13. Стр. 38-43]

3. Нефть - пища века.

Одно из перспективных направлений в нефтехимии - биохимическая

переработка нефтяных УВ для получения белковых веществ. Работы были начаты

во Франции еще в 1957 г., но в последние годы актуальность их значительно

увеличилась. Это объясняется растущей диспропорцией между народонаселением

Земли и производством пищи. Как известно, население земного шара превысило

5 млрд. человек. Ожидается, что при существующих темпах роста к 2010 г. на

Земле будут жить почти 8 млрд. человек. Уже сейчас, по данным журнала

„Сайенс" (США), около 500 млн. людей в мире испытывают недостаток в

продуктах питания. К концу века эта цифра удвоится. Как сообщает директор

Марсельской лаборатории А.Шампанья, недостаток животного белка в настоящее

время достигает 3 млн.т, т.е. 15 млн. т мяса. По другим материалам, этот

дефицит составляет 40-60 млн. т в год. Журнал „Сайенс" пишет о том, что мир

недополучает в год 25 млн.т хлебопродуктов. В связи с этим проблема

получения искусственной пищи стоит особенно остро. Предлагают различные

способы изготовления белка. Один из них, наиболее обнадеживающий, - его

производство из нефти. Разработка этой идеи принадлежит немецкому ученому

Феликсу Юсту (1952 г.). Технология получения синтетического белка из нефти

проста. Углеводороды используют для получения парафина. В него добавляют

соли азота, фосфора, калия и других элементов. Из этой массы и воды

приготовляется питательная среда. В нее при определенной кислотности и

температуре 32-34°С „засевают" бактерии Candida quillirmondi, которые

образуют так называемую чистую культуру - закваску для выращивания в

промышленных условиях белковой массы. За несколько часов микроорганизмы

„съедают" парафин и образуют белок. За сутки 1 т культуры дает до 400 т

белка. По сравнению с другими питательными средами для бактерий парафин

очень экономичен. В этом случае 1 кг нефти дает 1 кг белка, а, например, 1

кг сахара - всего 0,5 кг белка.

Пока синтетический белок идет в сельское хозяйство на откорм животных и

птиц, хотя при этом возникает слишком много довольно-таки сложных проблем.

Но и в меню человека давно уже прочно вошли некоторые продукты,

приготовленные из нефти. Наверное не все знают, что масло в шпротах – это

продукт нефтехимии. [13. Стр. 13]

Не следует забывать, что нефть - это сырье для получения керосина,

бензина, смазочных масел, т.е. всего того, без чего невозможна современная

эксплуатация автомашин, самолетов, ракет.Не будет ошибкой, если сказать,

что нефть - это не только будущий продукт питания людей, но и нынешняя

„пища" моторов. Поэт А. Вознесенский в одном из своих стихотворений

призывает:

„Бегите!

Нас тёмные, как Батый,

Машины поработили.

В судах их клевреты наглые,

Из рюмок дуя бензин,

Вычисляют: кто это в Англии

Вел бунт против машин?"

Проблема осложняется еще и тем, что нефть и газ относят к полезным

ископаемым, запасы которых невосполнимы. Из всех горючих пород на долю

каменного угля приходится 83 % запасов, на долю нефти - 11 % и газа - 5 %.

Неизбежно придет время, когда запасы нефти и газа будут в значительной

степени исчерпаны. Некоторые ученые считают, что через 20-30 лет

человечество останется в основном с твердыми горючими ископаемыми, которые

еще можно будет добывать из земли. Поэтому уже сейчас необходимо заботиться

о том, чтобы спасти нефть и газ от сжигания. Если принять количество нефти,

газа и каменного угля, сожженных в топках в 1972 г., за 100 %, то к 2010

г. это количество планировалось уменьшить, - до 84%, к 2030 г. - до 62%.

Взамен для получения энергии человек должен научиться использовать энергию

солнца, ветра и других природных факторов. [13. Стр. 14]

Часть 2. Нефтяная промышленность.

1. Ее определение и состав.

Нефтяная промышленность является составной частью ТЭК - многоотраслевой

системы, включающей добычу и производство топлива, производство энергии

(электрической и тепловой), распределение и транспорт энергии и топлива.

Нефтяная промышленность - отрасль тяжелой индустрии, включающая

разведку нефтяных и нефтегазовых месторождений, бурение скважин, добычу

нефти и попутного газа, трубопроводный транспорт нефти.

Цель нефтеразведки - выявление, геолого - экономическая оценка и

подготовка к работе промышленных залежей. Нефтеразведка производиться с

помощью геологических, геофизических, геохимических и буровых работ.

Процесс геологоразведочных работ подразделяется на два этапа: поисковый и

разведочный. Первый включает три стадии: региональные геолого-геофизические

работы, подготовка площадей к глубокому поисковому бурению и поиски

месторождений. Второй завершается подготовкой месторождения к разработке.

По степени изученности месторождения делятся на четыре группы:

А) Детально разведанные месторождения.

В) Предварительно разведанные месторождения.

С1) Слабо разведанные месторождения.

С2) Границы месторождений не определены.

Категории А, В и C1 относятся к промышленным запасам.

На сегодняшний день главная проблема геологоразведчиков - недостаточное

финансирование, поэтому сейчас разведка новых месторождений частично

приостановлена. Потенциально, по прогнозам экспертов, геологоразведка может

давать Российской Федерации прирост запасов от 700 млн. до 1 млрд. т в год,

что перекрывает их расход вследствие добычи (в 1993 году было добыто 342

млн. т ).

Однако в действительности дело обстоит иначе. Мы уже извлекли 41

процент, содержащийся в разрабатываемых месторождениях. В Западной Сибири

извлечено 26,6 процента. Причем нефть извлечена из лучших месторождений,

требующих минимальных издержек при добыче. Средний дебит скважин непрерывно

снижается: 1986 год - 14,1/ сутки. 1987 - 13.2, 1988 - 12,3, 1989 - 11,3,

1990 - 10,2. Темпы выработки запасов нефти на территории России в 3-5 раз

превышают соответствующий показатель Саудовской Аравии, ОАЭ, Венесуэлы,

Кувейта. Такие темпы добычи обусловили резкое сокращение разведанных

запасов (см. приложение 6). И проблема здесь не столько в медленной

разведке новых месторождений, сколько в нерациональной эксплуатации

имеющихся. Большие потери при добыче и транспортировке, старение технологий

вызвали целый комплекс проблем в нефтяной промышленности.

2. Сложное положение в отрасли.

По разведанным запасам нефти в 1992 году Россия занимала второе место в

мире вслед за Саудовской Аравией, на территории которой сосредоточена треть

мировых запасов. Запасы бывшего СССР на 1991 год составляли 23,5 млрд.

тонн. Из них запасы России - 20,2 млрд. т.

Если учесть низкую степень подтверждаемости прогнозных запасов и еще

большую долю месторождений с высокими издержками освоения (из всех запасов

нефти только 55% имеют высокую продуктивность), то общую обеспеченность

России нефтяными ресурсами нельзя назвать безоблачной.

Даже в Западной Сибири, где предполагается основной прирост запасов,

около 40% этого прироста будет приходиться на долю низкопродуктивных

месторождения с дебитом новых скважин менее 10 т в сутки, что в настоящее

время является пределом рентабильности для данного региона.

Глубокий экономический кризис, охвативший Россию, не обошел и отрасли

топливно-энергетического комплекса, особенно нефтяную промышленность. Это

выразилось прежде всего в ускоряющемся сокращении объемов добычи нефти

начиная с 1989 года. При этом только на месторождениях Тюменской области -

основного нефтедобывающего региона - добыча нефти снизилась с 394 млн. тонн

в 1988 году до 307 млн. тонн в 1991 году. [11. Стр. 63-65]

Нынешнее состояние нефтяной промышленности России характеризуется

сокращением объемов прироста промышленных запасов нефти, снижением качества

и темпов их ввода; сокращение объемов разведочного и эксплуатационного

бурения и увеличением количества бездействующих скважин; повсеместном

переходе на механизированный способ добычи при резком сокращении

фонтанизирующих скважин; отсутствием сколь-либо значительного резерва

крупных месторождений; необходимостью вовлечения в промышленную

эксплуатацию месторождений; расположенных в необустроенных и

труднодоступных районах; прогрессирующим техническим и технологическим

отставнием отрасли; недостаточным вниманием к вопросам социального развития

и экологии.

Рассмотрим развитие и размещение нефтедобывающей промышленности и

выделим причины приведшие ее к спаду.

3.Нефтедобыча.

Её развитие и причины спада.

Добыча нефти ведется человечеством с древних времен. Сначала

применялись примитивные способы: сбор нефти с поверхности водоемов,

обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, при помощи

колодцев. Первый способ применялся еще в 1 веке в Мидии и Сирии, второй - в

15 веке в Италии. Но началом развития нефтяной промышленности принято

считать время появления механического бурения скважин на нефть в 1859 году

в США, и сейчас практически вся добываемая в мире нефть извлекается

посредством буровых скважин. За сотню с лишним лет развития истощились одни

месторождения, были открыты другие, повысилась эффективность добычи нефти,

увеличилась нефтеотдача, т.е. полнота извлечения нефти из пласта. Но

изменилась структура добычи топлива. Долгое время находившуюся на первом

месте нефтяную промышленность обгоняет перспективная газовая. (Сейчас на

уголь приходиться только 15% тонн условного топлива, газ - 45% , нефть -

40%). У сходящей с лидирующих позиций нефтяной промышленности возникли

проблемы.

В России первые скважины были пробурены на Кубани в 1864 г. и в 1866 г.

одна из них дала нефтяной фонтан с дебитом более 190 т в сутки. Тогда

добыча нефти велась в основном монополиями, зависевшими от иностранного

капитала. Механизация добычи была слабая, поэтому с целью получения

максимальной прибыли разрабатывались наиболее перспективные в экономическом

плане залежи. В начале 20 века Россия занимала первое место по добычи

нефти. В 1901 - 1913 г.г. страна добывала приблизительно 11 млн. тонн

нефти. Сильный спад произошел во время Гражданской войны. Но после

национализации нефтяной промышленности были приняты чрезвычайные меры по

восстановлению 20 разрушенных предприятий ввиду стратегического значения

отрасли. К 1928 году добыча нефти была снова доведена до 11,6 млн. тонн.

[1. Стр. 177-180]

В первые годы советской власти основными районами нефтедобычи были

Бакинский и Северного Кавказа (Грозный, Майкоп). Также велась добыча на

Западной Украине в Голиции. Закавказье и Северный Кавказ давали в 1940 г.

около 87% нефти в Советском Союзе. Однако вскоре истощающиеся запасы

старейших районов перестали удовлетворять запросы развивающейся

промышленности. Назрела необходимость в поисках нефти на других территориях

страны. Были открыты и введены в строй месторождения Пермской и

Куйбышевской областей, Башкирии, что обусловило создание крупнейшей Волго-

Уральской базы. Обнаружены новые месторождения в Средней Азии Казахстане,

добыча нефти достигла 31,1 млн. тонн. Война 1941 - 1945 г.г. нанесла

сильный ущерб районам Северного Кавказа, что существенно сократило объем

добываемой нефти. Однако в послевоенный период с параллельным

восстановлением нефтедобывающих комплексов Грозного и Майкопа были введены

в разработку крупнейшие месторождения Волго-Уральской нефтяной базы. И в

1960 году она уже давала около 71% нефти страны. Применялись и технические

новшества (поддержание пластового давления), что позволило значительно

увеличить добычу. В 50 годах добывали 38 млн. тонн, в 60-ых же цифра

возросла на порядок - 148 млн. тонн. Конец 60-ых годов ознаменовался

оснащением отрасли новейшими техническими изобретениями и

усовершенствованием технологий. В 1972 году производительность труда

возросла в 2 раза. СССР занимал второе место по добыче нефти в мире после

США, где большая часть месторождений была зарезервирована с целью создания

стратегических запасов для будущего развития экономики. Поэтому темпы

добычи в США ежегодно в течение 1951 - 1982 годов увеличивались на 4,6 млн.

тонн, тогда как добыча нефти в Советском Союзе - на 18,8 млн. тонн, т.е.,

начиная с 1958 года прирост добычи фактически составлял более 100 млн. тонн

за каждые 5 лет, что позволило стране выйти на первое место в мире. За

период с 1961 по 1972 годы было добыто свыше 3,3 млр. тонн нефти. Такой

быстрый рост изменения соотношения между потенциальными запасами (размер

перспективных нефтегазоносных площадей превышает 11 млн. км и разведанными,

которые особенно сократились в старых районах. В тоже время рост

обеспечивали новые освоенные месторождения в Западной Сибири (Средне -

Обский район и Шатиский районы), Белоруссии, Западном Казахстане,

Оренбургской области и Удмуртии, на континентальном шельфе Каспийского

моря. Еще в 1970 году Волго-Уральский район давал около 61% нефти, однако

уже в 1974 году на лидирующие позиции стал выдвигаться уникальный Западно-

Сибирский нефтегазоносный бассейн, обогнав по уровню добычи нефти Татарию,

являвшуюся крупным поставщиком в 60-ые годы. Промышленная добыча в районе

развивалась быстрыми темпами. В 70-ые годы - 31 млн. тонн, а в 80-ые - 312

млн. тонн (свыше половины добычи нефти в стране), что позволило стать

Западной Сибири ведущим нефтедобывающим районом страны. Восточные регионы

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6