Краткий обзор мирового и отечественного развития нефтяной, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности

Нефть и природный газ были известны людям еще несколько тысяч лет назад. В трудах древних ученых (Геродот, Плутарх, Плиний и др.) приводятся описания источников нефти, расположенных в Индии, Персии, Сирии, островах Средиземного моря, на Амударье, берегу Каспийского моря.

Нефть уже в древности применяли в качестве топлива, для освещения, в военном деле. Так, войска Чингисхана использовали горячие горшки с нефтью и стрелы при взятии Бухары.

Русские воины применяли стрелы, обмотанные тряпками пропитанными нефтью, в войнах с Половцами.

Войска царя Даурия шарами из хлопка, пропитанными нефтью обороняли Вавилон от войск Александра Македонского (331 г. до н.э.).

Первоначально люди использовали только жидкую нефть и продукты ее окисления – асфальты и битумы. Добыча нефти при этом проходила из специально вырытых ям и колодцев, глубина которых доходила до 60 м. Нефть извлекали из колодцев с помощью кожаных ведер, разливали ее в ямы и далее развозили на продажу.

Наиболее крупным центром колодезной добычи в средние века становится Апшеронский полуостров. Как следует из записей Аравийского ученого Абуль-Хасан-Масуди, в Баку добывали несколько видов нефти: белую, желтую, черную и синюю. О масштабах колодезной добычи можно судить по данным немецкого ученого Кемпфера, который подсчитал, что в Баку в 1683 году было добыто 13 тыс т нефти.

Наряду с нефтью были известны людям и месторождения горючих газов. В частности, факелы горючих газов в Дагестане, на Апшеронском полуострове служили маяками для судов, плавающих по Каспийскому морю. Описаны выделения горючих газов в Северной Америке, на островах Малайского архипелага, в Индии и в других местах.

Со временем потребность в нефти возрастала, и колодезная добыча уже не могла удовлетворить ее в полном объеме, т.к. рыть очень глубокие колодцы было трудно и небезопасно. На смену колодцам приходят нефтяные скважины.

Первые нефтяные скважины были пробурены в России в 1848 г. в Баку, на Кубани и в районе Ухты. Инициатором бурения скважин был чиновник горного управления Семенов. Для сравнения, в США первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 г. в штате Пенсильвания.

Первоначально скважины бурили примитивными станками с ручным приводом, ударяя острым долотом по дну скважины (ударное бурение, которое просуществовало до начала 20 века). Промышленное применение нефтяных скважин началось в России в 60-х годах 19 века на Апшеронском полуострове.

До середины 18 века добываемая людьми нефть применялась без дополнительной переработки. Но уже в 1745 г. впервые в мире, на реке Ухте была проведена перегонка нефти – начальный момент в истории мировой и отечественной переработки нефти.

В 1823 г. на Северном Кавказе, около г. Моздока братьями Дубиниными была построена первая кубовая установка для перегонки нефти. Установка функционировала 20 лет с выработкой нескольких десятков тонн осветительного керосина в год (объем куба был 500 л). При этом бензиновая фракция терялась, а мазут использовали для смазки колес или сжигали в мазутных ямах.

Первая промышленная нефтеперегонная установка была построена Воскобойниковым в районе Баку в 1837 г. В 1869 г. таких установок – «заводов» было уже 23, а в 1874г. – 123 «завода» на которых было выработано за год 80 тыс т осветительного керосина.

Для сравнения, в Англии керосин из нефти стали получать в 1848 г., а в США – в 1860 г.

Таким образом, переработка нефти в конце XIX века представляла собой, по существу, нефтеперегонные заводы, на которых основным продуктом был керосин. Заводы являлись частью нефтяного бизнеса и только в сочетании с добычей нефти и маркетингом приносили их хозяевам прибыль. Уровень технического оснащения заводов был невысок, в основном на них использовался тяжелый физический труд.

Начиная с последней четверти 19 века, внимание русских ученых было привлечено к остаточной фракции перегонки нефти – мазуту. После изобретения инженером Шуховым форсунки для сжигания тяжелого жидкого топлива мазут нашел применение в качестве топлива. Было начато производство смазочных масел путем перегонки мазута под вакуумом и с водяным паром. Большая роль в организации производства масел принадлежала Д.И. Менделееву. Минеральные масла, производимые в России, очень высоко ценились во всем мире.

В 1885–86 гг. перегонку нефти начали проводить на кубовых батареях непрерывного действия, позволяющих разделить нефть на 3–5 фракций в непрерывном режиме. Создатели батарей – русские инженеры Инчик, Шухов и Елин. Эти установки эксплуатировались на ряде заводов до 40-х годов
20 века.

В 1890 г. Шуховым и Гавриловым была запатентована трубчатая нефтеперегонная установка непрерывного действия, в которой непрерывный нагрев нефти осуществлялся в трубном змеевике печи, а разделение испарившейся нефти на фракции проводился в тарельчатых колоннах. Суть этого изобретения лежит в основе всех современных установок прямой перегонки нефти.

В начале 20 века практически вся добыча нефти была сосредоточена в районе Баку (Россия). В 1913 г. в России было добыто около 13 млн т нефти, из которых 82 % приходилось на Баку, 16 % – на Грозный, остальное – Урало-Эмбенский район, Майкоп, Фергана. В местах добычи была сосредоточена и переработка нефти.

Развитию нефтепереработки значительно способствовало появление разнообразных двигателей и транспортных средств на их основе, использующих как топливо различные фракции нефти.

В 1884 году немецким инженером Отто был изобретен двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием, который использовал в качестве топлива бензиновые фракции нефти.

В конце 19 века немецким изобретателем Дизелем был сконструирован двигатель с воспламенением от сжатия. В нем в качестве топлива нашли применение фракции дизельного топлива (180–350 ºС).

На базе этих двигателей в ряде стран в конце 19, начале 20 века возникает автомобильная промышленность (основной потребитель этих фракций нефти).

Еще больший импульс развитию технологии переработки нефти дало появление авиации сначала с использованием двигателей внутреннего сгорания, а затем и реактивных, которые потребовали использования в качестве топлива керосиновых фракций.

Если рассматривать нашу страну (20 век), то развитие нефтяной, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности следует разделить на ряд этапов. После гражданской войны были проведены большие работы, позволившие к 1928 г. восстановить разрушенные промыслы и заводы. Большая заслуга в этом принадлежит академику И.М. Губкину.

В годы первой пятилетки (1928–32 гг.) в области промыслового дела ударное бурение было полностью заменено на вращательное, сооружены новые нефтепроводы. В нефтепереработке началось перевооружение установок прямой перегонки нефти: кубовые батареи были заменены на трубчатые установки; мощность заводов по переработке нефти возросла в 2–3 раза. Были построены новые установки термокрекинга, строились заводы по производству автомобильных и авиационных масел.

Во второй пятилетке (1933–37 гг.) продолжилось строительство более мощных установок прямой перегонки нефти, термокрекинга. Было создано производство парафина. Начинается, наряду с Баку, Грозным, строительство заводов в Уфе, Ишимбае, Москве, Одессе, Хабаровске, Саратове.

Третья пятилетка (1938–42 гг.) пришлась на годы войны. Основное внимание было уделено развитию добычи нефти и развитию нефтепереработки в восточных районах страны, т.к. европейская часть страны была оккупирована.

Довоенный уровень добычи и переработки нефти был достигнут к 1949 г. К этому времени существенно возросла мощность установок прямой перегонки нефти. С 1966 г. в строй начали вводиться установки прямой перегонки нефти мощностью 6 млн т/год по сырью.

В 50–60-е годы развитие нефтепереработки шло по пути внедрения технологий переработки сернистых и парафинистых нефтей. В связи с чем, были разработаны и внедрены такие процессы как: гидрочистка дистилляционных фракций, гидрокрекинг остаточных фракций, депарафинизация масляных и дизельных фракций. Получили развитие процессы нефтехимии на базе нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов с получением спиртов, альдегидов, синтетических полимерных продуктов.

В конце 1991 г. распался Советский Союз. Россия перешла на новые экономические пути развития. Первая Российская нефтяная компания была создана в 1992 г. на базе крупных нефтяных месторождений Западной Сибири и двух нефтеперерабатывающих заводов – Волгоградского и Пермского и получила название «ЛУКОЙЛ».

В настоящее время основная часть добычи нефти приходится на частные компании. В табл. 1.1 приведены объемы добычи нефти вертикально интегрированными нефтяными компаниями России.

При этом экспорт за 1997, 1998 и 1999 гг. составил соответственно 105398, 113624 и 110728,5 тыс т, а поставки на НПЗ России за тот же период – 171513,7, 151621,1 и 158325,9 тыс т. Объем первичной переработки нефти в крупнейших компаниях «ЛУКОЙЛ» и «Юкос» составил примерно
18–20 млн т/год (1998 и 1999 гг.).

Очевидно, что вертикально интегрированные компании наращивают в основном добычу нефти, однако рост темпов нефтепереработки внутри страны существенно отстает от добычи.

Для поддержания объема добычи на необходимом уровне, а тем более повышения нефтеотдачи, используют новые физико-химические методы воздействия на пласт. К таким методам относятся: полимерное заводнение, применение новых реагентов – волокнисто-дисперсных систем, суспензий, активированных измельчением тонкодиспергированных минеральных систем, углеводородных композиций поверхностно-активных веществ (ПАВ), микробиологическое воздействие на пласт.

Таблица 1.1

Добыча нефти и газового конденсата в России (тыс т)

 

Компания	1997 г.	1998 г.	1999 г.	2001 г.	2002 г.
«ЛУКОЙЛ»	53420	53667,1	53670,7	62916,4	75490,0
«Юкос»	35601	34111,3	33817,9	58112,5	69887,7
«Сургут-нефтегаз»	33905	35171,4	36769,4	44027,6	49207,5
«Сиданко»	20254	19902,9	19219,3	9134,6	16261,9
«Татнефть»	24538	24439	23974	24611	24612
«Тюменская НК»	20885	19651	19600	40606	37501
«Сибнефть»	18165	17313	16543	20592	26327
«Башнефть»	15358	12891	12383	11864	11971
«Роснефть»	13042	12626	12369	14941	16112
«Славнефть»	12300	11783	11918	14927	–
«Восточная НК»	11184	10735	10548	–	–
«Онако»	7933	7888	7914	–	–
«Коми ТЭК»	3589	2511	3645	–	–
Всего НК	270180	262694	262373	301735	327371
Всего по России	305452	303370	302702	348066	379631

 

Большое значение имеет разработка экологически чистых микробиологических технологий очистки внутрискважинного оборудования от асфальто-смолисто-парафиновых отложений (АСПО), затрудняющих добычу нефти. Для борьбы с АСПО уже применяется большой ассортимент ингибиторов, удалителей АСПО, соле- и гидроотложений, а также модифицированный полиэтилен в качестве покрытия, т.к. его адгезия к отложениям снижена в 1,5–2,0 раза.

Разработка и внедрение этих комплексных мер способны на 1,5–2,0 % и более повысить добычу нефти за счет ее полного извлечения, сокращения простоя оборудования вследствие образования минеральных и органических отложений.