Физика пласта — наука, изучающая физические свойства пород нефтяных и газовых коллекторов; свойства пластовых жидкостей, газов и газоконденсатных смесей; методы их анализа, а также физические основы увеличения нефте- и газоотдачи пластов. В последние годы в Советском Союзе ни одно месторождение не начинают разрабатывать без детального изучения физических свойств пород пласта, пластовых жидкостей и газов — без этого нельзя осуществить научно обоснованную разработку месторождений нефти и газа. Эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсатных залежей связана с фильтрацией огромных масс жидкостей и газов в пористой среде к забоям скважин. От свойств пористых сред, пластовых жидкостей и газов зависят закономерности фильтрации нефти, газа и воды, дебиты скважин, продуктивность коллектора. По мере эксплуатации залежей условия залегания нефти, воды и газа в пласте изменяются. Это сопровождается значительными изменениями свойств пород, пластовых жидкостей, газов и газоконденсатных смесей. Поэтому эти свойства рассматриваются в динамике — в зависимости от изменения пластового давления, температуры и других условий в залежах. Важное место в курсе отводится физике и физико-химии вытеснения нефти и газа из пористых сред вытесняющими агентами. Эти материалы служат теоретической основой современных методов увеличения нефте- и газоотдачи пластов. В новом издании книги значительно расширены разделы, посвященные физике газов, газоконденсатных смесей и газовых коллекторов. Техника лабораторного анализа и аппаратура, используемая для определения свойств пород, пластовых жидкостей и газов, описаны схематично и лишь в объеме, какой, по мнению автора,необходим для пояснения основных положений теории анализа. Подробно техника лабораторных работ излагается в специальных практикумах.

Изложена гидродинамическая теория одно- и многофазной фильтрации жидкостей и газов в однородных и неоднородных пористых и трещиноватых средах. Рассмотрены задачи стационарной и нестационарной фильтрации и способы расчета интерференции скважин. Описаны гидродинамические методы повышения нефтегнзоотдачи. Неизотермическая фильтрация при тепловых методах воздействия на пласт и в естественных термобарических условиях. Для студентов нефтяных вузов и факультетов, обучающихся по специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений». Основоположниками отечественной школы теории фильтрации являются профессор Н.Е. Жуковский, академики Н.Н. Павловский, Л. С. Лейбензон. Исследования этих выдающихся ученых, их многочисленных учеников и последователей стали фундаментальной основой развития теории фильтрации в нашей стране. Н. Е. Жуковский (1847-1921 гг.) в 1889 г. опубликовал первую работу по теории фильтрации «Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод». Им впервые выведены общие дифференциальные уравнения теории фильтрации, показано, что напор как функция координат удовлетворяет уравнению Лапласа, указано на математическую аналогию теплопроводности и фильтрации. Им исследованы также вопросы капиллярного поднятия воды в пористой среде, решен ряд задач о притоке воды к скважинам. Н.Н. Павловскому (1884-1937 гг.) принадлежит определяющая роль в развитии теории фильтрации в гидротехническом направлении. В опубликованной монографии «Теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями и ее основные приложения» изложена разработанная им строгая математическая теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями. Им впервые многие задачи фильтрации воды были сформулированы как краевые задачи математической физики. Н.Н. Павловский впервые обосновал и прдложил применение метода электрогидродинамической аналогии (ЭГДА) для решения фильтрационных задач, что в последующем нашло широкое применение для решения задач фильтрации воды, нефти и газа в неоднородных коллекторах. Н. Н. Павловский впервые предложил использовать параметр Рейнольдса в качестве критерия существования закона Дерси, что имеет важное значение для исследования законов сопротивления при фильтрации. Фундаментальные результаты в развитии теории движения грунтовых вод получены академиком П. Я. Полубариновой-Кочиной. Л.С. Лейбензон (1879-1951 гг.)-основатель советской школы ученых и специалистов, занимающихся развитием теории фильтрации применительно к проблемам разработки нефтяных и газовых месторождений.

Настоящее учебное пособие составлено в соответствии С программой курса «Эксплуатация нефтяных скважин» для учащихся нефтяных техникумов. В нем отражены последние достижения в области развития и усовершенствования техники добычи нефти. Учебное пособие в первом разделе содержит расчетные и справочные материалы (формулы, номограммы, диаграммы, таблицы и др.), необходимые для решения задач по добыче нефти. В пособии приведены также некоторые материалы, формально не входящие в программу курса Эксплуатации нефтяных скважин (расчет насосных штанг, расчет уравновешивания станков-качалок, сбор и транспорт нефти и газа на промыслах и др.), но тесно связанные с вопросами добычи нефти и встречающиеся в комплексных задачах при курсовом и особенно при дипломном проектировании. Во втором разделе учебного пособия в качестве примеров приведено решение ряда типовых и более сложных задач. В книге применена общеупотребительная метрическая система единиц измерения. Для перевода внесистемных единиц измерения в международную систему СИ дана таблица в приложении.

Разработкой нефтяных месторождений называют осуществление научно обоснованного процесса извлечения из недр содержащихся в них углеводородов и сопутствующих им полезным ископаемых. Этот процесс включает разбуривапие месторождений и выработку запасов нефти и газа. Паука о разработке нефтяных месторождений относится к горным наукам. Горное дело — древнейший род занятий человека. Находить полезные ископаемые и пользоваться ими человек начал в каменном и бронзовом веках. Сами названия этих эпох в развитии человечества связаны с добычей и изготовлением орудий из камня и бронзы, т. е. с горным делом. В более позднее время (в конце XIX в.) для добычи нефти стали сооружать скважины. Первая скважина на территории нашей страны была пробурена ударным способом в 1864 г. в долине р. Кудако на Кубани русским предпринимателем А.П.Новосильцевым. В 1871 г. пробурили механическим способом скважину в Бакинском районе. С 70—80-х гг. XIX и особенно с начала XX в. быстро развивается механическое бурение скважин и происходит интенсивное увеличение добычи нефти в России. Однако, несмотря на бурный рост числа разведочных и добывающих нефть скважин и объема добычи нефти, выработка недр в начале XX в. осуществлялась путем нерегулируемой разработки месторождений на естественных режимах. В те годы еще не существовало научных основ добычи нефти, хотя над различными проблемами нефти, начиная с ее происхождения, геологии и разведки до транспорта, переработки и использования, работали многие крупнейшие ученые и инженеры России, в том числе Д.И.Менделеев, А.М.Бутлеров, И.М.Губкин, В.Г.Шухов. Даже в начале 20-х гг. XX в. не были известны или не использовались подавляющее большинство фундаментальных представлений о физике и механике нефтяных пластов и процессах извлечения из них нефти и газа. При этом основной закон фильтрации был открыт французским инженером Анри Дарси еще в 1856 г. при изучении движения воды в фильтрах водоочистных сооружений.

Для студентов и специалистов, планирующих связать свою профессиональную деятельность с разработкой шельфа, учебное пособие, которое может использоваться как введение в освоение и разработку шельфовых месторождений, имеет особое значение. Учебное пособие по этому предмету должно также быть достаточно общим, чтобы обеспечить читателя необходимыми сведениями для понимания всего комплекса вопросов, связанных с освоением и разработкой шельфовых месторождений Арктики. Поэтому это учебное пособие так долгожданно. Мы приветствуем инициативу научных сотрудников Университетского колледжа Ставангера и Российской-) государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина, которые в тесном сотрудничестве со специалистами Норвежского университета науки и техники Трондхейма и Санкт-Петербургского государственного технического университета при активном участии специалистов российских и норвежских нефтегазовых компаний подготовили это учебное пособие. Учебное пособие будет безусловно полезно специалистам в других отраслях промышленности, участвующим в проектах по освоению шельфовых месторождений Арктики на этапах исследования, проектирования, освоения, разработки и эксплуатации месторождений. Инициатива чрезвычайно своевременна, поскольку сотрудничество российских и зарубежных компаний в области исследования и разработки шельфовых месторождений, и в том числе Арктического шельфа России, становится все более активным. В силу всего вышеперечисленного мы рекомендуем данную книгу как источник полезной информации для читателей и надеемся, что она получит достойную оценку и распространение как среди студентов, так и среди широкого круга специалистов.

Социалистическое развитие народного хозяйства СССР и перспективы дальнейшего роста нефтяной промышленности поставили перед научными и промышленными кадрами нефтяников задачу создания научных основ разработки нефтяных месторождений. Огромный опыт, накопленный предприятиями и обобщенный министерствами нефтяной промышленности, обеспечил успешное разрешение этой задачи. Публикуемый труд является завершением определенного этапа развития советской научной мысли в области разработки нефтяных месторождений. Он подводит итог большим теоретическим исследованиям, проведенным по заданию промышленности в Московском ордена Трудового Красного Знамени нефтяном институте имени акад. И. М. Губкина в 1940—1947 гг. Непосредственная связь теории и практики, возможная лишь в условиях социалистического хозяйства, позволила всесторонне решать научные и прикладные задачи разработки нефтяных месторождений, проверяя и уточняя теоретические и методические положения в промысловой практике. Своеобразие публикуемого труда заключается в комплексном применении трех научных дисциплин — промысловой геологии, подземной гидродинамики и отраслевой экономики — к разработке такой единой целостной проблемы, как проблема рациональной эксплоатации нефтяного месторождения. В результате создается стройная теория разработки, основные контуры которой четко намечены в труде. Эта теория, неразрывно связанная с закономерностями социалистического развития народного хозяйства, переводит решение прикладных задач разработки нефтяных месторождений на научные основы и, что не менее важно, дает критерий выбора рациональных систем разработки, основанный на принципе наибольшей народнохозяйственной эффективности. Авторы стремились создать комплексную методику установления систем разработки, позволяющую учитывать и вводить в расчет различные геолого-технические и экономические параметры месторождений. Большую роль в этом отношении сыграли успехи советских исследователей в области подземной гидродинамики, явившейся связующим звеном между промысловой геологией и отраслевой экономикой. Комплексные методы проектирования были проверены при установлении систем разработки ряда важнейших нефтяных месторождений СССР. Эти системы были приняты промышленностью и ныне осуществляются на нефтяных промыслах Союза.

Почти с начала разнития нефтяной промышленности было признало, что проблема разработки нефтяных месторождений является самой сложной среди других в нефтяном деле. Это объясняется многими факторами. Во-первых, проектирование и контроль за разработкой и доразработкой нефтяных месторождений должны проводиться на основе согласования результатов многих научных дисциплин: геологии, геофизики, физики и физико-химии пласта, реологии, подземной гидродинамики, техники и технологии нефтедобычи, экономики. Некоторые из них в период возникновения нефтяной промышленности даже не существовали, а некоторые только начинали развиваться. Да и сейчас часть из этих научных дисциплин продолжает весьма существенно дополняться и совершенствоваться. Во-вторых, разработка нефтяных месторождений требует относительно (да и абсолютно) очень больших затрат и потому большой ответственности. В-третьих, разработка нефтяных месторождений связана с длительным процессом, протекающим в течение многих лет - чаще даже нескольких десятилетий. Поэтому не сразу удается распознать достижения или недостатки» заложенные в проекты разработки. Последнее иногда создавало благоприятную почву для развития конъюнктурных решений при проектировании разработки месторождений - видимость их простоты и дешевизны обнаруживалась не сразу и прельщала некоторых недостаточно компетентных в разработке людей.

Учитывая перечисленные факторы, становится совершенно очевидной необходимость обобщения опыта разработки нефтяных месторождений. К счастью, в последние годы на важность обобщения опыта разработки обратили серьезное внимание многие специалисты и были опубликованы соответствующие ценные монографии: кроме работ В.Е.Гавуры, на которые ссылается автор данной книги, укажу еще монографии К.С. Баймухаметова с соавторами.

Настоящая книга «Справочного руководства по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений» посвящен технологии эксплуатации скважин различными способами и обустройству промыслового хозяйства. Основное внимание при компоновке материалов уделялось методам расчета технологических процессов добычи нефти, выбору оборудования и режима его работы. По всем этим вопросам в нефтепромысловой литературе опубликован обширный материал, содержащий различные методики решения задач проектирования.

МЧС РФ прогнозирует 2003-2004 годы как период пикового числа техногенных катастроф в России. Такое положение вызвано предельным износом основных производственных фондов и технологического оборудования, в первую очередь, в нефтегазовой отрасли. Современное состояние технологического оборудования нефтегазовой отрасли характеризуется как критическое. В нефтяной промышленности свыше 20 лет эксплуатируется около 70 % магистральных нефтепроводов. Особо неудовлетворительная ситуация сложилась в газотранспортной системе России, наиболее интенсивно развивавшейся в период с 1975 по 1985 годы. В итоге к настоящему времени 13 % газопроводов эксплуатируется свыше 30 лет, 20 % от 20 до 30 и 34 % от 10 до 20 лет. Требует замены парк установленных на компрессорных станциях газоперекачивающих агрегатов (ГПА). При проектном моторесурсе 15-17 лет 15 % мощностей ГПА эксплуатируются более 25 лет. Парк ГПА на 85 % представлен газотурбинными установками., до 30 % которых морально и физически устарели. По нефтедобывающей промышленности степень износа основных производственных фопдов составляет более 60 %, а по отдельным нефтяным компаниям достигла 70 % (Башнефть. Татнефть, Онако и др.). По ряду нефтяных компаний выбытие основных производственных фондов превышает ввод новых мощностей (Юкос, Сиданко, Онако и др.). Износ оборудования нефтегазовой отрасли приближается к предельному уровню по условиям надежности его эксплуатации. Снижение уровня надежности приводит к отказам и, как следствие, к увеличению затрат на проведение ремонтно-восстановительных мероприятий, к убыткам от недополученной прибыли, высокой аварийности с серьезными экологическими последствиями.11овышению надежности нефтегазового оборудования, в том числе с предельно выработанным ресурсом, посвящено множество работ. Основным отличием данной книги является ее ориентированность на современные методы получения и обработки технологической и производст венной информации с использованием автоматизированных компьютерных систем. Подобные системы активно внедряются с начала 90-х годов прошлого века, и к настоящему времени накоплены большие объемы ценнейшей информации, позволяющие применять математические методы. требующие больших массивов данных 

Нефть и газ, являясь основными энергоносителями, играют значи тельную роль в экономике любого государства. Продукты нефгегазопереработки - основа всех видов топлива для транспорта (сухопутного, водного и воздушного), цонное сырье для химической промышленности. Нефть и углеводородные газы являются основой получения более пяти тысяч различных химических продуктов. В химической промышленности использование углеводородного сырья в широких масштабах позволяет заменить при производстве, например, синтетического каучука этиловый спирт, получаемый из пищевого сырья, дешевым синтетическим спиртом. Из нефти при со переработке получают бензин, керосин, дизельное топливо, смазочные масла, мазут, парафин, битум и другие нефтепродукты. Химическая переработка нефти и газа дает различные полимерные соединения: синтетические каучуки и волокна, пластмассы, краски и т.д. До 1917 г. основным нефтедобывающим районом был Кавказ. После национализации нефтяной промышленности начался период восстановления нефтепромыслового хозяйства, разрушенного в годы революции. В это же время открываются новые месторождения в Азербайджане, Туркмении, Дагестане, на Сахалине. В предвоенные и военные годы вводятся месторождения в Пермской, Оренбургской и Куйбышевской областях, в Башкирии и Татарии. После 1945 г. выявлены нефтяные и газовые месторождения в 'Туркмении, Узбекистане, Казахстане, Нижнем Поволжье, на Кубани, Украине и в Белоруссии. Значительным событием явился ввод в эксплуатацию в Западной Сибири нефтегазоносных площадей, которые в настоящее время превратили ее в основной нефтегазодобывающий регион страны. Принимаются меры по созданию Прикаспийского нефгегазового комплекса.