1 Характеристика технологического процесса добычи нефти
Бурение – это воздействие специальной техники на слои грунта, в результате чего в грунте образуется скважина, через которую будут добываться ценные ресурсы.
Скважиной называют добычу цилиндрической формы, диаметр которой во много раз меньше общей длины ее ствола (глубины).
Они делятся на:
? опорные
? параметрический,
? структурный,
? поисковые,
? исследование,
? оперативный
? специальный.
Методы бурения скважин классифицируются по характеру воздействия на горные породы: механические, термические, физико-химические, электрические и др. Промышленное использование только механическое.
Добыча нефти заключается в нахождении мест ее накопления, проникновении (иногда на очень большую глубину) через толщу пород, образующих и покрывающих купол, в нефтяной пласт и извлечении топлива из пасты. Поэтому работы на нефтяном месторождении, которое ранее было найдено и изучено геологами, делятся на два этапа: бурение скважин и эксплуатация скважин.
Бурение скважины.
Ранее, во время прохождения скважины, камень был выдолблен специальным долотом, закрепленным на длинном стержне. Этот метод называется ударным бурением. Затем мы перешли на метод вращательного бурения, согласно которому разрушение породы производится буровым инструментом, прикрепленным к вращающейся, периодически наращиваемой бурильной трубе. Непрерывный поток воды с перемешанной в ней глиной (глинистым раствором) промывает скважину, вынимая из нее щебень, охлаждая инструмент, фиксируя стенки скважины и создавая в скважине гидравлический затвор, предотвращающий выбросы нефти.
Процесс бурения нефтяной скважины по характеру воздействия на породы:
? механический;
? тепловой;
? физические и химические;
? электрический.
Эксплуатация скважин.
Способ добычи нефти зависит от того, находятся ли они в пласте под давлением или нет.
В первом случае, как только скважина проходит через непроницаемый, сдерживающий слой, нефть вырывается на ее поверхность – такой способ ее добычи называется фонтаном. Над устьем скважины ставят специальный запорный клапан, через который нефть отводится по трубам в специальные ресиверы. Под пластовым давлением нефть может перемещаться на большие расстояния, что повышает эффективность данного способа добычи. При эксплуатации скважины давление в пласте падает, возможно искусственное поддержание, например, закачка воды в пласт (по его контуру) через отработанные скважины.
Во втором случае, когда в резервуаре нет давления, нефть поднимается с помощью газа (или воздуха) или откачивается его глубокими насосами. Согласно первому способу сжатый газ, подаваемый в резервуар, контактирует с нефтью и вспенивает ее. Легкая газойлевая пена для подъемной трубы поступает в газетталл, а масло поступает в магазин, где хорошо расходуется.
Добыча нефти и газа из нефтяных и газовых скважин не является чистой нефти и газа, соответственно. Из скважин вместе с нефтью поступают пластовая вода, попутный (нефтяной) газ, твердые частицы механических примесей (породы, затвердевший цемент).
Пластовая вода – это вода, которая лежит в расщелинах, трещинах и подземных порах горных пород, а в нефтяной промышленности – вода, которая находится в нефтяном резервуаре, поэтому выражение «нефтяная вода» также будет верным.
На нефтяных месторождениях, централизованная схема сбора и подготовки нефти наиболее часто используются (рис. 1).
Коллекция продукции состоит из группы скважин на автоматизированные групповые замерные установки (Агзу). От каждой скважины по индивидуальному трубопроводу на Агзу поступает нефть вместе с газом и пластовой воды. В Агзу учитывает точное количество нефти, поступающей от каждой скважины, а также первичную сепарацию для частичного отделения пластовой воды, нефтяного газа и механических примесей с направлением отделенного газа по газопроводу на ГПЗ (газоперерабатывающий завод).
Частично обезвоженная и частично дегазированная нефть поступает через коллектор в центральный пункт сбора (ЦПС). Обычно на одном нефтяном месторождении устраивают один ЦПС. Но в некоторых случаях один ХП устраивается на несколько полей с размещением его на большем поле.
При этом на отдельных месторождениях, где нефть частично перерабатывается, могут быть построены сложные сборочные пункты (ССП). Заводы по обработке нефти и воды сконцентрированы на ССП. На нефтеперерабатывающем заводе все технологические операции по его подготовке проводятся комплексно. Комплектация этого оборудования называется УКПН – установка по комплексной подготовке нефти.
Рисунок 1 – Схема сбора и подготовки продукции скважин на нефтяном промысле. 1 — нефтяная скважина; 2 — автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ); 3 — дожимная насосная станция (ДНС); 4 — установка очистки пластовой воды; 5 — установка подготовки нефти; 6 — газокомпрессорная станция; 7 — центральный пункт сбора нефти, газа и воды; 8 — резервуарный парк
Для повышения эффективности добычи нефти используются различные химические реагенты, полученные на основе углеводородов нефти и газа, а также отходы нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Утилизация побочных продуктов и отходов нефтепереработки и нефтехимии, с одной стороны, во многом может решить экологические проблемы этих отраслей, а с другой – широкое использование органических реагентов для нефтегазовой отрасли усложняет решение экологических проблем в этих отраслях.
Используемые химические реагенты разнообразны по химической природе, физико-химическим свойствам, функциональному назначению. Некоторые из используемых реагентов не опасны для окружающей среды.
Например, многие полимерные реагенты, используемые в бурении, нетоксичны из-за высокой молекулярной массы, что лишает их способности разрушать живую пленку. Бактерициды вообще сильно токсические. Опасности окружающей среды, используемые для переработки буровых растворов, нефтепродуктов, синтетических жирных кислот и спиртов, серо - и фосфорорганических соединений и др.
Особого внимания с точки зрения охраны окружающей среды заслуживают поверхностно-активные вещества, производство и использование которых может вызвать значительное загрязнение водных ресурсов.
2 Источники загрязнения окружающей среды при добычи нефти
.
Воздействие нефтегазовой отрасли в ключевые элементы находящейся вокруг окружающей среды (воздушное пространство, влага, грунт, растительность, животный мир и человек) обуславливается токсичностью естественных углеводородов, обширным диапазоном химических элементов, применяемых в научно – технических действиях, а кроме того повышением размеров добычи нефти и газа, их подготовки, транспортировки, сохранения, обработки и обширного диапазона использования.
Все без исключения научно – технические движения в нефтяной индустрии (разведка, бурение, добыча, сбор, транспортировка, хранение и переработка нефти и газа) присутствие определенных обстоятельствах имеют все шансы преступить окружающую среду.
Основные источники загрязнения в процессе разведки и последующей добычи углеводородов:
? аварийные выбросы растворов;
? аварийные выбросы добываемого сырья;
? несанкционированные сбросы пластовых вод и шламов;
? случайные утечки небольшого масштаба;
? взмучивание донных отложений при бурении скважин (кратковременное загрязнение морей и других водоемов).
Несмотря на сложившееся мнение, аварийные разливы не являются основными источниками загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Их доля в общем объеме загрязняющих веществ колеблется от 9 до 13 процентов. Несмотря на постоянное увеличение объемов транспортируемой морем нефти и ее производных, тенденция к снижению нефти, связанная с этим процессом, сохраняется. Стоит сказать, что катастрофа, при которой происходят разливы более 30 тысяч тонн, является редким явлением.
