Книга "Нефть и Газ" представляет собой доступное изложение учебного курса "Введение в нефтегазовый бизнес". Данный учебный курс раскрывает основы нефтегазовой геологии, описывает все основные процессы поиска, добычи и переработки нефти, освещает практические способы нефтедобычи, затрагивает юридические и экономические аспекты деятельности нефтедобывающих компаний. Книга также содержит обзоры прессы профильных изданий, материалы научных статей и книг, а также материалы консалтинговых компаний и корпоративных учебных курсов, находящихся в открытом доступе.
Учебный курс предназначен для изучения студентами вузов и слушателями бизнес-школ, желающими повысить свои знания в области нефтегазового бизнеса. В дополнение к данному учебному курсу рекомендуется к изучению бизнес-кейс "Роснефть 2030", который содержит полезную практическую информацию о перспективах развития нефтегазовой отрасли. Бизнес-кейс также содержит правильные ответы на вопросы кейса, и дополнен практическими задачами по нефти и газу, с решениями.
Книга "Нефть и Газ" написана в научно-популярном стиле, для широкого круга читателей.
Тимофей Крылов
Нефть & Газ. Учебный курс
От автора
Книга "Нефть & Газ" представляет собой доступное изложение учебного курса "Введение в нефтегазовый бизнес". Данный учебный курс раскрывает основы нефтегазовой геологии, описывает все основные процессы поиска, добычи и переработки нефти, освещает практические способы нефтедобычи, затрагивает юридические и экономические аспекты деятельности нефтедобывающих компаний. Книга также содержит обзоры прессы профильных изданий, материалы научных статей и книг, а также материалы консалтинговых компаний и корпоративных учебных курсов, находящихся в открытом доступе.
Учебный курс предназначен для изучения студентами вузов и слушателями бизнес-школ, желающими повысить свои знания в области нефтегазового бизнеса. В дополнение к данному учебному курсу рекомендуется к изучению бизнес-кейс "Роснефть 2030", который содержит полезную практическую информацию о перспективах развития нефтегазовой отрасли. Бизнес-кейс также содержит правильные ответы на вопросы кейса, и дополнен практическими задачами по нефти и газу, с решениями.
Книга "Нефть & Газ" написана в научно-популярном стиле, для широкого круга читателей.
Об авторе
Крылов Тимофей Алексеевич
Базовое образование получил в 1994 – 1998 г.г. в РЭА им. Плеханова по специальности "Финансы и Кредит". В 1996–1997 г.г. проходил стажировку в Школе Экономики и Права Университета г. Гетеборга (Швеция). В 2002 – 2003 г.г. обучался по программе MBA в Школе Бизнеса в г. Йончепинге (Швеция).
Сведения о трудовой деятельности:
С 1998 по 2002 г. работал менеджером по закупкам в компании ИКЕА. С 2003 по 2005 – независимый консультант ряда шведских компаний. Среди основных клиентов: производственный концерн ITAB, Группа фабрик Sveba-Dahlen, шведские торгово-розничные сети.
В 2006 г. Крылов Т.А. принимал участие в качестве консультанта в проекте по описанию бизнес-процессов компании ОАО НК "Роснефть", проводившемся в преддверии эмиссии акций компании и их размещения на Лондонской Фондовой Бирже и на российском фондовом рынке.
С 2004 года занимается преподавательской деятельностью в бизнес-школах и тренинговых компаниях Москвы. Автор тренинга "Инструментарий подготовки компаний к IPO" и "Основы современного предпринимательства", а также других тренингов по финансовому менеджменту, по организации бизнес-процессов, по привлечению инвестиций.
В 2009 – 2010 г.г. принимал участие в организации и подготовке экономической части "Программы освоения континентального шельфа РФ до 2030 г. компании НК "Роснефть".
Тимофей А. Крылов владеет методиками оценки стоимости компаний, анализа инвестиционных проектов, методами финансового моделирования и построения вероятностных финансовых моделей.
В настоящее время Тимофей А. Крылов работает старшим преподавателем в РЭУ имени Г.В. Плеханова, читает учебные курсы по предпринимательству и привлечению финансовых ресурсов в бизнес.
Тимофей Крылов разработал методику работы с бизнес-кейсами, с которой можно ознакомиться на сайте
Введение в нефтегазовый бизнес. Учебный курс
1.1. Основы нефтегазовой геологии
1.1.1. Строение земной коры
Основную роль в формировании залежей нефти и газа играют осадочные породы, которые образовались в древние времена на месте морей. Земная кора, сложенная горными породами, по происхождению делится на два типа:
✓ вулканическая – образованная прорывами земной коры и, как следствие, извержениями частей жидкой мантии, которая находится в земле под большим давлением, на ее поверхность;
✓ осадочная – образованная останками животных и растений, которые, погибая, опускаются на дно морей, и, перемешиваясь с песком и илом, образуют материнский пласт, который впоследствии становится основой для образующейся в нем нефти.
Материнский пласт – это порода, непосредственно в которой происходит формирование массы углеводородов. Материнские пласты, из которых на сегодняшний день добываются углеводородные ресурсы, образовались от 60 до 2 миллионов лет назад. Это, как раз, время завершения обитания на Земле огромных млекопитающих и начала наступления ледника. Поэтому можно условно сказать, что сегодняшняя нефть, которую мы потребляем, сделана в некотором смысле из динозавров.
1.1.2. Образование залежи [1] углеводородов
Первоначально, как сказано выше, останки животных и растений, опускаются на морское дно. На дне останки начинают разлагаться, и, под действием последующих отложений, опускаются все глубже и глубже, пока не достигают глубины в 3–4 километра. На такой глубине на осадочную породу действует огромное давление! Можно условно сказать, что каждые 10 метров в толще земли или воды дают увеличение давления примерно на одну атмосферу. Не трудно посчитать, что на глубине в три километра, на породу будет действовать давление примерно в 300 атмосфер!
На этой глубине под огромным давлением останки живых организмов, и вообще любые органические вещества, разлагаются на столь мелкие фракции, что переходят фактически в жидкое состояние. Именно на этом этапе происходит образование углеводородов – сложных органических соединений с различным сочетанием атомов углерода C и водорода H в его молекулах.
После этого начинается обратный процесс. Углеводороды очень подвижны, легче воды, имеют высокую текучесть, поэтому они легко поднимаются, т. е. диффундируют наверх. Достигая поверхности земли, сотни тонн углеводородов ежегодно попадают в атмосферу, где испаряются и их съедают миллиарды бактерий, населяющих воздушное пространство.
Несмотря на то, что большая часть углеводородов бесследно исчезает в атмосфере, некоторая их часть формирует запасы нефти и газа, которые мы впоследствии используем. Однако для формирования этих запасов необходимо несколько условий. Первое условие – это наличие материнского пласта, в котором образуются углеводороды. Второе – это наличие над ним пласта-коллектора, через который нефть диффундирует наверх. Виды структур пород-коллекторов представлены на рисунке ниже.
Породы-коллекторы обычно характеризуются пористостью и проницаемостью .
Пористость – это способность породы содержать в себе нефть и газ в структуре своего пористого пространства. Пористость бывает высокой и низкой. В противоположность точки зрения обычных людей, нефть в резервуаре-коллекторе находится именно в этих порах, которые задерживают в себе жидкие углеводороды подобно тому, как кухонная губка задерживает в себе воду после того, как Вы помоете ей посуду. Нефть не хранится в бассейнах, резервуарах или пещерах, как это думает большинство людей.
Проницаемость – это характеристика структуры протоков и каналов, которые соединяют поры в породе-коллекторе. Именно проницаемость позволяет мигрировать жидкой нефти, что дает нам возможность извлекать ее через скважины и обеспечивает постоянный приток, т. е. дебит нефти.
Третье условие образования залежи нефти – это наличие ловушки. Нефть, как уже говорилось, обладает меньшей плотностью, чем вода, и даже в глубоких залежах она будет проявлять тенденцию постоянно подниматься вверх под действием окружающих ее грунтовых вод. Существует несколько типов геологических структур, которые обеспечивают такую возможность миграции углеводородов.
Ловушка – это область, ограниченная непроницаемой породой, например, солью или сланцами. Когда миграция нефти и газа сквозь проницаемую породу-коллектор останавливается такой ловушкой, в земной коре формируется резервуар нефти и газа, называемый структурой , или месторождением. Месторождение – это вскрытая, разработанная структура. Общая схема ловушки с углеводородной структурой изображена на рисунке ниже.
1.1.3. Типы углеводородных ловушек
В геологии различают несколько типов углеводородных ловушек. Основные типы ловушек показаны на рисунке ниже.
Сводная , или купольная ловушка, возникает в областях, где пласты геологических пород вспучиваются под действием внутреннего давления. Одна из разновидностей сводных ловушек, солянокупольная ловушка возникает под действием роста соляного столба из глубинных скоплений воды. Соль деформирует и подпирает осадочные породы, в том числе и нефтегазоносные слои. По мере того, как нефтеносный слой принимает форму купола, углеводороды постепенно мигрируют в верхнюю его часть, как более легкие соединения, а вода опускается вниз. Месторождение принимает форму линзы с диаметром в несколько сотен метров или километров.
Тектоническая экранированная ловушка создается в результате поднятия части земной коры и образования тектонических разломов. В результате избыточного давления происходит отрыв и смещение пластов с перекрыванием одного пласта другим.
Литологическая антиклиналь , с выклинивание коллектора, формируется при волнообразной деформации поверхности земной коры, словно волны, расходящиеся по поверхности земли при вулканическом извержении. При этом возникает длинная, узкая складка породы-коллектора, выпуклостью направленная вверх. Такое месторождение имеет вытянутую форму.
Стратиграфическая , или структурная ловушка, образована смещением горных пород и перекрыванием породы-коллектора слоем непроницаемой породы.
1.1.4. Характеристики продуктивного пласта
Продуктивным пластом называют породу-коллектор, ограниченную ловушкой, в месте наибольшей концентрации и содержания углеводородного сырья. Существует три основных типа скоплений углеводородов в продуктивных пластах:
1. Сухой газ или газовый конденсат (нефть в таких случаях отсутствует);
2. Нефтяная залежь и "газовая шапка" (большое количество газа растворено в нефти, а его избыток располагается над нефтяной зоной);
3. Ненасыщенная нефть (в таких структурах нефть, как правило, достаточно вязкая, и недостаточное количество газа не дает возможность сформироваться "газовой шапке");
На схеме пример нефтегазоносного месторождения.
Горизонтом называют глубину залегания продуктивного пласта, т. е. ту глубину, на которую бурят скважину.
Интервалом называют диапазон глубин, в котором размещается продуктивный пласт.
Существует пять основных признаков, которые позволяют геологам говорить о наличии нефтегазоносного продуктивного пласта:
1. Наличие насыщенной материнской породы с высоким содержанием органических соединений;
2. Наличие породы-коллектора с высокой пористостью и проницаемостью, необходимой для того чтобы обеспечить экономически обоснованный запас углеводородов для разработки месторождения и высокий дебит нефти, достаточный для обеспечения промышленной добычи;
3. Присутствие породы-покрышки , способной образовать ловушку и задерживать нефть;
4. Наличие ловушки – трехмерного образования из коллектора и покрышки, действующего как барьер для миграции нефти наверх или расползанию в стороны;
5. Правильная последовательность геологических событий, которая приводит к формированию углеводородов с последующим их задержанием и сохранением в ловушке.
1.2. Виды и характеристики нефти и нефтепродуктов
2.1.1. Химический состав нефти
Сырая нефть – это смесь из многих химических веществ, однако углерод (С), водород (Н) и сера (S) составляют в ней более 95 %. Химическая валентность углерода – 4, валентность водорода – 1. Это означает, что один атом углерода может присоединить к себе четыре атома водорода. Если атомы углерода соединяются друг с другом по всем четырем электронным орбиталям, как бы образуя углеродную решетку, то получается каменный уголь, графит, или даже алмаз, в зависимости от силы давления, оказываемого на вещество.
Если говорить о нефти, то в ее состав входят тяжелые и легкие жидкие соединения углеводородов, а также газы. Так, газообразные углеводороды имеют от одного до пяти атомов углерода. Молекулы легкой нефти имеют шесть и более атомов углерода. Тяжелая нефть – это молекулы с 12-ю атомами углерода и более.
К углеводородным, или нефтяным газам принято относить Метан CH4, Этан C2H6, Пропан C3H8, Бутан C4H10 и Пентан C5H12. Такие углеводородные соединения еще называют парафинами , или предельными углеводородами . Условные схемы нефтяных газов представлены на иллюстрации.
Формально, Пентан C5H12 принято относить к углеводородным газам, однако на практике этот газ достаточно тяжел. Поэтому в процессе добычи при атмосферном давлении и обычной температуре окружающей среды, этот газ имеет жидкую форму. Пентан является основным компонентом газового конденсата .
Газовый конденсат – это белая или светло-желтая смесь жидких углеводородов плотностью менее 0,78 г/см3, состоящая из молекул пентана и других высших легких фракций нефти, получаемая в результате их конденсации при нормальном давлении и температуре.
Помимо вышеописанных соединений, в состав нефти также могут входить нафтены – это циклические соединения, например Циклопентан C5H10 и Циклогексан C6H12, а также могут входить ароматики – например, Бензол C6H6, Толуол C7H8, Ксилол C8H10.