Время и место познания нефти человеком. Использование нефти человеком на начальном периоде её добычи.

Нефть известна человечеству с давних времен. Уже за 6000 лет до нашей эры люди использовали нефть для освещения и отопления. Наиболее древние промыслы находились на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычуань. Упоминание о нефти встречается во многих древних источниках (например, в Библии упоминаются смоляные ключи в окрестностях Мертвого моря).Почему же нефть называется нефтью?

В языках многих народов мира встречаются слова, сходные по звучанию со словом «нефть».В настоящее время считается, что исходным для образования слова «нефть» было мидийское слово «нафата»,что означало «просачивающаяся», «вытекающая». Государство Мидия существовало в IX-VI веках до н. э. на границе территорий современных Азербайджана и Ирана. Когда персы завоевали Мидию, то вместе с клинописной письменностью и многими другими достижениями культуры позаимствовали слово «нафата». Постепенно оно трансформировалось в «нефт».Этим словом обозначались колодцы, из которых добывали нефть для священного огня. Позднее от слов «нефт» и «нафата» возникло греческое слово «нафта».

В странах Западной Европы, где все научные сочинения в средние века писали на латыни, для обозначения нефти широко используются слова, производные от латинского слова «петролеум»,т. е. каменное масло («петрос» - камень, «олеум» - масло): в Англии - «петролеум», во Франции и Румынии - «петроль», в Италии - «петролио».Другое широко распространенное название нефти - «ойл» - означает также «масло», «растительное масло». Так как нефть считали «каменным маслом», то слово «ойл» стало применяться и для ее обозначения. Эти три слова затем вошли во многие другие языки.

Как уже отмечалось, нефть широко применялась для освещения.Так, когда в 330 г. до н. э. войска Александра Македонского дошли до Каспийского моря, то они обнаружили, что в отличие от древних Египта, Рима и Греции, где светильники заправлялись оливковым маслом, местные жители использовали для этого нефть.

Нефть с давних времен применялась и как лекарственноесредство. Считалось, что белая нефть излечивает от простудных заболеваний, а черная - от кашля. Египтяне использовали нефтяные масла при бальзамировании. Древнегреческий ученый Гиппократ (IV-V в.в. до н. э.), которого считают отцом медицины, описал много лекарств, составной частью которых была нефть. Во время войны за независимость (1783 г.) солдаты революционных войск Б.Линкольна собирали с поверхности ручья в Западной Пенсильвании плавающую нефть и прикладывали к суставам, чтобы снять ревматические недомогания.

Однако наиболее громкую славу нефти принесло ее использование в военных целях.Римский ученый Плиний Старший, описывая походы римлян, упоминает, что защитники осажденного города Лукула сбрасывали с городских стен на головы атакующих горшки с горящей нефтью. Войска Чингисхана (XII-XIII в.в.) овладели крепостью Бухара, забросав ее горшками с нефтью и выпуская горящие стрелы, что привело к многочисленным пожарам.В боях с половецким князем Кончаком русские воины, как свидетельствует «Ипатьевская летопись», имели стрелы с пучками тряпья, смоченными «земляной смолой», т.е. нефтью.

Однако самым страшным оружием древности был так называемый «греческий огонь». Считается, что его создателем является грек Каллиниколос из Гелиополиса. Согласно историческим хроникам, в 673 г. нашей эры во время осады Константинополя арабами, он передал византийскому императору рецепт зажигательного состава, названного позднее «греческим огнем». В рукописях говорится, что эта смесь воспламенялась от контакта с воздухом. Залить «греческий огонь» было невозможно: вода лишь усиливала его горение, способствуя растеканию смеси.Особенно эффективен «греческий огонь» был в борьбе с кораблями противника. Так, во время атаки арабов на Константинополь греки подпустили вражеские корабли поближе, а затем неожиданно вылили и море огромное количество зажигательной смеси. Более суток длился этот пожар, в результате которого сгорел почти весь арабский флот.

Состав «греческого огня» хранился в глубокой тайне. Лишь спустя 400 лет после поражения у стен Константинополя арабским алхимикам удалось установить, что основу «греческого огня» составляет смесь нефти с серой и селитрой...

Первым нефтепродуктом,с которым познакомилось человечество, был асфальт,представляющий собой вязкое смолистое вещество, получаемое в результате длительного выветривания нефти. Слово «асфальт» ввел в литературу Геродот, описавший в 460...450 г.г. до н.э. в «Истории греко-персидских войн» персидские и месопотамские асфальтовые месторождения. «Асфальт» - производное от слова «асфалес» (прочный, крепкий, надежный). Древние называли асфальт горной смолою, а по современным представлениям - это один из видов природного битума.Широко известен библейский Миф о всемирном потопе, во время которого спасся только Ной и его семья, благодаря тому, что он заблаговременно построил ковчег, который для гидроизоляции осмолил снаружи и изнутри природной смолою (асфальтом). Однако в настоящее время установлено, что библейский миф имеет более древнюю историю. Прототипом библейского Ноя, который после всемирного потопа стал родоначальником всего человечества, да еще и спас на своем ковчеге «каждой твари по паре», был ассиро-вавилонский Ут-Напиштим. История того, как он спасся, изложена на 12 глиняных табличках, датируемых примерно 2500 г. до н. э. В них в частности, говорится, что свой ковчег он осмолил асфальтом.

В 700 - 500 гг. до н. э. в Вавилоне асфальт использовали как водонепроницаемое вещество при создании «висячих садов» Семирамиды - одного из семи чудес света, а также туннеля длиной 1 км под р. Евфрат.Асфальт широко использовался и как связующее вещество. В Библии рассказывается, что при строительстве легендарной Вавилонской башни вместо цемента при кладке использовалась «земляная смола», т. е. асфальт. Наиболее старые участки Великой китайской стены за 400 лет до н э. сооружены на природном битуме. Крепостные стены в Мидии по свидетельству греческого историка Ксенофонта (около 400 г. до н. э.) были построены из обожженных кирпичей, скрепленных битумом.Асфальт применялся и для получения твердых покрытий. Когда после открытия Америки испанцы проникли в 1532 г. в Перу, они обнаружили там древние дороги, покрытые асфальтом. В Древнем Египте в амбарах для хранения зерна (3000 г. до н. э.) пол и стены покрывали асфальтом. В Азербайджане природный асфальт («кир», по-местному) использовали для покрытия плоских крыш жилых и других зданий.После крушения великих цивилизаций природный асфальт как строительный материал очень долго не использовался. Новая история асфальта начинается только в XIX веке. В 1832 -1835 гг. в Париже были выполнены первые значительные работы по мощению городских улиц и тротуаров асфальтом. В 1836-1840 гг. были заасфальтированы тротуары в Лондоне, Филадельфии, Лионе, Вене и других городах. Несмотря на очевидные достоинства асфальтовых дорог, у них нашлись противники. Те, кто выполнял работы по мощению улиц с помощью традиционных материалов, стали утверждать, что на асфальтовой мостовой лошади очень скоро портятся». Чтобы разрешить возникший спор, в Лондоне на одной из оживленных асфальтированных улиц были проведены специальные наблюдения, показавшие, что за 36 дней из 468000 лошадей упала только 201 лошадь. Кроме того, было установлено, что «лошади, падая на асфальте» не стирают себе Кожина коленях», а коляски, фаэтоны и омнибусы из-за отсутствия тряски требуют гораздо меньшего ремонта и не создают шума при движении. После этого асфальт начал свое победное шествие по городам мира.В России первую попытку асфальтирования тротуаров (Одесса, 1839 г.) предпринял К.И. Борно - владелец первого в стране асфальтового завода. Но из-за начала Крымской войны завод закрылся. Позднее в 1865 г. заасфальтировали террасы Зимнего Дворца в Петербурге, а с 1866 г. стали асфальтировать дворы, тротуары, улицы и площади. В 1869-1873 гг. им были покрыты улицы в Кронштадте, Риге, Москве, Одессе, Киеве, Харькове и Тамбове. Примечательно, что для производства этих работ использовался асфальт, закупленный за рубежом. Только в 1874 г. в России был построен асфальтовый завод вблизи Сызрани. Он существует и в настоящее время.

Современные дороги покрыты асфальтом, изготовленным на базе нефтяных битумов, получаемых в результате окисления воздухом тяжелых остатков перегонки нефти при температуре 239-340 °С. Этот процесс был разработан в 1896 г., а внедрен в производство в 1914г.

Разработка многопластовых месторождений. Понятие базового и возвратного горизонтов. Очередность ввода в разработку отдельных эксплуатационных объектов. Одновременная эксплуатация двух и более пластов одной сеткой скважин. Раздельная и совместная эксплуатация. Применяемое оборудование.

 

Эксплуатационный объект – это продуктивный пласт или группа пластов, разрабатываемых самостоятельной сеткой скважин при обеспечении контроля и регулирования процесса их эксплуатации.

Разработка эксплуатационных объектов на многопластовом месторождении может осуществляться, как совместно, так и раздельно в определенной последовательности:

1) Когда мы можем объединить пласты в один объект разработки и разрабатывать совместно одной сеткой скважин.

2) Когда пласты нельзя объединить в один объект разработки, тогда:

а) может быть предложена последовательная система разработки с выделением базового и возвратного объектов.

б) разработка с применением ОРЭ (ОРД, ОРЗ).

3) Разработка каждого пласта самостоятельной сеткой.

 

Последовательная система разработки предусматривает выделение базового и возвратного объекта.

Базовый (базисный) объект – это объект, который выделяется среди остальных по запасам, нефтенасыщенностью, является более крупным и продуктивным среди остальных.

Бурение ведется на основной объект, который затем вскрывается и эксплуатируется. После выработки запасов из основного базисного объекта производится цементирование его зоны перфорации и осуществляется перфорация вышележащих, менее продуктивных возвратных пластов.

Эта система имеет недостаток, связанный с увеличенными сроками разработки и с падением продуктивности при разработке возвратных объектов.

Вопрос о совместной разработке нескольких эксплуатационных объектов одной сеткой скважин всегда привлекал к себе внимание и прежде всего по экономическим соображениям, так как значительная доля капитальных вложений затрачивается на разбуривание месторождения.

Технико-экономическая целесообразность перевода скважин на одновременно-раздельный отбор нефти из нескольких горизонтов определяется следующими условиями:

1. Продуктивные горизонты должны отличаться по пластовому давлению, по коллекторским свойствам и свойствам нефти.

2. Срок эксплуатации всех продуктивных горизонтов продолжительный.

3. Нефтеносные пласты должны быть сложены из устойчивых пород.

4. Расстояние между продуктивными пластами должно быть таким, чтобы можно было создать цементное кольцо, надежно предотвращающее перетоки жидкости при максимально возможных перепадах пластовых давлений в течение всего времени эксплуатации скважины.

 

Внедрение ОРЭ позволит:

1) Сократить объем бурения за счет использования ствола одной скважины и организации и одновременного (совместного) отбора запасов УВ разных объектов разработки одной сеткой скважины.

2) Проводить эксплуатацию одновременно объектов с разными коллекторскими характеристиками и свойствам нефтей.

3) Повысить рентабельность отдельных скважин за счет подключения других объектов разработки или разных по свойствам пластов одного объекта разработки.

В период, предшествующий внедрению методов ОРЭ, каждый горизонт, как правило, разрабатывался самостоятельной сеткой эксплуатационных скважин. Иногда разбуривание многопластовых месторождений осуществлялось единой сеткой скважин. Как было отмечено выше, процесс начинали с нижних пластов, а затем по мере обводнения, последовательно переходили на эксплуатацию вышележащих горизонтов, отключая нижние обводненные пласты путем установки цементного стакана.

Для совместной разработки единой сеткой допускались, как правило, лишь те объекты, которые имели близкие к начальным пластовое давление, газовые факторы, сходные коллекторские свойства, общие физико-химические характеристики нефти.

Такая последовательная разработка месторождения производится из-за отсутствия методов и технических средств для раздельного воздействия через одну скважину на каждый разрабатываемый пласт. Это приводило к необходимости бурения, причем больших объемов, растягиванию сроков разработки и в конечном счете к уменьшению КИН и удорожанию добываемой продукции.

В начале 1950-х годов проблема раздельного регулирования выработки запасов через одну скважину стало особо острой в связи с вводом в разработку крупнейших многопластовых месторождений между Волгой и Уралом.

Решение ее осуществлялось различными путями, например, были разработаны различные методы воздействия на пласты направленные на интенсификацию добычи и одновременно предусматривающие в какой-то мере, устранение отрицательного влияния природных режимов пластов на полноту выработки запасов. Сюда можно отнести блоковое, очагово-избирательное и циклическое заводнения, применение повышенного давления нагнетания, максимально возможное снижение давления на линии отбора.

ОРЭ пластов в свою очередь можно разделить на одновременную закачку воды (ОРЗ) и одновременно-раздельный отбор нефти (ОРД).

Применение ОРЗ в нагнетательных скважинах обеспечивает нагнетание воды в необходимых объемах в пласты с различной проницаемостью при дифференцированном давлении нагнетании, а при ОРД за счет создания для каждого из пластов депрессии, соответствующей ей продуктивности, проницаемости и пластового давления.

Первые образцы оборудования для ОРЭ в СССР были предложены в 30-х годах, однако широкие научно-исследовательские и лабораторные методы изучения, а также опытно-конструкторские работы по созданию комплексного оборудования для ОРЭ получили распространение в начале 1960-х г. Многообразие геологических условий залегания и способов разработки месторождений, а также специфика обустройства нефте-газодобывающих предприятий и их техническое перевооружение, произошедшее в последние годы, привели к тому, что для осуществления ОРЭ применяют оборудование различных конструкций, разработанное в НИИ и НИПИ.

Большой вклад в разработку схемы конструкции оборудования, его изобретение, испытание и внедрение на промыслах внесли Белинский, Крутиков, Мингареев, Еронин, Максимов, Грайфер, Воронцов и др.

Оборудование должно быть универсальным, с четкой и единой квалификацией схем и конструкций. Универсального оборудования для ОРЭ в настоящее время нет.

Первая попытка составить была сделана в 1957 г. На сегодняшний день появился некоторый опыт эксплуатации, что позволило сформулировать основные требования, предъявляемые к оборудованию для раздельного отбора нефти:

1) Надежное разобщение пластов на протяжении всего периода эксплуатации.

2) Раздельный контроль за разработкой каждого пласта, раздельный контроль по добыче жидкости, нефти и по обводненности.

3) Раздельное регулирование работы каждого пласта

4) Возможность опрессовки подземного оборудования, освоения каждого пласта.

5) Простота конструкции и обслуживания.

6) Возможность удаления парафина в подъемных трубах и многократного осуществления прямой или обратной промывки интервалов пластов и скважины с наименьшими трудозатратами.

7) Наименьшая металлоемкость.

8) Надежность в эксплуатации.

К сожалению, на сегодняшний день универсального оборудования, которое бы полностью отвечало выше изложенным требованиям, пока нет. Проблема, прежде всего, заключается в отсутствии крупных конструкторских предприятий и постановки перед ними задачи по созданию этого оборудования.

Однако разработки конструкций по оборудованию ведутся и производят его осуществление такие предприятия как Барс (Татария), Нефтемаш и совместно СибГеоТех и ООО НПО «Новые нефтяные технологии».

Так в Удмуртии на Мишкинском, Киенгопском, Лиственском месторождениях уже используется ОРЭ производства Барс. Эта компания уже имеет опыт, оборудование работает по схеме насос-насос (ШГН-ЭЦН)

труба в трубе параллельное

 

 

Оборудование, разрабатываемое ООО НПО «Новые нефтяные технологии», принципиально отличается от существующих способом последующей секционной компоновки для ОРЭ, что значительно повышает надежность проведения опрессовки пакеров и надежность разобщенности пластов. При этом так же значительно повышается вероятность успешного демонтажа скважинной установки после ее длительной эксплуатации. Это оборудования внедрялось на месторождениях - Комсомольском, Тарасовском, Фестивальном и т.д.

Изготовитель гарантирует, что внедрение ОРЭ с многопакерными секциями позволит:

1) Повысить нефтеотдачу и дебит скважин за счет дополнительного вовлечения в разработку низкопроницаемых прослоев.

2) Увеличить степень охвата и интенсивность освоения многопластового месторождения путем раздельного вовлечения в разработку отдельных низкопроницаемых пластов.

3) Сократить капитальные вложения на бурение скважин.

4) Интенсифицировать процесс регулирования отборов и закачки во времени и по разрезу скважины.

5) Сократить сроки разработки месторождений

6) Снизить эксплуатационные затраты.

Таким образом применение технологии ОРЭ позволит сократить срок разработки месторождения, ввести в разработку месторождение в более ранние сроки, снизить капитальные, эксплуатационные затраты, снизить количество скважин по объекту.

Если нельзя внедрить ОРЭ, то тогда многопластовое месторождение может быть разработано самостоятельной

сеткой на каждый объект. Однако при этом потребуются значительно большие капитальные и эксплуатационные затраты.