Шахтная разработка нефтяных месторождений

ШАХТНАЯ РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (а. oil extraction, oil mining; н. Schachtabbauverfahren, Schachtabbau der Erdollagerstatten; ф. exploitation des mines petroliferes, exploitation miniere de petrole; и. explotacion de yacimientos petroliferos por minas; beneficio de depositos de oil por pozos) — способ добычи нефти или нефтенасыщенной породы из нефтяного пласта-коллектора с помощью подземных горных выработок или подземных скважин, сооружённых в нефтяной шахте. Применяется для разработки залежей с высоковязкими нефтями (природными битумами), а также неоднородных энергетически истощённых залежей нефти средней вязкости.

Шахтный способ добычи нефти известен с 18 века. В разное время он достигал промышленных масштабов на месторождениях Пешельбронн (Франция), Витце и Гайде (Германия), Кымпина и Сарате-Монтеору (Румыния), Хагисияма (Япония), Керн-Ривер и Норт-Тисдейл (США). Например, на месторождениях Пешельбронн было построено более 30 шахт на глубине до 400 м и добыто за 1735-1962 1,1 млн. т нефти. В Германии такой способ добычи нефти применялся в 1875-1931, в Японии — в 1940-45. Он использовался также на нефтяных месторождениях Австрии, Чехословакии, Польши, Канады и других стран.

В России добыча нефти шахтами осуществлялась на многих месторождениях с конца 19 века (первая попытка имела место на Уйташском месторождении в Дагестане). До 1943 разрабатывали залежи природного битума из подземных выработок на Шугуровском месторождении (было сооружено 4 штольни и завод производственной мощностью 500 тысяч м³ битуминозного песчаника в год). В 1932 на одном из участков Старогрозненского месторождения был построен рудник, на котором к 1935 общая протяжённость горных выработок достигла 645 м. Самый большой опыт шахтной разработки нефтяных месторождений накоплен на Ярегском месторождении в Коми ACCP, где с 1939 ведётся промышленная разработка залежей (в конце 80-х гг. — единственной промышленной нефтяной шахты в мире).

Нефтяная шахта (рис. 1) включает в себя объекты: надшахтный комплекс зданий и сооружений (надшахтные здания подземного и вентиляционного стволов, подъёмные установки, административно-бытовой комбинат, компрессорную, котельную, ремонтно-механическую мастерскую, вентиляционную и др.); подъёмный и вентиляционной стволы; околоствольный двор с камерами центрального водоотлива, центральные подземные подстанции, склада взрывчатых материалов, центральную нефтеловушку с ёмкостями для сбора добываемой жидкости и насосной станции; электровозное депо с камерой противопожарного поезда, камеру чистки вагонеток, грузовую и порожняковую выработку, комплекс горных выработок с насосными камерами для подачи напорной воды на буровые станки, сбора, транспорта нефти и бурения скважин; инженерные сети электроснабжения, связи и сигнализации, теплоснабжения, паро- и водоснабжения, канализации, снабжения сжатым воздухом; автомобильные дороги и подъезды.

Шахтная разработка нефтяных месторождений осуществляется с помощью очистных, дренажных или комбинированных (включающих очистные и дренажные) систем разработки. При очистной системе нефтенасыщенная порода отбивается (разрушается), как правило, при помощи буровзрывных работ, грузится в забое погрузочными машинами на средства подземного транспорта и через шахтный ствол выдаётся на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций. При этом возможно комплексное использование сырья, т.к. вмещающие породы продуктивного пласта после выделения нефтяной фракций могут быть использованы как строительный материал, сырьё для химической промышленности и т.п.

При дренажной системе нефть извлекается посредством буровых скважин, пробуренных из предварительно пройденных горных выработок. Применяется в тех случаях, когда природное углеводородное сырьё находится либо в подвижном (текучем) состоянии, либо может быть приведено в такое состояние искусственно — термическим воздействием на продуктивный пласт. Поэтому различают системы природной шахтной (природношахтной) разработки, когда дренажная разработка осуществляется при использовании естественной энергии пласта, и термического шахтной (термошахтной) разработки, когда разработка проводится с воздействием на пласт паром, горячим газом (воздухом), горячей водой и другими теплоносителями.

При наиболее распространённой двухгоризонтной термошахтной разработке (рис. 2) с надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины закачивают в продуктивный пласт теплоноситель (например, пар), а отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных из расположенной в пласте добывающей галереи.

Сбор нефти производится в горных выработках, откуда она насосами подаётся на поверхность.

Опыт разработки Ярегского месторождения высоковязкой нефти показывает высокую эффективность применения технологии термошахтной добычи нефти. Конечная нефтеотдача повышается до 50-60% против 4%, достигнутых при природношахтной разработке, и 2% — при разработке скважинами с поверхности Земли, которые работают в естественном режиме.

Кроме того, непосредственный доступ к продуктивному пласту позволяет свести к минимуму потери теплоносителей до внесения их в пласт, осуществить более полное его вскрытие и использование запасов нефти, независимое от погодных условий выполнение всех работ, а также возможность вести разработку залежей нефти под населёнными пунктами, водоёмами, на сильно заболоченной местности. Недостатки шахтной разработки нефтяных месторождений: необходимость пребывания людей под землей, наличие активных газопроявлений, опасности, связанные с наличием газовой шапки, подошвенных или контурных вод, рыхлых пород или плывунов, и т.п.

Перспективными по геолого-техническим условиям для шахтной разработки нефтяных месторождений являются несколько десятков месторождений высоковязких нефтей и природных битумов в Татарии, Казахстане, Узбекистане, Азербайджане, Грозненской области, Краснодарском крае и др. Имеются также перспективы применения шахтной разработки нефтяных месторождений на залежах тяжёлых нефтей в ряде зарубежных стран — Канаде, Венесуэле, США, Кувейте и др.