НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЯ КАК НАУКА И ЕЕ ЗАДАЧИ

Тип работы: Диссертация
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 180 страниц
В избранное:

ВВЕДЕНИЕ

Газовая и нефтяная отрасли занимают важное место в экономике страны, способствуя решению социальных проблем общества и развитию других отраслей. В состоянии этих отраслей ведущее место принадлежит разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений. Их промышленное освоение должно обеспечивать требуемые уровни добычи нефти и газа, возможно более полное использование недр как по месторождениям, разрабатываемым длительное время, так и по вновь вводимым.

Дисциплина "Геологические основы разработки нефтяных и газовых месторождений" базируется на науке нефтегазопромысловая геология, являясь неразрывной ее составляющей. Поэтому сначала рассматриваются методологические аспекты науки нефтегазопромысловая геология, а уже во второй части более тесная ее связь с задачами разработки залежей углеводородов.

Развитие нефтяной и газовой промышленности в последние десятилетия характеризуется рядом новых тенденций.

Для нефтяной промышленности характерно последовательное вступление многих залежей нефти в сложную позднюю фаз у разработки , когда более половины запасов из них уже отобрано и извлечение оставшихся запасов требует значительно больших усилий. Объективно становится все менее благоприятной геолого-промысловая характеристика вводимых в разработку новых залежей нефти. Среди них возрастает удельный вес залежей с высокой вязкостью нефти, с весьма сложным геологических строением, с низкой фильтрующей способностью продуктивных пород, а также приуроченных к большим глубинам с усложненными термодинамическими условиями, к шельфам морей и т. д. Таким образом, и на старых и на новых залежах возрастает доля так называемых трудноизвлекаемых запасов нефти . Соответственно расширяется арсенал методов разработки нефтяных залежей. Если в последние четыре десятилетия в качестве агента, вытесняющего нефть из пластов к скважинам, применялась вода и искусственное заводнение пластов было традиционным методом разработки, то в настоящее время необходимо применение и других методов на иной физико-химической основе.

1. НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЯ

КАК НАУКА И ЕЕ ЗАДАЧИ

1. 1. Краткая история развития нефтегазодобычи

Современным методам добычи нефти предшествовали примитивные способы:

сбор нефти с поверхности водоемов;
обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью;
извлечение нефти из ям и колодцев.

Сбор нефти с поверхности открытых водоемов это, по-видимому, один из старейших способов ее добычи. Он применялся в Мидии, Ассиро-Вавилонии и Сирии до нашей эры, в Сицилии в 1-м веке нашей эры и др. В России добычу нефти методом ее сбора с поверхности реки Ухты в 1745г. организовал Ф. С. Прядунов. В 1868 г. в Кокандском ханстве нефть собирали в канавах, устраивая запруду из досок. Американские индейцы, когда обнаруживали нефть на поверхности озер и ручьев, клали на воду одеяло, впитывающее нефть, а затем отжимали его в сосуд.

Обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью , с целью ее извлечения впервые описаны итальянским ученым Ф. Ариосто в ХV в: недалеко от Модены в Италии нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах; затем их помещали в мешки и отжимали с помощью пресса. В 1819 г. во Франции нефтесодержащие пласты известняка и песчаника разрабатывались шахтным способом. Добытую породу помещали в чан, заполненный горячей водой. При перемешивании на поверхность воды всплывала нефть, которую собирали черпаком. В 1833-1845 гг. на берегу Азовского моря добывали песок, пропитанный нефтью. Затем его помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы.

Добыча нефти из ям и колодцев также известна с давних времен. В Киссии - древней области между Ассирией и Мидией в V в. до н. э. нефть добывали с помощью кожаных ведер бурдюков.

На Украине первые упоминания о добыче нефти относятся к началу ХV в. Для этого рыли ямы-копанки глубиной 1, 5-2 м, куда просачивалась нефть вместе с водой. Затем смесь собирали в бочки, закрытые снизу пробками. Когда более легкая нефть всплывала, пробки вынимали и отстоявшуюся воду сливали. К 1840 г. глубина ям-копанок достигла 6м, а позднее нефть стали извлекать из колодцев глубиной около 30 м.

На Керченском и Таманском полуостровах добыча нефти с древних времен производилась с помощью шеста, к которому привязывали войлок или пучок, сделанный из волос конского хвоста. Их спускали в колодец, а затем выжимали нефть в подготовленную посуду.

На Апшеронском полуострове добыча нефти из колодцев известна с 13 в. н. э. При их строительстве сначала отрывалась яма наподобие обращенного (перевернутого) конуса до самого нефтяного пласта. Затем по бокам ямы делались уступы: при средней глубине погружения конуса 9, 5 м не менее семи. Среднее количество земли, вынутой при рытье такого колодца, составляло около 3100 м ³ далее стенки колодцев от самого дна до поверхности крепили деревянным срубом или досками, В нижних венцах делали отверстия для притока нефти. Ее черпали из колодцев бурдюками, которые поднимались ручным воротом или с помощью лошади.

В своем отчете о поездке на Апшеронский полуостров в 1735 г. доктор И. Лерхе писал: « . . . В Балаханы было 52 нефтяных кладезя глубиной в 20 саженей (1 сажень - 2, 1м), из коих некоторые сильно бьют, и ежегодно доставляют 500 батманов нефти . . . » (1 батман 8, 5 кг) . По данным академика С. Г. Амелина (1771 г. ) глубина нефтяных колодцев в Балаханах достигала 40-50 м, а диаметр или сторона квадрата сечения колодца 0, 7-1 м.

В 1803 г. бакинский купец Касымбек соорудил два нефтяных колодца в море на расстоянии 18 и 30 м от берега Биби-Эйбата. Колодцы были защищены от воды коробом из плотно сколоченных досок. Нефть добывалась из них много лет. В 1825 г. во время шторма колодцы были разбиты и затоплены водами Каспия.

При колодезном способе техника добычи нефти не менялась на протяжении столетий. Но уже в 1835 г. чиновник горного ведомства Фаллендорф на Тамани впервые применил насос для откачки нефти через опущенную деревянную трубу. Ряд технических усовершенствований связан с именем горного инженера Н. И. Воскобойникова. Чтобы уменьшить объем земляных работ он предложил сооружать нефтяные колодцы в виде шахтного ствола, а в 1836-1837 гг. осуществил в Баку и Балаханах переустройство всей системы хранения и отпуска нефти. Но одним из главных дел его жизни стало бурение первой в мире нефтяной скважины в 1848 г .

Длительное время к добыче нефти посредством бурения скважин в нашей стране относились с предубеждением. Считалось, что раз сечение скважины меньше, чем у нефтяного колодца, то и приток нефти к скважинам существенно меньше. При этом не учитывалось, что глубина скважин значительно больше, а трудоемкость их сооружения меньше.

При эксплуатации скважин нефтепромышленники стремились перевести их в режим фонтанирования, т. к. это был наиболее легкий путь добычи. Первый мощный нефтяной фонтан в Балаханах ударил в 1873 г. на участке Халафи. В 1887 г. 42 % нефти в Баку было добыто фонтанным способом.

Форсированный отбор нефти из скважин приводил к быстрому истощению прилегающих к их стволу нефтеносных слоев, а остальная (большая) ее часть оставалась в недрах. Кроме того, из-за отсутствия достаточного количества хранилищ значительные потери нефти имели место уже на поверхности земли. Так, в 1887 г. фонтанами было выброшено 1088 тыс. т нефти, а собрано всего 608 тыс. т. На площадях вокруг фонтанов образовывались обширные нефтяные озера, где в результате испарения терялись наиболее ценные фракции. Сама выветрившаяся нефть становилась малопригодной для переработки, и ее выжигали. Застойные нефтяные озера горели по много дней подряд.

Добыча нефти из скважин, давление в которых было недостаточным для фонтанирования, производилась с помощью цилиндрических ведер длиной до 6 м. В их дне был устроен клапан, открывающийся при движении ведра вниз и закрывающийся под весом извлекаемой жидкости при давлении ведра вверх. Способ добычи нефти посредством желонок назывался тартанием , в 1913 г. с его помощью добывали 95 % всей нефти.

Тем не менее, инженерная мысль не стояла на месте. В 70-х годах 19 в. В. Г. Шухов предложил компрессорный способ добычи нефти посредством подачи в скважину сжатого воздуха (эрлифт) . Испытана эта технология была в Баку только в 1897 г. другой способ добычи нефти газлифт предложил М. М. Тихвинский в 1914 г.

Выходы природного газа из естественных источников использовались человеком с незапамятных времен. Позже нашел применение природный газ, получаемый из колодцев и скважин. В 1902 г. в Сураханах близ Баку была пробурена первая скважина, давшая промышленный газ с глубины 207 м.

В развитии нефтяной промышленности можно выделить пять основных этапов:

I этап (до 1917 г. ) - дореволюционный период;

II этап (с 1917 до 1941 гг. ) период до Великой Отечественной войны;

III этап (с 1941 по 1945 гг. ) - период Великой Отечественной войны;

IV этап (с 1945 по 1991 гг. ) - период до распада СССР;

V этап (с 1991 г. ) - современный период.

Дореволюционный период. На территории России нефть известна с давних пор. Еще в XVI в. Русские купцы торговали Бакинской нефтью. При Борисе Годунове (XVI в. ) в Москву была доставлена первая нефть, добытая на реке Ухте. Поскольку слово «нефть» вошло в русский язык лишь в конце XVIII в., называли ее тогда «густая вода горяща».

В 1813 г. к России были присоединены Бакинское и Дербентское ханства с их богатейшими нефтяными ресурсами. Это событие оказало большое влияние на развитие нефтяной промышленности России в последующие 150 лет.

Другим крупным районом нефтедобычи в дореволюционной России была Туркмения. Установлено, что в районе Небит-Дага черное золото добывалось уже около 800 лет назад. В 1765 г. на о. Челекен насчитывалось 20 нефтяных колодцев с суммарной годовой добычей около 64 т в год. По свидетельству русского исследователя Каспийского моря Н. Муравьева, в 1821 г. туркмены на лодках отправили в Персию около 640 т нефти. В 1835 г. ее вывезли с о. Челекен больше, чем из Баку, хотя именно Апшеронский полуостров являлся объектом повышенного внимания нефтепромышленников.

Началом развития нефтяной промышленности в России является 1848 год, когда под руководством В. Н. Семенова и Н. И. Воскобойникова в Биби-Эйбате была пробурена первая в мире нефтяная скважина.

В связи с несовершенством техники строительства горных выработок (колодцев, скважин) нефтяной пласт обычно не удавалось вскрывать на полную мощность. Как правило, вскрытая нефтенасыщенная мощность составляла 1-3 м. Каких-либо принципов разработки месторождений не было. Оценка значимости нефтеносных земель производилась отдельными лицами и нередко носила спекулятивный характер.

В то время господствовала гипотеза американского геолога Бриггса (1868 г) единственной силой, продвигающей нефть к забоям скважин, могла быть лишь сила упругости газа, растворенного в нефти.

В 1888 г. геолог А. М. Коншин впервые произвел подсчет запасов нефти, применив объемный метод.

В 1905 г. И. Н. Стрижев подсчитал запасы нефти Грозненского района.

В 1910-1912 гг. выходят из печати работы по Майкопскому нефтяному району академика И. М. Губкина, который по праву считается основоположником нефтяной науки в нашей стране. Тогда И. М. Губкин впервые объяснил механизм образования рукавообразной залежи и ввел само понятие о стратиграфических залежах нефти.

Сведений о находках нефти в Сибири в дореволюционный период нет. Вместе с тем в декабре 1902 г. Министерство земледелия и государственных имуществ установило подесятинную плату за разведку нефти в пределах Тобольской, Томской и Енисейской губерний. А в 1911 г. промышленное товарищество «Пономарев и К°» получило в Тобольске «дозволительное свидетельство» на разведку «черного золота» в низовьях р. Конда.

В 1911 же году дала первую нефть скважина, пробуренная на о. Сахалин.

Динамика изменения нефтедобычи в России в дореволюционный период такова. Если в 1860 г. она составляла всего 4 тыс. т, то в 1864 г. 9 тыс. т, в 1890 г. 3, 8 млн. т, а в 1900 г. 10, 4 млн. т. Перед революцией в силу известных событий добыча нефти снизилась до 8, 8 млн. т.

Период до Великой Отечественной войны . Первая мировая и гражданская войны, иностранная интервенция нанесли огромный ущерб нефтяной промышленности. В 1920 г. добыча нефти в России составила 3, 9 млн. т, т. е. около 41 % от уровня 1913 г. Многие нефтепромыслы были разрушены, а их оборудование вывезено за границу.

После завершения гражданской войны восстановление нефтяной промышленности было одной из главных задач страны. Это годы национализации и технической реконструкции нефтяной промышленности, плановое ведение разработки нефтяных месторождений, бурное развитие нефтяной промышленности. Резкое увеличение объемов разведочного бурения. Возросла глубина добывающих скважин. Открываются новые месторождения. Все это обеспечило увеличение добычи нефти в стране. Начинается разработка научных основ рациональной разведки и разработки нефтяных месторождений.

В результате в 1928 г. добыча нефти составила 11, 6 млн. т, в 1930 г. 18, 5 млн. т, а в 1932 г. 22, 3 млн. т. По объемам добычи нефти (19, 5 % мировой) СССР вышел на 2-е место в мире.

1925 г. Всесоюзное совещание по вопросам охраны и рационального использования нефтяных залежей, на котором М. В. Абрамович впервые в мире поставил вопрос о рациональной системе разработки нефтеносного пласта-резервуара как отдельного эксплуатационного объекта.

В 1927 г. в стране начинаются систематические работы по подсчету запасов. М. В. Абрамович впервые предложил выделять категории запасов по степени их разведанности.

С 1929 г. для изучения разрезов скважин стали применять геофизические метод определения кажущегося сопротивления пород. Первые же результаты показали высокую эффективность метода.

В 1931 г. советскими геофизиками и сотрудниками фирмы «Шлюмберже» был разработан второй метод электрометрии скважин метод потенциалов собственной поляризации пород. Эти два метода позволили составлять непрерывные геологические разрезы скважин.

В 1935 г. была создана Центральная комиссия по запасам полезных ископаемых (ЦКЗ) . В этом же году была разработана гидравлическая теория пластовых водонапорных систем.

В 1936-39 гг. профессором В. Н. Щелкачевым разрабатывается новая теория взаимодействия скважин, изучены особенности различных систем расстановки скважин.

В ноябре 1937 г. на базе существующей в Бугуруслане нефтеразведки возникает первый нефтепромысел в Оренбургской области. А уже в 1938 г. Бугурусланская нефтяная площадь дала стране 2246 т нефти. Всего в районах «Второго Б6аку» в 1938 г. было добыто около 1, 3 млн. т «черного золота». Башкирия в предвоенные годы стала самым крупным нефтяным районом в Урало-Поволжье.

В 1940 г. в стране было добыто 31, 1 млн. т нефти, из которых около 71% давал Азербайджан.

Период Великой Отечественной войны. Вероломное нападение фашистской Германии нарушило поступательное развитие нашей страны в целом и нефтяной промышленности в частности. По мере приближения вражеских армий к главным центрам нефтедобычи Баку, Грозному, Майкопу производились демонтаж и вывоз оборудования на Восток, скважины консервировались. Работа нефтепромыслов, находящихся вблизи от линии фронта, была осложнена регулярными бомбардировками.

25 июля 1942 г. фашисты начали операцию «Эдельвейс» по захвату кавказской нефти. В августе они вышли на Терек - последний рубеж перед броском на Баку Возможности доставки нефти с Кавказа в центр страны стали серьезно ограничены.

В результате, несмотря на то, что ведение военных действий требовало огромного количества нефтепродуктов, поставки всех видов топлива в 1942 г. по сравнению с 1940 г. сократились более чем в 2 раза.

В сложившихся условиях нефтяная промышленность страны развивалась благодаря освоению месторождений в восточных районах.

1940 год. Л. С Лейбензон и Б. Б Лапук организовали спец. группу для создания научно-обоснованной методики проектирования рациональной разработки нефтяных и газовых месторождений. Вопросы разработки, особенно вопросы размещения скважин на залежи, в этот период приобретают особую значимость.

1942 г. утвердили новую классификацию запасов нефти и газа, в основу которой была положена степень изученности (разведанности) залежей.

В 1945 г. район Второго Баку дал 2, 6 млн. т «черного золота» почти половину всей нефтедобычи в РСФСР (57 млн. т) .

Период до распада СССР. В первые послевоенные годы было разведано значительное количество нефтяных месторождений, в том числе Ромашкинское (Татария), Шкаповское (Башкирия), Мухановское (Куйбышевская область) . Соответственно, росла и добыча нефти: в 1950 г. она составила 37, 9 млн. т, а в 1956 г. 83, 8 млн. т.

В 1957 г. на долю Российской Федерации приходилось более 70 % добываемой нефти, а Татария вышла на первое место в стране по добыче нефти.

Главным событием данного периода стало открытие и начало разработки богатейших нефтяных месторождений в Западной Сибири. Еще в 1932 г. академик И. М. Губкин высказал мысль о необходимости начала систематических поисков нефти на восточном склоне Урала. Сначала были собраны сведения о наблюдениях естественных нефтяных выходов (реки Большой Юган, Белая и др. ) . В 1935г. здесь начали работать геологоразведочные партии, которые подтвердили наличие выходов нефтеподобных веществ. Однако «большой нефти» не было. Разведочные работы продолжались до 1943 г., а за тем были возобновлены в 1948 г. Лишь в 1960 г. было открыто Шаимское нефтяное месторождение, а вслед за ним Мегионское, Усть-Балыкское, Сургутское, Самотлорское, Варьеганское, Лянторское, Холмогорское и др. Началом промышленной добычи нефти в Западной Сибири считается 1965 г., когда ее было добыто около 1 млн. т. Уже в 1970 г. добыча нефти здесь составила 28 млн. т, а в 1981 г. 329, 2млн. т. Западная Сибирь стала основным нефтедобывающим районом страны, а СССР вышел на первое место в мире по добыче нефти.

В 1961 г. были получены первые фонтаны нефти на месторождениях Узень и Жетыбай в Западном Казахстане (полуостров Мангышлак) . Промышленная их разработка началась в 1965 г. Только по этим двум месторождениям извлекаемые запасы нефти составляли несколько сот миллионов тонн. Проблема заключалась в том, что мангышлакские нефти высокопарафинистые и имели температуру застывания +30 . . . 33 °С. Тем не менее в 1970 г. добыча нефти на полуострове была доведена до нескольких миллионов тонн.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.