Черное золото планеты. Как добывают нефть

Нефть — один из самых нужных товаров в мире. Без нее не может нормально функционировать ни одна экономика мира, а ее слишком низкая или слишком высокая стоимость способна менять политику целых стран. Нефтепродукты используются в большинстве привычных вещей — от компонентов зубной пасты и жевательной резинки до создания дорожных покрытий. Давайте разберемся, где и как добывают черное золото.

Нефть в истории

«Вот моя формула успеха: вставай раньше, работай больше и качай нефть», — Пол Гетти, американский промышленник, один из первых долларовых миллиардеров.

Человечество познакомилось с нефтью очень давно — еще 6 тыс. лет до н.э. жители Междуречья (сейчас там располагается Ирак) смешивали нефтяной битум с глиной и песком для получения особо крепкого кирпича.

В 4 в. н.э. нефтью активно пользовались в Древнем Китае. Китайцам одним из первых пришла в голову идея применять черное золото в качестве оружия — воины бросали во врагов емкости с горящей жидкостью. В дальнейшем по такому же принципу использовался знаменитый «греческий огонь» — это горючая смесь из нефти, которую византийцы применяли в морских боях и при взятии крепостей.

В Древнем Китае также была создана первая нефтяная скважина. Жители пробуривали землю полыми стволами бамбука, у которых на конце были металлические колпачки. Изначально они искали соль, но обнаружили залежи черного золота.

В дальнейшем упоминания нефти можно найти в дневниках венецианского купца и путешественника Марко Поло, который в 13 в. посетил Баку — город, расположенный на побережье Каспийского моря. Он писал, что местные жители собирали «черное вещество, просачивающееся из земли» и использовали его для освещения улиц и домов, а также лечили кожные заболевания.  В том же регионе в 1846 г. впервые создали нефтяную скважину современного типа, которую пробурили на Апшеронском полуострове.

А в XX в. добыча нефти стала массовым явлением.

Что такое баррель

Изначально для хранения и транспортировки нефти широко использовались бочки — баррели, которые служили мерой объема партий нефти. Сегодня бочки уже не используются так широко, но традиция измерять объемы в баррелях прочно закрепилась в международной торговле. Нефтяной баррель равняется 42 галлонам или 159 литрам.

Современный мир: как ищут и добывают нефть

Главная особенность нефти, которая важна при добыче, — низкая плотность, уступающая плотности воды. Породы, в которых заключено черное золото, называют коллекторами. Обычно в качестве них выступают пески, известняки и другие природные слои, допускающие свободное перемещение жидкостей.

Однако сформироваться коллектор может далеко не везде. Для этого он должен быть заключен между двумя непроницаемыми слоями, оказаться в так называемой «ловушке». Обычно этими слоями становятся глина или гипс, но могут быть и другие горные породы.

Отыскать коллектор — непростая задача. Большинство месторождений располагаются на глубине нескольких сотен метров. Для определения возможного места добычи используют аэрофотосъемку и сейсморазведку. Аэрофотосъемка позволяет построить цифровую модель рельефа местности и оценить вероятность залежей нефти.

Сейсморазведка — это метод изучения глубинного строения земли, только так можно найти морские месторождения.

Разведочное бурение

Когда предполагаемое место добычи обнаружено, начинается разведочное бурение. Пробуривается большое количество скважин, что позволяет определить размеры месторождения, его объем и перспективность переработки.

Как только становится ясно, что нефти достаточно для добычи, месторождение оценивают и право на разработку продается государством на торгах.

Фонтанный способ добычи

Считается самым простым и дешевым способом. Его применяют, когда горная порода находится под высоким давлением, и нефть поднимается на поверхность фонтаном. Это чаще всего происходит из-за расширяющегося газа, который содержится в нефти, и иногда за счет гидростатического напора.

Перед началом работ пробуривают неглубокую широкую скважину, в которую опускают направление — колонну труб, предотвращающую попадание дождевой воды и обрушение горных пород. Пространство вокруг нее заливается цементом. Далее скважину углубляют еще на несколько сотен метров, при этом уменьшив ее диаметр. Этот участок называется кондуктором, он также цементируется. Кондуктор помогает избежать смешивания горных слоев и защищает месторождение от попадания грунтовых вод.

После этого происходит установка эксплуатационной колонны, по которой впоследствии транспортируется добываемая нефть, а также подается вода для создания искусственного давления. А через забой — нижнюю часть скважины, которая вскрывает продуктовый пласт — нефть извлекают из земли.

Однако со временем напор становится слабым, и в скважину опускают насосы. Над местом добычи возвышаются маятники-качалки, которые многим знакомы по фильмам и фотографиям.

Применение насосов

Насосы опускают на дно скважины и с помощью электродвигателя выкачивают жидкость на поверхность. Сам насос состоит из цилиндра длиной 2–4 метра, внутри которого находится плунжер (вытеснитель или поршень).

На плунжере, как и на самом цилиндре, есть клапаны, а принцип его работы напоминает шприц, набирающий лекарство. Когда плунжер движется вверх — открываются нижние клапаны, которые погружены в жидкость. Так нефть попадает внутрь установки. А когда опускаются вниз — эти клапаны закрываются и открываются другие, находящиеся выше. Внутри установки создается искусственное давление, которое вытесняет нефть через открывшиеся клапаны, и она поступает на поверхность.

Со временем запасы месторождения истощаются. Тогда под землю закачивают газ и пресную воду, чтобы создать дополнительное давление.

Добыча сланцевой нефти

Сланцевые породы вмещают большие объемы топлива, но из-за низкой проницаемости и глубины залегания изучение таких месторождений откладывалось довольно долго. Изменить ситуацию смог американский предприниматель Джордж Митчелл — он объединил горизонтальное бурение и фрекинг (гидроразрыв пласта).

Когда предполагаемое месторождение обнаруживают, то пробуривают глубокую скважину до сланцевых пород, в которых содержится нефть. После этого вектор бурения изменяют и создают горизонтальный участок. В образовавшийся подземный резервуар закачивают смесь песка и водного раствора химических реагентов.

Этот специальный жидкий состав взрывает горный пласт с нефтяными залежами. Образуется множество трещин, и ранее твердая порода становится проницаемым коллектором. Процесс повторяют еще несколько раз, чтобы увеличилось число трещин, через которые сырье поступает внутрь установки.

Мировые запасы нефти в сланцевых породах оцениваются в 3 трлн баррелей. Однако из-за дорогостоящего способа добычи ее стоимость в среднем в два раза превышает стоимость нефти, добытой традиционным путем. Поэтому с текущим уровнем развития технологий ею невозможно будет заменить обычную нефть, хотя разработки таких месторождений ведутся.

Буровые платформы

На поиски нефтяных месторождений под толщей воды человечество подтолкнуло истощение запасов на суше. Первые разведочные работы на шельфе — подводном дне, — были проведены в 1924 г. в районе города Баку, однако массовое распространение морские поиски получили в 1954 г. Сегодня около 70% запасов нефти находится именно на шельфе.

Технология добычи с подводных месторождений такая же, как на суше. Единственное отличие — глубина бурения, способная достигать 2 тыс. метров и больше. От глубины залежей зависит и тип применяемой платформы, чаще всего используют стационарные и плавучие, реже — буровые суда.

Добыча нефти в море — задача тяжелая и далеко не всегда экономически целесообразная. Но технологии продолжают активно развиваться. Если стоимость разработки месторождения снизится, то шельфовая добыча нефти займет большую долю мирового рынка.

В качестве примера возьмем подсолевую нефть в Бразилии, у которой примерно 90% залежей расположены на подводной глубине. Нефть в стране обнаружили еще в 1970 г., однако действительно крупное открытие случилось лишь в 2006 г. Бразилия вполне может войти в список лидеров нефтяного рынка по экспорту и производству, но для разработки месторождений требуются крупные инвестиции.

БКС Мир инвестиций