Опрос

Какие рубрики вам наиболее интересны?

View Results

Loading ... Loading ...

Наши партнеры

  • .

Последние комментарии

УКРОЩЕНИЕ РЫЖЕЙ СТРОПТИВИЦЫ

Опубликовал Сергей 16 января 2011 в рубрике Технологии.

На 1541-м километре Северной железной дороги поезд «Москва—Воркута» делает резкий поворот, и из окна вагона становятся видны копры шахт, трубы котельной и высокие конусообразные терриконы. Это единственные в стране нефтяные шахты.

Металлическая дверь закрылась, шахтная клеть с огромной скоростью стала опускаться и, всего за несколько минут проскочив три геологические эпохи, остановилась в среднем девоне палеозоя.

Девонский период, длившийся 55 млн. лет, знаменателен множеством важнейших геологических событий на планете. Северные материки образовали единый большой континент Атлантию, на суше возникли многочисленные впадины, постепенно заливаемые первыми на Земле морями, началось вымирание трилобитов и древних иглокожих, появились первые земноводные, животные-стегоцефалы и рыбы, а в лесах из папоротников, хвощей и плаунов поселились древние пауки и насекомые с перепончатыми крыльями.

С девонскими отложениями связано появление каменной соли, горючих сланцев, бокситов, железных и марганцевых руд, меди, золота, фосфоритов, гипсов, известняков и многих других полезных ископаемых, в том числе нефть и газ.

Поэтому этот период и стал конечным пунктом уникальной «экскурсии»... внутрь нефтеносного пласта, позволяющей наглядно представить его сложное строение. Возможно подобное лишь на единственном в стране подземном нефтяном промысле, который находится в поселке Ярега Республики Коми. Аналогов ему ни в российской, ни в зарубежной практике нет — промышленная разработка горных выработок непосредственно в нефтяном пласте ведется только здесь. Не случайно же Ярегские нефтешахты оцениваются специалистами как уникальная подземная лаборатория, где можно изучать сложные вопросы нефтяной геологии, гидро- и термодинамики пласта, проводить испытания различных систем разработки и способов воздействия на нефтяной пласт, а опыт их является большим вкладом в науку и мировую техническую практику...

УНИКАЛЬНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ

В 1908 г. в верховьях маленькой таежной речки Ярега гвардии капитан Юрий Воронов, занимавшийся частным предпринимательством, заложил 4-дюймовую разведочную скважину.

Она была пробурена до 115 м, из них 50 — пройдены по песчаникам среднего девона, пропитанным нефтью. Но самостоятельно разрабатывать открытую нефтяную залежь Воронов не смог за неимением средств, а компания «Нобель», которую он попытался подключить к делу, сочла добычу нефти в этих местах невыгодной.

Последующую четверть века открытие гвардейского капитана особого интереса в геологическом мире не вызывало. Лишь в апреле 1932 г., по проекту геолога Ивана Николаевича Стрижова, пожизненного члена Французского геологического общества, члена Американской Ассоциации нефтяных геологов, осужденного на 10 лет северных лагерей, на р. Яреге была заложена скважина № 62. Она и положила начало промышленному освоению уникального по своему строению месторождения, представляющего собой крупную нефтяную залежь «тяжелой» нефти с залеганием нефтеносных песчаников на глубинах 140 —200 м.

Позже — в 1939 г. — выяснится, что, кроме углеводорода, нефтеносные песчаники богаты также и лейкоксе- ном — минералом, содержащим двуокись титана. И хотя запасы титановой руды на Яреге составляли 50 % всего разведанного титанового сырья России, это открытие долго оставалось чисто геологическим фактом. (Интересно, что ни один из металлов не давался человечеству с таким трудом, как титан. Открытый в 1795 г. немецким химиком Мартином Клапротом, он долго был подлинной загадкой для ученых. Лишь в начале XX в. с большим трудом удалось получить несколько граммов более или менее чистого металла и описать его свойства. А первые две тонны металлического титана были выплавлены в заводских условиях 150 лет спустя после его открытия — в 1947 г.).

Но тогда, в 30-е гг., геологи были озабочены другой проблемой, как это нередко бывает, крывшейся именно в исключительности залежи. Ярегская нефть относилась к так называемым уникальным нефтям по высокосмолистости, сернистости и вязкости, составляющей 15000 сантипауз, что превышало вязкость обычной нефти почти в тысячу (!) раз. Если учесть еще и незначительное пластовое давление, это означало, что даже при залегании пласта на небольшой глубине, взять нефть обычным способом — с поверхности земли — невозможно по чисто техническим причинам. Скважины опытного участка давали по нескольку десятков килограммов нефти в сутки и быстро истощились. И хотя попытки разрабатывать Ярегское месторождение не прекращались, и решений проблемы предлагалось множество: проводить термообработку пласта со специальных нагнетательных скважин при помощи горячей воды, самой подогретой нефти или щелочи, использовать глубинные насосы, торпедировать скважины и т.п., приручить «тяжелую» ярегскую нефть не удавалось. Она была капризна, как женщина. Не зря же и само слово «нефть» — женского рода...

Не было и четких представлений о ее качестве и ценности. Правда, специалисты института горючих ископаемых Академии наук СССР, проведя необходимые исследования, установили наличие в составе ярегской нефти высококачественных незамерзающих смазочных масел, а также ценных лаковых битумов. Но к решению проблемы ее извлечения это знание нисколько не приближало.

И тогда у Николая Николаевича Тихоновича, руководившего геологоразведочными работами, как и первооткрыватель Яреги Стрипсов, загремевшего на Север по этапу, возникла «сумасшедшая», как казалось тогда многим его коллегам, идея: добычной горизонт перенести с поверхности земли непосредственно в нефтяной пласт и вести разработку месторождения шахтным способом.

... Мы углубляемся в пласт. Стены, потолок, деревянный настил, перила — все кругом сочится рыжеватыми масляными подтеками. С чьей-то легмов. Из нее производятся трансформаторные, белые технические и медицинские масла. Кроме Яреги, аналогичная по составу нефть встречается только в Венесуэле, в так называемом «поясе тяжелой нефти реки Ориноко» и в Венесуэльском заливе (озеро Маракайбо). Но там добыча ее связана с проблемой слишком высокого горного давления на разбуриваемых площадях. Поэтому Ярегское месторождение является единственным, где в настоящее время применяется шахтный способ разработки «тяжелой» нефти. А геологи его классифицируют еще и как самое интересное в геологическом и научном отношении...

«УХТИНСКАЯ СИСТЕМА»

Идея шахтной разработки нефтяных залежей, впрочем, была не такой уж и сумасшедшей. Когда ее все-таки приняли, и в 1937 г. на Яреге начала строиться первая нефтяная шахта (сейчас их здесь три), этот метод уже применялся на месторождениях в Пешельброне (Франция).

История Пешельброна уходит вглубь веков. Извлечение нефтенасыщенных песков и отмыв нефти на этом месторождении велись с 1735 г. и прекратилось лишь в 1866 г., когда здесь была бой горизонтальные скважины огромного диаметра. Нефть самотеком стекала по потолку и стенам этих выработок, сочилась снизу и, благодаря специально устроенному наклону, стекала в нужном направлении.

Попытка построить что-то вроде нефтяной шахты была предпринята в XIX в. в Дагестане. С берега Каспийского моря в один из отрогов хребта Уйташ пробили штольню длиной 180 м, вскрывшую пласт, содержащий нефть, очень близкую к ярегской, т.е. с удельным весом 0,96 (на Яреге — 0,95). Она какое-то время изливалась самотеком, но после того, как натекло 30 пудов, приток прекратился, а штольня вскоре была затоплена прор-вавшимися пластовыми водами.

Вот, собственно, и весь мировой опыт шахтного способа нефтедобычи. Ничего удивительного, что противников его применения на Яреге оказалось вначале куда больше, чем сторонников. Интересно, что в числе оппонентов был даже Иван Николаевич Стрижов, считавший повторение опыта Пешельброна невозможным по причине более высокого удельного веса ярегской нефти по сравнению с французской и более низкой температуры нефтеносного пласта. На севере она составляла 6° тепла, тогда как в Пешельброне — 17°. Правда, ученый допускал, что определенной эффективности нефтешахтной добычи все же можно добиться, если применить подогрев пласта. И хотя с позиций сегодняшнего дня видно, что ученый во многом был прав, тепловые методы воздействия на пласт, предположенные Стрижовым, в те годы приняты не были по хорошо знакомой всем талантливым ученым причине — они опережали свое время.

Поскольку позиции как сторонников шахтного способа, так и его противников, поддерживались крупнейшими научными авторитетами, то споры затянулись на несколько лет и неизвестно, чем закончились бы, если бы не были прекращены Постановлением СНК СССР от 8 августа 1936 г. предписывающим приступить к закладке на Яреге шахты.

В тот же год на строительство необычного нефтепромысла были этапированы тысячи заключенных сталинских лагерей. Работать людям приходилось в невыносимо тяжелых условиях — болотистая тайга, гнус, пронизывающий северный ветер, холодные дожди, отсутствие строительных машин, вся техника состояла из тачки, лома, лопаты, кирки и клина. От недоедания, холода, болезней, непосильной работы шахтостроители умирали целыми партиями. Но уже в октябре 1937 г. началась проходка

первого вентиляционного ствола, затем рудничных дворов, околоствольных выработок, подземной конюшни, приступили к строительству надшахтных сооружений. Это кажется теперь невероятным, но уже через два года, в сентябре 1939 г. пошла первая «тяжелая» нефть. Натекало ее меньше 2 т в сутки.

Опыт Пешельброна для Яреги, как и предсказывал И.Н. Стрижов, действительно не годился. Высокая вязкость и большое количество смол, твердеющих на воздухе, препятствовали свободному вытеканию нефти. Поэтому при проектировании и строительстве первой в стране нефтяной шахты была создана и первая оригинальная система разработки нефтяного пласта дренажно-скважинным способом, получившая название «ухтинской» (по имени г. Ухта, в 18 км от которого находится пос. Ярега). Она заключалась в том, что из горных выработок, расположенных под пластом, бурили «кусты» скважин в пласт, что позволяло часть нефти отбирать в естественном режиме. Когда же пластовая энергия истощалась, в скважины нагнетали сжатый воздух и вытесняли скопившуюся нефть в горные выработки. Проходка их также велась не по пласту, а на несколько метров выше, для чего из штреков, расположенных в 20 — 25 м над нефтяным пластом, бурились эксплуатационные скважины.

Вроде бы способ укротить «тяжелую» ярегскую нефть был найден. Но тут возникли новые «болезни», каждая из которых уже сама по себе могла оказаться смертельной. Первая из них — транспорт нефти. Вязкая смолистая масса по трубам двигаться не захотела, пришлось поднимать ее на гора в бадьях и потом сливать в цистерны. Эффективность такого дедовского способа понятна без комментариев. А тут начались выбросы нефти, воды и газа, которые даже в условиях поверхности представляют грозную стихию. Об отсутствии необходимой бурильной техники и вовсе говорить не приходится. Учитывая специфику промысла, и бурильные станки нужны были специальные. Таких же не то, что катастрофически не хватало, — просто не было. Конструировали нужные в мастерских при шахте. Но облегчение наступило лишь, когда за производство бурильной техники для нефтешахт взялся Ухтинский механический завод.

И все же к началу 50-х гг. «ухтинская система» отбора нефти из пласта изжила себя полностью, уступив место принципиально иной — уклонно-скважинной, внедрение которой означало коренную ломку всей технологии добычи нефти шахтным способом. На новом этапе выработки стали вестись непосредственно в нефтенасыщенном пласте, а нефтяные скважины бурились из галерей — уклонов.

Уклонно-скважинная система разработки нефтяного пласта получила полное организационное и техническое завершение в середине 50-х, когда специально для бурения добывающих скважин на Ухтинском механическом заводе был сконструирован подземный турбинный буровой станок ПБС-2Т, оснащенный гидротурбинным двигателем, безопасным для условий сложного газового режима нефтешахт. Это был настоящий прорыв! ПБС-2Т был удостоен золотой медали на Всемирной выставке в Брюсселе, он верой и правдой служил нефтяникам несколько десятилетий и лишь в 1994 г. был заменен новыми подземными буровыми станками ПБС- А300.

ВТОРАЯ ЖИЗНЬ

К концу 60-х большая часть месторождения была отработана, и встал вопрос о закрытии нефтешахт. Вероятно, так и случилось бы. Если бы не было найдено новое нетрадиционное решение для добычи нефти, основанное на свойстве ее резко уменьшать вязкость при нагревании. Так было положено начало термическим методам добычи нефти, не только предотвратившим ликвидацию нефтяных шахт, но и вдохнувшим вторую жизнь в месторождение, позволив извлекать около половины остаточных запасов нефти. Это было равносильно открытию нового крупного месторождения....В том, что толстой кожи ботинки, которые мне выдали вместе с шахтерской робой, были на пару размеров больше, признаться я постеснялась, дабы не сочли журналистку «столичной фифой». Да и не по подиуму же мне предстояло дефилировать в них! Сейчас же, в шахте, вышагивая по скользкому от разлитой нефти дощатому настилу, я поняла: за ошибки нужно платить. С каждым шагом чувствовалось, как ботинки становятся все огромнее и тяжелее из-за налипающего на подошвы аргиллита, породы, похожей на глину и вначале принятой мной за таковую. Ноги слушались плохо. Слишком увесист для женщины был и аккумулятор шахтерской лампы, который незаметно от сопровождающего инженера я перевешиваю то на левое плечо, то на правое, хотя особого значения это уже не имело — одинаково устали оба плеча.

В тусклом свете прикрепленного к каске фонаря громады буровых станков, работающих в нишах, приобрели пугающие очертания гигантских спрутов, вытягивающих «щупальца» трубопроводов, обернутых шлаковатой, по которым в нефтяной пласт поступает пар.

Выработка вдруг резко устремилась вниз — это значит, спускаемся в уклон. От нефтяных испарений становится душно, и вдобавок появляется ощущение, что под ногами раскаленные камни — температура нефти в пласте

близка к 90...

О методах теплового воздействия на пласт паром нефтяникам известно было давно, более или менее успешно их пытались применять для добычи нефти с поверхности еще в 30-х на американских месторождениях, где нефти в целом даже более вязкие, чем российские. Но в длинном ряду многочисленных неудачных опытов по повышению нефтеотдачи пласта, которые на Ярегских нефтешахтах велись постоянно, пар стал фигурировать позже. Но все же именно здесь, после множества исследований и доработок, впервые в мировой практике был разработан тот самый метод прогрева пласта паром, который так прочно войдет в мировую практику под названием термошахтного.

На новую технологию нефтяные шахты полностью перешли в 1972 г. Сущность ее заключается в том, что через нагнетательные скважины пар подается в пласт, нагревает находящуюся там нефть (до 100"), которая под воздействием высокой температуры становится такой же подвижной, как обычная, и вытесняет ее в эксплуатационные скважины. (На 1 т нефти расходуется 2,7 т пара.).

На Яреге было разработано и выстроено несколько систем термошахтной разработки, отличающихся друг от друга геометрией расположения нагнетательных и добывающих скважин и объемами проходки горных выработок. Наибольшее распространение получила двух горизонтная система, при которой равномерно прогревается вся площадь пласта. Параллельно ведутся испытания и новых подземно-поверхностных систем с закачиванием пара через поверхностные скважины.

Для увеличения извлечения нефти из недр термошахтный способ оказался настолько высокоэффективным, что произвел переворот в добыче высоковязких нефтей вообще, и, кроме России, был запатентован также в США, Японии, Венесуэле и Франции.

Перспективно использование уникального опыта ярегских нефтешахт и на месторождениях легкой нефти с истощенной энергией пласта или тех, которые в значительной степени уже выработаны. Значимость его станет нагляднее, если вспомнить, что в последние 15 лет крупных открытий нефти в России не было, практически все разрабатываемые сейчас месторождения открыты еще в советское время, и их запасы уже иссякают.

Да и на планете в целом свыше половины мировых запасов углеводородного сырья составляет трудноизвлекаемая и так называемая «тяжелая» нефть. И если ученые, предполагающие, что запасы легкой нефти иссякнут лет через 20 — 30, окажутся правы, кто знает, не приобретет ли ярегский.

Автор статьи: Татьяна Соловьева

Читайте также:

ЛУННОЕ БУДУЩЕЕ ЗЕМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.
ЖИДКАЯ ШУБА С ОРБИТЫ.
АСКЛЕПИЙ ИЗ БАРОКАМЕРЫ
Реальная виртуальность. Стереокино.


К записи оставлено 5 коммент.

Если этот метод добычи тяжелой нефти реально используется в Яреге, каково же людям в шатхте при высоких температурах?

Прямого контакта у шахтеров нет, поэтому условия работы, не сильно отличаются от обычных. Но, сказать честно, профессия шахтера одна из самых трудных и опасных.

Прошу прощения, Ирина! Автор данной стать, Татьяна Соловьева, сделала поправку моему комментарию.

Сергей, во-первых,ваш ответ на вопрос Ирины:”Прямого контакта у шахтеров нет, поэтому условия работы, не сильно отличаются от обычных. Но, сказать честно, профессия шахтера одна из самых трудных и опасных” – не соответствует действительности.Я,автор этой статьи, лично спускалась в Ярегскую шахту, и могу подтвердить, что “прямой контакт” есть.
А во-вторых, на вашем сайте я нашла много моих статей почему-то без указания автора. Надо бы уважительнее относиться к авторам.

Татьяна, добрый день!
Прошу прощения за задержку с ответом.
Спасибо Вам за замечание, касательно моего ответа на комментарий Ирины, обязательно исправлю.
На своем сайте, я публикую самые интересные статьи с журнала “Техника молодежи”, который находится в общей доступности для всех читателей.
Действительно, в некоторых постах, я не указал имя автора, также прошу прощения, если этим оскорбил Вас.
Обещаю, в ближайшее время, проверить все статьи на наличие авторства.

Написать комментарий

RSS

rss Подпишитесь на RSS для получения обновлений.