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 . Для обнаружения месторождений нефти используются сейсмические исследования 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]
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 «грязеотделитель») 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 в одном и том же пласте бурят множество скважин (называемых многозабойными ) 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.
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. Наконец, сверху крепится набор клапанов, называемый « рождественской елкой »; 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.
На этапе первичной добычи приток пласта происходит за счет ряда природных механизмов. К ним относятся: природная вода, вытесняющая нефть вниз в скважину, расширение попутного нефтяного газа в верхней части пласта, расширение попутного газа, первоначально растворенного в сырой нефти, и гравитационный дренаж в результате движения нефти внутри пласта из от верхней к нижней части, где расположены колодцы. Коэффициент восстановления на этапе первичного восстановления обычно составляет 5–15%. [3]
Хотя подземного давления в нефтяном пласте достаточно, чтобы вытеснить нефть (вместе с некоторым количеством попутного газа) на поверхность, все, что необходимо, — это разместить сложную систему клапанов ( « рождественскую елку» ) на устье скважины для подключения скважины. в трубопроводную сеть для хранения и переработки. Иногда для подъема нефти на поверхность используются насосы, такие как лучевые насосы и погружные электрические насосы (ЭЦН); они известны как механизмы искусственного подъема.
В течение срока службы скважины давление падает. В какой-то момент подземное давление оказывается недостаточным, чтобы вытеснить нефть на поверхность. После того, как естественный запас пласта уменьшается, применяются вторичные методы добычи . Они основаны на подаче внешней энергии в пласт путем закачки жидкости для увеличения пластового давления, тем самым увеличивая или заменяя естественный привод пласта искусственным приводом. Вторичные методы добычи увеличивают пластовое давление за счет закачки воды , обратной закачки газа и газлифта . При обратной закачке газа и добыче используют попутный газ, диоксид углерода или какой-либо другой инертный газ для снижения плотности нефтегазовой смеси и, таким образом, улучшения ее подвижности. Типичный коэффициент нефтеотдачи от операций заводнения 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]
Усовершенствованные или третичные методы нефтедобычи повышают 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 цитата ] Огневое затопление (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 называемом вторично-третичном восстановлении. Очень немногие компании поставляют их. [ количественно ]
Количество извлекаемой нефти определяется рядом факторов, включая проницаемость породы, силу естественных воздействий (присутствие попутного газа, давление со стороны прилегающей воды или силы тяжести), пористость породы-коллектора, т.е. емкость хранения и вязкость масла. Когда породы-коллекторы «плотные», как в сланцах , нефть обычно не может течь, но когда они проницаемы, как в песчанике , нефть течет свободно.
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.
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 работали в компаниях, занимающихся обслуживанием скважин. Средства контроля опасностей включают политику безопасности наземного транспорта и инженерный контроль, такой как автоматизированные технологии. [8]
В 2023 году CDC опубликовал данные о том, что в 2014–2019 годах умерло 470 рабочих. [9]
Когда нефть и газ сжигаются, они выделяют углерод 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]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )