Значение нефти и газа в народном хозяйстве РФ

ЗНАЧЕНИЕ НЕФТИ  И ГАЗА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ РФ

Нефтепереработка и  нефтедобыча в РФ и за рубежом, мировые цены.

Основной район добычи нефти – среднее Приобье, добычи газа – Крайний Север (п-ов Ямал).М/р-«гиганты».

70-80 % добываемой российской  нефти и 90-95% газа приходится на Тюменскую область. Геологоразведочная отрасль является убыточной, дотационной отраслью.

Исчерпаемость разведанных запасов  ≈70 лет для нефти и ≈60 лет  для газа.

Нефть в основном состоит из углеводородов  от нафтеновых (метанового ряда) до ароматических (циклических). Нефть является жидкостью.

Нефть состоит из:

• углеводорода= 79,5 -87,5%,
• водорода = 11-14,5%,
• сера, кислород, азот = 0,5-8%,
• металлы (ванадий, вольфрам, железо, алюминий) = 0,02-0,03%.

Цвет нефти зависит  от ароматических углеводородов. Белая нефть- уникальная (Баку).

Таллинское м/р – самая качественная нефть в Зап.Сиб. Для улучшения  качества нефти- нефть высококачественную, светлую добавляют в нефть  более низкого качества.

Природный газ:

• углерода = 42-78%,
• водорода = 14-24%,
• азот ≈11% (иногда может достигать 95%),
• сера, сероводород= 1-2%.

Не имеет запаха.

В 1860 году 70% мирового потребления топлива приходилось  на дрова, 24,7% на уголь и лишь 1% на нефть и газ. В конце 20-х, нач. 30-х  гг – 17% энергоресурсов приходится на нефть. В 1980 г. энергопотребление – на долю нефти – 46,2%; газа – 18,8%; угля – 28,4%; дров – 6,6%.

21 век считается веком  газовых технологий. Нефть в качестве  энергоресурса  будет заменена  на газ. Использование газа  удобнее по сравнению с использованием  нефти.

 

ОСНОВНЫЕ  РАЙОНЫ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ  И ГАЗА.

В 1900 году нефть  добывалась в 10 странах: России, США, Индонезии, Румынии, Австрии, Венгрии, Индии, Канаде, Германии, Перу.

Во 2-й половине 60-х  г в 50 странах.

На долю США, СССР, Венесуэлы, Кувейта, Саудовской Аравии, Ирана, Ливии приходилось 80 % мировой добычи.

В середине 70-х годов  сформировалось 5 главных регионов имеющих нефтегазовую промышленность: СССР, страны Ближнего и Среднего Востока, Венесуэла, Нигерия, Ливия, Алжир.

Почти весь природный газ и 2/3 нефти мира добывались в США. Основным нефтегазоносным районом является Аляска.

Начиная с 1974 г. СССР занимает 1 место  в мире по добыче нефти, т.к. были открыты  м/р в Зап. Сиб. В пределах бывшего  СССР нефть и газ выявлены в  различных частях стран Западной Украины, Прибалтики, Востока РФ, Сахалина; от южных районов Ср. Азии до побережья Сев. Ледовитого океана. В пределах ССР выделено 12 нефтегазоносных провинций и 10 самостоятельных  нефтегазовых перспективных областей:

1. Южно-Каспийская н.-г. провинция (Азербайджан);
2. Волго-Уральская н.-г. провинция (Татария, Башкирия);
3. Тимано-Печерская н.-г. пр-ция (республика Коми, Коми-Ненецкий автономный округ, Архангельская область);
4. Прикаспийская н.-г. пр-ция (р-он Астрахани, частично Казахстан);
5. Днепровско-Принетская  н.-г. пр-ция (Белорусь, Украина, часть России);
6. Северо-Кавказская мангышлакская н.г. пр-ция (Калмыкия, Кабардино-Балкария, Сев. Осетия, Чечня, Ингушетия, Дагестан, часть Азербайджана, Казахстан);
7. Западно-Сибирская пр-ция (23 сентября1953 в р-не Березово была открыта первая газовая скв., но была нарушена технология бурения скв., скв. фонтанировала 9 месяцев);
8. Амударьинская г.-н. пр-ция (вост и зап. Туркмения);
9. Енисейско-Анабарская г.-н. пр-ция (Вост. Сибирь);
10. Лено-Тунгусская н.-г. пр-ция (Вост Сибирь);
11. Лено-Вилюйская н.г. пр-ция (Вост. Сибирь);
12. Охотская н.г. пр-ция (о-в Сахалин, вост. Камчатская н.г. область).

По разным оценкам  извлекаемые начальные потенциальные  запасы нефти в недрах земли составляют 185-390 млрд. тонн, включая 60 млрд. добытой  нефти. Мировые запасы природного газа оценивают в 150-210 трлн. м³, включая 70 разведанных трл. м³. С 1999-2000 г – максимальная добыча нефти по всему миру. В дальнейшем будет спад. Основные перспективные районы на добычу нефти и газа – акватории северных морей. В Тюменской обл. Карское море. В Санкт-Петербурге существует институт бурения и разработки н.-г. добывающих областей акваторий сев. морей.

Горные породы делятся  на – магматические и осадочные. В основном м/р нефти и газа связаны с осадочными  горными  породами.

 

ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ  СВ-ВА

Нефть и газ залегают в пластах- коллекторах. Пласты- коллектора характеризуются наличием ФЕС (фильтрационно–емкостных свойств). Наблюдается слоистое залегание пород – верхняя граница пласта  кровля, нижняя часть – подошва пласта. Пласты- коллектора в Зап.Сиб. представлены терригенным типом коллекторов.

Терригенный пласт- пласт  коллектор, который представлен  песчано -глинисто-алевритистым   материалом. (Алевриты- пластичные глины, образовавшиеся за счёт метаморфических изменений).

Разрез З. Сиб. На 80% состоит  из глиносодержащих пород. 15-20 %- пласты коллектора.

Особенность м/р ЗС –  в основном горные породы представлены глиносодержащими породами. С точки  зрения бурения район ЗС относится  не к самым сложным ( к рядовым), т.к. породы мягкие.

К ФЕС относится общая  и открытая пористость(изменяется в %) и проницаемость (изменяется в  мкм² микрометрах).

Общая пористость- количество пустот, которые находятся в ед. объёма породы, т.е. отношение объёма всех пустот к самому единичному объёму). (поровое пустотное пространство)

Эффективная пористость – обусловлена наличием пор, которые сообщаются м/д собой и по которым, под действием перепада давлений может происходить передвижение пластовых флюидов. (пустотное пространство сообщающихся пор) Обуславливает  извлечение нефти или газа благодаря открытости пор. Пласт коллектор должен обладать эффективной пористостью.

Проницаемость – возможность при создании давления на пласт передвижения флюида пластов. Величина пористых каналов обеспечивает проницаемость.

Любой пласт коллектор подстилается покрышками (над коллектором и под ним). Покрышки в основном глинистые. Глина обладает достаточной общей пористостью (40%), но эффективной пористости нет, поры закрытые. Поэтому глинистые пласты могут быть только покрышками.

 

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Все горные породы обладают физико-механическими  свойствами. В бурении важна твёрдость пород. Все горные породы по категории твёрдости делятся на 5 видов пород:

• М мягкие,
• С средние,
• Т твёрдые,
• К крепкие,
• ОК очень крепкие.

Разрез ЗС представлен  породами М и  С.  Т встречаются  гораздо реже.

Чаще всего горные породы не представлены только С или  М породами. Существуют пропласты. МС- мягкие с пропластами средних.

Твердость минералов  измеряется по шкале МООСА от 1 до 10 (для чистых минералов), 1- тальк, 10- алмаз.

Шифр МСТКОК для долот.

Учитывается тип породы для которой предназначено долото. Типы долот подбираются в соответствии с твёрдостью породы.

С увеличением глубины  увеличивается внутрипластовое  давление. Если нет данных об аномальности пласта  то Рпл=Ргст=ρgh, т.е. пластовое давление = гидростатическому, ρ=1000 кг/м³.

Коэффициент аномальности – Ка=  истинное пластовое давление к гидростатическому.

Там где Ка>1 – АВПД – аномально высокие пластовые  давления.

Там где Ка<1 – АНПД – аномально низкие пластовые  давл.,  после длительной эксплуатации пласта. Чем дольше эксплуатация тем  ниже давление пласта.

Приближённый метод  определения пластового давления: достаточно знать, что на каждые 100 м давление увеличивается на 1 Мпа, при h=2500м, Р=25 Мпа.

Так же с глубиной увеличивается  температура, в среднем на 3⁰С на каждые 100 м – геотермический градиент. H=2500, Т≈75⁰С.

Плотность горных пород  с глубиной увеличивается, а влажность  с глубиной уменьшается. Каждый слой горных пород имеет разные физико-механические свойства.

 

ПОРОДО- РАЗРУШАЮЩИЙ  ЭЛЕМЕНТ

Долота служат для разрушения горных пород на забое  скв.

Скважина – инженерное сооружение в толще горных пород, цилиндрического типа,

диаметр цилиндра в 100 тыс. раз меньше его длины.

 По характеру воздействия  на породу долота классифицируются  следующим образом:

1. долота режуще-скалывающего действия (лопастные долота). Предназначены для разбуривания пластичных пород небольшой твердости (глина, глинистые сланцы) и малой абразивности;

абразивность – (способность стачивать долото) способность горных пород разрушать породо-разрушающие элементы. Самая сильная абразивность у песков и песчаников.  Особо сложно бурить пласты - коллектора (состоящие из песчаников).

2. Долота дробяще-скалывающего действия- класс шарошечных долот. Тип долота будет зависеть от породы, данным долотом можно бурить все 5 видов пород.
3. долота режуще-истирающего действия с алмазным и твердо-сплавными породоразрушающими вставками.

По назначению долота делятся на:

• долота, разрущающие горную породу сплошным забоем.
• Долота, разрущающие горные породы кольцевым забоем ( колонковое долото).

Отбор керна (керн образец  гороной породы)- используется в  геологоразведачных скв. для определения  породы, для подъёма керна в  целях определения свойств коллектора. (данное бурение очень затратное).

• долота специального назначения.

Долота для сплошного  и колонкового бурения предназначены  для углубления скв-ны. А специального назначения предназначены для работы в пробуренных скв. Ими расширяют и выравнивают ствол скв.

Так же долота делятся  по характеру воздействия и по назначению.

ЛОПАСТНЫЕ ДОЛОТА

разрушение горной породы  на забое  происходит за счёт передних граней. Боковые  выравнивают, колибруют стенки скв. В верхней части имеется резьба, с помощью которой долото присоединяется к бурильной колонне. Угол между лопастями 180^о-2 лопасти, 120^о-3 лопасти. Твёрдые армированные вставки в целях увеличения износостойкости долота, вставки для армирования лопастей. Промывочные отверстия в корпусе лопастей для промывочного раствора. Раствор поднимает породу- шлам по затрубному пространству на поверхность. Отверстия для промывки есть во всех лопастях. Количество отверстий соответствует количеству лопастей. Скорость истечения жидкости по промывочным отверстиям  очень высокая, в связи с этим в отверстия вставляют сменные металло-керамические насадки, чтобы раствор не разрушил лопасти долота.

 

ШАРОШЕЧНЫЕ  ДОЛОТА (Долота дробяще-скалывающего действия)

В отличие от лопастных, в шарошечных имеются вращающиеся детали – шарошки. Шарошка крепится на лапе долота с помощью подшипника, потому может вращаться. Один шариковый подшипник является замковым, для того чтобы надёжно закрепить шарошку на лапе долота и не допускать её продольных перемещений (шарошки должны только вращаться). Долото (любое) на забое скв вращается по часовой стрелке. А шарошки осуществляют вращение против часовой стрелки. Комбинация этих движений и даёт дробяще-скалывающий эффект. Существуют 1, 2, 3, 4, 6, 8-шарошечные долота. На подвижных вращающихся деталях располагаются породоразрушающие элементы – зубцы. Зубцы могут быть изготовлены вместе с толом шарошки, одновременно путём фрезирования или накатки.  Зубцы могут быть изготовлены из специальных твёрдых сплавов и впаены в тело шарошки. Зубцы располагаются на шарошке в виде концентрических окружностей или венцов. Венцы нумеруются буквами алфавита – А, Б, В… А находится в центре. Последний венец называется переферийным. Переферийные зубцы испытывают как бы двойную нагрузку, т.е. участвуют в разрушении породы на забое и в колибровании стенок скв. Очень часто периферийные зубцы изготовляют Г-, П-, Т- образной формы (для фрезирования зубцов).

Твёрдосплавные зубцы  изготавливаются клиновидной формы, сферической формы, призматической формы. Форма зубца будет соответствовать типам различных пород по твёрдости.  Чем твёрже порода тем большее количество зубцов находится в венцах (тем ближе располагаются зубцы). Чем мягче порода тем реже расположены зубцы. Расстояние между зубцами – ШАГ(для мягких наибольший, для твёрдых наименьший). Высота зубца от основания шарошки до вершины – ВЫЛЕТ(наибольший для разбуривания мягких пород, наименьший для твёрдых).  На всех шарошках количество зубцов и венцов разное. У шарошечных долот зачастую количество промывочных отверстий соответствует количеству шарошек(но не всегда). Очень часто в  промывочное отверстие  долота для того чтобы уменьшить износ промывочных каналов вставляются металло-керамические сменные насадки. При чём диаметр входного отверстия  металло-керамической насадки больше диаметра выходного отверстия.  За счёт этого возникает гидромониторный эффект - увеличивается давление и разрушающий эффект струи. В таком случае на долоте указывается «Г». Бывают долота с центральной промывкой, тогда в шифре долота присутствует «Ц».

Самоочищающиеся шарошки-когда венцы соседних шарошек проходят между венцами других шарошек. За счёт этого происходит очищение шарошек от выбуренной породы. Твёрдосплавные зубцы предназначены для разбуривания абразивных горных пород, если в шифре долота есть буква «З», значит долото обладает твёрдосплавным вооружением и предназначено для абразивных пород. Фрезерованные зубцы предназначены для неабразивных пород.