Введение в специальность нефтяника

Введение в специальность нефтяника

2-е издание, исправленное

Згонникова В.В.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

Введение в специальность нефтяника/ В.В. Згонникова - М.: Национальный Открытый Университет
“ИНТУИТ”, 2016

В доступной форме рассказано о ценнейшем минеральном сырье - нефти и газе; о размещении,
перспективах и проблемах развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК).
Кратко изложены основные технико-технологические процессы бурения скважин и добычи нефти и
газа. Профессионализм в нефтегазовом деле - это способность к конструктивному синтезу знаний
нефтегазового бизнеса, технологий, техники, экономики и финансов, экологии, маркетинга,
менеджмента.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2013-2016
(c) Згонникова В.В., 2013-2016

3

Введение

Структура энергетичекого баланса мира. Запасы нефти и газа в мире и для чего они
используются.

К началу третьего 1000-летия геологами ОАО “Архангельскгеолдобыча” подготовлена
мощная минерально-сырьевая база на Европейском Севере России для развития
нефтегазодобывающей и горнорудной промышленности. На территории
Архангельской области открыто более 400 месторождений полезных ископаемых, из
которых важнейшими являются нефть и газ, алмазы, бокситы, строительные
материалы, вода.

Только разведанных запасов нефти Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции
при ежегодных объемах добычи в 20-25 млн. тонн хватит на полтора столетия.
Освоение месторождений нефти и газа Тимано-Печоры рассматривается как реальный
экономический и геополитический прорыв страны на мировой рынок.

В Заполярье Архангельской области к разработке открытых геологами месторождений
нефти и газа уже приступили нефтяные компании по долгосрочным проектам.

В результате приватизации и структурной перестройки вся российская нефтяная
промышленность набирает темпы буровых и нефтепромысловых работ.

За последние годы российская нефтегазовая бизнес-среда радикально преобразилась и
впервые за всю историю отечественного топливно-энергетического комплекса
проблема кадрового обеспечения встала так остро.

Профессионализм в нефтегазовом деле - это способность к конструктивному синтезу
знаний нефтегазового бизнеса, технологий, техники, экономики и финансов, экологии,
маркетинга, менеджмента.

Менеджер высшего и среднего звена нефтегазового предприятия - это компетентный
специалист, способный эффективно управлять и принимать правильные решения в
условиях, порой не предусмотренных регламентом н инструкциями.

Нефтяные компании ждут специалистов, способных работать в условиях конкуренции.

Источник могущества держав

Закончился XX век. Он был насыщен многими событиями, которые потрясали земную
цивилизацию. Шла борьба за передел мира, за сферы политического и экономического
влияния, за источники минерального сырья. Среди всего этого выделяется одна
доминанта: стремление обладать ресурсами “черного золота”, столь необходимого для
прогрессивного развития промышленности всех держав мира. В борьбу за обладание
ресурсами нефти и газа вовлечены практически все промышленно развитые страны.
Человек попадал в жестокую зависимость от этого минерального сырья. Особенно это
ощущалось в период “топливного кризиса”, разразившегося в начале 1970-х годов,
когда цены на нефть резко подскочили вверх, вызвав рост дороговизны жизни во всем

4

мире.

Нефть известна давно. Ее добывали и использовали уже за 5-6 тыс. лет до н.э.
Наиболее древние промыслы обнаружены археологами на берегах Евфрата, в Керчи и
др. Считают, что термин “нефть” произошел от слова “нафата”, что на языке народов
Малой Азии означает “просачиваться”. Упоминание о нефти встречается во многих
древних рукописях. Древнегреческий ученый Гиппократ (IV-V вв. до н.э.) описал
много рецептов, в состав которых входила нефть.

Нефть применялась в древнем строительстве. При сооружении Вавилонской башни
нефтяные битумы добавлялись в цемент. При строительстве Великой Китайской стены
применялись асфальт (вязкое смолистое вещество, остающееся при выветривании
нефти).

Но наиболее громкую славу нефти принесли ей не “мирные профессии”. Уже более 2
тыс. лет нефть применяется в военных действиях и служит источником военного
могущества держав. Открытием древности было изобретение “греческого огня”, в
основе рецепта которого - нефть с добавлениями серы и селитры.

Британский адмирал Д. Фишер - инициатор перевода флота на нефтяное топливо, в
1902 г. утверждал, что господство над миром станет определять тот, кто будет
контролировать нефтяные источники. А.Д. Керзон (британский министр иностранных
дел в 1919-1924 гг.) так определил значение нефти в первой мировой войне: союзники
неслись навстречу победе на потоках нефти (в 1926 году в мире насчитывалось более
24 млн. автомобилей).

Понимая огромное стратегическое значение нефти, Гитлер в начале войны поставил
задачу скорейшего захвата нефтяных промыслов Кавказа. На подступах к нефтяным
промыслам Кавказа развернулись жесточайшие бои, промыслы захватили, но они были
разрушены, и восстановить их не удалось. В эти годы было открыто “Второе Баку”
между Волгой и Уралом, где к началу второй мировой войны добывали до 2 млн. тонн
нефти в год. Историки утверждают, что эта волжская нефть во многом определила
победу России во второй мировой войне.

В начале XX века обозначилось противостояние ведущих мировых держав - США,
Великобритании, Франции, Германии, Японии, России за сферы влияния на нефтяном
рынке. В настоящее время стратегические интересы России, США, Великобритании и
других стран сосредоточились явственно в регионе Каспийского моря. По оценкам
специалистов суммарные запасы нефти на Каспии достигают 200 млрд. баррелей
высококачественной легкой нефти. В США создана специальная межведомственная
труппа по Каспийской энергетике, подписаны контракты с Азербайджаном на
разработку морских месторождений с активным участием крупного американского
капитала.

Для России каспийская добыча нефти связана с международными разногласиями, с
проблемами транспортировки нефти и др. В Российском секторе Каспия успешно
работает НК “Лукойл”.

Перед экономикой ведущих стран мира стоят сложные проблемы, связанные с добычей

5

и потреблением энергоресурсов.

Для обеспечения любой страны энергоресурсами, основными из которых являются
нефть и газ, необходимы значительные капиталовложения, наличие собственной базы
энергоресурсов, стабильная политика режимов в нефтедобывающих странах.

Нефть и газ играют чрезвычайно важную роль как основной и наиболее эффективный
источник энергии, как источник могущества держав.

Расчет бюджета РФ идет по цене 1 тонны нефти (барреля). Только по одному этому
показателю нефть можно отнести к стратегическому сырью.

Справка: объем добычи нефти измеряется в тоннах, газа - в 1000 м3, один баррель
нефти = 159 л.

Структура энергетического баланса мира

Наше время характеризуется большой зависимостью человечества от органических
топлив, доля которых в общем производстве такая же, как в начале XX века. Однако
доля каменного угля, который когда-то покрывал 76,1%, всех потребностей мира в
энергии, в настоящее время снизилась до 28,1%, а доля нефти и природного газа,
наоборот увеличилась до 62,3%.

Структурные изменения в приходной части мирового топливно-энергетического
баланса выразились в переходе с твердого топлива на жидкие и газообразные. Это
объясняется тем, что нефть и газ обладают наиболее высокой теплотворной
способностью.

При полном сгорании выделяется (тыс. ккал):

1 кг нефти - 11,0;
1 м3 газа - 9,0;
I кг каменного угля - 7;

Для получения одного и того же количества теплоты требуется по массе (единиц):

нефти - 1,0;
антрацита -1,44;
торфа-2,09;
дров-2,24;

Основоположник российской науки о нефти И.М. Губкин приводит такой пример: если
принять число вагонов для перевозки нефти за единицу, то для каменного угля их
нужно 1,35, для бурого угля - 3,1, для торфа - 3,2, Для дров-3,4.

Эти цифры иллюстрируют огромный экономический выигрыш при транспортировке
нефти. Кроме того, использование газа как топлива дает большую экономию времени,

6

средств и ресурсов, повышает эффективность производства, улучшает уровень труда и
санитарное состояние домов и предприятий. Применение газа вместо пылеобразного
угля снижает удельный расход топлива на 25% (а вместо мазута - на 10-15%), при этом
производительность печей повышается на 10-12%. Сейчас у нас в стране на газе
выплавляется около 80% чугуна и стали, вырабатывается около трети электроэнергии.
Почти все тепловые станции Урала и европейской части России переведены на газ. Газ
- это бытовое топливо, эффективное и дешевое.

В России удельный вес нефти и газа в его топливном балансе возрос с 32% - в 1958 г.
до 52% - в 1965 г., до 70% - в 1976 г., до 73% - в 1990 г.

Еще резче выражен переход к использованию нефти и газа в промышленно развитых
странах. Например, в странах Европейского экономического сообщества доля нефти и
газа в общем потреблении энергии составила ~ 1970 - 64%; 1975 - свыше 80%. За
последние 20 лет в экономически развитых странах потребление нефти возросло почти
в 4 раза.

Структура мирового энергетического баланса в ХХ веке

1900 год

1950 год

7

Рис. 1.1.  1996 год

Что делают из нефти и газа?

1. Основные продукты, получаемые из нефти - это керосин, бензин, ракетное

топливо, топочные и флотские мазуты, дизельное топливо, смазочные масла.

2. Синтетический каучук для автомобильной промышленности. Секрет его

производства известен более 50 лет, в России промышленное производство его
освоено около 40 лет назад. Основной потребитель каучука - автомобильная
промышленность. Например, на покрышки “Москвича” требуется 24 кг каучука, а
на шины современного 40 -тонного самосвала — 2 тонны.

3. Пластмасса - материал, широко применяемый в автомобилестроении, самолето- и

ракетостроении. Пластмассы гибки, не бьются, морозо- и термоустойчивы, легки,
не поддаются коррозии. Из них получают стекло, части корпусов, детали. В
обычном гражданском самолете около 60 тысяч различных деталей из пластмасс, а
в некоторых современных машинах - до 120 тыс. В машиностроении из пластмасс
широко применяются подшипники, вкладыши, шкивы, шестерни. За последние 20
лет содержание деталей в автомобилях из пластмасс возросло в 4 раза. На каждую
модель “Форда” расходуется более 100 кг пластмасс.

4. Строительный пластик - хосталит идет на изготовление панелей жилых домов.

Такие панели не требуют окраски. По мнению зарубежных специалистов
строительство городов может целиком осуществляться из пластмасс. Из другого
строительного пластика - хосталена изготавливают пластиковые трубы, которые
прочнее, не поддаются коррозии.

5. Полиэтилен - продукт полимеризации газообразного этилена. Более 30%

полиэтилена идет на приготовление пленок для полиэтиленовых труб, множество
бытовых изделий, синтетических волокон (капрон, нейлон, лавсан, банлон и др.).
Синтетические ткани используются для пошива для рубашек, костюмов, шуб и др.
Это электроизоляционный и облицовочный материал в автомобилях, вагонах,
судах, самолетах, его используют для изготовления рыболовных сетей, парашютов
и т.д. Западногерманская фирма “Энка Гланцппоф” производит синтетическое

8

волокно “аренка” прочностью, в 5 раз превышающей прочность стали. Мировое
потребление синтетических волокон составляет около 45 млн. т. в год, тогда как
производство хлопка не превышает 20 млн. т.

6. Другие продукты переработки нефти - это моющие средства, спирты, хлороформ,

гербициды, взрывчатые вещества, медицинские препараты, душистые вещества
для парфюмерии, аммиак, мочевина, серная кислота и многое, многое другое.

7. Пища XXI века. Одна из важнейших проблем, над решением которой работают

ученые многих стран мира - это повышение урожаев сельского хозяйства. В
Германии для этой цели применяют пенополистирол, особые битумные эмульсии.
Перспективное направление в нефтехимии - биохимическая переработка
нефтяных УВ для получения белковых веществ. Работы были начаты во Франции
в 1957 г., но в последние годы получили особую актуальность. Это обменяется
растущей диспропорцией между народонаселением Земли и производством пищи.
Население Земного шара превысило 5 млрд. человек, ожидается к 2010 году -
почти 8 млрд. человек. По данным многих источников уже сейчас более 500 млн,
людей в мире испытывают недостаток в продуктах питания. Недостаток
животного белка в наше время достигает 3 млн. тонн, т.е. 15 млн. тонн мяса, (по
некоторым источникам этот дефицит составляет 40-50 млн. тонн). Журнал
“Сайте” (США) пишет, что мир недополучает в год более 25 млн. тонн
хлебопродуктов.

Поэтому проблема искусственной пищи стоит особенно остро. В мире предложено
много способов производства белка из нефти, из которых наиболее эффективный
принадлежит немецкому ученому Феликсу Юсту (1952 г.). Технология получения
синтетического белка из нефти очень проста.

В России работают заводы, где в промышленном объеме получают синтетический
белок из нефти. В г. Кириши (около С-Петербурга) в 1975 г. вступил в строй огромный
биохимический завод (пл. более 100 га). На нем выпускают белково-витаминный
концентрат (БВК), который при откорме телят заменяет 4-6 литров цельного молока, а
суточный привес при этом составляет более 300 г.

Подсчитано, что использование всего лишь 2% добываемой в мире нефти может
полностью покрыть белковый дефицит. Эксперты всемирной организации
здравоохранения предсказывают, что в XXI веке рацион каждого человека будет
включать синтетический белок.

Запасы нефти и газа в мире

Двадцатый век называют “углеводородным”, так как наибольшее влияние на развитие
цивилизации оказала энергия нефти и газа. Осознание важности нефти привело к
естественному желанию определить ее запасы и их достаточность для успешного
развития промышленного производства и экономики.

В 1924 г. в Лондоне состоялась энергетическая конференция “Мировые ресурсы
энергии и их использование с наивысшей степенью пользы”, на которой впервые была
приведена следующая цифра — из недр земли к началу XX века человечество извлекло

9

в общей сложности 1560 млн. т. нефти.

(На этой же конференции в докладе И.М. Губкина запасы нефти в нашей стране были
оценены в 3 млрд. т.).

В 1926 г. широкую известность в США приобрел доклад, согласно которому
остаточные запасы американских промыслов составляли 620 млн. т., что теоретически
хватило бы на шесть лет.

Именно с этого момента в сознании ученых и политиков стала доминировать
концепция приближающегося истощения ресурсной базы энергоносителей.
Определенным подтверждением концепции стал стремительный рост добычи нефти в
мире: только за 50 лет - с 1923 по 1973 г. - было добыто 39450 млн. т., т.е. в 21 раз
больше, чем за всю историю человечества. Вместе с тем, потребление топлива в мире
удваивается каждые 18-20 лет. Основными центрами потребления нефти являются
США, Япония, некоторые страны Западной Европы, недра которых в значительной
степени истощены. Следует учесть, что запасы нефти и газа в мире концентрируются
крайне неравномерно. Основные источники УВ располагаются в странах Ближнего и
Среднего Востока, которые не в состоянии полностью использовать добываемую нефть
в своей экономике. Возникает необходимость экспорта-импорта нефти как
единственно возможного пути перераспределения этого жизненно необходимого
минерального ресурса.

В Институте нефти и газа АО “ВНИИ ЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ” оценка мировых
ресурсов нефти производится регулярно на протяжении последних 30-и лет. Каждые 5
лет результаты корректируются.

По последним оценкам, начальные извлекаемые ресурсы нефти в мире составляют 486
млрд. тонн. Из них отобрана и использована лишь пятая часть. Что касается
оставшихся ресурсов, то почти 44% находятся в уже открытых месторождениях
(текущие разведанные запасы) и еще 205 млрд. тонн с достаточной степенью
определенности будет обнаружено (потенциальные ресурсы).

Мировая добыча нефти в 2000 году составила 3,7 млрд. тонн, т.е. обеспеченность
добычи текущими разведанными запасами составляет более 43-х лет. Естественно, что
эта величина средняя по миру и существенно отличается для различных стран и
регионов.

Что касается будущего, то здесь возникает вопрос, в какой мере скорость перевода
потенциальных ресурсов нефти в текущие запасы соответствует темпу роста мирового
спроса на нее.

Недавно опубликованные прогнозы EIA (Администрация по энергетической
информации США) и IEA (Международное энергетическое агентство) оценивают рост
спроса на нефть в период до 2020 года на уровни 2-2,1% в год. В то же время темп
роста текущих запасов в течение последнего десятилетия опережает этот уровень,
составляя 3% в год. Таким образом, можно смело утверждать, что нефти на XXI век
хватит.

Запасы нефти в мире

10