Просто о сложном: как добывают энергию для страны

Просто

о сложном:

как добывают энергию для страны

Каждое первое воскресенье сентября Россия отмечает День работников нефтяной и газовой промышленности. Да что там России — никуда братство профессионалов этих отраслей не делось, этот праздник вместе с нами отмечают в Белоруссии, Казахстане, Киргизии, на Украине, в Армении и в Молдавии. Ведь учрежден праздник был еще в 1964 году, когда огромная страна была единой и мы все вместе решили отмечать успешное освоение нефтегазовых богатств Западной Сибири.

 

За эти годы и праздник стал привычным, и успехи газовой и нефтяной промышленности настолько традиционными, что, к сожалению, очень многие успели забыть, кто же они такие, работники нефтяной и газовой промышленности. Мы с вами так привыкли, что газ на кухне есть всегда, что на заправках всегда имеется в наличии топливо для наших автомобилей, что редко задумываемся — а как же и откуда приходит газ в конфорку плиты, а бензин в емкости заправок. Давайте вспомним, посмотрим, как на самом деле выглядит работа нефтяников и газовиков. Мы ведь что привыкли в СМИ про нефть и газ читать? Миллионы баррелей, миллиарды кубометров, которые по каким-то «трубам» сами собой бегают, котировки на биржах вверх и вниз и много-много миллионов и миллиардов долларов из рук в руки перемещаются. А реальная, настоящая жизнь этой отрасли экономики — интереснее, насыщеннее и даже романтичнее.

Геология — немного романтики и много напряженной работы

Начинается все, конечно, с работы геологов — непростой, интересной, требующей огромного багажа знаний. Средняя глубина залегания нефти и газа в наших месторождениях составляет пять километров, и обязанность геолога — придумать способы, методы, технологии, которые позволят вот на такую глубину «заглянуть» и не ошибиться. Стереотип, которым в последнее время стали грешить многие журналисты, — «под землей прячутся озера и океаны нефти», — неверен, ошибочен, и избавляться от него нужно обязательно.

Земная кора сложена разными горными породами самого разного минерального состава и плотности. Есть среди этих пород такие, плотность которых намного меньше, чем у окружения, и у которых есть замечательное свойство — они способны вмещать в себя большое количество подвижных веществ: воду, нефть, газ, а порой и все вместе. Такие породы, которые геологи называют «коллекторами», и есть цель их поисков. Коллекторы бывают разными, чаще всего это песчаники, пески, доломиты, известняки, и геологам приходится точно определять, что же именно они сумели найти. Зачем точность? Так ведь задача нефтяников — заставить коллектор «отдать» нефть, которую он в себе содержит. И каждый коллектор имеет собственный «характер», свои, особенные свойства.

Времена, когда геологи проходили по лесам и горам сотни километров с рюкзаками на плечах, ушли в прошлое — теперь они зачастую «вооружены» вертолетами, но и сейчас им порой приходится жить и работать во временных поселениях. Оборудование, которым им нужно уметь пользоваться, требует очень серьезной подготовки — для разведки недр используются сейсмические, гравиметрические, электромагнитные методы, газовые, люминесцентные, радиоактивные, гидрохимические. Так что имейте в виду, геолог — это не только бородач с гитарой за плечами, но еще и обладатель едва ли не энциклопедических знаний. Результаты обследований на местности поступают в лаборатории со сложнейшим и разнообразным оборудованием, в которых самым тщательным образом изучают образцы пород и результаты применения перечисленных методов.

Ошибаться геологам не хочется — их ошибки дорого стоят, причем «дорого» в самом буквальном смысле этого слова. Ведь следующий этап поиска — бурение пробных скважин. В места, обследованные геологами, приходится доставлять тонны оборудования, продумывать, как обеспечить его электроэнергией — проверять практические и теоретические изыскания геологов отправляются целые экспедиции. Но, какими бы совершенными методами ни пользовались геологи, результаты исследований всегда имеют вероятностный характер — не так легко матушка-природа готова расставаться со своими богатствами. Статистика показывает, что на одну успешную поисково-разведочную скважину приходится 5-10 пустых. В этой статистике есть и свои рекорды: месторождение Экофиск в норвежской части Северного моря, на котором теперь работает самая высокая в мире буровая установка «Тролль», было обнаружено с… 200-й попытки. 199 «сухих» скважин — и только потом удача, подарившая норвежцам уникальную по объемам подземную «кладовую».

Подземные «небоскребы»

Еще один распространенный стереотип можно сформулировать так: «Ткнул трубу в землю — нефть с газом и пошли струей!» На самом деле нефтяные и газовые скважины не бурят, а… строят. Именно так — сотрудники налоговых органов всех стран относят скважины к основным средствам предприятия, а затраты на их обустройство — к капитальным вложениям. Скважины проходят многие и многие слои породы, в том числе и водоносные пласты, которые питают наши реки и озера, а конечная цель — это нефте- и газоносные коллекторы. Если пространство между трубами и стенками горной породы не зацементировано самым надежным образом — газ и нефть неизбежно попадут в грунтовые воды. В результате и у бурильщиков никакого положительного результата не будет — добытые нефть или газ будут перенасыщены водой, и грунтовые воды будут отравлены. Так что «ткнул трубу в землю» — это насмешка и издевательство над работниками буровых установок.

Первые 30 метров скважины проходят большим диаметром — 324 мм, формируя так называемое устье скважины и направление. Пробурили — цементируем, только после этого переходим на бурение меньшим диаметром, 168 мм, и уходим на глубину в 500–800 метров, чтобы снова начать цементировать пространство между горными породами и стенами труб. 500–800 метров — это глубины, на которых и находятся пресные грунтовые воды, их необходимо беречь от риска загрязнения и одновременно предохранить саму скважину от возможного размывания ее стенок. Глубже начинаются слои соленых вод, которые проходят трубами диаметром 146 мм. Эти слои порой уходят на глубины до 3 км — и на всю эту глубину приходится продолжать и продолжать цементирование. Так что самые большие «небоскребы» — подземные, уходящие вниз, к нефтяным и газовым коллекторам. 5–6 километров — такой длины бывают скважины, которые, согласитесь, действительно строят.

Задача геологов — найти не просто коллекторные слои, нефтяникам и газовикам нужны коллекторы, сверху и снизу ограниченные непроницаемыми слоями глин. Только в этом случае коллектор согласится «отдать» нефть и газ — непроницаемые слои давят на него сверху и снизу, создавая очень большое давление. Только в этом случае пробуренная скважина станет единственным выходом для нефти и газа — слои, обеспечивающие давление, буквально вытолкнут их на земную поверхность. Найти такой коллектор, попасть точно в него при помощи поисково-разведочной скважины — это и есть самая большая удача для бурильщиков. «Черное золото» пенящейся струей вырывается фонтаном вверх, радостные лица нефтяников, от избытка чувств даже умывающихся нефтью, — наверняка многие из нас видели такие кадры кинохроники. Но этот праздник хорош только тогда, когда он очень короткий — наземное оборудование должно быть готово к приему нефти или газа под любым давлением, каким бы высоким оно ни оказалось. Загрязнять все вокруг и терять с таким трудом разведанное и добытое подземное богатство — это не дело, потому все должно быть готово к приему. Да, речь о тех самых трубопроводах, которые должны отвести газ или нефть от скважины.

Газы полезные

и газы вредные

Геологи и бурильщики — очень важные и нужные специалисты как для нефтяников, так и для газовиков, но они далеко не единственные, кто трудится в этой отрасли. Вырвавшиеся из подземных ловушек нефть и газ нельзя сразу отправлять в магистральные трубопроводы — ведь, проходя по слоям коллектора, они тащат с собой песок, доломит, крошки других пород. Если не очистить нефть и газ от них — никакая труба не выдержит такого воздействия, ее, как наждаком, протрет изнутри в считаные часы.

У нефтяников есть и еще одна проблема — им приходится бороться с… газом. Ведь нефть образуется не из динозавров (ходит по СМИ и вот такой глупый миф), а из куда как более мелких организмов — из фитопланктона, который в процессе своего превращения в нефть выделяет еще и газ. Этот газ, который нефтяники называют «попутным», ведет себя приблизительно так же, как в бутылке шампанского — забирается на самый верх подземной ловушки и, как только бур пробивает слой породы над ним, стремительно мчится на поверхность. Но этот, первый удар газа — только начало проблемы. Если вы уже открыли шампанское по случаю Дня работников нефтяной и газовой промышленности — наливайте в бокалы! Налили? Отлично! А теперь посмотрите на ваш бокал при хорошем освещении — видите, как красиво бегут снизу вверх пузырьки газа? Все, не отвлекаемся — ведь кто-то уже произносит праздничный тост! А вот нефтяники от пузырьков газа радости точно не испытывают — попутный газ им только мешает, им чистая нефть нужна. Что делали с попутным газом еще не так много лет назад, мы с вами тоже видели — столбы пламени над нефтяными приисками были видны с огромных расстояний. Но времена такого отношения к нему закончились — так к атмосфере, которую сгорающий газ наполнял целым букетом вредных веществ, относиться нельзя. Теперь попутный газ аккуратно отделяют от нефти и направляют на переработку, извлекая из него все полезные химические соединения.

Капризы скважин

Не меньше работы и рядом с газовыми скважинами. Прежде чем отправлять газ в магистраль, его нужно очистить не только от механических примесей, но еще и от всего того, что имеет газообразную форму, но снижает его качество. Углекислый газ, сероводород и даже чистая сера (она встречается в газе, который добывают из совсем уж глубоких скважин) — все это должно быть «отсечено» и утилизировано. Каждая газовая скважина — это еще и место временного обитания специалистов с высшим химическим образованием, которые ведут борьбу с вредным содержанием подземного «коктейля». Но они там, конечно, далеко не одиноки — в северных неугодьях, далеких от цивилизации, живут и работают профессионалы, которые обеспечивают надежное функционирование компрессорных станций, без которых нефть и газ не будет двигаться по многокилометровым трубопроводам. Рядом с ними — и те, кто следит за поведением скважин, чей характер весьма капризен. Первое время давление, с которым рвется на поверхность нефть или газ, является проблемой для приемного оборудования, но это редко длится долго. Постепенно давление в скважине падает и вырастает прямо противоположная проблема — как его поднять, как заставить коллекторные слои отдать все, что в них содержится. И это тоже целая наука, ведь в подземные пласты, в зависимости от особенностей месторождения, закачивают воду, газ, теплоносители — пар или специальные химические реагенты, в последние годы стали использовать поверхностно-активные соединения, полимерное и мицеллярное заводнение и даже микробиологические методы.

Список профессий, которые необходимы для нефтяной и газовой промышленности, как видите, весьма и весьма велик, рассказ о них можно продолжать еще и еще. Эта статья — только первое знакомство с этими отраслями, которые так важны для каждого из нас. Наши удобства и комфорт обеспечивают круглый год, в любую погоду отважные и самоотверженные люди, готовые и способные работать в Сибири и в Арктике, на морских буровых установках, в знойном мареве каспийских песков. Газовые и нефтяные скважины не знают, что такое выходные, они не отдыхают по ночам и не уходят в отпуск — и в таком же режиме приходится работать всем специалистам, к поздравлению которых с профессиональным праздником мы предлагаем присоединиться всем нашим читателям!

Автор:

Борис Марцинкевич

Главный редактор Аналитического онлайн-журнала «Геоэнергетика.ru»

geoenergetics.ru