13.Краткая история развития нефтегазодобычи. Колодезный способ добычи нефти


13.Краткая история развития нефтегазодобычи.

Современным методам добычи нефти предшествовали при-

митивные способы:

• сбор нефти с поверхности водоемов;

• обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью;

• извлечение нефти из ям и колодцев.

Сбор нефти с поверхности открытых водоемов—по-видимому, один

из старейших способов ее добычи. Он применялся в Мидии, Ассиро-

Вавилонии и Сирии до н. э., в Сицилии в I веке н. э. Этим методом нефть

добывали в Колумбии и Венесуэле. В России добычу нефти методом ее

сбора с поверхности реки Ухты в 1745 г. организовал Ф. С. Прядунов.

В 1858 г. на о. Челекен и в 1868 г. в Кокандском ханстве нефть собирали

в канавах, устраивая запруду из досок. Американские индейцы, когда об-

наруживали 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 це-

лью ее извлечения впервые описаны итальянским ученым Ф. Ариосто

в XV в.: недалеко от Модены в Италии нефтесодержащие грунты измель-

чались и подогревались в котлах; затем их помещали в мешки и отжи-

мали 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 перемешива-

нии на поверхность воды всплывала нефть, которую собирали черпаком.

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.

При колодезном способе техника добычи нефти не менялась на протя-

жении столетий. Но уже в 1835 г. чиновник горного ведомства Фаллендорф

на Тамани впервые применил насос для откачки нефти через опущенную

деревянную трубу.

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 сква-

жинам существенно меньше. При этом не учитывалось, что глубина сква-

жин значительно больше, а трудоемкость их сооружения меньше.

Тем не менее, практические результаты бурения скважин постепен-

но изменили это мнение. Кроме того, и статистические данные о влия-

нии глубины колодцев на добычу нефти свидетельствовали о необходи-

мости развития бурения: в 1872 г. среднесуточная добыча нефти из одно-

го колодца глубиной 10…11 м составляла 816 кг, 14…16 м—3081 кг, а свы-

ше 20 м—уже 11200 кг.

При эксплуатации скважин нефтепромышленники стремились пере-

вести их в режим фонтанирования, т. к. это был наиболее легкий путь до-

бычи. 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 (боль-

шая) ее часть оставалась в недрах. Кроме того, из-за отсутствия доста-

точного количества хранилищ значительные потери нефти имели мес-

то уже на поверхности земли.

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 движе-

нии ведра вниз и закрывающийся под весом извлекаемой жидкости при

движении ведра вверх. Способ добычи нефти посредством желонок на-

зывался тартанием.

Первые опыты по применению глубинных насосов для добычи неф-

ти были выполнены в США в 1865 г. В России этот способ начали приме-

нять с 1876 г. Однако насосы быстро засорялись песком и нефтепромыш-

ленники продолжали отдавать предпочтение желонке. Из всех известных

способов добычи нефти главным оставался тартальный: в 1913 г. с его по-

мощью добывали 95% всей нефти.Тем не менее, инженерная мысль не стояла на месте. В 70-х годах XIX в. В. Г. Шухов предложил компрессорный способ добычи нефти посредством подачи в скважину сжатого воздуха (эрлифт).

Другой способ добычи нефти—газлифт—предложил М. М. Тихвинский в 1914 г.Выходы природного газа из естественных источников использова-

лись человеком с незапамятных времен. Позже нашел применение при-

родный газ, получаемый из колодцев и скважин. В 1902 г. в Сураханах

близ Баку была пробурена первая скважина, давшая промышленный газ

с глубины 207 м.

studfiles.net

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА 7.1. Краткая история развития нефтегазодобычи

7.1. 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-ом веке нашей эры и др. В России добычу нефти методом ее сбора с поверхности реки Ухты в 1745 г. организовал Ф.С. Прядунов. В 1858 г. на о. Челекен и 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. Ари-осто в XV 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 XVII 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 6 м, 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 VIII 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 м3. 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 = 2,1 м), 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...! 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.

К моменту подписания Гюлистанского мирного договора между Россией и Персией (декабрь 1813г.), когда Бакинское и Дербентское ханства влились в состав нашей страны, на Апшеронском полуострове насчитывалось 116 колодцев с черной нефтью и один с «белой», ежегодно дававших около 2400 т этого ценного продукта. В 1825 г. в районе Баку из колодцев было добыто уже 4126 т нефти.

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.

Свою отрицательную роль сыграло высказывание посетившего Баку в 1864 г. академика Г.В. Абиха о том, что бурение нефтяных скважин здесь не оправдывает ожиданий, и что «... как теория, так и опыт одинаково подтверждают мнение о необходимости увеличения числа колодцев...»

Аналогичное мнение существовало в отношении бурения некоторое время и в США. Так, в местности, где Э. Дрейк пробурил свою первую нефтяную скважину, полагали, что «нефть является жидкостью, вытекающей каплями из угля, залегающего в ближних холмах, что для ее добычи бесполезно бурить землю и что единственный способ ее собрать - это отрыть траншеи, где она бы скапливалась».

Тем не менее практические результаты бурения скважин постепенно изменили это мнение. Кроме того и статистические данные о влиянии глубины колодцев на добычу нефти свидетельствовали о необходимости развития бурения: в 1872 г. среднесуточная добыча нефти из одного колодца глубиной 10... 11 м составляла 816 кг, в 14...16 м - 3081 кг, а глубиной свыше 20 м - уже 11200 кг.

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 1878 г. большой нефтяной фонтан дала скважина, пробуренная на участке З.А. Тагиева в Биби-Эйбате. 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.

Первые опыты по применению глубинных насосов для добычи нефти были выполнены в США в 1865 г. В России этот способ начали применять с 1876 г. Однако насосы быстро засорялись песком и нефтепромышленники продолжали отдавать предпочтение желонке. Из всех известных способов добычи нефти главным оставался тартальный: в 1913 г. с его помощью добывали 95 % всей нефти.

Тем не менее инженерная мысль не стояла на месте. В 70-х годах XIX 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 Сура-ханах близ Баку была пробурена первая скважина, давшая промышленный газ с глубины 207 м.

topuch.ru

Развитие техники и технологии добычи нефти

ТОП 10:

До 1875 г. основной объем нефти в России добывался из колодцев. Колодцы проходились примитивным ручным способом, нефть вычерпывалась бурдюками и деревянными ведрами. Начало промышленного бурения на нефть положила скважина, пробуренная в 1848 г. вблизи Баку в районе Биби-Эйбата по инициативе директора Ширванских промыслов горного инженера Н.И. Воскобойникова. Эта скважина на целых 11 лет опередила первую зарубежную скважину, пройденную Дрейком в Пенсильвании в США лишь 1859 г. Первый фонтан нефти в России дала скважина, пробуренная в 1866 году на Кубани в районе реки Кудако А.Н. Новосильцевым. Это окончательно подтвердило перспективность нового метода нефтедобычи, и бурение стало быстро распространяться на промыслах. Если в 1870 г. в России эксплуатировалось всего 15 скважин, то в 1875 г. количество скважин выросло до 255 и, несмотря на все еще существующее большое число колодцев (1032), из скважин добывалось 88,6% нефти. В 1882 г. эта цифра выросла до 97,3%, т.е. бурение стало основным способом добычи нефти в стране. Однако, даже при условии, что в 1886 г. на территории Бакинского района действовало уже 400 скважин, в Америке этот показатель составлял 24000.

Первоначально бурение нефтяных скважин осуществлялось ручным вращательным способом. Технология бурения заключалась в том, что буровой инструмент (долото) на конце штанги опускали в углубление, рабочие захватывали ее ключами и ходили вокруг, вращая концы последних. Этот способ бурения давал хорошие результаты только в мягких породах и при бурении на незначительных глубинах, поэтому вскоре был вытеснен ударно-канатным способом бурения, так называемым канадским или пенсильванским.

В условиях конкуренции различные фирмы соперничали между собой в использовании различных способов и оборудования для бурения скважин. Так, «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» выписала для организации бурения бригаду мастеров из США. Бурение осуществлялось ударно-канатным способом без расширения скважины. Однако горные породы на Апшеронском полуострове более рыхлые, чем в Пенсильвании, стенки скважин постоянно осыпались, и от этого способа бурения вскоре пришлось отказаться и перейти на ударно-штанговый.

Технология ударно-штангового способа заключалась в следующем. На месте бурения скважины сооружалась деревянная вышка высотой до 11 м. Внутри нее закладывался неглубокий колодец (до 2,5 м), который перекрывался деревянным настилом с отверстием посредине для прохождения штанги. Вверху буровой вышки укреплялся блок, через который перекидывался канат. Один конец каната присоединялся к лебедке, к другому концу прикреплялась металлическая штанга, увенчанная долотом. Штангу с долотом на конце с помощью лебедки сначала поднимали, а затем бросали, создавая тем самым ударный импульс на забое скважины. Разрушение породы производилось с помощью ударного долота (типа «рыбий хвост»). По окончании дробления разрушенную породу вычерпывали специальным инструментом – желонкой (своеобразным ведром с клапаном). Этот процесс получил название тартание. Спуск и подъем бурового инструмента повторялся через каждые 0,3–0,5 м. Затраты времени на операцию спуска-подъема увеличивались по мере увеличения глубины бурения, поэтому скорость ударного способа бурения была довольно низкая. В начале 1880-х гг. фирма Нобелей пробовала использовать для бурения метод Фовелля, т.е. бурение с промывкой скважины водой. Опыт оказался неудачным, т.к. опять же из-за рыхлости пород промывочная жидкость уходила из скважины.

В середине XIX в. ударное бурение стало вытесняться бурением с помощью механических станков вращательного типа. Однако для бурения более глубоких скважин необходимо было увеличить мощность привода и усилить вращательный механизм. Эта задача была решена в 1889 г. в США инженером Чепменом, создавшим первую роторную буровую установку, и на смену ударному способу пришло вращательно-роторное бурение. Несомненным достоинством этого метода было то, что подъем разрушенной породы производился с помощью бурового раствора по ходу бурения без его прерывания, что значительно ускоряло время прохождения скважины. Роторное бурение на нефть впервые было применено в США в 1901 г. В России этот способ был опробован в 1902 г. в Грозном, на одном из участков фирмы братьев Нобель. Они же, а также «Каспийско-Черноморское общество» Ротшильдов в 1906 г., применили роторное бурение в Баку. Первоначально в роторном бурении, как и в ударном, использовались долота типа «рыбий хвост», только лезвия их отгибались в сторону вращения. В породах средней твердости использовались дисковые долота, однако диски часто ломались. Видимо, использование таких долот натолкнуло изобретателей на идею долот, в которых рабочий орган представлял зубчатый цилиндр или конус. В 1909 г. Говард Юз сконструировал долото с коническими шарошками, которое при вращении позволило совместить действие резания и удара. Шарошечные долота различных конструкций используются и сегодня. Однако широкого применения роторный способ не нашел из-за сильного искривления скважин.

Переход от колодезного способа добычи нефти к скважинному стимулировал применение на промыслах паровых машин, а также бензиновых и электрических двигателей. На предприятиях «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель» были впервые применены паровые машины, а затем газовые и нефтяные двигатели. Для выработки газа был построен газовый завод. Первая электрическая станция для снабжения энергией буровых и заводских установок также была построена товариществом «Бранобель».

Требовала совершенствования и техника подъема нефти. В большинстве случаев скважины фонтанировали, т.е. нефть поднималась самотеком. Когда фонтанирование прекращалось, оставшуюся часть нефти поднимали с помощью желонки. Работа с желонкой требовала большого числа рабочих и была очень опасной в пожарном отношении, кроме того, при использовании желонки наиболее легкие фракции нефти улетучивались в атмосферу. Замена желонки глубинным насосом обеспечила бы закрытую эксплуатацию скважин, уменьшение их диаметра, упрощение конструкции, сокращение расходов материалов, энергии, рабочей силы.

Задача создания скважинного насоса привлекала многих инженеров. Первым ее успешно решил инженер А.Б. Иваницкий (1811–1872)в 1865 г. Пытался решить эту проблему и наш известный соотечественник, «инженер № 1», как называли его американцы, – Владимир Григорьевич Шухов (1853–1939). В 1890 г. он разработал простую и эффективную конструкцию инерционного поршневого насоса для откачки из скважины жидкости(воды и нефти). Шухов являлся также автором компрессорного способа добычи нефти из скважины с использованием сжатого воздуха (эрлифт). Этот метод стал предтечей современной газлифтной эксплуатации скважин. Русским изобретателем И.Н. Стрижовым (1872–1953)в 1902 г. было предложено нагнетание газа в нефтяной пласт с целью поддержания пластового давления. Однако широкого применения все эти способы не нашли. В 1911 г. фирма Нобелей имела на своих промыслах 15 компрессоров, приводимых в действие паровыми машинами.

С именем В.Г. Шухова связаны и многие другие изобретения в области нефтяной промышленности. Теория и практика строительства нефтепроводов, расчет и сооружение металлических резервуаров для хранения нефти, нефтеналивных барж, форсунка для сжигания мазута, эрлифт и скважинные насосы, крекинг нефти в трубчатой печи – все эти шуховские разработки заложили основу современной нефтяной отрасли страны.



infopedia.su


Смотрите также