Способы добычи нефти 4 класс кратко

Обновлено: 05.07.2024

Россия считается одним из мировых лидеров нефтедобычи. Большая часть российской нефти сосредоточена в Западной Сибири, треть залежей - в европейской части России. Основным регионом по добыче нефти в России, является Ханты-Мансийский автономный округ. Существует несколько распространенных способов добычи нефти. Для этого в земле бурят скважины, а потом с помощью различных технологий извлекают черное золото из недр земли. Чтобы добыть нефть скважины могут заполнять водой, газом или использовать различные насосы.

Сферы применения нефти

Нефть - природное полезное ископаемое. Это густая жидкость темного цвета, состоящая из смеси большого количества веществ, в основном органических. В сыром виде почти не используется. Но продукты переработки употребляются повсеместно:

различные виды топлива, как для транспорта, так и для котельных;
весь спектр смазочных масел;
парафины;
битумы для укладки дорог;
продукты нефте-химической глубокой переработки.

Способы добычи нефти

Нефть содержится в пористых горных породах на глубине от нескольких метров до 6-8 километров. Извлечение нефти или нефтедобыча - сложный производственный процесс. Он включает: изучение горных пород и поиск залежей, бурение, оборудование и ремонт скважин, очистку сырья от воды и примесей. Есть опыт добычи нефти в шахтах, однако основные современные методы основаны на строительстве скважин. Существуют разные способы извлечения нефти из скважин:

Фонтанный. Наиболее простой и менее затратный. Подъем жидкости на поверхность осуществляется за счет разности давления в нефтеносном пласте и на поверхности. Применим на месторождениях с запасами с низкой вязкостью и малой плотностью.
Газлифтный. Основан на закачивании в скважину посредством компрессора газообразного вещества, за счет чего снижается плотность сырья и появляется возможность самостоятельного подъема.
Насосный. В скважину спускается насосное оборудование. Штанговые, винтовые или электроцентробежные насосы обеспечивает подъем жидкости на поверхность. Из-за дорогостоящего оборудования и высоких энергозатрат данный метод наиболее дорогой. Но на более поздних стадиях разработки месторождений и для трудноизвлекаемых запасов - единственно возможный.

Где добывают нефть

Из-за широкого применения потребление нефти в мире растет из года в год, несмотря на появление альтернативных источников энергии. Многие страны обладают запасами и осуществляют добычу:

Что такое нефть?

Нефть – это темная вязкая жидкость, обычно имеющая черный цвет. Разные сорта нефти могут иметь разный цвет и различные свойства. Например, встречается нефть с зеленым, коричневым или желтым оттенком. От нефти исходит специфический запах.

Нефть является углеводородом. Это значит, что она состоит преимущественно из двух элементов: углерода и водорода. Но на самом деле в ее состав входит более тысячи разнообразных веществ. Один из важнейших показателей, влияющий на цену того или иного сорта нефти – это плотность. Обычно более легкая (то есть менее плотная) нефть стоит дороже, чем тяжелая нефть

Как используют нефть?

Ещё в глубокой древности нефть использовали в строительстве благодаря ее вязкости – она скрепляла камни стен. В частности, нефть применяли при строительстве вавилонских стен. Также нефть использовалась в Древнем Египте для бальзамирования мумий.

Уже в Древней Греции больший интерес представляла способность нефти гореть. Её применяли как топливо для морских маяков. Примерно во второй половине XIX в. нефть научились перерабатывать – из неё стали получать керосин, а потом и другое топливо (бензин, дизель). С этого момента нефть стала завоевывать мир.

Сегодня с помощью сжигания нефтепродуктов получают более трети всей производимой в мире энергии. Автомобили, самолеты, морские корабли – все эти виды транспорта используют двигатели, которые работают на нефтяном топливе. Преимущество нефти по сравнению с газом и углем заключается в том, что ее легко перевозить, а энергии при ее сжигании получается больше, чем при сжигании других углеводородов.

Также нефть применяется для производства многих других веществ, не являющихся топливом. Это пластмассы, краски, резина, ацетилен.

Как добывают нефть?

Запасы нефти располагаются глубоко под землей. В некоторых местах она сама вырывается на поверхность фонтаном. Именно благодаря таким фонтанам получали нефть в древности.

В 1848 г. рядом с Баку была построена первая буровая скважина для добычи нефти. Землю в районе залегания нефти бурили, после чего нефть выходила наружу. Сегодня бурение скважин – основной способ добычи нефти. Скважины бурят не только на суше, но и на морском дне.

В какой-то момент нефть перестает естественным путем подниматься по скважине. Это не значит, что месторождение истощено, просто давления в месторождении недостаточно для подъема нефти. В таких случаях под землю закачивают воздух или воду, что приводит к росту давления под землей. Этот метод позволяет в разы увеличить количество нефти, добываемой из месторождения. Иногда под землю закачивают разогретый водяной пар – он не только повышает давление, но также разогревает нефть, что снижает ее вязкость и позволяет ей легче выходить на поверхность.

Глубина залегания нефти колеблется от десятков метров до 6 км, но чаще все составляет 2-3 км. Чем выше находится нефть, чем дешевле ее добыча.

На сегодняшний день (2021 г.) лидерами по добыче нефти являются Россия, США, Саудовская Аравия. Ряд маленьких стран Персидского залива (Катар, ОАЭ, Бахрейн) стали невероятно богатыми благодаря нефтедобыче – уровень доходов населения там в разы выше, чем в среднем по Европе. Мировым лидером по уровню жизни считается Норвегия, которая также входит в число нефтедобывающих стран.

Важно помнить о том, что нефть – невозобновляемый ресурс. Её запасы истощаются, и человечество должно готовиться к жизни без нефти.

Подведение итогов

Нефть – один из самых ценных мировых ресурсов. Она необходима для производства различного топлива – керосина, бензина, дизеля.

Окружающий мир

Важным разделом предмета географии является изучение свойств нефти. На окружающем мире в 4 классе учащимися углубленно изучается этот раздел. В дальнейшем школьники по этой теме составляют рассказы, готовят доклады и проводят их презентации. Связано это с тем, что такое полезное ископаемое составляет основу мирового рынка. Без него не могут обойтись важнейшие отрасли народного хозяйства.

Общее понятие

Основной цвет нефти черный, хотя в природе встречаются и другие оттенки: коричневый, вишневый, зеленый, желтый.

В зависимости от месторождения и состава нефть разделяется на сорта:

Brent;
WTI;
Light Sweet;
Statfjord;
Kirkuk.

Каждый из видов добывается в разных странах. Такая классификация введена для облегчения экспорта сырья.

Нефть как природная жидкость образовалась несколько сотен миллионов лет назад. Самой достоверной гипотезой ее происхождения является органическая теория. Слои отмирающих организмов в течение длительного времени постепенно погружались вглубь земли. Под воздействием высокого давления и температуры без доступа воздуха перегнившее вещество преобразовалось в углеводороды.

Процесс добычи

Первичный. Если внутреннее давление разрабатываемого месторождения высокое, то нефть начинает бить из-под земли фонтаном. В таком случае ее добыча не является затратной. Если сила давления недостаточная, приходится использовать станки-качалки. Таким способом добывается до 15% мировых запасов.
Вторичный. Если же маслянистая жидкость самостоятельно не выходит на поверхность, то в скважину закачивается газ. Затем подача сырья ведется с помощью насосов.
Третичный. Является наиболее затратным. Если нефтяные залежи находятся на большой глубине, то в скважину закачивается горячий пар. В итоге происходит разжижение маслянистой жидкости, и она легче откачивается на поверхность.

При разработке месторождений часто над поверхностью слоя нефти находится газовая шапка. Такой попутный газ тоже находит применение в промышленности.

Физические характеристики

Плотность нефти колеблется в пределах 0,65−1,05 г/см3. В зависимости от изменения этого показателя она разделяется на легкую, среднюю и тяжелую.

Среди других физических характеристик выделяются:

Вязкость. Ее величина составляет 40−60 мм²/с.
Молекулярная масса равна величине 220−400 г/моль.
Температура вспышки — от +35 до +121 градусов.
Температура кристаллизации — от −60 до +30 градусов.
Удельная теплоемкость (1,7−2,1 кДж/(кг∙К)).

Для растворения вязкой жидкости применяются специальные растворители. В воде она нерастворима, но может образовывать с ней эмульсии.

Химические составляющие

По химическому составу нефть состоит из углеводородов и других компонентов. Они имеют следующую характеристику:

Жидкие углеводороды. Их количество составляет до 90% всего объема смеси. Они, в свою очередь, разделяются на парафины, нафтены и ароматические соединения.
Гетероатомные соединения. Составляют примерно объем 5%. В основном они состоят из сернистых, азотных и кислородных веществ.
Другие компоненты. Сюда входят растворенные газы, минеральные соли, вода, хлориды.

Благодаря такому химическому составу нефтепродукты подвергаются процессу ректификации. В результате получаются определенные виды топлива, используемые в промышленности:

бензин;
керосин;
дизельное топливо;
мазут;
смазочные материалы.

Каждая из составляющих используется в своей отрасли. На сегодняшний день без таких углеводородов мировая промышленность обойтись не может.

Использование нефти

В чистом виде нефть практически не применяется. На перерабатывающих заводах она разделяется на фракции, каждая из которых используется как топливо. Однако продукты переработки нефти находят применение и в других отраслях промышленности. Из них изготавливается:

Полиэтилен. Например, пакеты, пленки, трубы.
Полипропилен. Из такого материала изготавливаются отдельные детали для автомобилей, медицинский инструмент, посуда, ковры.
Полистирол. Идет на изготовление пластмассовых бочек и упаковок. Применяется в качестве утеплителя.
Поливинилхлорид. Этот материал используется для производства пластиковых окон и подвесных потолков.
Синтетический каучук. Находит применение в обувной промышленности. Из него изготавливается резина.

В настоящее время спрос на нефтяную продукцию уравновешивается предложением. Однако, по оценке специалистов, мировые запасы нефти могут закончиться через 50 лет. Человечество должно задуматься над этой проблемой и за этот период постараться перейти на альтернативные источники энергии.

Россия располагает сегодня приблизительно 13% разведанных в мире нефтяных месторождений. Основным источником пополнения государственного бюджета нашей страны являются отчисления от результатов деятельности нефтегазодобывающей отрасли.

Нефтеносные слои находятся, как правило, глубоко в недрах земли. Скопление нефтяных масс в месторождениях происходит в горных породах пористой структуры, находящихся в окружении более плотных слоёв. Образцом природного резервуара служит пласт песчаника куполообразной формы, со всех сторон заблокированного слоями плотной глины.

Далеко не каждое разведанное месторождение становится объектом промышленной разработки и добычи. Решения по каждому принимаются только по итогам тщательного экономического обоснования.

Главный показатель месторождения – коэффициент нефтеотдачи, отношение объёма нефти под землей, к объёму, который можно получить для переработки. Пригодным для разработки является месторождение с прогнозируемым коэффициент нефтеотдачи от 30% и выше. По мере совершенствования технологий добычи в месторождении данный показатель доводится до 45% и выше.

В подземном хранилище всегда одновременно присутствуют сырая нефть, природный газ и вода под огромным давлением пластов земной коры. Параметр давления оказывает решающее влияние на выбор способа и технологии добычи.

Методы добычи нефти

Метод добычи нефти зависит от величины давления в пласте и способе его поддержания. Можно выделить три метода:

Первичный – нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления, коэффициент извлечение нефти 5-15%;
Вторичный – когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного нагнетания давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа, коэффициент извлечение нефти 35-45%;
Третичный – увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами, коэффициент извлечение нефти 40 – 60%.

Классификация способов добычи

По принципу физического воздействия на жидкое нефтяное тело сегодня есть только два основных способа добычи: фонтанный и механизированный.

В свою очередь к механизированному можно отнести газлифтный и насосный методы подъёма.
Если нефть из недр выдавливается на землю только под воздействием природной энергии нефтеносного пласта, то способ добычи называют фонтанным.

Но всегда наступает момент, когда запасы энергии пласта истощаются, а скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного энергетического оборудования. Такой способ добычи и является механизированным.

Механизированный способ бывает газлифтным и насосным. В свою очередь газлифт можно осуществлять компрессорным и бескомпрессорным методом.

Насосный способ реализуется посредством использования мощных глубинных насосов: штанговых, электроцентробежных погружных.
Рассмотрим более подробно каждый способ в отдельности.

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Основные преимущества

Главные преимущества фонтанного способа:

Простейшее оборудование скважины;
Минимум затрат электроэнергии;
Гибкость в управлении процессами откачки, вплоть до возможности полной
остановки;
Возможность дистанционного управления процессами;
Продолжительный межтехнологический интервал работы оборудования;

Для эксплуатации новой скважины нужно установить над ней полный контроль. Укрощение фонтана производится с помощью монтажа специальной запорной арматуры, позволяющей впоследствии управлять потоком, контролировать режимы работы, производить полную герметизацию, а если нужно, то и консервацию.
Скважины оборудуют подъёмными трубами разного диаметра, в зависимости от предполагаемого дебита добычи и внутрипластового давления.

При больших объёмах добычи и хорошем давлении используют трубы большого диаметра. Малодебитные скважины для длительного сохранения процесса фонтанирования и уменьшения себестоимости добычи оборудуют подъёмными трубами малого диаметра.

По завершению процесса фонтанирования, на скважине начинают применять механизированные методы добычи.

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.

Механизированный способ добычи нефти – насосный

Насосная эксплуатация обеспечивает подъем нефти по скважине соответствующим насосным оборудованием. Насосы бывают штанговые и бесштанговые. Бесштанговые – погружного типа электроцентробежные.

Наиболее распространена схема откачки нефти штанговыми глубинными насосами. Это относительно простой, надёжный и не дорогой метод. Доступная для этого способа глубина – до 2500 м. Производительность одного насоса – до 500 м3 в сутки.

Главными элементами конструкции являются насосные трубы и подвешенные в них на жёстких штанговых толкателях плунжеры. Возвратно-поступательное движение плунжеров обеспечивается станком-качалкой, расположенным над скважиной. Сам станок получает крутящий момент от электродвигателя через систему многоступенчатых редукторов.

В связи с не высокой надёжностью и производительностью штанговых плунжерных насосов в наше время все больше применяются насосные установки погружного типа – электроцентробежные насосы (ЭЦН).

Основные преимущества

Преимущества электроцентробежных насосов:

простота технического обслуживания;
очень хороший показатель производительности в 1500 м3 в сутки;
солидный межремонтный период до полутора лет и более;
возможность обработки наклонных скважин;
производительность насоса регулируется количеством ступеней, общая длина
сборки может варьироваться.

Центробежные насосы хорошо подходят для старых месторождений с большим содержанием воды.

Для подъёма тяжёлой нефти лучше всего подходят насосы винтового типа. Такие насосы обладают большими возможностями и повышенной надёжностью с высоким КПД. Один насос легко поднимает 800 кубических метров нефти в сутки с глубины до трех тысяч метров. Имеет низкий уровень сопротивляемости коррозии в агрессивной химической среде.

Заключение

Каждая из описанных выше технологий имеет право на существование и ни об одной из них нельзя сказать однозначно – хороша она или плоха. Всё зависит от комплекса параметров, характеризующих конкретное месторождение. Выбор способа может быть основан только на результатах тщательного экономического исследования.

Читайте также: