VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Путь нефти: добыча и подготовка

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Комиссаров Т.Н. 1

---

1МАОУ СОШ 3 УИОП

Осадчая О.В. 1

---

1МАОУ СОШ 3 УИОП

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение

Мы живем в городе, где значимость нефти очень велика.

В этом году нашему городу 35 лет. Его жизнь и развитие зародилось благодаря развитию нефтяной промышленности. Усинская нефть берет свое начало с Усинского нефтяного месторождения.

Первая большая нефть была получена в 1962 г. на реке Колва. Так было открыто Усинское нефтяное месторождение. Через 5 лет после этого началась его опытно-промышленная разработка. Наступила новая эпоха - эпоха освоения залежей «черного золота».

Жизнь в рабочем поселке Усинск забурлила. Многие из тех, кто прибыл на комсомольскую стройку, казалось бы, на пару лет, остались в Усинске навсегда.

Сегодня в Усинске работает свыше 1300 предприятий. И все ставки поставлены на нефть. Сегодня в объеме всей добываемой в Коми нефти усинская составляет более 70% [3].

Я захотел узнать, что же такое нефть, как ее добывают и очищают. Мне стало интересно, а что знают мои одноклассники и друзья о нефти. Так появилась гипотеза, что нефть добывает из недр земли, очищают и подготавливают перед использованием.

Это и стало темой моей исследовательской работы.

Актуальностьтемыисследования обусловлена важной ролью, которую играет нефть в развитии и жизнеобеспечении нашего города. Живя в «нефтяном» городе, мы должны иметь представление о том, что такое нефть, как ее добывают и перерабатывают.

Объект исследования: нефть.

Предмет исследования: добыча и подготовка нефти.

Целью работыявляется расширение моих знаний о нефти, рассмотрение и изучение способов ее добычи и подготовки.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Поиск и изучение интересного теоретического материала по теме исследования;

2. Изучение процесса подготовки нефти с помощью блок-схемы;

3. Изучение процесса подготовки нефти опытным путем;

4. Проведение социального опроса учащихся - выявление уровня знаний о добыче нефти детей младшего школьного возрастов (1-4 класс);

5. Обобщение собранной информацию, выводы.

Методы и приёмы, использованные в исследовательской работе:

- сбор, изучение и анализ литературы по выбранной теме;

- социологический опрос;

- лабораторные опыты;

- графики и иллюстрации;

- обобщение и анализ собранной информации.

Моя работа была разбита на 3 этапа: подготовительный, поисковый и итоговый (Приложение 1).

Ожидаемый результат:

- получение и изучение новой для меня информации о нефти, способах ее добычи и процесса подготовки на основе литературных данных, блок-схемы подготовки нефти и проведенного опыта;

- выявления уровня знаний учеников по исследуемой теме;

- презентация и защита выполненной исследовательской работы.

Научная новизнаработы заключается в самостоятельном изучении способов добычи и подготовки нефти при помощи проведения эксперимента в домашних условиях и составления блок-схемы.

Проведение анкетирования ребят на наличие знаний о нефти и ее добычи ранее никогда не проводилось в моем классе и среди моих друзей.

Практическая значимость заключается в проведении эксперимента по подготовке нефти с учетом моего возраста и имеющегося оборудования, а именно отделения воды от нефтесодержащей эмульсии (опыты были проведены в домашних условиях). Это было интересно и поучительно для меня. Также практическое значение имеет проведенный социологический опрос ребят - сделаны выводы о наличии знаний по выбранной тематике.

Этой работой я продолжаю мое исследование нефти, которое я начал в прошлом году. Проведенное мною исследование может быть полезно для тех ребят, у которых недостаточно знаний о нефти.

Мою работу можно использовать на уроках окружающего мира и классных часах.

2. Основная часть (теоретическая и практическая)

2.1 Добыча нефти

Сама по себе нефть - это полезное ископаемое, располагающееся глубоко в недрах Земли.

Я уже рассматривал и изучал некоторые свойства нефти. Мне кажется, это очень интересно и познавательно.

Нефть представляет собой горючую масляную жидкость.

Нефть имеет свой цвет, и даже запах. Она может быть, как светло-желтая, так и темно-коричневая. Встречается еще бесцветная, и даже черная нефть.

Ее запах может быть похож на запах мазуты или солярки. Нефть легче воды, не тонет и не растворяется в воде.

Нефть бывает легкая (фонтанный и насосный способ добычи) и тяжелая (шахтный способ). Это зависит от ее плотности.

Чем легче нефть, тем больше она имеет ценность. 

Ее залежи можно обнаружить только при помощи специальных установок и приспособлений. Даже сегодня это самое важное топливное сырье по всему миру [2].

Это главная «стратегическая жидкость» наших дней. Нефть дает огромное количество сырья для производства топлива, различных пластмасс, лаков, красок, т. е. того, без чего невозможно представить жизнь современного человека.

Нефть добывают в 80 странах мира. Для большинства нефтяная промышленность стала главной, а иногда и единственной отраслью специализации. Нефть - это деньги, процветание страны, это жизнь. Мировая экономика полностью зависит от нефти [3].

По запасам нефти Россия занимает 2 место в мире.

 В пределах России открыто более 1000 месторождений нефти, 830 из них разрабатывают.

Почти вся добываемая в мире нефть извлекается из нефтяных скважин, проходимых бурением земной поверхности или со дна морских водоёмов [3].

Продолжая изучать нефтяную тему, сегодня я рассмотрю добычу легкой нефти на суше и ее подготовку.

А как на самом деле добывают «черное золото»? 

Добыча нефти - очень сложный процесс.

Вот у нас болото, а нефть глубоко под землей. Сначала делают отсыпку болота песком. Потом нефтяники осваивают эту площадку: завозят трубы, оборудование, технику, буровую вышку.

Существует несколько методов добычи нефти:

Первичный - как только вскрывается пласт нефти, она с большой скоростью подается вверх по трубе скважины.нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления;

Вторичный - когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа;

Третичный - увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами. Этот метод затратный по энергии и, как правило, используется в уже старых, выработанных скважинах в которых нефть периодически начинает накапливаться.

Что касается способов добычи нефти, то таких существует два основных:

1. Фонтанный. Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Т.е. после того, как бурят скважину, нефть начинает фонтаном бить наружу. Нефть фонтанирует из-за разности давлений. На этом месте ставят нефтяную вышку и качают нефть [4].

Но всегда наступает момент, когда скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного оборудования.

2. Механизированный. Но по мере того, как мощность пласта падает, снижается такое давление. Тогда используют специальные насосы – погружные, насосы - качалки. С помощью этого насосного оборудования производится выкачка нефти на поверхность принудительно. Таким способом добывается порядка 85% всей нефти в мире.

Бурильщики бурят скважину и опускают трубы. Это называется проходка. Скважины очень глубокие и узкие. Человек туда не пролезет!

После того, как скважина пробуривается, ее обсаживают. Это значит - спускают длинную колонну стальных обсадных труб, а затем в пространство между стенкой скважины и наружной стенкой трубы закачивают обычный цементный раствор (Приложение 2). Это делается для того, чтобы скважина не осыпалась.

Но мы закрыли обсадной колонной и цементом нужный нам пласт! Поэтому выполняется перфорация колонны напротив пласта (Приложение 2). Спускается перфоратор с заложенными в него взрывными зарядами. Там заряды срабатывают и образуются дыры и каналы перфорации. Теперь нас не волнует вода с соседних пластов - мы проперфорировали скважину только напротив нужного [4].

На одном месторождении бурят несколько скважин. Их количество зависит от количества нефти, которую нашли геологи.

Работая над проектом, был проведен социологический опрос ребят из моего класса, учеников 4 класса, ребят с секций хоккея, дзюдо и английского языка. В опросе приняли участие 84 человека. Целью его проведение было выяснить, что ребята знают о добыче нефти. Было предложено ответить на вопросы анкеты (Приложение 3, 4).

Полученные сведения представлены в таблице (Приложение 5).

Анализ полученных данных показал, что:

- большинство ребят знают, что такое нефть и кто ее добывает - 80% и 87%;

- практически равное число ребят нефть и видели, и нет - 43 и 41человек соответственно;

- не все ребята знают, что нефть добывают не только на земле, но и на воде - только 12 человек из 84;

- 85% опрошенных знают, что нефть жидкая! Но есть такие, кто считает, что она газообразная;

- о главном показателе качестве нефти - плотности - знает только 33%. При ответе были названы также цвет, запах и температура.

Результаты анкетирования представлены в виде диаграмм и графиков (Приложение 6).

Я рассмотрел и изучил некоторые способы добычи нефти на основе литературных данных и интернета. Основываясь на этом, составил анкету для ребят. Выяснил их уровень знаний по теме, которую я изучаю.

2.2 Подготовка нефти

Нефть, добываемая из скважин, практически нигде не используется. Из скважины извлекается смесь двух нерастворимых жидкостей (нефти и воды). «Черное золото» на вид, как обычная грязная вода. Поэтому, прежде чем нефть отправится для производства различных товаров, ее необходимо очисть от газа, воды, солей и механических примесей!

Наличие воды в нефти приводит к удорожанию транспорта в связи с возрастающими объемами транспортируемой жидкости и увеличением ее вязкости. 

Наличие в нефти механических примесей (частиц песка и глины) вызывает износ трубопроводов, оборудования, затрудняет переработку нефти, образует отложения в холодильниках, печах и теплообменниках, что приводит к их быстрой поломке.

Промысловая подготовка нефти необходима для обеспечения определенных показателей качества нефти для ее дальнейшей переработки.

Правильная подготовка нефти - обязательный показатель ее качества. Первичная подготовка нефти происходит непосредственно на объектах ее добычи.

Система, необходимая для подготовки нефти, состоит из:

- трубопроводов;

- дожимных насосных станций;

- сепараторов;

- ступеней обезвоживания и обессоливания;

- специальной линии для устранения газа.

Первичная подготовка нефти подразумевает:

- дегазацию - удаление из сырья газов;

- обезвоживание - отделение нефти от воды;

- обессоливание - удаление лишних солей;

- удаление механических примесей [5].

1. Сначала нефть, газ и вода по промысловому сборному коллектору направляются в 1 сепаратор, где предварительным отделяется газ.

Выделившийся газ из сепаратора по газопроводу поступает на газоперерабатывающий завод (ГПЗ). Газ сжигается на факеле или идет на газоперерабатывающий завод.

2. Обводненная нефть из сепаратора направляется в 1 отстойник, где происходит предварительное отделение воды с механическими примесями, которая сбрасывается по водоводу в резервуар.

3. Далее в печи эмульсия нагревается до температуры 70 °С и направляется во 2 отстойник, где вода отделяется от нефти под действием температуры и химических реагентов. На промысле это происходит герметично.

Дома, с помощью родителей, я провел эксперимент по отделению воды от нефти.

Для этого мы собрали лабораторную установку.

В колбу наливаем нефтесодержащую жидкость, нефтяную эмульсию. Нагреваем и добавляем раствор деэмульгатора. Это химическое вещество, которое поможет разделить нефть и воду.

Затем тщательно перемешиваем в течении нескольких минут и даем отстояться.

Отделившийся прозрачный слой (вода) сливается в нижнюю колбу с фильтром. На фильтре остаются механические примеси.

Фотографии проведения эксперимента представлены в приложении. (Приложение 7).

4. Обезвоженная практически полностью в отстойнике нефть содержит в себе еще много солей, которые необходимо удалить.

Поэтому содержащая соли нефть из отстойника направляется в смеситель, куда подается пресная вода для ее обессоливания.

5. Обессоленная и обезвоженная нефть направляется для измерения количества и качества, где специальные приборы контролируют допустимое в нефти количество газа, воды и солей. 

Товарная нефть поступает в резервуары, оттуда нефть забирается насосами и транспортируется на продажу или на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ), где из нее получают необходимые продукты.

На основе полученных теоретических знаний, я с помощью родителей составил блок-схему подготовки нефти в программе Exel (Приложение 8).

По моему мнению, процесс добычи и подготовки нефти - очень сложный и интересный. Этой работой я продолжил мое исследование нефти, которое я начал в прошлом году.

3. Заключение

Эта тема заинтересовала меня ранее, поэтому я решил продолжить свои исследования в области нефти, углубить и расширить свои знания.

Нефть приносит огромную пользу человечеству. С ее помощью мы получаем свет, тепло, она приводит в движение автомобили, трактора, самолеты и корабли.

Мы живем среди нефти, продаем нефть, носим одежду из нее.

В работе над проектом я расширил свои знания о способах добычи и подготовки «черного золота», изучив информацию из различных источников (литература, интернет).

В ходе исследования было проведено анкетирование среди учащихся моего класса, 4 класса, друзей с секций хоккея, дзюдо и английского языка об имеющихся знаниях по данной теме.

По результатам опроса, выяснились, что большинство ребят знают, что такое нефть и кто и как ее добывает. На более сложные вопросы ответы не у всех были верны.

Все полученные данные проанализированы и представлены в виде графиков и диаграмм.

Проделав эксперимент в домашних условиях, я самостоятельно выполнил и увидел одну из ступеней подготовки нефти.

На основе полученных знаний сделана блок-схема подготовки нефти.

Я убедился в сложности процесса добычи и подготовки нефти.

Таким образом, моя гипотеза нашла подтверждение в моем исследовании: нефть добывают из недр земли и готовят перед использованием.

Также я приобрел опыт работы в программе «Power Point» и Exel, в которых можно оформлять слайды и вставлять фото, строить графики, диаграммы и схемы.

Итогом моей работы стало создание презентации и представление работы на школьной научно-практической конференции «Шаг в науку».

Список литературы

1. Комиссаров.Т.Н. Исследовательская работа «Свойства нефти. Необычное применение нефти» / Т.Н.Комиссаров.- Усинск.: МАОУ СОШ 3 с УИОП, 2018;

2. Втехина Н., Бахтина К. Учебно-исследовательский проект «Нефть – основа цивилизации» / Н.Втехина, К Бахтина // [Электронныйресурс]/ www.pundia.ru;

3. Усинск-онлайн // [Электронныйресурс]/ www.usinsk.online.ru;

4. Методы и способы добычи нефти: фонтанный и механизированный // [Электронныйресурс]/ www.pronpz.ru;

5. Подготовка нефти: правила, основные процессы, особенности // [Электронныйресурс]/ www.neftegaz-expo.ru;

6. Фотографии из личного архива.

Приложения

Приложение 1

Этапы подготовки проекта

Приложение 2

стенка обсадной колонны

Разрез нефтяной скважины

Перфорация нефтяной скважины

поверхность земли перфоратор
дыры и каналы перфорации
нефть				нефть

Приложение 3

Анкета «Что Вы знаете о добыче нефти?»

Приложение 4

Фото проведения социологического опроса

Приложение 4 (продолжение)

Приложение 5

Результаты проведения соц.опроса «Что Вы знаете о добыче нефти?»

Приложение 6

Результаты социологического опроса в графическом виде

Приложение 6 (продолжение)

Приложение 6 (продолжение)

Приложение 7

Фото проведение эксперимента

66888

655

Приложение 7 (продолжение)

Приложение 8

Блок-схема подготовки нефти