Добыча нефти - Extraction of petroleum

Добыча нефти представляет собой процесс , с помощью которого использовать петролейный вытягиваются из - под поверхностью расположения Земли.

Расположение нефтяного месторождения

Геологи и геофизики используют сейсмические исследования для поиска геологических структур, которые могут образовывать нефтяные резервуары. «Классический» метод включает в себя проведение подземного взрыва поблизости и наблюдение за сейсмической реакцией, что дает информацию о геологических структурах под землей. Однако также используются «пассивные» методы, которые извлекают информацию из естественных сейсмических волн.

Другие инструменты, такие как гравиметры и магнитометры , также используются при поиске нефти. Добыча сырой нефти обычно начинается с бурения скважины в подземный резервуар. Когда нефтяная скважина будет вскрыта, геолог (известный на буровой установке как «грязелогер») заметит ее присутствие.

Исторически сложилось так, что в Соединенных Штатах на некоторых нефтяных месторождениях нефть естественным образом поднималась на поверхность, но большинство из этих месторождений уже давно израсходованы, за исключением некоторых частей Аляски . Часто многие скважины (называемые многоствольными скважинами ) пробуриваются в одном и том же пласте до экономически приемлемой скорости извлечения. Некоторые скважины ( вторичные скважины ) могут закачивать воду , пар , кислоты или различные газовые смеси в пласт для повышения или поддержания пластового давления и экономичной скорости добычи.

Бурение

Нефтяная скважина создается путем бурения длинной скважины в земле с помощью нефтяной вышки . В скважину помещается стальная труба (обсадная колонна), обеспечивающая структурную целостность вновь пробуренного ствола скважины. Затем в основании скважины проделываются отверстия, чтобы нефть могла проходить в ствол скважины. Наконец, наверху устанавливается набор клапанов, называемый « рождественской елкой »; клапаны регулируют давление и управляют потоком. Процесс бурения относится к категории «добыча», одна из трех основных услуг в нефтяной отрасли, наряду с промежуточной и последующей добычей.

Добыча и восстановление нефти

Первичное восстановление

На этапе первичной добычи движущая сила коллектора исходит от ряда естественных механизмов. К ним относятся: естественная вода, вытесняющая нефть вниз в скважину, расширение попутного нефтяного газа в верхней части коллектора, расширение попутного газа, первоначально растворенного в сырой нефти, и гравитационный дренаж в результате движения нефти внутри коллектора из от верхней к нижней части, где расположены колодцы. Коэффициент извлечения на этапе первичного извлечения обычно составляет 5-15%.

В то время как подземное давление в нефтяном пласте достаточно, чтобы вытолкнуть нефть (вместе с некоторым попутным газом) на поверхность, все, что необходимо, - это разместить сложное расположение клапанов ( рождественская елка ) на устье скважины, чтобы соединить скважину. в трубопроводную сеть для хранения и обработки. Иногда насосы, такие как лучевые насосы и электрические погружные насосы (ЭЦН), используются для вывода нефти на поверхность; они известны как искусственные подъемные механизмы.

Вторичное восстановление

За время эксплуатации скважины давление падает. В какой-то момент подземного давления недостаточно, чтобы вытолкнуть нефть на поверхность. После того, как естественный приток коллектора уменьшается, применяются вторичные методы добычи . Они полагаются на подачу внешней энергии в пласт путем закачки флюидов для увеличения пластового давления, тем самым увеличивая или заменяя естественный привод коллектора искусственным приводом. Вторичные методы добычи увеличивают давление в пласте за счет закачки воды , обратной закачки газа и газлифта . Для обратной закачки и подъема газа используются попутный газ, диоксид углерода или какой-либо другой инертный газ для уменьшения плотности нефтегазовой смеси и, таким образом, повышения ее подвижности. Типичный коэффициент извлечения при заводнении составляет около 30%, в зависимости от свойств нефти и характеристик породы-коллектора. В среднем коэффициент извлечения после первичных и вторичных операций по добыче нефти составляет от 35 до 45%.


Улучшенное восстановление

Пар нагнетается во многие нефтяные месторождения, где нефть более густая и тяжелая, чем обычная сырая нефть.

Методы улучшенного или третичного извлечения нефти увеличивают подвижность нефти с целью увеличения извлечения.

Методы термического повышения нефтеотдачи (TEOR) - это методы третичной добычи, при которых нефть нагревается, снижается ее вязкость и упрощается ее извлечение. Закачка пара - наиболее распространенная форма TEOR, и ее часто делают с помощью когенерационной установки. Этот тип когенерационной установки использует газовую турбину для выработки электроэнергии , а отработанное тепло используется для производства пара, который затем закачивается в резервуар. Эта форма добычи широко используется для увеличения добычи нефти в долине Сан-Хоакин , которая дает очень тяжелую нефть, но на ее долю приходится десять процентов добычи нефти в Соединенных Штатах. Затопление при пожаре (сжигание на месте) - это еще одна форма TEOR, но вместо пара сжигается часть нефти для нагрева окружающей нефти.

Иногда вводят поверхностно-активные вещества ( детергенты ) для изменения поверхностного натяжения между водой и нефтью в пласте, мобилизуя нефть, которая в противном случае осталась бы в пласте в виде остаточной нефти.

Другой метод снижения вязкости - это заводнение углекислым газом .

Третичная добыча позволяет извлекать еще от 5% до 15% нефти коллектора. На некоторых месторождениях тяжелой нефти в Калифорнии закачка пара увеличила вдвое или даже втрое запасы нефти и конечную нефтеотдачу. Например, см. Нефтяное месторождение Мидуэй-Сансет , крупнейшее нефтяное месторождение Калифорнии.

Третичное извлечение начинается, когда вторичного извлечения нефти недостаточно для продолжения адекватной добычи, но только тогда, когда нефть все еще может быть извлечена с прибылью . Это зависит от стоимости метода добычи и текущей цены на сырую нефть . При высоких ценах вновь вводятся в эксплуатацию ранее убыточные скважины, а при низких - сокращается добыча.

Использование микробных препаратов - еще один третичный метод восстановления. Специальные смеси микробов используются для обработки и разрушения углеводородной цепи в масле, что упрощает извлечение нефти. Это также более экономично по сравнению с другими традиционными методами. В некоторых штатах, таких как Техас, существуют налоговые льготы для использования этих микробов в так называемом вторичном третичном восстановлении. Их поставляют очень немногие компании.


Скорость восстановления

Количество извлекаемой нефти определяется рядом факторов, включая проницаемость породы, силу естественных движущих сил (присутствующий попутный газ, давление соседней воды или гравитацию), пористость породы-коллектора, то есть породы. емкость хранения и вязкость масла. Когда порода- коллектор «плотная», как в сланце , нефть обычно не может протекать, но когда они проницаемы, как в песчанике , нефть течет свободно.

Расчетное окончательное восстановление

Хотя извлечение скважины не может быть определено с уверенностью до тех пор, пока скважина не прекратит добычу, инженеры-нефтяники часто определяют расчетную конечную извлекаемость (EUR) на основе прогнозов скорости падения на годы вперед. Используются различные модели, математические методы и приближения.

EUR сланцевого газа трудно предсказать, и можно выбрать методы добычи, которые, как правило, недооценивают спад, превышающий разумный.

Здоровье и безопасность

Персонал, занятый в добыче нефти и газа, сталкивается с уникальными проблемами в области здравоохранения и безопасности и признан Национальным институтом безопасности и гигиены труда (NIOSH) приоритетным отраслевым сектором в Национальной программе профессиональных исследований (NORA) для определения и предоставления стратегий вмешательства в отношении профессионального здоровья. и вопросы безопасности. В период 2003–2013 гг. Годовой уровень профессиональных смертей значительно снизился - 36,3%; однако число смертельных случаев на производстве в нефтегазодобывающей промышленности США увеличилось на 27,6%, при этом общее число погибших составило 1189 человек, поскольку за этот период увеличилась численность рабочей силы. Две трети всех смертельных случаев среди рабочих были связаны с транспортными происшествиями и контактами с объектами или оборудованием. Более 50% лиц, получивших смертельные травмы, были трудоустроены в компаниях, обслуживающих скважины. Меры контроля опасностей включают политику безопасности наземного транспорта и технические средства контроля, такие как автоматизированные технологии.

Смотрите также

использованная литература