Чтение онлайн

В настоящее время в нефтегазовой отрасли произошли большие изменения. Стала возможной организация акционерных предприятий, на которых внедрение новых изобретений и разработок происходило опережающими темпами. Вот так у изготовителей центробежных насосов (но не у нефтяников!) появились конкуренты. Одними из таких новых, созданных с нуля предприятий, стали компании "Новомет" и "Борец". Это позволило достаточно быстро внедрить в производство новую для отрасли насосостроения технологию порошковой металлургии и создать новый тип лопастных ступеней – центробежно-вихревых. Новые компании стали масштабно внедрять новые технологии и технологическое оборудование, позволяющие выпускать насосы мирового уровня. По сути, это был первый прорыв со времен Арутюнова! Таким образом, удалось увеличить КПД насосов, поднять их надежность, особенно при эксплуатации оборудования в скважинах с повышенным содержанием газа. В 2000 г. успех разработчиков и производителей был отмечен премией Правительства России. Существенное улучшение качества насосов, по-видимому, сделало возможным решить основную на то время задачу – не дать иностранным компаниям захватить отечественный рынок, а ведь такое произошло во многих других отраслях экономики. Объем же импорта УЭЦН в России никогда не превышал 10–15%.

К середине нулевых годов отечественные изготовители погружных установок догнали ведущие мировые компании и по показателям надежности установок.

Создано оборудование на базе электродвигателей с постоянными магнитами, называемых вентильными. По сравнению с традиционными асинхронными, они имеют КПД на 6–8 пунктов больше при меньшей длине. Кроме того, их диаметр можно сделать на 20–30% меньше, чем минимально допустимые размеры стандартных – асинхронных. Установки с вентильными двигателями и специальными насосами с повышенными КПД в сумме потребляют на 25–30% электроэнергии меньше по сравнению с отечественным серийным оборудованием и на 5–7% – по сравнению с лучшими мировыми аналогами.

Целый класс уникального оборудования создан на базе двигателей малого диаметра. Это установки для колонн 114 и 102 габарита – в том числе и для работы в боковых стволах, байпасные системы для колонн 146 габарита, системы "ЭЦН-ЭЦН" малого диаметра для одновременно-раздельной эксплуатации. Такое оборудование уже функционирует не только в России и странах СНГ, но и в дальнем зарубежье.

В последние 3–4 года отечественные изготовители УЭЦНов поставили заказчикам уже несколько тысяч установок с вентильными двигателями, часть из них (около сотни комплектов) – в страны дальнего зарубежья.

Благодаря инновациям в области вентильных двигателей история вновь предоставила нашей стране возможность занять лидирующее положение в области механизированной добычи нефти. Развитие событий свидетельствует, что мы не упускаем такого шанса. Страна в настоящее время имеет машиностроительный сегмент, по-видимому, лучший, чем в других странах.

Россия всегда была богата на научные идеи, и сейчас их достаточно. Сегодня отечественные инженеры и работники успешно решают задачу разработки установки, работающей на частоте до 100 Гц и до 6000 об/мин, чтобы повысить ее эффективность. Проблема – в реализации и внедрении этих новшеств в экономику страны.

Задача данной книги: кратко и сжато изложить проблемы организации добычи углеводородов, рассмотреть вопросы, которые уже решаются или которые предстоит еще решать.

Выражаем благодарность первопроходцам-организаторам сервиса в России в области механизированной добычи нефти с использованием УЭЦН Р. Ф. Абдуллину, Б. В. Аристову, Г. М. Люлинецкому, Н. Н. Пекарникову, А. В. Филиппову, а так же за предоставленные материалы по эксплуатации и ремонту УЭЦН инженерам сервисных компаний России, истинным профессионалам эксплуатации и ремонта электропогружных насосов, а именно А. Ю. Балакшину, Н. Р. Байгужину, И. Ю. Вагину, Р. С. Гукасову, Р. В. Сагдулину, В. В. Сапрыкину, А. В. Стогниенко, А. Ю. Терехову, С. Б. Якимову и другим инженерам механизированного способа добычи нефти.

Человечество издревле интересовали вопросы, касающиеся углеводородов. Проблему происхождения углеводородов (нефти и газа) изучали древнегреческий географ Страбон, древнегреческий писатель и историк Плутарх, средневековый ученый Г. Агрикола.

Большой вклад в изучение происхождения нефти внесли российские ученые М. И. Ломоносов и Д. И. Менделеев, основоположник геохимии академик В. И. Вернадский и академик И. М. Губкин.

Сегодня во всем мире этой проблемой занимаются десятки и сотни специализированных научных лабораторий, технических институтов, университетов, национальных и международных академий.

Столь большой интерес к проблеме происхождения нефти связан в основном с тремя проблемами касающихся, во-первых, определением запасов нефти и газа, содержащихся в недрах Земли, и обеспечением ими растущей экономики мира; во-вторых, с осложнением условий добычи нефти и газа (в Арктике, под дном морей, на глубине более 5000 м) с повышением надежности прогнозов нефтегазоносности; в-третьих, с разработкой новых современных энергоэффективных технологий добычи нефти и газа, с увеличением коэффициента извлечения нефти (КИН) из недр (сегодня КИН достигает максимум 35%), что на базе твердых знаний условий образования углеводородов нефти и газа.

Рис. 1.1. Современные скважины после кустового метода бурения и эксплуатируемые УЭЦН

Рождение новой отрасли промышленности – нефтедобывающей – имеет для Человечества огромное значение.

3 февраля 1866 года в долине речушки Кудако на Кубани из бурящейся скважины из глубины 70 м ударил фонтан нефти, средний дебит которого составил 17,8 м3/сут.

28 августа 1859 года, когда полковником Дрейком была пробурена скважина глубиной всего 21,03 м, давшая с помощью насоса до 4,8 т/сут нефти, считается официальной датой рождения нефтяной промышленности в Соединенных Штатах Америки.

Однако первые скважины на нефть бурили несколько раньше, а нефть добывали за много лет до этой даты. В России первая нефтяная скважина была пробурена еще в 1848 г. недалеко от Баку, а в 1855 г. – в районе Ухты.

В США первая нефть была получена из скважин, которые бурили для добычи рассола около Баркевилля (Кентукки) в 1829 г.

В Китае за 200 лет до н. э. с помощью бамбуковых труб и бронзовой "бабы" проходили скважины глубиной до 1067 м. В Сычуане в 221–263 гг. н. э. из соляных скважин глубиной около 240 м добывали газ.

Сведения о выходах нефти и твердых битумов и их добыче на Ближнем Востоке, в северо-восточной части Африки на территории Египта и Эфиопии, а также в Албании, на Балканском полуострове, в Италии, в частности в Сицилии, имеются в трудах древнегреческих историков, философов и медиков: Геродота (490–425 гг. до н. э.), Аристотеля (384–322 гг. до н. э.), Диодора (90–21 гг. до н. э.), Страбона (64–24 гг. до н. э.), в трудах римского архитектора Витрувия (вторая половина 1 века до н. э.), Плиния Старшего (23–79 гг. н. э.), греческого врача Диокорида (около 50 годы н. э.), Тацита (58-117 гг. н. э.).

Страбон и Плутарх писали, что в 329 году до н. э. во время похода Александра Македонского (356–323 гг. до н. э.) через Среднюю Азию на реке Амударья (Окс) были обнаружены выходы нефти.

Итак, историю открытия нефти можно разделить на несколько этапов.

Первый этап – с древнейших времен по 1760 г. Представления о происхождении нефти связаны с представлениями о "флогистоне", механизмах извержений вулканов. Первые представления о происхождении нефти появились в трудах древнеримского архитектора Витрувия (1 век до н. э.). Он описывает применение битумов в строительстве в Италии и на Ближнем Востоке. Древнегреческий географ и историк Страбон (64–63 гг. до н. э.) высказывался о происхождении нефти, о выходах нефти и других битумов во многих местах юга Европы и Ближнего Востока (Албания, Мертвое море и т. д.). Первая теория о происхождении нефти была сформулирована еще в 950 году арабским ученым Ихван-эс-Сафа. "Вода и воздух – писал он, – созревают действием огня и образуют огненную серу (в то время все естественные горячие вещества называли серой) и водяную ртуть. Эти два вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную субстанцию, такие как нефть и кир. Поэтому они имеют "высокий" воздух и нефть, сжижаются и огнеопасны".