Трудно быть Богом. Как сделать синтетическую нефть-3

Для кроме процесса  получения синтетической нефти из твердого топлива CTL, существует  процесс получения жидких нефтепродуктов из природного газа – GTL  (Gas-to-liquid). Как я описал в предыдущей части, наиболее часто для  получения синтетической нефти используют процесс, получивший название по  фамилиям его авторов. Выдающихся немецких химиков Фишера и Тропша.

Его  универсальность заключается в том, что в нем используется синтез-газ:  смесь монооксида углерода и водорода. Синтез газ можно получать из чего  угодно, в том числе из газа свободных залежей и попутного газа нефтяных  месторождений.

Существует два основных способа получения синтез-газа из метана и его газообразных гомологов:

1.  Паровая конверсия метана. Реакция взаимодействия метана с водяным паром  проводится в присутствии никелевых катализаторов (Ni-Al2O3) при  повышенных температурах (800-900С) и давлении: CH4 + H2O =CO + 3H2
В качестве сырья вместо метана может быть использовано любое углеводородное сырье.

2.  Парциальное окисление углеводородов. Процесс заключается в неполном  термическом окислении углеводородов при температурах выше 1300С:
CnH2n + 2 + 1/2nO2 = nCO + (n + 1)H2

Существует и третий способ – углекислотная конверсия, но на практике же используется только первый способ – паровой конверсии.

После  того, как получили синтез-газ из газа или любого другого  углеводородного/углеродного сырья, можно приступать к получению жидких  углеводородов.

Collapse )

Трудно быть Богом. Как сделать синтетическую нефть-2

 

Прошлая часть закончилась тем, что я написал, как можно  заменить жидкое углеводородное топливо из угля (а также другого твердого  топлива) и газа.

Начну с первой технологии CTL - Coal to liquids - Уголь в жидкость.

Вообще  получать углеводородную жидкость из твердого сырья люди научились  давно. В 1596 г. впервые были переработаны горючие сланцы (из них стали  получать ихтиол). Произошло это в местечке Зеефильд, располагающемся на  территории современной Австрии.

Первый патент на получение  «нефти» из сланца был выдан британской короной в 1694 году для трех  человек, которые "нашли способ извлечь и сделать большое количество  смолы, из какой-то горючего камня " Слово petroleum ("каменное масло")  означало раньше сланцевую смолу, и лишь впоследствии так стали называть  нефть.

Но пришел век угля, поэтому сланец использовали в  небольших количествах. В первом десятилетии ХХ века добыча горючего  сланца достигала в 1910 году 3 млн. тонн, и большая часть его шла просто  на отопление. В период первой мировой войны, в связи с нехваткой  жидкого топлива, во многих странах Европы в качестве сырья для получения  синтетических моторных топлив вновь стали рассматривать горючие сланцы.

Collapse )

Трудно быть Богом. Как сделать синтетическую нефть-1

 В этой статье и еще двух-трех последующих я опишу технологии  не привычной нефтедобычи, а получения синтетической нефти. Хотя это тоже  по сути нефтедобыча, просто добыча не природной, а синтез человеком,  который уподобляется при этом Богу

Я не ошибусь, если скажу, что  сегодня весь автопарк и значительная часть других технических устройств  заточена под жидкое топливо, которое получают из нефти. Бензин, керосин,  дизельное топливо – оно наиболее удобно и часто применяется. Если  заглянуть не в такое уж далекое прошлое, то ситуация была иной – мир и  техника были заточены под твердое топливо, чаще всего уголь. Но надо  отметить, что кроме нефтяного жидкого топлива используется и жидкое  газовое топливо – сжиженная пропан-бутановая смесь и даже метан.

По  последним расчетам, запасов газа значительно больше, чем нефти. Да что  там газа, даже угля больше, чем нефти. Казалось бы, когда нефти станет  совсем мало, то ее можно заменить сжиженым газом. Можно заменить ее  обычным этиловым спиртом, как это пытаются сделать в Бразилии. Можно  использовать биодизель, правда во имя этого придется уморить сотни тысяч  негров, которым не хватит зерна, так как поля будут пущены не под  пшеницу, а рапс. Но, как говорится, не все так однозначно. Чтобы  убедиться в этом, достаточно посмотреть одну интересную таблицу


Collapse )

Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель-3

Кроме битумных писков, которые можно добывать открытым способом, существует масса месторождений, которые находятся далеко от поверхности земли, поэтому их разработка карьерным способом невозможна. Та применяют шахтный или скважинный метод добычи. Но как и при разработке битумных песков надо приложить немало усилий, чтобы извлечь битум на свет Божий для дальнейшего его использования. Существует несколько способов для уменьшения его вязкости.

Первый способ подходит для высоковязких мальт, которые ещё не потеряли подвижность, но поднять с помощью обычного насоса их очень трудно – слишком большая нагрузка. Для этого применяется циклическая закачка в нефтеносный пласт углекислого газа. Английское название этой технологии Huff & Puff, не смотря на то, что практически она применяться стала в нашей стране компанией РИТЭК (входит в АО «Лукойл»). Она заключается в том, что в пласт циклически закачивается углекислый газ, который смешивается с нефтью и ее вязкость снижается до десяти раз

Но как вы понимаете, этот способ неприменим для уже затвердевшего битума. Поэтому на помощь приходят старые, но эффективные тепловые методы в различных вариациях. В настоящее время доминируют два основных метода теплового воздействия с использованием пара в качестве теплоносителя:

• Циклическая закачка пара;

• Парогравитационный дренаж.

Collapse )

Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель-2

Теперь давайте  рассмотрим, как происходит процесс добычи битума. Проще всего добыть его  с поверхности земли, как это имеет место быть с битуминозными песками  Канады и Венесуэле. Несмотря на то, что Венесуэла начала разрабатывать  их первыми в мире, еще в далеком 1979 году, по размаху сейчас она явно  уступает Канаде, у которой куда больше денег на их разработку.

Канадские  битумозные пески (tar sands) вышли на поверхность Земли уже в меловом  периоде - когда по Земле ещё ходили динозавры. В своём "детстве" они,  скорее всего, были обычным песчаником, который содержал в себе  достаточно высококачественную нефть. За 60 миллионов лет нефть, конечно,  пришла в полную негодность согласно промышленным стандартам, но даже  остатки былой роскоши поражают своими размерами.

Они  расположены в канадской провинции Альберта, всего там имеется три таких  месторождения – крупнейшее в мире Атабаска, а также Пис-Ривер и  Колд-Лейк. Общая площадь песков – 141 тысяча квадратных километров,  размером с Омскую область. Согласно проведенным геологическим оценкам,  месторождение битумозных песков в канадской провинции Альберта содержит  около 1,7 трлн. баррелей нефтяного эквивалента. Это примерно в пять раз  больше, чем объем нефти крупнейшей в США группы сланцевых месторождений –  Баккеновской формации. 

Collapse )

Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель-1

При разборе механизма образования нефти я писал, что обязательным условием для накопления нефти и газа является не только наличие нефтематеринской породы, где они синтезируются, но и мощной покрышки из пород-ловушек (покрышек). Они непроницаемы для нефти и газа и благодаря им происходит накопление углеводородов.

Обычно в качестве покрышек выступают массивные глиняные и солевые толщи. Они устойчивы, но так как процесс образования нефти длится миллионы лет, с ними может произойти разные изменения, в том числе и разрушение в ходе геологических процессов

При разрушении ловушки из нее, в первую очередь, улетучивается метан. Молекулы газа маленьких размеров, они легкоподвижные, поэтому вырваться наружу им гораздо легче.

В результате улетучивания метановой газовой шапки происходит снижение пластового давления, в результате чего из нефти начинает выделяться растворенные в нем легкокипящие газообразные углеводороды – этан, пропан, бутан и также улетучиваются. В результате чего пластовое давление падает до давления окружающих пород

Естественно это процессы длительные с точки зрения человеческой жизни – тысячи, десятки тысяч лет, но с точки зрения геологии они протекают практически мгновенно.

Collapse )

КРС: шарик и превентор победители фонтанов-3

Последняя статья закончилась на описании плашечных превенторов, которые являются основными в КРС. Но превентор может герметизировать скважину, когда в ней нет трубы, когда на нем закрывают шибер или глухие плашки. Когда спущена труба, с его помощью можно герметизировать затрубное пространство, закрыв трубные плашки. Они обжимают трубу и истечение скважинной жидкости и газа прекращается. Но вот сама труба остается открытой, и флюид фонтанирует через нее. Чтобы перекрыть трубное пространство, используют запорную компоновку

Запорная компоновка на трубах

Collapse )

КРС: шарик и превентор - победители фонтанов-2

Хочу сразу сказать, что мои статьи носят характер научпопа и дают обобщённое и краткое представление о теории и практике работы нефтяной промышленности, поэтому многие останется за рамками статьи, думаю коллеги отнесутся с пониманием, а тем, кто не связан с нефтяной промышленностью эти статьи будут понятны и интересны. При том я стараюсь упрощать материал и использовать терминологию по минимуму.

В первой части я остановился на причинах возникновения ГНВП и написал, что с любым проявлением легко справиться при появлении первых признаков, но если упустить этот момент, то потом зачастую бывает поздно и дело может закончится нерегулируемым выбросом пластового флюида – открытым фонтаном, который кроме экологического загрязнения наносит многомиллионный ущерб и крайне опасен, т. к. может загореться и это неизбежно приведет к человеческим жертвам.

Поэтому самое главное правило контроля скважины во время ГНВП – обратить внимание на появление первичных признаков и при их появлении немедленно загерметизировать устье, а уже потом проводить работы по борьбе с ними.

Давайте разберем, какие признаки ГНВП бывают. Они бывают прямые и косвенные. Начнем с прямых:

1. Выделение на устье газа, перелив жидкости из скважины

2. Повышение скорости выходящего потока жидкости и увеличение объема. Это хорошо видно при промывке скважины, бурении и пр. Если мы закачиваем в скважину, предположим, один кубический метр, а на выходе получаем полтора, то скважина начала работать

Collapse )

КРС: шарик и превентор - победители фонтанов-1

Одним из самых опасных и серьезных осложнений, которые могут быть при капитальном ремонте скважин – это газонефтеводопроявления (ГНВП). При этом надо знать, что эти осложнения могут быть не только в КРС (капитальный ремонт скважин), но и при любых других скважинных работах, когда открыто устье скважины. (бурение, освоение и пр.). ГНВП заключается в том, что на устье скважины начинает проявляться (выходить) содержимое пласта, в которые проникла скважина – нефть, газ и вода. Содержимое пласта называется флюидом, поэтому другое название этого явления – флюидопроявление.

Но есть еще более опасное осложнение, которое называется грифонообразование. Это выход пластового флюида на дневную поверхность не по стволу скважины, а за пределами колонны. Т. е. если нарушена целостность обсадной трубы и цементного камня вокруг нее, флюид по этим разрывам, трещинам поднимается на поверхность, может размывать ее и образовывать кратер, куда могут проваливаться люди, оборудование и тд.

Свеженький грифон, Казахстан, месторождение Каламкас, март этого года

Collapse )

КРС. Ключ и труба - оружие пролетариата. Часть 2

В прошлой части я описал сортамент труб, которые используются для ремонта скважин.

Для скважинных работ требуется не одна труба, а целая колонная скрученных труб. Для их скручивания используются ключи. Ключи бывают автоматические и ручные.

Автоматические ключи могут иметь различный двигатель: механический, электрический и гидравлический. Сейчас преобладают гидравлические ключи, т. е. для их работы используется гидравлический двигатель. Любой подъемный агрегат имеет гидравлическую систему, который нагнетает индустриальное масло под давлением. Оно по резинометаллическим трубкам подается к гидравлическому ключу и приводит в движение гидравлический двигатель.

Гидравлический ключ ГКШ

Collapse )