Л.И. Бондалетова
Промышленная экология
Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. - Томск, 2002. - 168 с.
Глава 3. Нефтедобывающая промышленность
3.1. Добыча нефи и газа
Добыча нефти и газа заключается в нахождении мест их
накопления, проникании (иногда на очень большую глубину) через толщу горных
пород, образующих и покрывающих купол, к нефтяному или газовому пласту и
извлечении топлива из пласта. Поэтому работа на нефтепромысле, который заранее
найден и изучен геологами, подразделяется на два этапа: бурение скважин;
эксплуатация скважин.
Бурение скважин
Скважиной
(нефтяной или газовой) называют колодец круглого сечения, пробуриваемый в
земле. Верх скважины называется ее устьем, а дно, в котором буровой
инструмент разрушает породу, ‑ забоем. Глубина скважин иногда
достигает 4000-6000 м и более.
Раньше при прохождении скважины породу долбили
специальным долотом, закрепленным на длинной штанге. Такой метод назывался ударным
бурением. Затем перешли к методу вращательного
бурения, по которому разрушение породы производится бурильным инструментов,
прикрепленным к вращающейся, периодически наращиваемой бурильной трубе. Непрерывный поток воды со взмученной в ней
глиной (глинистый раствор) промывает скважину, вынося из нее раздробленную
породу, охлаждая инструмент, закрепляя стенки
скважины и создавая в скважине гидравлический затвор, препятствующий выбросам
нефти и газа.
В 1924 г. М.А. Капелюшников (СССР) предложил метод турбинного
бурения, по которому механизм, вращающий буровой инструмент, переносится в
забой. Таким механизмом явилась специальная турбина, вращаемая подаваемым в нее глинистым раствором. Применение турбобура
исключило необходимость вращать всю тяжелую колонну бурильных труб, что
упростило технику бурения и сделало ее более экономичной. Позже, также в СССР,
был сконструирован электробур — буровой инструмент, вращаемый специальным
электродвигателем, также опускаемым в забой. При помощи турбо- и электробуров можно бурить не только
вертикальные, но и наклонные скважины. Это позволяет пробуривать скважины под морское
дно, под здания и сооружения, бурить с одной площадки 8-12 расходящихся скважин
(кустовое бурение).
Эксплуатация скважин
Способ добычи нефти и газа зависит
от того, находятся ли они в пласте под давлением или нет. В первом случае, как
только скважина пройдет через непроницаемый, сдерживавший слой, газ или нефть
вырываются по ней на поверхность ‑ такой метод ее добычи называется фонтанным.
Над устьем скважины ставят специальную запорную арматуру, через которую газ или
нефть отводят по трубам в специальные приемные устройства. Под пластовым
давлением нефть, и особенно газ, можно перемещать на значительные расстояния,
что повышает экономичность данного метода добычи. По мере эксплуатации скважины
давление в пласте падает, его удается искусственно поддерживать, например,
закачивая в пласт (по его контуру) воду через исчерпанные скважины.
Во втором случае, когда давление в пласте отсутствует,
осуществляют подъем нефти при помощи газа (или воздуха) или откачиванием ее
глубинными насосами. По первому способу сжатый газ,
подаваемый в пласт, соприкасается с нефтью и вспенивает
ее. Легкая газо-нефтяная пена по подъемной трубе поступает
в газоотделитель, а из него нефть поступает в хранилище, откуда расходуются по
назначению.
Описанными способами удается извлечь из
пласта далеко не всю находящуюся в нем нефть. В зависимости от способа добычи
отдача нефти составляет 40 %, редко ‑ до 60 % ее запасов в
пласте. Увеличить отдачу нефти удается только специальными приемами.
Для повышения эффективности газо- и нефтедобычи
применяют различные химические реагенты, полученные на базе
углеводородов нефти и газа (углеводородные растворители, поверхностно-активные
вещества, полимерные реагенты и т.д.), а также отходы нефтеперерабатывающих и
нефтехимических производств. Утилизация побочных продуктов и отходов нефтепереработки
и нефтехимии, с одной стороны, позволяет в значительной степени решить
экологические проблемы этих производств, а с другой ‑ широкое применение
органических реагентов для нефтяной и газовой промышленности усложняет в этих
отраслях решение задач по охране окружающей среды.
Используемые химические реагенты разнообразны по
химической природе, физико-химическим свойствам, функциональному назначению. Некоторые
применяемые реагенты не опасны для объектов природной среды. Так, многие
полимерные реагенты, используемые в бурении, нетоксичны из-за высокой
молекулярной массы, которая лишает их возможности разрушать живую пленку.
Бактерициды, как правило, высокотоксичны. Опасность для окружающей среды
представляют применяемые для обработки буровых растворов нефтепродукты,
синтетические жирные кислоты и спирты, серо- и фосфорорганические соединения и
др. Особого внимания с точки зрения охраны окружающей среды заслуживают
поверхностно-активные вещества, при производстве и применении которых возможно
значительное загрязнение водных ресурсов.
|