РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИИ НЕФТИ И ГАЗА

Наиболее распространенными жидкими и газообразными полезными иско­паемыми являются нефть и природный газ. Месторождения нефти сосредоточе­ны в осадочной оболочке Земли. Это важнейшее полезное ископаемое залегает на большой глубине. Оно выявлено на всех континентах и на значительной площади прилегающих акваторий.

Нефтяное месторождение — это совокупность залежей нефти, приурочен­ных к одной или нескольким ловушкам, контролируемым единым структурным элементом и расположенным на одной локальной площади. По числу залежей не­фтяные месторождения могут быть однозалежными и многозалежными, по фа­зовому содержанию углеводородов нефтяные, газонефтяные, газоконденсатно- нефтяные. По запасам выделяют супер-гигантские (более 500 млн т извлекаемой нефти), гигант-ские (от 100 до 500 млн т), крупные (от 30 до 100 млн т), средние (от 10 до 30 млн т), мелкие (менее 10 млн т) и непромышленные нефтяные месторож­дения.

Практический интерес имеют залежи нефти, представляющие ее скопление с массой от нескольких тысяч тонн и больше, находящиеся в пористых и проницае­мых породах — коллекторах. Различают три основных вида коллекторов: межгра­нулярные (песчаные и алевролитовые); кавернозные (карстово-кавернозные, ри- фогенные и другие известняки); трещинные (карбонатные, кремнистые и другие трещиноватые породы).

Залежь обычно располагается под слабопроницаемыми породами, слагающи­ми покрышку. Каждая залежь нефти находится в ловушке. Различают три типа ло­вушек — замкнутые, полузамкнутые и незамкнутые. Ловушка нефти — это часть коллектора, условия залегания которого и взаимоотношения с экранирующи­ми породами обеспечивают возможность накопления и длительного сохранения нефти и газа. Элементами ловушки являются коллектор нефти и газа, покрышка, экран. Выделяют ловушки сводовые, тупиковые или экранированные и линзоо­бразные (рис. 10.1, см. вкл.).

Сводовые ловушки образуются в сводовых частях антиклиналей, над соляны­ми куполами, интрузивными массивами и т. д.

Ловушки экранированного типа в зависимости от происхождения экрана бы­вают: тектонически экранированные — возникающие в результате сброса, взбро­са, надвига или внедрения массива каменной соли, интрузивного тела; страти­графически экранированные — при несогласном перекрытии коллектора герме­тичным экраном; литологически экранированные — при выклинивании, уплот­нении коллектора или запечатывании коллектора асфальтом; гидродинамически экранированные — возникающие на моноклиналях, в зонах угловых несогласий и разрывных нарушений при нисходящем движении воды и встречном всплыва- нии нефти.

Линзообразные ловушки образуются в коллекторах линзообразного строения (погребенных песчаных барах, русловых и дельтовых песчаниках).

Свыше 70 % запасов нефти и газа находятся в ловушках сводового типа, за­ключенных в антиклиналях.

Природные горючие газые — это газообразные углеводороды, образующиеся в земной коре. Они состоят из метана, этана, пропана и бутана. В них также содер­жатся углекислый газ, азот, сероводород и инертные газы".

Промышленные месторождения природных газов встречаются в виде обосо­бленных скоплений, не связанных с какими-либо другими полезными ископаемы­ми, в виде газонефтяных месторождений, в которых газообразные углеводороды полностью или частично растворены в нефти или находятся в свободном состоя­нии (рис. 10.2, см. вкл.), в виде газоконденсатных месторождений, в которых газ обогащен жидкими, преимущественно низкокипящими углеводородами.

Почти вся добываемая в мире нефть извлекается посредством нефтяных сква­жин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеет герметичную си­стему труб, механизмов и запорной аппаратуры.

Современные системы разработки в большинстве случаев предусматривают нагнетание воды в пласт (до 75 % добычи). Применяют два вида заводнения: за­контурное, или приконтурное (для небольших залежей); внутриконтурное (зале­жи среднего размера и крупные).

Расстояние между скважинами составляет 400 — 800 м. Извлечение нефти из скважин производится либо за счет естественного фонтанирования под дей­ствием пластового давления, либо путем использования одного из механизирован­ных способов подъема жидкости. Обычно сначала преобладает фонтанная добы­ча, по мере ее ослабления скважины переводят на механизированный способ до­бычи. К механизированным относят: газлифтный (эрлифтный) и турбинонасос- ный (штанговые, погруженные центробежные, гидропоршневые и винтовые на­сосы). Применение различных способов подъема нефти примерно таково: фон­танный — 15 %, штанговые насосы — 69 %, погруженные центробежные — 12 %, газлифтные скважины — 4 %.

Разработка залежей тяжелой нефти ведется с использованием шахтного спо­соба (рис. 10.3, 10.4, см. вкл.).

Газовая промышленность — отрасль топливно-энергетического комплекса, включающая разведку, разработку и эксплуатацию месторождений природного газа, его комплексную переработку, подземное хранение, транспортирование по магистральным трубопроводам, а также поставку различным отраслям промыш­ленности и коммунально-бытовому хозяйству для использования в качестве ис­точника энергии и химического сырья. Газовое месторождение — совокупность газовых залежей, приуроченных к общему участку поверхности и контролируе­мых единым структурным элементом.

Газовые месторождения разделяются на многопластовые и однопластовые. Многопластовые месторождения эксплуатируются как раздельно скважинами, пробуренными до каждого пласта, так и скважинами, одновременно вскрываю­щими все залежи. Чисто газовые месторождения имеют в составе газа 94 —99 % метана и незначительное количество этана, пропана.

Особенность добычи газов из недр состоит в том, что весь сложный путь газа от пласта к потребителю герметизирован.

Разработку газового месторождения осуществляет газовый промысел, пред­ставляющий собой сложное, размещенное на большой территории хозяйство, ко­торое включает технологический комплекс, предназначенный для добычи и сбо­ра газа и конденсата с целью подготовки их к дальнейшему транспортированию (рис. 10.5, см. вкл.).

Газовая скважина служит для вскрытая газового пласта и извлечения из него газа, а также для закачки газа в подземное хранилище и последующего его отбо­ра. Газовые скважины подразделяются на эксплуатационные, нагнетательные, на­блюдательные. Конструкция газовой скважины выбирается исходя из особенно­сти геологического строения залежи, климатических условий, физико-химических характеристик газа, распределения температур от забоя до устья, условий эксплу­атации и бурения, а также технико-экономических показателей.

Оборудование ствола газовой скважины состоит из ряда обсадных колонн, фонтанных труб, спускаемых для подачи газа от забоя до устья, забойных и при­устьевых штуцеров, клапанов-отсекателей для предупреждения открытого фон­танирования в аварийных ситуациях. Диаметр обсадных колонн от 114 до 340 мм.

Разработка газового месторождения состоит из двух этапов: опытно- промышленной эксплуатации (2-5 лет), в ходе которой уточняется характери­стика залежи свойства пласта, запасы газа, продуктивность скважин, месторож­дение подключается к ближайшему газопроводу и промышленной эксплуатации, включающей в себя три основных периода — нарастающей, постоянной и падаю­щей добычи.

Первый период связан с бурением скважин и оснащением газового промыс­ла. Во второй период добывается 50-60 % газа. Третий период падающей добычи не ограничен во времени.

Разработка газовой залежи занимает в основном 15-20 лет. За этот период извлекается 80 - 90 % запасов газа.

Скважины на площади месторождения располагаются равномерно по ква­дратной или треугольной сетке либо неравномерно группами. Чаще применяют групповое размещение, при котором облегчается обслуживание скважин, воз­можна комплексная автоматизация процесса сбора, учета и обработки продукции.

Транспортировка газа по территории страны в основном осуществляется се­тью магистральных газопроводов. Кроме газопроводов транспорт газа осущест­вляется водным путем специальными танкерами — метановозами-газовозами.

Для обеспечения надежности снабжения газом, а также покрытия сезонных и суточных пиков газопо-требления создана сеть газовых хранилищ, в основном подземного типа.