Образование нефти и природного газа
Нефть и природный газ являются результатом процессов, происходящих в горных породах Земли. Эти полезные ископаемые формируются в результате различных геологических процессов и могут находиться в различных типах пород.
Нефть и газ могут образовываться как в горных породах, так и в негорных породах. Однако, главным образом, они формируются в горных породах, таких как сланец, песчаник и известняк. Горные породы являются основными месторождениями нефти и природного газа.
Основным процессом образования нефти и газа является биологическое разложение органических веществ, таких как растительные остатки и организмы микроорганизмов. В течение миллионов лет эти органические вещества подвергаются тепловому и геологическому давлению, превращаясь в нефть и природный газ.
Органические материалы поступают в горные породы через биомассу, осадочные отложения или вулканическую активность. Под воздействием тепла и давления они претерпевают химические превращения, которые приводят к образованию нефти и газа.
Подземные резервуары нефти и газа могут находиться на большой глубине или быть ближе к поверхности Земли. Они часто сосуществуют вместе и могут быть обнаружены через геологические исследования и бурение скважин.
В заключение, нефть и природный газ формируются в горных породах Земли в результате биологического разложения органических материалов под воздействием высоких температур и давления. Они являются ценными ресурсами, используемыми в различных сферах деятельности человека.
Процесс образования нефти
Нефть — это сложный углеводородный минерал, который образуется в результате длительного процесса превращения органического материала. Процесс образования нефти связан с геологическими процессами и требует наличия определенных условий.
Образование нефти начинается с накопления остатков растений и микроорганизмов на дне морей или океанов. Эти органические остатки со временем погружаются под слои горных пород и подвергаются высокому давлению и температуре.
Под воздействием этих условий происходит термическое разложение органического материала. В результате процесса термокатагенеза происходит превращение органических веществ в углеводороды, из которых и образуется нефть. Вещества, такие как углерод, водород и некоторые примеси, становятся основными компонентами нефти.
После образования нефть остается под землей, заключенной в пористых горных породах, таких как песчаник или известняк. Эти пористые породы действуют как резервуары, содержащие нефть.
Углеводороды могут сосуществовать с природным газом в резервуаре. При добыче нефти буровыми вышками нефть поднимается на поверхность, а природный газ, если есть, отделяется и используется отдельно.
Очистка и переработка нефти, схема процесса
Переработка нефти — процесс производства нефтепродуктов.
Основы технологии разделения
Разделение на фракции происходит путем дистилляции, основанной на том, что температура кипения разных углеводородов различается. Чем легче углеводород, тем ниже температура. Основные фракции:
- бензиновая (28-150 °С);
- керосиновая (150-250 °С);
- дизельная или газойль (250-360 °С);
- мазут (выше 360 °С).
Описание первичных и вторичных процессов
Первичные процессы не предполагают химических изменений. Промышленная нефть сначала проходит процесс сепарации — очистки от газа, воды и примесей. На нефтеперерабатывающий завод поступает подготовленная нефть. Она подвергается дополнительной обработке.
Далее идет атмосферная перегонка или процесс ректификации, который проводится при атмосферном давлении. Нефть поступает в колонны, где ее разделяют на фракции. Для того чтобы избавить нефть от мазута, ее подвергают вакуумной дистилляции. Остаток от этого этапа называется гудроном, который используют в качестве сырья для получения битумов и асфальта.
Цель вторичных процессов (деструкции) — увеличение выхода моторных топлив. Вторичные процессы по своим направлениям делятся на:
- углубляющие;
- облагораживающие;
- прочие.
Медленное образование исходного вещества
Когда живой организм умирает, он обычно перерабатывается одним из двух способов:
- Его едят хищники, падальщики или бактерии.
- Через доступ к окружающему воздуху или воде бывший организм окисляется. Это означает, что водород, углерод, азот, сера и фосфор, содержащиеся в веществе, соединяются с атомами кислорода, присутствующими в воздухе. Органическое вещество распадается на воду (H2O), углекислый газ (CO2), нитраты, сульфаты и фосфаты, которые питают новые растения.
Крошечная часть органического вещества — около 0,1% не распадается. 
Транспортируемое водой вещество опускается на дно моря или крупных континентальных озер. Остаток частично сохраняется в этих плохо насыщенных кислородом средах, вдали от приливных течений. Эта часть смешивается с неорганическими веществами, такими как частицы глины и очень мелкий песок, и с мертвым морским планктоном (микроскопическими организмами). Эта смесь преобразовывается в темную, протухшую грязь анаэробными бактериями.
Со временем эта грязь накапливается и затвердевает. Грязь которая содержит хотя бы от 1 до 2% органического содержания дает предпосылки для образования нефти и газа. Этот процент может показаться низким, но это связано с тем, что для выполнения процесса необходимо выполнить одно или несколько конкретных требований:
- жаркий климат, способствующий росту большого количества планктона;
- место недалеко от устья крупной реки, несущей много растительного мусора;
- нет близлежащих гор, которые могли бы ограничить объем неорганических отложений в земной коре.
Масса накапливающихся отложений очень медленно толкает этот состав дальше под земную кору, от нескольких метров — до сотен метров каждые миллион лет или около того. Это постепенное погружение называется просадкой и приводит к образованию осадочных бассейнов.
По мере погружения под землю исходная порода подвергается все более высоким температурам. Органическое вещество, из которого состоит порода, измельчается под весом накапливающихся отложений, а давление увеличивается в среднем на 25 бар каждые 100 метров. На километре под землей температура составляет 50°C, а давление — 250 бар.
В этих физических условиях атомы азота, серы и фосфора постепенно превращаются в кероген, промежуточный материал, состоящий из воды, углекислого газа, углерода и водорода, из которого затем происходит нефть или газ как ископаемое топливо.
Разлив нефти во время войны в Персидском заливе и Кувейтские нефтяные пожары
1991 год
С точки зрения последствий для окружающей среды про 1991 год известно немного, но события в Персидском заливе поражают масштабом и причинами: действия, повлекшие гигантские разливы нефти, были не случайностью, а частью военной стратегии.
В 1990 году Ирак вторгся в Кувейт, и в ответ на это коалиция из 35 стран под руководством США развернула войну против Ирака. Казалось бы, причем здесь нефтяные разливы? К концу полугодовой войны Ирак, пытаясь предотвратить высадку коалиционных сил противников, открыл задвижки нефтяного терминала в Кувейте, в результате чего в Персидский залив попало до миллиона тонн нефти.
Когда стало очевидно, что Ирак проигрывает и война близится к завершению, иракская армия начала бомбардировки и поджоги сотен нефтяных скважин Кувейта. При отступлении из Кувейта армия использовала стратегию выжженной земли, не оставляя противникам ни одной нетронутой скважины. Более 700 скважин горело, из остальных разливалась нефть.
В совокупности эти события составляют самый крупный разлив нефти в истории: около сотни миллионов тонн нефти попало в окружающую среду, причем большая часть сгорела и разнеслась по многочисленным странам Персидского залива. Нефтяные пожары тушили усилиями многих стран и тысяч волонтеров, но потушить их удалось только через 258 дней. Всё это время жители Кувейта дышали воздухом, загрязнение которого превышало рекомендации ВОЗ почти на 900 процентов.
В отличие от Аляски, условия в регионе Персидского залива после войны не совсем подходили для точного подсчета погибших видов и оценки ущерба окружающей среде, однако количество погибших птиц и млекопитающих, по последующим оценкам, сопоставимо с масштабами на Аляске. Вдоль береговой линии, затронутой разливом, погибли от 50 до 90% крабов, ракообразных и моллюсков.
Оценки того, насколько долгосрочным оказался эффект от разлива нефти в Персидском заливе, расходятся. Исследование, профинансированное UNESCO, странами залива и США, уже в 1994 году признало залив свободным от долгосрочных негативных последствий. С этим не согласны ученые из разных частей мира.
Геологические требования
Происхождение нефти зависит от обильного количества органического вещества.
Лучшим источником пород, обогащенных органическим веществом, глинистыми сланцами, известняками и песчаниками является величина от 0,5% до 5 % органического вещества.
Залежи нефти, как правило, образуются в относительно более молодых породах, особенно тех, которые не подверглись метаморфическим процессам.
Пористость исходной породы влияет на качество образовавшихся углеводородов. Это единственный наиболее критический фактор для определения качества нефтяного пласта, поскольку он устанавливает максимальный объем, доступный для накопления нефти. Слоистое строение земли с высокой пористостью имеет много открытых пространств. Примерами хороших исходных пород с высокой пористостью являются крупнозернистые песчаники или известняки. Если пространства хорошо соединены, то смолоподобный продукт может мигрировать. Способность пород передавать жидкость, или линейный расход, называется «проницаемостью». Качественные пластовые породы обладают как хорошей пористостью, так и хорошей проницаемостью.
Вторичная переработка нефти
Крекинг
Бензиновая фракция составляет лишь небольшую долю от всей добываемой нефти, и получаемый в процессе перегонки бензин не может удовлетворить спрос на него. Поэтому одной из задач вторичной переработки нефти является превращение тяжёлых углеводородов в углеводороды бензиновой фракции. Для этого молекулы с большим числом атомов углерода расщепляются на более мелкие. Этот процесс называется крекингом.
При высоких температурах происходит расщепление химических связей углерод-углерод, в результате чего молекулы углеводородов с длинной цепью атомов углерода превращаются в углеводороды с более короткой цепью, например:
Как видно из приведённого примера, из углеводорода состава C12H26 образовалась смесь алкана и алкена с числом атомов углерода в молекулах, равным 6, что соответствует бензиновой фракции. Следует отметить, что расщепление молекулы исходного вещества может происходить по любой связи углерод-углерод, например:
В результате образуется смесь предельных и непредельных углеводородов преимущественно неразветвлённого строения. Описанный процесс называется термическим крекингом. Термический крекинг проводится при температурах до 800 °С. Чем выше температура крекинга, тем сильнее дробятся молекулы исходных веществ. Так, при температурах около 800 °С образуется большое количество газообразных алкенов (этена, пропена и бутенов), которые используются для получения полимеров.
Недостатком термического крекинга является большое содержание в его продуктах углеводородов неразветвлённого строения. Поэтому полученный таким способом бензин имеет невысокое октановое число (обычно не выше 70). Бензин с более высоким октановым числом можно получить в результате каталитического крекинга. Каталитический крекинг осуществляется при более низких температурах (400–500 °С) в присутствии катализаторов. В этих условиях, наряду с расщеплением молекул, происходит изомеризация получающихся углеводородов (§ 10), то есть образуются углеводороды разветвлённого строения.
Риформинг
Ещё более эффективным способом получения бензина с высоким октановым числом является риформинг — процесс превращения алканов в ароматические углеводороды при нагревании на катализаторе. Например, при нагревании гексана на платиновом катализаторе он превращается в бензол:
В аналогичных условиях гептан превращается в толуол:
Как видно, в ходе описанных реакций от молекул алканов отщепляются четыре молекулы водорода и образуются циклические ароматические углеводороды, поэтому данные процессы называют дегидроциклизацией, или ароматизацией, алканов. Дегидроциклизация алканов используется не только для повышения октанового числа бензина, но и с целью получения бензола и его гомологов.
Минеральная гипотеза
Сторонники неорганической, или минеральной, гипотезы уверены, что углеводороды образуются из содержащихся в мантии Земли воды и углекислого газа. По этой версии, на гигантской глубине 100–200 километров вода и газ встречаются с закисными соединениями железа и под действием высокого давления в недрах планеты превращаются в цепочки углеводородов.
Среди аргументов в пользу минеральной гипотезы — подозрительная связь многих (но не всех) месторождений с зонами разломов земной коры. Через них нефть могла подняться с больши́х глубин ближе к поверхности планеты. Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов.
Небольшое число месторождений окружены не осадочными породами, а магматическими и метаморфическими. Магматические породы образуются из остывшей на поверхности или в недрах земли магмы, метафорические — из осадочных и магматических пород, меняющихся при разных давлениях и температурах на глубине. Впрочем, нефть могла оказаться в этих породах и в результате миграции.
Наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории — внеземные углеводороды. Их обнаружили в метеоритах, хвостах комет, атмосфере других планет и рассеянном космическом веществе. Метан нашли на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены целые реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?
Сторонники органической гипотезы не отрицают, что простые углеводороды, например метан, могут иметь и неорганическое происхождение. Опыты показали, что получаемые из неживой материи углеводороды могут содержать не более пяти атомов углерода, а нефть — это смесь более тяжелых соединений. Этому противоречию объяснений пока не нашли.
1 Haha Haha 2 Love Love 1
Переработка
Процесс переработки нефти делится на два цикла: первичную и вторичную переработку. Однако этим процессам предшествует стадия ее подготовки, которая заключается в удалении механических примесей и растворенных газов, обезвоживании и обессоливании на специальных электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).
Далее следует не менее важная стадия – лабораторный анализ полученной нефти, который необходим для оценки состава и моделирования условий дальнейшего крупномасштабного процесса переработки. В лаборатории выполняется перегонка небольших объемов нефти на специальных установках и анализ полученных фракций.
После того, как нефть подготовлена и изучена ее отправляют на первичную переработку, которая представляет собой процесс дистилляции на ректификационных колоннах. В них нефть разделяется на фракции с заданными температурными интервалами выкипания.
 |
Нефтеперерабатывающий завод | |
Для получения товарных продуктов, таких как топлива или масла, фракции, выходящие с риктификационных колонн фракции собирают и подвергают дальнейшей вторичной переработке.
Процессы вторичной переработки зависят от конкретной фракции. Так бензиновая и лигроиновая фракции и подвергаются каталитическому риформингу с целью повышения октанового числа. Каталитический крекинг используют для получения из темных остаточных нефтепродуктов более светлые, тем самым повышая глубину переработки и увеличивая выход светлых. Гидроочистка необходима для удаления нежелательных элементов, таких как сера, азот, микроэлементы, в том числе металлы, и др., находящихся в связанном с углеводородами виде.
В результате переработки получается широкий спектр товарных нефтепродуктов, включающий:
Разведка
Самым первым шагом, предшествующему началу добычи, является разведка определенного участка местности на предмет залегания нефтеностных пластов. Этот этап включает следующие последовательные мероприятия:
- Визуальное исследование потенциального района, в том числе с помощью аэрофотосъемки и съемки из космоса.
- Исследование недр с помощью геофизических методов. Наиболее распространенным способом является создание искусственных возмущений в толще пород путем взрывов специальных зарядов. Механические колебания от этих взрывов отражаются и преломляются подземными структурами. Улавливая сигналы с помощью специальных сейсмографов, можно определять и оценивать форму поземных залежей.
- Опорное бурение исследовательских скважин, в результате которого получают так называемые керны – образцы породы, чаще всего имеющие цилиндрическую форму. Керны изучаются по слоям с помощью разнообразных физико-химических методов, позволяющих оценить перспективность добычи нефти на данном участке.
Переработка нефти
Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:
1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 оС);
2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 оС);
3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 оС);
4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 оС);
5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 оС);
6) мазут (температуры кипения более 350 оС).
Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.
Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.
Крекинг (термический или каталитический)
Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:
Риформинг
Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).
В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н-гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:
Нефтеобразование
На глубине 2000 метров, когда температура достигает 100°C, органические материалы (кероген) начинает выделять консервацию (углеводороды).
Между 2000 и 3800 метрами, состав преобразуется в смолоподобный продукт. Этот интервал глубины называется нефтяным окном.
Когда источник находится дальше, от 3800 до 5000 м преобразование жидких углеводородов предельно. Добываемая жидкость становятся легче и постепенно превращаются в метан (CH4) газ легких углеводородов. Этот интервал глубины называется газовым окном.
Происхождение нефти не происходит ниже глубины 8 — 10 километров, потому что углеводороды разрушаются высокой температурой.
Пропорция жидкостей и газа произведенного таким образом топлива зависит от типа источника. Если органический мусор состоит в основном из животного происхождения, он будет производить больше нефти, чем газа. Если он составлен главным образом из твердых частиц, то будет образован газ.
При среднем осадконакоплении в 50 метров каждые миллион лет мертвым животным требуется 60 миллионов лет, чтобы превратиться в жидкие углеводороды. Поэтому неудивительно, что нефть классифицируется как невозобновляемый источник энергии.
Одновременно с процессом образования в органическом веществе происходило его физическое изменение. Под давлением верхних слоев на протяжении миллионов лет вещество уплотнялось, образуя песчаники.
Их зерна соединялись клеевыми субстанциями, поставляемыми органической массой. По мере уменьшения пористости породы, битуминозные вещества выталкивались в свободное пространство между зернами. В таких местах, окруженных со всех сторон непроницаемыми слоями породы (ловушках), скапливались газ, нефть и вода.
Согласно законам физики месторождения располагались в следующем порядке: сверху накапливался газ, ниже — нефть, а на дне — вода, как наиболее тяжелый ингредиент.
Первоначально, нефтеносные слои были плоскими и горизонтальными, однако, под влиянием сдвигов земной коры, в них образовывались трещины, седла (антиклинали) и другие неровности. В результате, началась миграция всех трех компонентов породы и их аккумуляция. Так образовались месторождения нефти и газа, имеющие промышленное значение.
Следовательно, в нефтегазонакоплении большую роль играют глубинные процессы. Хотя, с ними, вряд ли, связано первичное образование нефтяного вещества, однако под их действием происходит миграция углеводородов, образование коллекторов и, наконец, попадание нефти в ловушки.
Согласно современным представлениям, образование неровностей (прогибов) земной коры обусловлено глубинными процессами верхней мантии Земли. За счет неоднородности состава и разности температур в верхних и нижних частях мантии, развиваются конвекционные перемещения вещества (потоки). При этом более легкие расплавленные продукты поднимаются вверх, образуя вздутия, приподнимающие земную кору. Последняя раскалывается и раздвигается в виде отдельных блоков. Так формируются глубокие впадины — рифты и геосинклинальные прогибы.
Впадины отражаются в рельефе долинами рек или отдельными участками дна морей, в которых накапливаются огромные массы осадочных пород толщиной 5-10 км. Эти отложения интенсивно прогреваются за счет воздействия глубинного тепла Земли. В таких условиях происхождение нефти происходит в залежах.
Разложение — нефть
Разложение нефти в аэробных условиях наступает очень быстро при наличии воды и большой поверхности соприкосновения нефти и воздуха; добавление бытовых вод или некоторых минеральных солей, необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов, может ускорить разложение остатков нефти и нефтепродуктов ( в аэротенках, аэрофильтрах и биологических прудах), поступающих со сточными водами нефтеперерабатывающих заводов после механической очистки. При этом желательно использовать активную культуру микроорганизмов, разрушающих нефть до углекислоты и воды при данных условиях.
Разложение нефти в анаэробных условиях сопровождается выделением сероводорода, окисление ее в этих условиях не идет дальше нафтеновых и полинафтеновых кислот.
Термггаеское разложение нефти и ее продуктов при 450 — 550 дает, как было показано, мало газа, который, однако, весьма богат бензином. При еще более высоких температурах ( с 650 — 750), когда основная масса парафинов и нафтенов уже претерпела распад, газ начинает обогащаться ароматикой, в первую очередь, бензолом. Наконец, при температурах выше 750 наблюдается новое снижение в содержании парообразных компонентов вследствие все возрастающего процесса распада ароматики с образованием нелетучих полициклических углеводородов и кокса.
Скорость разложения нефти хлористым алюминием в значительной степени понижается в присутствии соединений калия и, особенно, натрия. С другой стороны, даже 1 % хлорного железа, четыреххлористого кремния или окиси алюминия не влияет на выход.
При разложении нефти и нефтепродуктов основную роль играют углеводородоокисляющие микроорганизмы, которые обнаружены в различных районах Мирового океана. Использование этих микроорганизмов на заключительном этапе очистки сточных вод на морских нефтебазах представляет практический интерес.
Данный способ разложения нефти является новой разработкой и за рамки лабораторных исследований пока не вышел из-за высокой стоимости катализатора, необходимого для разложения нефти на месте разлива под действием солнца.
Опыты по разложению нефти в присутствии катализаторов в конце 70 — х годов прошлого столетия были проведены также на Казанском нефтегазовом заводе химиком Ломаном.
Исследования по плазменному разложению нефти немногочисленны, что, вероятно, объясняется ее сложным химическим и компонентным составом. Авторы указывают на то, что жидкие или пастообразные образцы, такие, как нефть и мази, могут успешно озоляться при низком парообразовании относительно используемого ( 0 5 — 1 5 торр) вакуума плазмы.
|
Схема установки для прямого определения кислорода в нефтях и их фракциях газохроматографическим методом. |
Образующиеся при разложении нефти простые продукты пиролиза в токе гелия поступают в колонку хроматографа. На хрома-тограмме фиксируются следующие пики: 1) воздух и азот; 2) метан и другие углеводородные газы; 3) углекислый газ.
Наиболее часто для разложения нефти применяется сухое озоление на воздухе. Согласно литературным данным , при таком озолении возможны частичные потери меди, свинца, цинка, хрома и особенно ванадия и никеля.
Вредное влияние продуктов разложения нефти складывается из суммарного действия легких предельных углеводородов ( в определенном количестве), кислот и фенолов, а особенно нафтеновых кислот, токсичных для рыбы.
Пиролизом называется процесс разложения нефти и других органических продуктов при высокой температуре без доступа воздуха. При этом выделяются разнообразные продукты распада исходных материалов.
На основании факта бактериального разложения нефти с большим числом нафтеновых углеводородов, в работе был сделан вывод о микробиологическом окислении дафтенов.
Газы, получаемые разложением нефти при высокой температуре состоят главным образом из легких углеводородов, водорода, затем1 также углекислоты и окиси углерода и следов азота. Из углеводородов содержатся главным образом метан, этан, этилен, пропилен к бутнлены. Значительно меньшую роль играют пары амиленов и бензола, 1 3-бутадиен ( эритрен), изопрен и др. Говоря о нефтяном газе, получаемом при температурах около 1000, можно указать, что-95 % углеводородной части газа представлены 6 — 8 индивидами, отмеченными в таблице 84 звездочкой.
Добыча
Следующим этапом является непосредственно разработка нефтяного месторождения с целью добычи углеводородов. Этот процесс включает бурение разных видов скважин: эксплуатационных, контрольных, нагнетательных, которых в сумме может быть от нескольких десятков до нескольких тысяч, и последующее извлечение сырой нефти на поверхность.
Основными видами бурения при разработке месторождений являютcя ударное бурение и вращательное бурение.
Ударное бурение заключается в раздроблении пород с помощью тяжелых ударов специального бурового инструмента, оснащенного лезвиями клиновидного вида. Раздробленные обломки породы выносятся из скважины на поверхность с помощью специальных водных растворов. Существует несколько разновидностей данного метода, такие как ударно-вращательное бурение, ударно-поворотное и др., суть, однако, остается прежней.
При вращательном бурении порода постепенно срезается так называемым долотом, на которое сверху давит буровая колонна. Срезанные обломки также извлекаются на поверхность с помощью специальных буровых растворов, которые кроме этого играют роль смазки и охлаждающей жидкости.
 |
Буровое долото | |
После того, как бур достиг нефтеносных пластов (вскрытие скважины), следует стадия непосредственного извлечения сырой нефти на поверхность. В пластах флюиды находятся под давлением, и, как правило, на начальной стадии извлечения нефть фонтанирует естественным образом. Однако, по мере истечения, давление уменьшается и появляется необходимость применения механизированных способов добычи. Основными методами являются использование разных видов насосов, а также нагнетание в скважину сжатого газа (газолифтный способ) или воды, которые выталкивают нефть на поверхность. Для этого процесса как раз используются специальные нагнетательные скважины.
Около 70% всех добывающих скважин в мире оснащены штанговыми, или плунжерными насосами, в качестве привода которых используются так называемые станки-качалки.
 |
Добыча нефти с помощью станка-качалки | |
Добыча нефти на морском шельфе
Шельф – прибрежная, относительно мелководная зона океана, с глубиной, как правило, 100 – 200 м. В зависимости от глубины, добычу нефти осуществляют различными способами.
Так, на мелководье обычно сооружают искусственные острова, с которых осуществляют бурение, аналогичное бурению на суше. Основной недостаток такого метода – риск разрушения плавучими массивами льда.
Другой способ – построение специальных дамб. Из получившегося «колодца» откачивают воду и производят бурение непосредственно на обмелевшем дне. В настоящее время эта технология потеряла актуальность.
В случае нахождения месторождения недалеко от суши, наиболее рационально бурить наклонную скважину с берега. Сегодня технологии развились на столько, что данный вид бурения позволяет попасть в нужную точку с расстояния в несколько километров.
 |
Буровая платформа «Орлан» на месторождении Чайво в Охотском море (проект «Сахалин-1») | |
По мере удаления от берега, и, соответственно, увеличения глубины, усложняются и технологии добычи.
На глубинах до 40 метров монтирую стационарные буровые платформы, которые удерживаются на дне благодаря своей массе. Опоры такой конструкции как правило полые – в них можно хранить добытую нефть или оборудование. На участках с глубиной не более 200 метров используют полупогружные платформы, которые удерживаются с помощью якорей и системы динамической стабилизации, включающей в себя специальные двигатели, подруливающие устройства, энергоблок и систему управления. Бурение скважин на глубине более 200 метров осуществляют уже только с помощью специальных буровых судов.
Важным моментом, в первую очередь для окружающей среды является консервация или ликвидация скважин после завершения разработки месторождения.
Выходящая из скважины смесь сырой нефти, попутного газа, воды и механических примесей подвергается специальной обработке для последующей транспортировки на перерабатывающие заводы или с целью сбыта.