Дәріс. Әлемдегі негізгі мұнай және газ ресурстары. Әлем балансында теңізде мұнай өндіру.
Насибуллин Б.М.
Шельфті кен орындарыН ИгЕру
Дәрістер жинағы
Алматы 2012
МАЗМҰНЫ
бет
№ 1 дәріс .............................................................................. 4
№ 2 дәріс ......................................................................... .. ..8
№ 3 дәріс .............................................................................13
№ 4 дәріс .............................................................................. 17
№ 5 дәріс ............................................................................. 25
№ 6 дәріс ..............................................................................30
№ 7 дәріс ............................................................................ 35
№ 8 дәріс ............................................................................ 38
№ 9 дәріс ............................................................................ 49
№ 10 дәріс ........................................................................... 59
№ 11 дәріс ........................................................................... 64
№ 12 дәріс ........................................................................... 68
№ 13 дәріс ........................................................................... 81
№ 14 дәріс ........................................................................... 97
№ 15 дәріс .......................................................................... 112
Глоссарий .................................................................... ......117
Ұсынылатын әдебиет.........................................................123
Дәріс. КІРІСПЕ. ТЕҢІЗ КЕН ОРЫНДАРЫН МЕҢГЕРУДІҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ
Құрлықта мұнай және газ қорының азаюы және энергетикалық кризистердің күшеюі теңіз түбінің қойнауында мұнай газ құрлыққа қарағанда 3 есе көп болатын мұнай газ ресурстарын кеңінен меңгеруді қажет етеді.
Әлем мұхитының 22% аумағын (жуықтап 80,6 млн.км2) құрлықтың сулы жері құрайды, және ол үш зонадан тұрады: шельф, құрлықты еңіс, қыр етегі. Теңіз және мұхит түбінің жалпы ауданында мұнай және газға жуықтап 75 млн.км2 (21%) бай, оның ішінде шельфтен 19,3 млн.км2, құрылықты еңісте 20,4 млн. км2 және құрлықты қыр етегінде – 35 млн. км2. Ең мүмкін болатын шельфті зона.
Шельф деп (ағылшын сөзінен Shelf) құрлыққа жақын орналасып, онымен геологиялық құрылымы жалпы бірдей болатын, құрлықтың су асты түзу болатын жерін түсінеміз. Шельфтың сыртқы шекарасындағы тереңдігі 100-200 м құрайды, бірақ кейбір жерлерде 1500-2000 м дейін жетеді (Охотский өзенінің Оңтүстік – Курильский котловинасы). Шельфтің ені 1÷1700 км шегінде (Солтүстік Мұзды мұхит), орташа алғанда 65-70 км құрайды, ал жалпы ауданы 32 млн.км2 немесе Әлем мұхитінің 11,3% бетін құрайды. Әлем мұхитының шельфінің негізгі ауданы (70%) 480м – ден аспайтын тереңдікте орналасады, ал теңіздің тереңдігі шельф құрлықты еңіске ауысқан аймағында 200 – ден 600м дейін болады.
Сурет 1-де континенталды шельфтің профилі көрсетілген. Жағалау сызығынан 2 кейін континенталды шельф 3 болады, оның шетінен 4 континенталды еңіс 5 басталады. Ол теңіздің түбіне дейін барады. Еңістің қыр етегінде 6 континенталды дөңіс 7 – ден аталатын шөгінді жыныстар түзілу аумағы болады. Оның еңкіштігі континенталды еңіске қарағанда кіші. Континенталды дөңістен кейін теңіздің тереңсулы жазық бөлігі 8 басталады.
Сурет 1 – Континенталь шельфтің профилі.
Барлық жер шары бойынша шельф қырының тереңдігі 120 м, ал континенталды шельфтің орташа еңісі 1 км – ге 1,5 – 2 м дейін болатынын көптеген зерттулер көрсетті.
Мамандардың болжауы бойынша шельфтің 60% ауданы мұнай мен газға бай екен.
Теңіз кен орындарын ең алғашқы рет 1824 жылдан бастап меңгерген. Осы кезде Алшерон түбегінде Баку аймағындағы жағалаудан 25-30 м жерде мұнай құдықтарын құрып, мұнайды терең емес горизонттардан ала бастаған. Каспий теңізінің жағалауларында мұнай газ кен орындары100 жыл бұрын игеріле бастаған. 1891 жылдан бастап АҚШ-та теңіз түбегінде көмірсутек шикізатының қоры бар аймақтар сатыла бастаған. Осы жылдары Колифорниялық жағалауда мұнай кенішіне жететін 200 м қашықтыққа дейін көлбеу ұңғылар бұрғылана бастады. 1936 жылы Каспий теңізінің шельфінде, ал 1947 жылы Мексикалық ағыс шельфінде свайлық негізі бар бұрғылау платформаларды құрды.
Қазіргі уақытта шельфте көп мөлшерде әртүрлі бұрғылау қондырғылары пайдаланылады. Жыл сайын жуықтап 1000 іздеу-бұрғылау ұңғылары және 2000 пайдалану ұңғылары бұрғыланады. Жалпы әлемде 100000 ұңғылары бұрғыланған.
Дәріс. Әлемдегі негізгі мұнай және газ ресурстары. Әлем балансында теңізде мұнай өндіру.
Әлем мұхитының шельф ауданының 22% Ресей мемелекетінікі, оның ішінде 80-90% көмірсутекті өндіруге перспективасы бар деп есептелінеді, жылу-энергетикалық ресурстар қорының 85% арктикалық теңіздер шельфіне, 12-14 % Таяу Шығыс теңіз шельфіне, ал қалғандары Каспий, Азовский және Балтииский теңіздеріне келеді.
Көмірсутектер қоры бойынша ең перспективалы болып келетін Батыс Арктика, оның ішінде Баремский, Қызыл және Печорский өзендері. Соңғы жылдары осы жерде 10 мұнай газ кен орындары және 2 газконденсатты кен орындары ашылып, осылардың ішінде 4-і қоры бойынша ең ірі болып келеді: Штокмандық – газконденсатты, Ленинградтық, Русандық газ және приразламдық – мұнай кен орындары. Мұнайдың әлемдік қоры жуықтап 90 млрд. тоннаға бағаланады. Мұнайдың ең көп қоры Сауд Арабия, Кувейт, Иран, Ирак, АҚШ, Біріккен Эмират жерлерінде. Ресейде ең алғаш рет мұнайдың Кавказда, одан кейін Повольжье, Батыс Сібір, Темано-Печор провинциясында, Сахалинде өндіре бастады. Қазіргі кезде кезек Шығыс Сібірге және континентальды шельфке келді.
ХХ ғ. 40-ы жылдары Каспий теңізінің шельфінде мұнай мен газды өндіру жасанды аралдардан басталса, одан кейін 0,2-ден 2,9 м-ге дейін теңіз тереңдігінде мұнай өндіруді қамтамасыз ететін метал эстакадалары қолдана бастады. Каспийда Нефтяные Камни атты бұрғылаушылар және мұнай газ өнджірушілер қаласы құрылды.
Жалпы әлем балансында мұнай газды өндіру ХХ ғ. 60-шы жылдары болып келеді. Қазіргі кезде теңізде мұнай өндіру құрлықта өндіру динамикасынан 5 есе артады (кесте 1). Мұнай мен газдың басты ресурстары сонымен қатар Атлант және Үнді мұхиттарында да орналасқан.
Кесте 1.- Әлем балансында теңізде мұнай өндіру
| Өндіру бөлігі | 1960 ж. | 1970 ж. | 1976 ж. | 1980 ж. | 1985 ж. | 1995 ж. | 2005 ж | 2020 ж болж. |
| % млн. т. | - | 6,5 | 22,9 | * |
70-і жылдардың басында теңіз және мұхитта мұнай газ өндірумен 21 мемлекет айналысып, геофизикалық және бұрғылау жұмыстарды 46 мемлекет жүзеге асырып, 5 оған дайындалған. 80-і жылдардың басында континенталды шельфті меңгеруге 100 ел қатысып, оның ішінде теңіз мұнай газ кен орындарды игеруді 37-сі жүргізді. Теңіз кен орындарын іздеу және оларды игерумен 90-шы жылдарда 136 компания және 118 мемлекеттің фирмалары айналысты. Осы жылдары Әлем мұхитының континенталды шельфінде мұнай газ өндіру жылына 900 млн. т., (1 тонна мұнайға 1200 м3 газ тең) әлем өндірудің 35% құрады.
Қазіргі уақытта шельфте көмірсутектер ресурстарын меңгеру жұмыстарын 120-дан астам мемлекет жүргізуде. Теңіз және мұнай шельфтерінде 2000 мұнай және газ кен орындары ашылған. (сурет 2).
Сурет 2- Әлемде мұнай және газ теңіз кен орындары (Ресейсіз).
1 – Ұңғымалардың аз санымен өндіру.
2 – Кәсіптік өндіру зоналары.
3 - Өндірудің перспективті аймақтары (аудандары)
Әлем мұхитындағы шельфте мұнай газбен өте бай болып келетін Перстік (Әлем қорының жартысынан астам), Мексикалық және Гвенейлік шығанақтары, Оңтүстік Шығыс Азия теңіздері, Бофорт және Солтүстік теңіздері, Маракайбо (Венесуэла).
Әлемде ең ірі кен орындары ашылған – Саффания (Сауд Арабия) қоры 5 млрд. бағаланады, жылдық шығымы 75,5 млн. т.; Маракайбо лагунасы қоры 7 млрд. т.; норз Даум (Катар) газ қоры – 71 трл. м3.
Қазіргі уақытта үлкен қарқындылықпен Кариб теңізі, Мексикалық шығанақ, Сауд Араб және Кувейт жағалаулары Солтүстік және Норвегия теңіздері, Аляска шельфінде, сонымен қатар басқа да теңіз акваторияларында мұнай газ өндіруде.
Негізгі әдебиет: 1.[3-7], 2. [6-17]
Қосымша әдебиет: 1. [15-17], [18-23]
Бақылау сұрақтары:
1. Шельф деген не?
2. Теңіз кен орындарын меңгеру қашан басталды?
3. Қазіргі уақытта көмірсутекті ресурстарды шельфте меңгеру жұмыстарымен қанша мемлекет айналысуда?
4. Құрлықтардың сулы жерлері қандай зоналардан тұрады?
5. Әлем мұхитының континенталды шельфінің қандай учаскелері көмірсутектерге өте бай?
№3 дәріс. ТЕҢІЗ МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ КЕН ОРЫНДАРЫН ИГЕРУДІҢ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ.
Континенталды шельф деп топографиялық жағынан теңіз жағына қарай құрлықтың созылуын түсінеміз. Ол таяз судың деңгейінен еңісі күрт өзгеретін түбекке дейін континенттің жанындағы аймақ. Күрт өзгеретін жерді континенталды шельфтің шеті деп атады. Көбінесе шетті 200 м тереңдікте шартты белгілейді, бірақ кей жағдайда еңістің күрт ұлғаюы 400 м тереңдіктен немесе 130 м-ден аз тереңдікте болады.
Теңіз және мұхит шельфтарының мұнай газ ресурстары меңгерудің тәжірибесі бойынша, өте үлкен күрделі қаржыға қарамастан теңіз кен орындарына көмірсутек шикізатын өндіру көп пайданы әкеледі. Шельфте табылған мұнай және газды сатудан келетін пайда шығындарды 4 есе өтейді. Акваторияларда іздеу-барлау жұмыстары жалпы кен орынды меңгеруге келетін шығындардан 10-нан 20% дейін құрайды.
Теңіз кен орындарды игеруге қажетті жалпы күрделі қаржы – климаттық жағдайлардан, кен орынның тереңдігінен және қызмет көрсету жаға базасының алыстығынан, алынатын қордан, ұңғылар дебитінен, жалпы бұрғылау үрдісінен, теңіз жабдықтарын орналастырудан, өндіруде, теңіз жағдайында өнімді жинау, дайындау және тасымалдаудан, автоматизациялау аумағында ғылыми-техникалық прогрестен тәуелді болады.
Теңіз мұнай газ кен орындарын меңгеру ерекшеліктеріне келесілерді жатқызады:
- теңіз гидрометереологиялық жағдайларын ескере отырып, арнайы гидротехникалық құрылымдарды (жүзбелі кранмонтажды кемелер, қызмет көрсету кемелер, құбыр құю баржалар және т.б.), геофизикалық, геология ізденіс жұмыстары және мұнай кәсіптік объектілерді құру, бұрғылау, ұңғыларды пайдалану және жөндеу өнімді жинау, тасымалдау үшін құру ;
- жеке стационарлы платформалар, эстакадалық алаңдар, жасанды құрылатын түбектер, өздігінен көтерілетін және жартылай батпалы жүзбелі қондырғылар және басқа құрылымдар арқылы көлбеу бағытталған ұңғылар тобын бұрғылау;
- берілген кен орын немесе кеніш үшін жобалау кезінде рационалды ұңғылар торын таңдау, өйткені теңіз жағдайында үлкен қиындықтармен байланысты олардың тығыздығын өзгертуде, алдын ала құрылған су асты коммуникация желілерін өзгерту қиындық туғызады, ал кей жағдайда мүмкін болмайды.
- ұңғылардың тиімді санын орналастыру үшін стационарлы платформалар, эстакадалық алаңдар, жүзбелі пайдалану палубаларын және басқа құрылымдардың рационалды конструкциясын және санын таңдау (қабаттардың орналасуына, ұңғыларды өткізу мерзімдеріне, ұңғылар арасындағы арақашықтықтан, олардың дебиттеріне байланысты);
- гидротехникалық құрылымдар мұнай және газ кен орындарын игеру мерзімдерінде ұзақтылығымен, беріктігімен сәйкес болдыру.
Теңіз кен орындарын игеруді қиындататын факторлар
Табиғи көмірсутектер кеніштерін игеруді қиындататын және тиімділігін төмендететін көптеген әртүрлі факторлар бар. Тиімділігін төмендететін факторлар көбінесе мұнай кен орындарына келеді.
Ең маңызды факторлар болып келетін:
· кеніштің соғылуы бойынша фильтрация – сыйымдылық қасиеттерінің біртекті еместігі;
· қабаттағы фазалардың жағымсыз жылжымалы қатынасы;
· газды жоғарғы жағынан, су төменгі жағынан фильтрациялануға алып келетін фазалардың гравитациялы бөлінуі;
· су және газ конустарының пайда болуы.
Жеке немесе бірге орындалатын осы факторлар қабатты қоршап алу әсерінің төмендеуіне, яғни мұнайбергіштіктің төмендеуіне әкеледі. Мұнайбергіштікке әсер ететін тағы бір факторы – ол, сумен мұнайды ығыстыру тиімділігі. Бұл факторды көбінесе, микроскопиялық қоршап алу коэффициенті деп аталады.
Дәріс. Мұнай тұтастарының пайда болуы. Табан суынан конустың пайда болуы. Қабат қоршауына әсер етудің төмен коэффициеті.
Мұнай «тұтастарының» пайда болуы (яғни, мұнай ығыспайтын зона) көбінесе өткізгіштігі бойынша біртекті емес қабаттарда мұнайды сумен немесе газбен ығыстыру әдісімен байланысты болады. Бұл тиімділік жоғары тұтқырлы мұнайды ығыстыру жағдайда өседі, ығыстырушы (су, газ) және ығысушы (мұнай) фазалардың қозғалуларының жағымсыз қатынастары анық болады.
Өткізгішті бойынша қабаттың біртекті болуы «сулану тілдерін» құрап, өткізгіштігі төмен қабат участоктерінен өтіп, жоғары мұнайға қанығатын аймақтарда мұнай «тұтастары» пайда болады.
Су және газ конустарының пайда болуы.(сурет 3).
Статикалық теңдестіру жағдайларында, яғни ығысу үрдісіне дейін қабаттарда мұнай, газ және су тығыздықтарына сәйкес орналасады. Еркін газ болған жағдайда, ол құрылымның жоғарғы жағында орналасқан газ шапкасын құрайды.
Одан кейін қабаттың мұнайға қаныққан бөлігі немесе мұнай аймағы, оның астында табан суы орналасады.
Өндіру үрдісінде бұл теңдесу қысым градиентін құрудан бұзылып, әсіресе үлкен мәнге өндіру ұңғылардың түп аймағы ие болады. Қысым градиенттердің үлкен мәндері фазалардың шартты бөліну шекараларының пішінінің өзгеруіне әкеліп (яғни, су – мұнайлы және газ – мұнайлы шектесу), олар ұңғы тесіктерінің жағына қарай иімді. Қысым градиентін тым үлкейткенде судың немесе газдың ұңғыға өтуі жылдам болып, нәтижесінде мұнай дебиті азаюы мүмкін. Суретте су конусының пайда болу үрдісін анық көруге болады.
Газ бен судың мұнайға қарағанда жылжуы жоғары болғандықтан конустың болуы қабатты ығыстыру үрдісімен қоршауға азайып, мұнайды өндіру жағдайы нашарлайды (үлкен газды фактор, өнімнің тым сулануы, мұнай дебитінің азаюы және т.б).
Сурет 3 – Су конусының пайда болуы: а - өндіру алдында фазалардың стационарлы таралуы; б – конус пайда болуының бірінші стадиясы: СМШ – бетінің қисаюы; в – конустың перфорациялық тесіетерге өтуі, мұнай және судың бірмезгіл өндірілуі.
Қабат қоршауына әсер етудің төмен коэффициеті.
Жоғарыда айтылғандай, қабаттың біртекті еместігі және фазалардың жылжуларының, тығыздықтарының жағымсыз қатынастары қабат қоршауына әсер етуді төмендететіні белгілі, яғни игерудің жоғарғы көрсеткіштерін алуға мүмкіндік бермейді.