Добыча нефти

Нефть — это ископаемое топливо , которое можно добыть из-под поверхности Земли. Резервуары нефти образуются из смеси растений, водорослей и отложений в мелких морях под высоким давлением. Нефть в основном добывается в результате бурения нефтяных скважин . сейсмические исследования Для обнаружения месторождений нефти используются и другие методы. Нефтяные вышки и нефтяные платформы используются для бурения длинных скважин в земле для создания нефтяных скважин и добычи нефти. После добычи нефть перерабатывается для производства бензина и других продуктов, таких как шины и холодильники. Добыча нефти может быть опасной и привела к разливам нефти . ^[1]

Местонахождение нефтяного месторождения

Геологи и геофизики используют сейсмические исследования для поиска геологических структур, которые могут образовывать залежи нефти. «Классический» метод включает в себя проведение поблизости подземного взрыва и наблюдение за сейсмическим откликом, что дает информацию о геологических структурах под землей. Однако используются и «пассивные» методы, извлекающие информацию из естественных сейсмических волн. ^[2]

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

Исторически сложилось так, что в Соединенных Штатах на некоторых нефтяных месторождениях нефть естественным образом поднималась на поверхность, но большинство этих месторождений уже давно исчерпаны, за исключением некоторых частей Аляски . Часто множество скважин (называемых многозабойными в одном и том же пласте бурят ) для достижения экономически целесообразного уровня добычи. Некоторые скважины ( вторичные скважины ) могут закачивать в пласт воду , пар , кислоты или различные газовые смеси для повышения или поддержания пластового давления и экономичной добычи.

Бурение

Нефтяная скважина создается путем бурения длинной скважины в земле с помощью нефтяной вышки . В скважину помещают стальную трубу (обсадную трубу), чтобы обеспечить структурную целостность вновь пробуренной скважины. Затем в основании скважины проделываются отверстия, позволяющие нефти проходить в скважину. набор клапанов, называемый « рождественской елкой Наконец, наверху крепится »; клапаны регулируют давление и контролируют поток. Процесс бурения относится к категории «добыча», одной из трех основных услуг в нефтяной промышленности, наряду с добычей и переработкой нефти.

Добыча и восстановление нефти

Первичное восстановление

На этапе первичной добычи приток пласта происходит за счет ряда естественных механизмов:

природная вода вытесняет нефть вниз в скважину
расширение попутного нефтяного газа в верхней части пласта
расширение попутного газа, первоначально растворенного в сырой нефти
гравитационный дренаж, возникающий в результате движения нефти внутри пласта от верхних частей к нижним, где расположена скважина.

Коэффициент восстановления на этапе первичного восстановления обычно составляет 5–15%. ^[3]

Когда подземное давление в нефтяном пласте достаточно, чтобы вытеснить нефть (вместе с некоторым количеством попутного газа) на поверхность, все, что необходимо для улавливания нефти, — это разместить сложную систему клапанов (« рождественскую елку ») на устье скважины и в дальнейшем подключить скважину к трубопроводной сети для хранения и переработки. Иногда во время первичной добычи для увеличения скорости добычи используются насосы, такие как лучевые насосы и электропогружные насосы (ЭЦН), для подъема нефти на поверхность; они известны как механизмы искусственного подъема.

Вторичное восстановление

В течение срока службы скважины давление падает. После того, как естественный объем пласта уменьшается и подземное давление оказывается недостаточным для вытеснения нефти на поверхность, вторичные методы добычи применяются . Они основаны на подаче внешней энергии в пласт путем закачки жидкости для увеличения пластового давления, тем самым увеличивая или заменяя естественный приток пласта искусственным. Вторичные методы добычи увеличивают пластовое давление за счет закачки воды , обратной закачки газа и газлифта . При обратной закачке газа и добыче используют попутный газ, углекислый газ или какой-либо другой инертный газ для снижения плотности нефтегазовой смеси; улучшение его мобильности. Типичный коэффициент нефтеотдачи от операций закачки воды составляет около 30% и зависит от свойств нефти и характеристик породы-коллектора. В среднем коэффициент нефтеотдачи после первичных и вторичных операций по добыче нефти составляет от 35 до 45%. ^[3]

Улучшенное восстановление

Усовершенствованные или третичные методы нефтедобычи еще больше увеличивают подвижность нефти с целью увеличения добычи.

Термически усиленные методы добычи нефти (TEOR) — это методы третичной добычи, которые нагревают нефть, снижая ее вязкость и облегчая ее добычу. Впрыск пара является наиболее распространенной формой TEOR и часто осуществляется с помощью когенерационной установки. Этот тип когенерационной установки использует газовую турбину для выработки электроэнергии , а отходящее тепло используется для производства пара, который затем закачивается в резервуар. Эта форма добычи широко используется для увеличения добычи нефти в долине Сан-Хоакин , где добывается очень тяжелая нефть, но на ее долю приходится десять процентов добычи нефти в Соединенных Штатах. ^{[ нужна ссылка ]} Затопление при пожаре (сжигание на месте) — это еще одна форма TEOR, но вместо пара часть нефти сжигается для нагрева окружающей нефти.

Иногда в пласт закачивают поверхностно-активные вещества ( моющие средства ), чтобы изменить поверхностное натяжение между водой и нефтью в пласте, мобилизуя нефть, которая в противном случае осталась бы в пласте в виде остаточной нефти. ^[4]

Другой метод снижения вязкости — закачка углекислым газом .

Третичная добыча позволяет извлечь еще от 5% до 15% нефти пласта. ^[3] На некоторых месторождениях тяжелой нефти в Калифорнии закачка пара удвоила или даже утроила запасы нефти и конечную нефтеотдачу. ^[5] Например, см. Нефтяное месторождение Мидуэй-Сансет , крупнейшее нефтяное месторождение Калифорнии.

Третичная добыча начинается, когда вторичной добычи нефти недостаточно для продолжения адекватной добычи, а только тогда, когда нефть еще можно добывать с прибылью . Это зависит от стоимости метода добычи и текущей цены на сырую нефть . При высоких ценах в эксплуатацию вновь возвращаются ранее нерентабельные скважины, при низких – добыча сворачивается.

Использование микробной обработки является еще одним третичным методом восстановления. Специальные смеси микробов используются для обработки и разрушения углеводородной цепи нефти, что упрощает добычу 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 называемой вторичной третичной добыче. Очень немногие компании поставляют эти микробы. ^{[ количественно ]}

Скорость восстановления

Количество извлекаемой нефти определяется рядом факторов:

проницаемость породы
сила естественных движущих сил (присутствие попутного газа, давление прилегающей воды или гравитация)
пористость породы-коллектора, т.е. емкость породы
вязкость масла

Когда породы-коллекторы «плотные», как в сланцах , нефть обычно не может течь, но когда они проницаемы, как в песчанике , нефть течет свободно.

Предполагаемое окончательное восстановление

Хотя нефтеотдача скважины не может быть известна с уверенностью до тех пор, пока скважина не прекратит добычу, инженеры-нефтяники часто определяют расчетную конечную нефтеотдачу (EUR) на основе прогнозов темпов снижения добычи на годы вперед. Используются различные модели, математические методы и приближения.

Курс сланцевого газа трудно предсказать, и можно выбрать методы добычи, которые склонны недооценивать падение скважины за пределы разумного.

Здоровье и безопасность

Рабочие, занимающиеся добычей нефти и газа, сталкиваются с уникальными проблемами в области здравоохранения и безопасности и признаны Национальным институтом безопасности и гигиены труда (NIOSH) приоритетным сектором отрасли в Национальной программе профессиональных исследований (NORA) для определения и разработки стратегий вмешательства в отношении гигиены труда. и вопросы безопасности. ^[6]^[7] В течение 2003–2013 годов годовой уровень смертности на производстве значительно снизился – на 36,3%; однако число смертельных случаев на производстве в нефтегазодобывающей отрасли США увеличилось на 27,6%, при этом общее количество смертей составило 1189 человек, поскольку за этот период выросла численность рабочей силы. Две трети всех смертельных случаев среди рабочих были связаны с транспортными происшествиями и контактами с предметами или оборудованием. Более 50% смертельно раненых были трудоустроены в компаниях, занимающихся обслуживанием скважин. Средства контроля рисков включают политику безопасности наземного транспорта и инженерный контроль, например, автоматизированные технологии. ^[8]

В 2023 году CDC опубликовал данные о том, что в 2014–2019 годах умерло 470 рабочих. ^[9]

При сжигании нефти и газа выделяется углекислый газ в воздух . Ископаемые виды топлива , такие как нефть, ответственны за 89% выбросов CO2 . ^[10] Выбросы углерода вызывают изменение климата , которое отрицательно влияет на безопасность людей из-за повышения уровня моря и ухудшения погоды.

Нефть также может стать причиной разливов нефти , которые загрязняют океан . ^[11]

См. также

Выброс (бурение скважины) – неконтролируемый выброс сырой нефти и/или природного газа из скважины.
Бурение глубоких скважин — использование буровой установки для бурения скважин для добычи нефти в глубоком море.
Направленное бурение - Практика бурения невертикальных скважин.
Бурильщик (нефтяник) – руководитель, ответственный за бурение скважин.
Буровой раствор – средство для бурения скважин в землю.
Буровая установка – Комплексная система для бурения скважин
Пакет аварийного отключения - устройство, используемое при вмешательстве на нефтяных скважинах.
Гидравлический разрыв пласта — разрыв коренной породы с помощью жидкости под давлением.
Система внутреннего распределения нефти - система хранения топлива и трубопроводов, предназначенная для перемещения больших объемов топлива на театр военных действий.
Список стран по добыче нефти
Список аварий при добыче природного газа и нефти в США
Регистратор бурового раствора – создание подробной записи скважины.
Нефтяная платформа - морская океанская структура с добычей нефти и соответствующими объектами.
Пик нефти – момент времени, когда достигается максимальная скорость добычи нефти.
Головорез - термин для человека, чья работа - каторжный труд.
Универсальная главная станция управления — система, которая контролирует и получает данные от подводного оборудования на дне океана.

Ссылки

^ «Нефть» . Education.nationalgeographic.org . Национальное географическое общество . Проверено 30 октября 2022 г.
^ «Технологический веб-сайт компании, занимающейся пассивными сейсмическими исследованиями» . Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 г. Проверено 31 августа 2007 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Э. Цимас (2005). «Увеличение нефтеотдачи с использованием углекислого газа в европейской энергетической системе» (PDF) . Объединенный исследовательский центр Европейской комиссии . Проверено 1 ноября 2012 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ "Новые миллиарды в нефти" Popular Mechanics , март 1933 г. - т.е. статья об изобретении закачки воды и моющих средств для добычи нефти.
^ История роста запасов нефти на крупных нефтяных месторождениях Калифорнии в двадцатом веке , Бюллетень Геологической службы США 2172-H, 2005 г.
^ «CDC – NIOSH – Совет по добыче нефти и газа NORA» . www.cdc.gov . 12 февраля 2019 г. Проверено 14 марта 2019 г.
^ «Совет NORA по добыче нефти и газа – Программа исследований» . www.cdc.gov . 12 февраля 2019 г. Проверено 14 марта 2019 г.
^ Мейсон, Кристал Л.; Ретцер, Кайла Д.; Хилл, Райан; Линкольн, Дженнифер М. (29 мая 2015 г.). «Смерть на производстве во время нефтегазового бума — США, 2003–2013 гг.» . Центры США по контролю и профилактике заболеваний . Проверено 2 ноября 2018 г.
^ Вингейт, Кейтлин К. (2023). «База данных о смертельных случаях в сфере добычи нефти и газа, отраслевая система наблюдения за смертностью рабочих — США, 2014–2019» . ММВР. Сводки наблюдения . дои : 10.15585/mmwr.ss7208a1 . Проверено 2 сентября 2023 г.
^ «Ископаемое топливо и изменение климата: факты» . www.clientearth.org . Проверено 27 февраля 2024 г.
^ «Ископаемое топливо и изменение климата: факты» . www.clientearth.org . Проверено 27 февраля 2024 г.

[1] «Нефть» . Education.nationalgeographic.org . Национальное географическое общество . Проверено 30 октября 2022 г.

[2] «Технологический веб-сайт компании, занимающейся пассивными сейсмическими исследованиями» . Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 г. Проверено 31 августа 2007 г.

[EUR-3] Jump up to: ^а ^б ^с Э. Цимас (2005). «Увеличение нефтеотдачи с использованием углекислого газа в европейской энергетической системе» (PDF) . Объединенный исследовательский центр Европейской комиссии . Проверено 1 ноября 2012 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[4] "Новые миллиарды в нефти" Popular Mechanics , март 1933 г. - т.е. статья об изобретении закачки воды и моющих средств для добычи нефти.

[5] История роста запасов нефти на крупных нефтяных месторождениях Калифорнии в двадцатом веке , Бюллетень Геологической службы США 2172-H, 2005 г.

[6] «CDC – NIOSH – Совет по добыче нефти и газа NORA» . www.cdc.gov . 12 февраля 2019 г. Проверено 14 марта 2019 г.

[7] «Совет NORA по добыче нефти и газа – Программа исследований» . www.cdc.gov . 12 февраля 2019 г. Проверено 14 марта 2019 г.

[8] Мейсон, Кристал Л.; Ретцер, Кайла Д.; Хилл, Райан; Линкольн, Дженнифер М. (29 мая 2015 г.). «Смерть на производстве во время нефтегазового бума — США, 2003–2013 гг.» . Центры США по контролю и профилактике заболеваний . Проверено 2 ноября 2018 г.

[mmwr-9] Вингейт, Кейтлин К. (2023). «База данных о смертельных случаях в сфере добычи нефти и газа, отраслевая система наблюдения за смертностью рабочих — США, 2014–2019» . ММВР. Сводки наблюдения . дои : 10.15585/mmwr.ss7208a1 . Проверено 2 сентября 2023 г.

[10] «Ископаемое топливо и изменение климата: факты» . www.clientearth.org . Проверено 27 февраля 2024 г.

[11] «Ископаемое топливо и изменение климата: факты» . www.clientearth.org . Проверено 27 февраля 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]