Как работает нефтяная скважина?

Масло является одним из самых универсальных существительных в английском языке. В зависимости от вашего недавнего опыта и характера вашей повседневной жизни, слух может вызвать изображения жаркого, агрессивного дубления или "густого" и "землистого" запаха авторемонта магазин.

Но сегодня нефть, которую когда-то называли «черным золотом» в знак признания неизбежного огромного состояния любого, кто открыл значительное нефтяное месторождение в прошлые века, имеет дурную репутацию.

Ископаемое топливо позволило человеческой цивилизации совершить беспрецедентный технологический и промышленный скачок во всем мире. вперед, начиная с 19 века, но нефть и ее древние углеродные собратья являются своего рода изгоями Cегодня. Это связано с тем, что появились неопровержимые доказательства того, что нефть, несмотря на всю ее ценность, не только в транспортный сектор, но и любая другая деятельность человека, наносит серьезный ущерб окружающей среде, когда сгорел.

Какими бы ни были ваши идеи о том, как наилучшим образом удовлетворить энергетические потребности мира с населением, превышающим 7 миллиардов человек по состоянию на 2019 год, любой, кто когда-либо видел нефтяную скважину, даже из расстояние, не могу не оценить явный инженерный триумф, связанный с выкачиванием из земли чего-то, что находится не только глубоко в скале, но и в скале под дном океана сам. Нефтяные скважины бывают разных типов и имеют более яркую историю, чем вы могли ожидать.

«Масло» может относиться к ряду различных веществ, которые являются неполярными и жидкими при комнатной температуре. Многие виды масел обеспечивают питательную энергию. Они не растворяются в воде (вот почему масло трудно очищать, используя только воду), поскольку их длинные водородно-углеродные химические цепи гидрофобны («водобоязнь»). «Нефть» в данном контексте относится к веществу, которое в значительных концентрациях обнаружено на Ближнем Востоке, у берегов Венесуэлы, Северной Америки и некоторых других регионах.

Нефть (также обычно называемая нефтью, от латинского слова «петра», или порода, и олеум, или нефть, является одним из трех основных ископаемое топливо, название, данное веществам, образовавшимся в течение многих миллионов лет из живых материалов, но не из настоящих окаменелостей. Два других типа натуральный газ а также каменный уголь. Ожидается, что в совокупности ископаемые виды топлива будут обеспечивать подавляющую часть мирового энергоснабжения после 2050 года, несмотря на то, что громкие опасения ученых и экологических групп по поводу планетарного потепления, частично вызванного их горение.

Электричество, отопление и транспорт можно считать основными видами использования нефти и ее когорт, но Ископаемое топливо распространяется на производство, приготовление пищи, косметику и другие отрасли промышленности. хорошо.

По состоянию на 2018 год нефть опережала природный газ, на долю которого приходилась большая доля потребления энергии в США, поскольку нефть составляла от 36 до 31 процента для природного газа (и 13 процентов для угля, в результате чего ископаемое топливо составляет 80 процентов топлива в США. потребляется). Увеличение использования техники бурения, известной как гидроразрыв, или «гидроразрыв» с целью извлечения природного газа из-под земли спровоцировал всплеск потребления этого топлива, начиная с 1990-х годов.

Все указывает на то, что в обозримом будущем будет большой спрос на исправно функционирующие нефтяные скважины. Как уже отмечалось, нефть обеспечивала 36 процентов потребностей Америки в энергии по состоянию на 2018 год и давала почти половину всей энергии, полученной из ископаемого топлива. Эти «внутренние» показатели претерпели быстрые изменения в первой пятой 21 века, но в целом ископаемые Ожидалось, что на топливо будет приходиться практически одинаковая доля потребления энергии как внутри страны, так и в мире в 2040.

• В 2017 году США производили почти 20 миллионов баррелей сырой нефти объемом 44 галлона в день. Это 880 миллионов галлонов, или более двух с половиной галлонов на человека.

Масло используется - и на данный момент в большинстве случаев требуется - для передвижения транспортных средств. (Пусть вас не смущает терминология: вещество, называемое «бензином», происходит из нефти, в то время как природный газ - это совсем другое.) Он также используется непосредственно для обогрева зданий и производства электричество. В производстве нефтехимическая промышленность использует нефть в качестве сырья для производства таких продуктов, как пластмассы, растворители и другие товары.

В отличие от появления телефона, трансплантации человеческого сердца или беспроводного радио, нет ни одного человека, которому можно было бы приписать звание «» изобретателя нефтяных скважин.

Нефтяные скважины с бамбуком бурлили в Китае еще в далеком прошлом. 347 г. до н. Э., и это были амбициозные проекты: с помощью этой технологии были достигнуты глубины до 800 футов. Только в 1500-х годах масло, взятое из земли, использовалось в дневных лампах.

Первые нефтяные скважины достигли Европы, Канады и США в 1850-х годах благодаря обещаниям зарождающегося Промышленная революция, которая опиралась на ранее невообразимые объемы производства энергии для поддержания собственного бурный рост.

На протяжении ХХ века введение паро-добыча, горизонтальное бурение и наконец компьютеризация продолжал расти и формировать добывающий аспект бурно развивающейся нефтяной промышленности. Увеличение добычи означает все больше и больше скважин, и это был результат, наряду с некоторыми, возможно, предсказуемыми «черными глазами» в отрасли.

• По состоянию на 2016 год только в США было зарегистрировано более 1500 нефтяных компаний.

Как на самом деле находится нефть до того, как она будет удалена из земли, и как инженеры-нефтехимики определяют стоит ли обнаруженный склад нефти затрат на извлечение его из-под земли любыми способами проще всего? Хотя большая часть внимания, уделяемого нефтяным скважинам, естественно, сосредоточена на их видимой функции, немногие люди понимают, как вообще кто-то знает, где поставить эти внушительные конструкции.

Одна особенно малоизвестная особенность добычи нефти: правда, что она обнаружена под землей, это не тот случай, когда он существует в удобных бассейнах, резервуарах или даже потоках, например сок в дереве. По большей части его нужно удалить изнутри настоящих камней, пусть и больших. (Представьте, что вам нужно перенести серьезную операцию на челюсть, чтобы удалить один проблемный зуб.)

К счастью для нефтяной промышленности, природа делает большую часть работы по обеспечению доступности нефти, выталкивая часть ее из горных пород, которые часто оказываются под водой. невероятное внутреннее давление. Это позволяет людям, ищущим нефть, найти путь к основному источнику, расположенному глубже в недрах Земли.

Чтобы правильно следовать приведенному здесь материалу, требуется диаграмма нефтяной скважины, поскольку большая часть терминологии незнакома большинству людей.

Каждую нефтяную скважину необходимо пробурить до того, как вокруг нее можно будет разместить оборудование, и это то, что подразумевается под термином "буровая установка«После того, как этот тяжелый ствол будет использован для создания скважины шириной от шести дюймов до трех футов, стенки скважины укрепляются обсадными колоннами, сделанными из различных материалов слоями.

Насосный насос для нефтяной скважины расположен над верхней частью скважины, где нефть, удаленная снизу, направляется в одну сторону. Этот "производственное дерево"сбоку немного напоминает лошадь, и в ней есть компоненты с соответствующими названиями. Уздечка соединяет стержень, толкающий вертикально вниз в колодец, с «головой» лошади, которая перенаправляет силу горизонтально вдоль балансира. Серия тщательно продуманных уровней, шкивов и шестерен ведет к первичному двигателю, источнику механической энергии на противоположном конце производственного дерева.

Сегодня для бурения нефтяных скважин используются два основных метода. В горизонтальное бурение, идея состоит в том, чтобы добывать нефть, которая ориентирована в основном в боковом направлении по отношению к земле. Это ситуация, наиболее часто наблюдаемая в горных сланцах из-за того, как формируется сама порода (она имеет тенденцию к боковому разрушению под высоким давлением).

Горизонтальная буровая установка имеет J-образную форму, что означает, что ее операторы должны сначала выяснить, как далеко следует сверлить прямо вниз, прежде чем двигаться более горизонтально (а не на 90 градусов). Как только эта глубина будет определена, следующим шагом будет поиск прямого угла для оптимизации доступа к маслу внизу и с одной стороны.

При ГРП ("гидроразрыв"), новый метод, который начал применяться в конце 20-го века, жидкость под высоким давлением, содержащая песок и другой необработанный материал закачивается через ранее пробуренные стволы скважин, такие как вышеупомянутое горизонтальное бурение колодцы. Несмотря на успех гидроразрыва с точки зрения эффективности, его экологические последствия сделали его мишенью для экологических групп.

Например, более 90 процентов жидкости, необходимой для гидроразрыва, остается в земле после ее помещения, а потребность в воде чрезвычайно высока. Другие проблемы включают воздействие токсинов, грунтовые воды и загрязнение, а также снижение качества местного воздуха.

Большинство более ранних моделей, которые считались частью нынешней эпохи нефтяных скважин, были буровыми станками с А-образной рамой, которые все еще используются сегодня, в основном, в исследовательских миссиях. Существуют сверла большого диаметра (с большим отверстием), которые используются в ситуациях, когда точность хирургического вмешательства не является проблемой.

Тип используемого шнека (фактическая часть бурового инструмента) зависит от местных условий под землей, в той степени, в которой они известны или могут быть предсказаны. Например, если образец из данной области имеет высокое содержание грунтовых вод, вероятно, будет выбран полый шнек. Процессы оценки и бурения на самом деле отличаются только масштабом от того, какую лопату использовать для вырытия ямы под столб на заднем дворе.

Как вы, возможно, догадались, портативные буровые установки для бурения нефтяных скважин попали на сцену, а обычная модель весит значительные, но управляемые 265 фунтов или около того. При необходимости их можно установить на грузовики.

20 апреля 2010 года нефтяная вышка названа Глубоководный горизонт, расположенный у Мексиканского залива, на юго-восточном побережье США, взорвался, в результате чего погибли 11 рабочих. За три месяца до того, как инженеры владельца буровой установки, British Petroleum (BP), смогли закрыть поврежденный Macondo значительно ниже По оценкам, в океан попало около 4 миллионов галлонов сырой нефти, что сделало это худшее происшествие такого типа с точки зрения чистой шкала.

После взрыва последовало бесчисленное количество судебных исков, экологические последствия которого были серьезными и все еще оцениваются десятилетие спустя. Когда происходят такие неудачи, закрытие поврежденного колодца становится логистическим кошмаром из-за того, что он находится под водой, а также из-за фантастического давления в игре.

Если вы хотите посмотреть короткометражный мультфильм о работающей нефтяной скважине, см. Ресурсы для видео на YouTube, в котором изображено именно это. Они могут быть большими и громоздкими на вид, но нефтяные скважины - это элегантные и сложные машины, невзирая на любые последствия их усердного развертывания.