Происхождение нефти и газа. Основные гипотезы.
Единого мнения о происхождении нефти и газа нет. Существуют в основном две гипотезы о происхождении нефти и газа. Одна из них органического, а другая неорганического происхождения. Гипотезу органического происхождения высказал в 1759 году великий русский учёный М.В.Ломоносов, по которой нефть и газ образуются из остатков животных и растительных организмов под воздействием высоких температур и давления без доступа кислорода. Нефть в виде мельчайших включений пропитывает горную породу, которая со временем подвергается всё большему горному давлению из-за увеличения накапливающихся осадочных пород. Под горным давлением она перемещается (мигрирует) в более пористые породы (песчаники, известняки), к месту образования нефтяных залежей. Основными предпосылками биогенной теории происхождения нефти и газа служит приуроченность почти всего объёма промышленных скоплений углеводородов (99,9 %) к осадочным образованиям, сосредоточение наибольших ресурсов углеводородов в отношениях геологических периодов с активной жизнедеятельностью организмов биосферы (отмечается параллелизм в образовании и накоплении углей, горючих сланцев и нефти);наличие скоплений углеводородов в замкнутых линзах песчаников, прибрежных местах древних палеоморей и палеорусел рек, заключённых в мощной толще непроницаемых глин; установление процессов преобразования органического вещества в углеводороды нефтяного типа в осадках (илах) современных морей и океанов; сходство изотопного состава серы, содержащейся в нефти; наличие в составе нефтей различных химических соединений (азотистых, кислородных, сернистых) биогенного происхождения и сходство изотопного состава углерода нефти и органического вещества. Гипотезу неорганического происхождения нефти и газа выдвинул в 1877 году Д.И.Менделеев, который объяснял, что углеводороды могут образовываться в недрах земли при воздействии перегретого водяного пара на карбиды тяжёлых металлов под воздействием высоких температур и давлений. Во время горных процессов по трещинам-разломам в земную кору поступает вглубь вода, которая на своём пути встречает карбиды железа и вступает с ними в реакцию. В результате реакций образуются окислы железа и в виде паров - углеводороды. Образовавшиеся углеводороды по тем же трещинам поднимаются в верхние слои земной коры и по проницаемым породам (песчаники, известняки и другие) перемещаются к местам образования нефтяных залежей. Обе гипотезы имеют свои "за" и "против". К настоящему времени большинство нефтяных месторождений в мире находятся в осадочных породах, содержащих окаменелые останки животных и растений. Кроме того, имеются большие скопления нефти в Морокко, Венесуэле и других странах в метаморфических и изверженных породах, в которых органического вещества не может быть. Не согласуются с гипотезой органического происхождения нефти и результаты, полученные в магматических породах. Так, на сверхглубокой Кольской скважине, в древнейших кристаллических породах обнаружено присутствие сходного с нефтью битуминозного вещества. На территории шельфа Вьетнама открыты сравнительно крупные нефтяные месторождения (Белый тигр, Волк и другие), где продуктивными коллекторами являются не песчаники и известняки, а гранитный массив. Происхождение газа. Метан всегда имеется в составе нефти. Значительное количество метана растворено в пластовых водах на глубине 1-5 км. Метан в определённых количествах присутствует в водах рек, озёр и океанов, в атмосфере и т.д. Основное содержание метана наблюдается в осадочных и изверженных породах. В настоящее время известно несколько процессов образования метана: -биохимический; -радиационно-химический; -метаморфический; -термокаталитический; -механо - механический; -космогенный. Биохимический процесс образования метана происходит в илах, почве, осадочных горных породах и гидросфере, в результате жизнедеятельности бактерий из органических соединений (белков, клетчатки, жирных кислот) образуется метан. Радиационно-химический процесс образования метана проходит при воздействии радиоактивного излучения на углеродистые соединения. Метаморфический процесс образования метана проходит с преобразованием угля под воздействием высоких температур (500С) в углерод. Термокаталический процесс образования метана заключается в преобразовании в газ органического вещества осадочных пород под действием высоких температур и давления в присутствии глинистых минералов. Важную роль в этом процессе играют катализаторы -алюмосиликаты, входящие в состав глинистых пород, а также микроэлементы и их соединения. Механо - химический процесс образования метана происходит в образовании углеводородов из органического вещества (угли) под воздействием механических нагрузок, когда на контактах зёрен минеральных пород образуются высокие напряжения, энергия которых участвует в преобразовании органического вещества. Космогенный процесс образования метана согласуется с гипотезой образования нефти В.Д.Соколова. Считается, что основная масса метана газовых месторождений имеет термокаталитическое происхождение и образуется он на глубине от 1 до 10км. Значительная часть метана имеет биохимическое происхождение на глубинах 1-2км. 22. Кто и в каком году построил первый в мире нефтеочистительный В 1745 году архангельский купец Федор Прядунов построил первый в мире нефтеперегонный завод, на котором получали осветительную жидкость, названную керосином. 23. Кто и впервые начал добывать нефть со дна Каспийского моря? В Каспийском море разрабатывается множество месторождений нефти и газа. Доказанные ресурсы нефти в Каспийском море составляют около 10 миллиардов тонн, общие ресурсы нефти и газоконденсата оцениваются в 18 — 20 миллиардов тонн. Нефтедобыча в Каспийском море началась в 1820 году, когда на Апшеронском шельфе была пробурена первая нефтяная скважина. Во второй половине 19 века началась добыча нефти в промышленных объёмах на Апшеронском полуострове, затем — и на других территориях. Помимо добычи нефти и газа, на побережье Каспийского моря и каспийском шельфе ведется также добыча соли, известняка, камня, песка, глины. 24. Кем и когда изобретена керосиновая лампа и ее роль в В 1823 году Игнатием Лукасевичем в этот период была изобретена керосиновая лампа, которая нашла широкое применение во всём мире, в результате чего значительно увеличился спрос на осветительную жидкость под названием "керосин"(от английского слова "kerosene"). 25. Кто и когда впервые в мире предложил применять трубопроводы В нефтяной промышленности слабым местом была доставка нефти в бочках с промыслов на нефтеперерабатывающие заводы. Ещё в 1863 году Д.И.Менделеев высказал мысль о целесообразности перекачки нефти по трубам. В 1879 году В.Г.Шухов, как уже отмечалось, спроектировал и построил первый в России нефтепровод с Балахинского нефтепромысла на нефтеперегонные заводы длиной 10 км, диаметром 3" по заказу братьев Нобель. 26. Какой год считается годом рождения отечественной нефтяной В России годом рождения нефтяной промышленности считается 1864 год. В 1964 году наша страна торжественно отметила 100-летие отечественной нефтяной промышленности, и теперь каждое первое воскресенье сентября отмечают День работников нефтяной и газовой промышленности. 27. В каком году и кем изобретена паровая форсунка для сжигания В 1882 году конструкторы Товарищества создают распыляющую форсунку, что дало возможность полезного использования мазута, считавшегося вредным отходом переработки нефти. Был сделан важный шаг в использовании нефтепродуктов для нужд энергетики. В 1866 году А. И. Шпатковский изобрёл поровую форсунку для сжигания мазута, а в 1880 году В.Г.Шухов её значительно усовершенствовал. В этой форсунке вытекающий по узкому каналу мазут распыляется водяным паром в мельчайшую пыль. Распылённый мазут в топке испаряется, хорошо смешивается с воздухом и полностью сгорает. Распыление жидких топлив при помощи пара оказалось настолько эффективным, что такие форсунки используются в наше время наряду и с воздушными и с механическими. Изобретение нефтяной форсунки имело огромное значение в развитии техники, а главное-оно положило конец бессмысленному уничтожению больших количеств высококалорийного топлива. 28. Кто предложил применять глубинные насосы для добычи нефти? С 1923 года зарождается глубинно-насосная эксплуатация с помощью станков-качалок и электродвигателей продолжает развиваться компрессорный способ добычи нефти. В первоначальный период глубинно-насосной эксплуатации применялись глубинные штанговые насосы конструкции ПО "АЗНЕФТЬ", изготавливаемые на Бакинском машиностроительном заводе им. Ф.Э.Дзержинского. Затем там же были созданы глубинные насосы ФД-1,ФД-2 и ФД-3,которые позволяли добывать нефть с песком. В последующем стали выпускать насосы типа НГН и их модификаций. Для глубинно-насосной эксплуатации также в Баку выпускались станки-качалки СК-10-1350(станки-качалки грузоподъёмностью на головке балансира 10 тонн и максимальной длиной хода полированного штока 1350 мм),а также СК-4-1800. Позднее они модернизировались, и до сегодняшнего дня выпускается нормальный ряд станков-качалок типа СКН и СК различной грузоподъёмности, длины хода полированного штока и числа качаний. В добыче нефти с 1923 года начинается внедрение на нефтяных промыслах глубинно-насосного способа добычи нефти. В широких масштабах проводится электрификация нефтяных промыслов. Замена пара электроэнергией позволила резко ускорить процесс замены желонки на более совершенное оборудование. Если в 1923 году в Бакинском районе 55% добычи нефти получали тартанием, то к 1932 году этот способ добычи нефти был почти полностью ликвидирован. Вместо добычи нефти желонкой внедряются глубинно - насосный и компрессорный методы эксплуатации скважин. Если в 1923 году компрессорным способом добывалось около 15%,то в 1932 году этим способом добывалось уже более 50% всей нефти. 29. Кто и когда изобрел двигатель внутреннего сгорания? Роль этого изобретения. Изобретение двигателя внутреннего сгорания русским изобретателем Огнеславом (Игнатием) Костовичем в 1879 году положило начало промышленному использованию бензина. Г-н Форд построил первые автомобили с карбюраторными двигателями на бензине. Если в 1886 году в мире было четыре автомобиля, то в 1910 году их число возросло до 10 миллионов. Спрос на бензин значительно возрос. Увеличение спроса на бензин, масла, мазут, керосин способствовало увеличению добычи нефти. 30. Когда и чьим указом создано «Товарищество нефтяного В 1879 году Александр 2 подписал "Высочайше утверждённый Устав "Товарищества нефтяного производства братьев "Нобель",в соответствии с которым император соизволил разрешить Людвигу Эммануиловичу Нобелю в Баку, Альфреду Эммануиловичу Нобелю в Париже и гвардии полковнику Петру Александровичу Бильдерлингу учредить "Товарищество на паях". В собственность учреждаемого Товарищества передавались "перегоночный завод со всем принадлежащим к нему движимым и недвижимым имуществом, а также принадлежащие учредителям Товарищества буровые скважины, нефтяные прииски, земельные отводы, нефтепроводы, резервуары на берегах Волги, пароходы и баржи".Одновременно ему предоставлялось право "приобретать в собственность или арендовать заводы нефтяные и в связи с нефтяным производством находящиеся, а равно приобретать или арендовать земли и устраивать нефтяные проводы, а также устраивать склады для хранения нефтяных продуктов, иметь собственные пароходы, парусные суда, баржи и другие перевозные средства, а так же железнодорожные вагоны для перевозки продуктов по железным дорогам". 31. Кто и когда спроектировал первый нефтепровод (его диаметр, длину, производительность)? В нефтяной промышленности слабым местом была доставка нефти в бочках с промыслов на нефтеперерабатывающие заводы. Ещё в 1863 году Д.И.Менделеев высказал мысль о целесообразности перекачки нефти по трубам. В 1879 году В. Г. Шухов, как уже отмечалось, спроектировал и построил первый в России нефтепровод с Балахинского нефтепромысла на нефтеперегонные заводы длиной 10 км, диаметром 3" по заказу братьев Нобель. 32. Кто разработал и запатентовал принцип и основную аппаратуру промышленного крекинг-процесса? В 1890 году В.Г.Шухов предложил способ расщепления сложных углеводородов мазута и получения светлых нефтепродуктов. Этот способ получил название "термический крекинг" (английское слово "крекинг"-расщепление) и успешно применяется до настоящего времени. Приведённые выше примеры показывают, что нефтяная промышленность развивалась не только за счёт увеличения объёма добычи нефти, но и за счёт более полной её переработки. 33. Когда и где в истории нефтяной промышленности России начато освоение морских нефтяных участков? Один из первых Морской нефтепромысел создан у побережья США (штат Виржиния) в конце 19в. В СССР морская добыча нефти началась в Каспийском море (бухта Ильича) в первые годы Советской власти. На засыпанном участке моря были пробурены скважины и организована эксплуатация месторождения. В 30-х гг. освоение нефтяных месторождений на Каспии (о. Артема) осуществлялось посредством бурения наклонно-направленных скважин с берега и путём сооружения островных морских оснований. В 1935 по проекту Н. С. Тимофеева и Б. А. Рагинского сооружено первое свайное металлическое основание. В 1949 Л. А. Межлумовым, С. А. Оруджевым и Ю. А. Сафаровым предложено крупноблочное основание МОС, что ускорило нефтепромысловые работы и позволило внедрить индустриальные методы строительства. Создание индивидуальных морских оснований способствовало освоению глубины моря до 40 м. Важный этап в развитии Морской нефтепромысел связан с сооружением нефтепромысловых эстакад. Для мелководных участков (5—8 м) применяются засыпка, окантование дамбами с откачкой из котлована воды. При освоении водных участков, примыкающих к суше, бурят наклонно-направленные скважины. Отклонения забоя скважины от вертикали достигают 3 км. При глубинах вод до 30 м в море сооружают железобетонные и металлические эстакады, площадки для размещения бурового, эксплуатационного и другого оборудования, обеспечивающие комплексное освоение месторождений. В Каспийском море возведено 880 стальных островов и более 300 км эстакад (1972). Они позволяют обслуживать промысловое хозяйство независимо от погоды. Если Морской нефтепромысел расположен недалеко от суши, эстакада соединяет его с береговыми базами. Крупноблочные основания типа МОС, ГИПРОМОС применяются при глубинах вод до 40 м.; при глубинах вод до 60—80 м -плавучие буровые платформы с опорой на дно моря, с которых бурят отдельные скважины или куст наклонно-направленных скважин. При этом устьевое эксплуатационное оборудование размещают на эксплуатационном основании – блок - кондукторе или на дне моря. В практике освоения морских месторождений нефти и газа при глубинах вод до 120 м строятся отдельные стационарные острова различной конструкции, с которых бурят наклонно-направленные скважины. При глубинах вод свыше 150 м применяются буровые суда или полупогружные платформы с якорной или динамической стабилизацией. С отдельных морских оснований производят бурение разведочных и эксплуатационных скважин, иногда куста наклонно-направленных скважин. Общая площадь морских районов, перспективных на нефть и газ, с глубинами вод до 200 м в СССР достигает 2,5 млн. км, причём свыше 75% этой территории расположено до изобаты 100 м. 34. В каком году впервые в России разработан метод добычи нефти путем закачки сжатого газа по замкнутому циклу? В 1914 году, впервые в мире в России разработан метод добычи нефти путем закачки сжатого газа (по замкнутому циклу). 35. Кто написал и в каком году вышел труд «Учение о нефти»? Основоположник отечественной нефтегазовой науки академик Иван Михайлович Губкин придавал этому вопросу первостепенное значение. В своем капитальном труде "Учение о нефти", первое издание которого вышло 1932 г., он писал: "Только тогда, когда мы будем иметь правильное представление о тех процессах, в результате которых возникает нефть, мы будем знать, каким образом в земной коре образуются ее залежи... и как надлежит наиболее целесообразно организовать ее разведку (Губкин, 1975, с. 300). Развивая свою мысль, И. М. Губкин продолжал: "Правильное происхождения нефти не утратила своей актуальности и в наши дни, несмотря на то, что дискуссия среди ученых ведется уже почти 200 лет. Трудно найти в науке такой предмет, который вызывал бы столь жаркие и непримиримые споры, как происхождение нефти. Однако прежде чем дать ответ на вопрос об образовании нефти, нам необходимо хотя бы кратко рассказать о самой нефти: что она собой представляет, из чего состоит, в каких условиях залегает в недрах Земли? 36. В какие годы создается крупная нефтяная база - второе Баку? Изыскания, которые проводил Геологический комитет под руководством И.М.Губкина, привели к созданию второго Баку-открытию новых крупных нефтяных месторождений нефти на территории Татарии, Башкирии, Куйбышевской области. В эти годы зарождается нефтяное машиностроение на базе старых промысловых мастерских и небольших заводов. К этому времени в СССР была создана мощная нефтяная промышленность, обеспечивающая народное хозяйство страны требуемым количеством нефти и нефтепродуктов. Но основным нефтеперерабатывающим районом оставался Азербайджан, где добывалось 23,5 млн. тонн нефти, на Северном Кавказе (Грозный) добывалось 5 млн. тонн и около 2 млн. тонн в Урало –Поволжье (1,8 млн. тонн в Башкирии). Создание в предвоенные годы между Волгой и Уралом новой крупной нефтяной базы-второго Баку способствовало приближению источников нефти к потребителям, комплексному развитию экономики, сокращению транспортных расходов на перевозку нефтепродуктов и, наконец, к созданию нового потенциала по дальнейшему развитию нефтяной промышленности и укреплению обороноспособности страны. К этому времени на территории второго Баку было открыто 12 нефтяных месторождений в Куйбышевской, Оренбургской, Саратовской областях и в Татарской АССР. Поиск нефти вели 19 геологических партий. Одновременно с поисками нефти и ростом её добычи шло интенсивное строительство нефтеперерабатывающих заводов и сооружение магистральных нефтепроводов для транспортировки нефти на большие расстояния. 37. Где и в каком году пробурена первая в мире скважина В разведочном бурении для отбора керна в полом валу турбобора размещается съёмная грунтоноска. Для бурения в условиях борьбы с кривизной ствола скважины используют трубобур с вращающимся корпусом. В 1899 в России был запатентован электробур на канате. В 1936 впервые в СССР Квитнером и Н. В. Александровым разработана конструкция электробура с редуктором, а в 1938 А. П. Островским и Н. В. Александровым создан электробур, долото которого приводится во вращение погружным электродвигателем. В 1940 в Баку электробуром Островского пробурена первая скважина. В 1951-52 в Башкирии при бурении нефтяной скважины по предложению А.А.Минина, А.А.Погарского и К.А.Чефранова впервые применили электробур знакопеременного вращения для гашения реактивного момента, опускаемый на гибком электрокабеле - канате. В конце 60-х гг. в СССР значительно усовершенствована конструкция электробура (повышена надёжность, улучшен токопровод). Электробур - забойная буровая машина с погружным электродвигателем, предназначенная для бурения глубоких скважин, преимущественно на нефть и газ. Идея электробура для ударного бурения принадлежит русскому инженеру В.И.Дедову (1899). В 1938-40 в СССР А.П.Островским и Н.В.Александровым создан и применен первый в мире электробур для вращательного бурения, спускаемый в скважину на бурильных трубах. При бурении электробур, присоединённый к низу бурильной колонны, передаёт вращение буровому долоту. Электроэнергия подводится к электробуру по кабелю, смонтированному отрезками в бурильных трубах. При свинчивании труб отрезки кабеля сращиваются специальными контактными соединениями. К кабелю электроэнергия подводится через токоприёмник, скользящие контакты которого позволяют проворачивать колонну бурильных труб. Для непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины и технологических параметров бурения при проходке наклонно направленных и разветвление - горизонтальных скважин используется специальная погружная аппаратура (в т. ч. телеметрическая). При бурении электробурная очистка забоя осуществляется буровым раствором, воздухом или газом. 38. Кем, где и в каком году впервые в нашей стране осуществлено бурение горизонтальных стволов? Одним из перспективных методов интенсификации добычи нефти и увеличения полноты извлечения её из недр является разработка месторождений с использованием горизонтальных скважин (ГС) и боковых горизонтальных стволов (БГС). Бурение горизонтальных скважин впервые у нас в стране было осуществлено в Башкирии под руководством А. М. Григоряно и В. А. Брагина. В 1947 году на Краснокамском месторождении Башкирии из основного вертикального ствола в продуктивном пласте были пробурены два горизонтальных ствола 30 и 35 метров. В 1957 году на Яблоновском месторождении Самарской области была пробурена скважина № 617 с длиной горизонтального ствола 145 м.В 50-е годы на Ярегском месторождении при шахтной разработке нефти было пробурено сотни скважин с длиной горизонтальных стволов до 150 метров. С 1990 по 1995 год в нашей стране пробурено около 300 горизонтальных скважин. К концу 2000 года в России пробурено уже около 2000 горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов. 39. Где и в каком году открыто Ромашкинское месторождение? В 1949 году около деревни Ромашкино из разведочной скважины № 3 получен фонтан нефти, положивший начало разработки крупнейшего нефтяного месторождения в Татарии. В это же время залежи нефти в девонских и угленосных отложениях были открыты в Куйбышевской (Самарской), Волгоградской, Саратовской, Пермской и Оренбургской областях. 40. Кем, когда и где в нашей стране проведены промышленные опыты Идея искусственного воздействия на нефтяной пласт теплом с целью более эффективной выработки запасов нефти возникла давно. В 20-30-е годы прошлого столетия выдающиеся учёные отечественной нефтяной геологии И.М.Губкин, А.Д.Архангельский и Д.В.Голубятников предсказывали большую роль тепловых методов при разработке месторождений высоковязких нефтей. Основоположниками фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований термогидродинамических процессов в нефтяных пластах в нашей стране были А. Б. Шейман, И. А. Чарный, Л.И.Рубинштейн и другие. Практика освоения месторождений высоковязкой нефти как у нас в стране, так и за рубежом показала, что наиболее эффективными способами теплового воздействия на пласты с высоковязкой нефтью являются паротепловая обработка призабойной зоны добывающих скважин (ПТОС),нагнетание пара в пласт, перегретой воды с созданием тепловых оторочек (ПТВ,ВГВ) и внутрипластовое горение (ВГ).Тепловые (термические) методы постоянно совершенствуются. В настоящее время существуют несколько способов, но наибольшее развитие получили способы нагнетания теплоносителя в пласт. В процессе закачки пара нефтяной пласт нагревается в первую очередь за счёт использования скрытой теплоты парообразования. При этом пар, поступая в поровое пространство, конденсируется. Нагрев пласта в дальнейшем осуществляется уже за счёт использования теплоты горячего конденсата, вследствие чего он охлаждается до начальной температуры пласта. При вытеснении нефти паром имеет место улучшение испарения углеводородов за счёт снижения их парционального давления. 41. Когда началось освоение нефтяных и газовых месторождений В шестидесятые годы начался новый этап развития нефтяной промышленности в нашей стране, когда в Западной Сибири (Тюменская и Томская области) приступили к освоению нефтяных и газовых месторождений. Как отмечалось выше, геологопоисковые работы в Сибири были начаты в 1939 году по инициативе наркома топливной промышленности Л.М.Кагановича. В 1953 году В Сибири в близи г.Березово было открыто Берёзовское газовое месторождение, в 1960 году в Тюменской области (в Шаимском районе) открывается первое нефтяное месторождение, а в 1961 году получен фонтан нефти из меловых отложений на Мегионской и Усть-Балыкской площадях. В 1964 году начата добыча нефти на Шаимском, Усть-Балыкском и Мегионском нефтяных месторождениях. Нефть с этих месторождений поставляли на Омский нефтеперерабатывающий завод. По решению Правительства страны в Западной Сибири начинается бурное развитие геолого-поисковых работ, в результате которых были открыты в Нижневартовском районе крупнейшее в мире Самотлорское нефтяное месторождение, а затем на Севере - Уренгойское, Медвежье, Заполярное и целый ряд других крупных нефтяных и газовых месторождений. Уже в 1977 году в Западной Сибири было добыто 218 миллионов тонн нефти, в 1882 году-283 миллионов тонн. Таких масштабов и темпов развития нефтяной и газовой промышленности не было ни в одном районе не только у нас в стране, но и в мире. Всего в Западной Сибири на начало 1994 года было открыто 549 месторождений, в том числе 394-нефтяных,32-газонефтяных и нефтегазовых,77-нефтегазоконденсатных,42-газоконденсатных и 4 газовых месторождения. В шестидесятых годах одновременно с открытием крупных нефтяных месторождений в Западной Сибири открываются нефтяные месторождения на полуострове Мангышлак (Узеньское), в Удмуртии (Чутырско-Киенгопское, Мишкинское, Вятское),в Пермской области (Ножовское), Оренбургской (Покровское, Пономаревское, Бобровское), в Куйбышевской (Кулешевское) и другие. За счёт наращивания сырьевой базы ускоренными темпами увеличивается добыча нефти в стране.
|