Роль нефти и газа в жизни человека

А.А. Коршак A.M. Шаммазов

ОСНОВЫ НЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений по направлению «Нефтегазовое дело»

Издание второе, дополненное и исправленное

УФА

ДизайнПолиграфСервис 2002

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор Валеев М.Д., зам. директора «БашНИПИ нефть»;

Кафедра «Проектирование и эксплуатация нефтегазопроводов и хранилищ» Тюменского государственного нефтегазового университета.

Коршак А.А., Шаммазов A.M.

К11 Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов. Издание второе, дополненное и исправленное: — Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002 - 544 с.: илл.

ISBN 5-94423-019-3

Рассмотрен тот минимум вопросов, которые должен знать каждый, кто готовится стать инженером-нефтяником. Описаны история применения нефти и газа, развитие и современное состояние нефтяной и газовой промышленности России, взгляды на происхождение нефти. Приводятся сведения о мировых запасах нефти и газа, крупнейших месторождениях мира. Даны начальные сведения о поиске и разведке нефтяных и газовых месторождений, бурении скважин, разработке залежей и переработке нефти и газа. Освещаются вопросы транспорта, хранения и распределения нефти, нефтепродуктов и газа, а также проектирования и сооружения трубопроводов и хранилищ.

УДК. 622 ББК 26.341.1

ISBN 5-94423-019-3 © ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002

© Коршак А.А., Шаммазов A.M., 2002

A.A.Korshak A.M. Shammazov

Fundamentals of oil and gas recovery

Fundamental points to be known by everyone who is going to become an oil engineer have been considered. The history of oil and gas application, the development and modern state of oil and gas industry in Russia, different views on origin of oil have been described. The book informs about oil and gas reserves in the world and the lagest world deposits. Introduction is given to oil and gas fields search and exploration, wells drilling, fields development, oil and gas refining. Such aspects as transportation, storage and distribution of oil, oil products and gas, as well as pipelines and storages design and construction are covered.

Ufa

DesignPolygraphService 2002

Информация об авторах

КОРШАК Алексей Анатольевич Член-корреспондент РАЕН, доктор технических наук, профессор, Лауреат премии Ленинского Комсомола в области науки и техники. Специалист в области трубопроводного транспорта нестабильных жидкостей, а также сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения. Заведующий кафедры «Гидравлика и гидромашины» Уфимского государственного нефтяного технического университета. Контактный телефон: 8-3472-43-19-16

ШАММАЗОВ Айрат Мингазович Действительный член Международной академии нефти, Академии горных наук, Академии естественных наук, доктор технических наук, профессор, Лауреат премии им. И.М. Губкина. Специалист по трубопроводному транспорту нефти и газа в сложных условиях эксплуатации. Ректор Уфимского государственного нефтяного технического университета. Контактный телефон: 8-3472-43-11-77

Korshak Aleksei Anatolievich member-correspondent of the Russian Academy of Natural Science, Professor. The Lenin Komsomol Prize laureate in the sphere of science and technique. Specialist in the sphere of pipeline transportation of unstable liquids and reducing losses of oil and oil refinery products from evaporation. The chief of the hydrolics and hydromachines department of Ufa State Petroleum Technological University. Telephone for contact: 8-3472-43-19-16

Shammazov Airat Mingasovich member of the International Academy of oil, Academy of Mining Science, the Russian Academy of Natural Science, Professor. The Gubkin Prize laureate. Specialist in the sphere of oil and gas pipeline transportation in complicated conditions of exploitation. Rector of Ufa State Petroleum Technological University. Telephone for contact: 8-3472-43-11-77

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ.. 7

1. РОЛЬ НЕФТИ И ГАЗА В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА.. 8

1.1. Современное состояние и перспективы развития энергетики. 8

1.2. Нефть и газ - ценное сырье для переработки. 13

1.3. Газ как моторное топливо. 14

2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА.. 16

3. НЕФТЬ И ГАЗ НА КАРТЕ МИРА.. 21

3.1. Динамика роста мировой нефтегазодобычи. 21

3.2. Мировые запасы нефти и газа. 21

3.3. Месторождения-гиганты.. 28

4. НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РОССИИ.. 30

4.1. Развитие нефтяной промышленности. 30

4.2. Развитие газовой промышленности. 35

5. ОСНОВЫ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ.. 44

5.1. Проблема поиска нефтяных и газовых месторождений. 44

5.2. Состав и возраст земной коры.. 45

5.3. Формы залегания осадочных горных пород. 47

5.4. Состав нефти и газа. 49

5.5. Происхождение нефти. 50

5.6. Происхождение газа. 54

5.7. Образование месторождений нефти и газа. 56

5.8. Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений. 58

5.9. Этапы поисково-разведочных работ. 61

6. БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН.. 64

6.1. Краткая история развития бурения. 64

6.2. Понятие о скважине. 66

6.3. Классификация способов бурения. 68

6.4. Буровые установки, оборудование и инструмент. 70

6.5. Цикл строительства скважины.. 85

6.6. Промывка скважин. 88

6.7. Осложнения, возникающие при бурении. 94

6.8. Наклонно направленные скважины.. 96

6.9. Сверхглубокие скважины.. 98

6.10. Бурение скважин на море. 100

7. ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА.. 104

7.1. Краткая история развития нефтегазодобычи. 104

7.2. Физика продуктивного пласта. 106

7.4. Разработка нефтяных и газовых месторождений. 112

7.5. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. Способы эксплуатации скважин. 121

7.6. Системы сбора нефти на промыслах. 144

7.7. Промысловая подготовка нефти. 148

7.8. Установка комплексной подготовки нефти. 153

7.9. Системы промыслового сбора природного газа. 153

7.10. Промысловая подготовка газа. 156

7.11. Система подготовки и закачки воды в продуктивные пласты.. 161

7.12. Защита промысловых трубопроводов и оборудования от коррозии. 167

7.13. Стадии разработки залежей. 170

7.14. Проектирование разработки месторождений. 171

8. ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ.. 173

8.1. Краткая история развития нефтепереработки. 173

8.2. Продукты переработки нефти. 174

8.3. Основные этапы нефтепереработки. 177

8.4. Типы нефтеперерабатывающих заводов. 183

9. ПЕРЕРАБОТКА ГАЗОВ.. 184

9.1. Исходное сырье и продукты переработки газов. 184

9.2. Основные объекты газоперерабатывающих заводов. 184

9.3. Отбензинивание газов. 185

9.4. Газофракционирующие установки. 189

10. ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ.. 191

10.1. Краткие сведения о нефтехимических производствах. 191

11. СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗА.. 196

11.1. Краткая история развития способов транспорта энергоносителей. 196

11.2. Современные способы транспортирования нефти, нефтепродуктов и газа. 198

11.3. Область применения различных видов транспорта. 205

12. ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ НЕФТИ.. 208

12.1. Развитие нефтепроводного транспорта в России. 208

12.2. Свойства нефти, влияющие на технологию ее транспорта. 214

12.3. Классификация нефтепроводов. 220

12.4. Основные объекты и сооружения магистрального нефтепровода. 221

12.5. Трубы для магистральных нефтепроводов. 224

12.6. Трубопроводная арматура. 225

12.7. Средства защиты трубопроводов от коррозии. 227

12.8. Насосно-силовое оборудование. 234

12.9. Резервуары и резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов. 237

12.10. Системы перекачки. 245

12.11. Перекачка высоковязких и высокозастывающих нефтей. 247

13. ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ НЕФТЕПРОДУКТОВ.. 251

13.1. Развитие нефтепродуктопроводного транспорта в России. 251

13.2. Свойства нефтепродуктов, влияющие на технологию их транспорта. 255

13.3. Краткая характеристика нефтепродуктопроводов. 256

13.4. Особенности трубопроводного транспорта нефтепродуктов. 258

14. ХРАНЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ.. 261

14.1. Краткая история развития нефтебаз. 261

14.2. Классификация нефтебаз. 264

14.3. Операции, проводимые на нефтебазах. 268

14.4. Объекты нефтебаз и их размещение. 268

14.5. Резервуары нефтебаз. 271

14.6. Насосы и насосные станции нефтебаз. 272

14.7. Сливо-наливные устройства для железнодорожных цистерн. 275

14.8. Нефтяные гавани, причалы и пирсы.. 278

14.9. Установки налива автомобильных цистерн. 280

14.10. Подземное хранение нефтепродуктов. 281

14.11. Автозаправочные станции. 286

15. ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ГАЗА.. 290

15.1. Развитие трубопроводного транспорта газа. 290

15.2. Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта. 295

15.3. Классификация магистральных газопроводов. 295

15.4. Основные объекты и сооружения магистрального газопровода. 296

15.5. Газоперекачивающие агрегаты.. 299

15.6. Аппараты для охлаждения газа. 300

15.7. Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов. 301

16. ХРАНЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗА.. 304

16.1. Неравномерность газопотребления и методы ее компенсации. 304

16.2. Хранение газа в газгольдерах. 304

16.3. Подземные газохранилища. 306

16.4. Газораспределительные сети. 308

16.5. Газорегуляторные пункты.. 310

16.6. Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции. 311

16.7. Использование сжиженных углеводородных газов в системе газоснабжения. 312

16.8. Хранилища сжиженных углеводородных газов. 313

17. ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ТВЕРДЫХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ.. 317

17.1. Пневмотранспорт. 317

17.2. Контейнерный транспорт. 317

17.3. Гидротранспорт. 319

18. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ И ХРАНИЛИЩ... 323

18.1. Проектирование магистральных трубопроводов. 323

18.2. Особенности проектирования нефтебаз. 324

18.3. Использование ЭВМ при проектировании трубопроводов и хранилищ.. 325

19. СООРУЖЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ.. 329

19.1. Основные этапы развития отраслевой строительной индустрии. 329

Период до распада СССР. 331

19.2. Состав работ, выполняемых при строительстве линейной части трубопроводов. 334

19.3. Сооружение линейной части трубопроводов Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы 335

19.4. Особенности сооружения переходов магистральных трубопроводов через преграды.. 350

19.5. Строительство морских трубопроводов. 355

20. СООРУЖЕНИЕ НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.. 358

20.1. Состав работ, выполняемых при сооружении насосных и компрессорных станций. 358

20.2. Общестроительные работы на перекачивающих станциях Разбивочные работы.. 358

20.3. Специальные строительные работы при сооружении НС и КС.. 363

20.4. Сооружение блочно-комплектных насосных и компрессорных станций. 366

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.. 370

ПРЕДМЕТНО-АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ. 376

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 381

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 382

ПРЕДИСЛОВИЕ

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из основ экономики России. Сотни тысяч его специалистов трудятся во всех уголках нашей Родины, обеспечивая ее нефтью и газом. Кроме того тысячи молодых специалистов, закончив ВУЗы, ежегодно вливаются в ТЭК. Свой путь к будущей специальности они начинали с изучения основ нефтегазового дела.

Ознакомившись с содержанием данной книги, читатель узнает много интересного, получит целостное представление о нефтяной и газовой промышленности, будет готов к изучению общетехнических дисциплин и, наконец, получит начальное представление об избранной им профессии.

В книге описаны история применения нефти и газа, развитие и современное состояние нефтяной и газовой промышленности России, взгляды на происхождение нефти и газа. Читатель узнает, надолго ли хватит нефти и газа, какие месторождения являются самыми крупными в мире, как бурят скважины, что значит добывать нефть и газ, как и во что перерабатывают углеводороды.

Между добычей и переработкой нефти и газа находится важное звено ТЭК - магистральные трубопроводы. Подобно кровеносной системе они пронизывают страны и континенты. Только циркулирует в них не кровь, а энергоносители. В книге рассказывается о том, как появились нефте- и газопроводы, какие объекты и сооружения входят в их состав, как они работают.

Трубопроводы используются и по другому назначению - по ним транспортируются твердые и сыпучие материалы. В ряде случаев это выгоднее, чем использовать традиционные виды транспорта. Поэтому в книге рассматриваются основы гидро-, пневмо- и капсуль-ного (контейнерного) транспорта таких материалов.

Наконец, продукты нефтепереработки и природный газ необходимо доставить до потребителей. Для этого служит система их распределения, в которую входят газохранилища, нефтебазы, нефте-продуктопроводы, газораспределительные сети, автозаправочные, газонаполнительные и газораспределительные станции. Общие сведения об их устройстве, применяемом оборудовании, принципах работы дополняют общую картину ТЭК, представленную в данной книге.

Авторы выражают благодарность преподавателям Уфимского государственного нефтяного технического университета Абызгильдину Ю.М., АгзамовуФ.А., Душину В.А., Зейгману Ю.В., Зорину В.В., Матюшину П.Н., Шамаеву Г.А. за ценные замечания по улучшению ее содержания.

РОЛЬ НЕФТИ И ГАЗА В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА