Нефтегазовое дело. Полный курс. Том 2

 
 
Â.Â.ÒÅÒÅËÜÌÈÍ  
 
 
 
 
 
ÍÅÔÒÅÃÀÇÎÂÎÅ ÄÅËÎ.  
ÏÎËÍÛÉ ÊÓÐÑ 
 
 
Ó÷åáíèê 
 
 äâóõ òîìàõ 
 
3-å èçäàíèå 
 
 
 
Òîì II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
Ìîñêâà 
Âîëîãäà 
«Èíôðà-Èíæåíåðèÿ» 
2024
1 
 


УДК 622.323/.324 
ББК 33.36 
 
Т37 
 
 
 
 
Рецензенты: 
профессор Ижевского государственного технического университета имени  
М. Калашникова, доктор технических наук Кузнецов Николай Павлович; 
профессор Московского государственного открытого университета имени 
В. Черномырдина, доктор технических наук Захаров Юрий Никитович; 
профессор Российского государственного геологоразведочного университета  
имени С. Орджоникидзе, доктор технических наук Михайлов Юрий Васильевич 
 
 
 
 
 
 
 
 
Тетельмин, В. В.  
Т37 
 
Нефтегазовое дело. Полный курс : учебник. В двух томах. Том 2 / В. В. Тетельмин. - 3-е изд. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 400 с. : ил., 
табл.  
 
 
ISBN 978-5-9729-2023-5 
ISBN 978-5-9729-2022-8 (Т. 2) 
 
Приведено  систематическое  описание  процессов  и  агрегатов,  используемых  в  
нефтегазовой отрасли. Освещены вопросы общей и нефтепромысловой геологии, по- 
следовательно  изложены  основные  стадии  производства  буровых  работ,  испытания   
и обустройства нефтяных и газовых скважин. Рассмотрены физика нефтяного пласта,  
порядок исследования скважин, реологические и технологические аспекты разработки  
месторождений. Показаны способы эксплуатации добывающих скважин, системы про- 
мыслового  сбора  и  подготовки  углеводородов  к  транспортировке,  объекты  нефте-   
и газохранилищ, основы технологических расчетов и особенности эксплуатации основ- 
ных сооружений и оборудования магистральных нефте- и газопроводов. Дано описание  
способов переработки нефти и газа.  
Для студентов и преподавателей нефтегазовых и геологических факультетов, спе- 
циалистов-технологов и инженеров-разработчиков оборудования.  
 
УДК 622.323/.324 
ББК 33.36 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2023-5 
” Тетельмин В. В., 2024 
ISBN 978-5-9729-2022-8 (Т. 2) 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 


 
 
 
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ 
 
 
 
ÃËÀÂÀ 9. Ðàçðàáîòêà ìåñòîðîæäåíèé óãëåâîäîðîäîâ 
...................... 
9 
9.1. Режимы работы залежей углеводородов ..................................................... 9 
9.2. Эксплуатационные объекты и системы их разработки 
............................ 13 
9.3. Гидродинамические методы исследования скважин ............................... 15 
9.3.1. Цели исследования скважин и пластов 
........................................... 15 
9.3.2. Исследование скважин на приток  
при установившихся режимах фильтрации  .................................. 16 
9.3.3. Исследование скважин при неустановившихся режимах  
фильтрации ........................................................................................ 18 
9.4. Особенности разработки нефтяных месторождений ............................... 19 
9.5. Особенности упругого режима работы пласта ......................................... 23 
9.6. Добыча тяжёлой нефти и битумов ............................................................. 26 
9.7. Особенности разработки газовых и газоконденсатных  
месторождений 
............................................................................................. 28 
9.8. Искусственные методы воздействия на нефтяные пласты 
...................... 31 
9.9. Нормы отбора углеводородов из скважин и пластов ............................... 37 
9.10. Реологические аспекты разработки месторождений нефти .................. 38 
9.10.1. Режим установившейся фильтрации нефти в пласте .................. 38 
9.10.2. Приток вязкой нефти к галерее в упругом режиме  
фильтрации ...................................................................................... 41 
9.10.3. Приток вязкой нефти к скважине в упругом режиме  
фильтрации ...................................................................................... 43 
9.10.4. Приток вязкопластичной нефти к скважине в жёстком  
и упругом режимах фильтрации ................................................... 46 
9.10.5. Образование застойных зон в пласте при добыче нефти ........... 48 
9.10.6. Увеличение нефтеотдачи за счёт улучшения реологических 
свойств пластовых флюидов 
.......................................................... 50 
9.11. Особенности разработки месторождений сланцевых  
углеводородов 
............................................................................................ 53 
9.11.1. Технология гидравлического разрыва пород 
............................... 53 
9.11.2. Особенности разработки месторождений сланцевой нефти ...... 60 
9.11.3. Особенности разработки месторождений сланцевого газа ........ 66 
3 
 

 
Òåòåëüìèí Â. Â.   ÍÅÔÒÅÃÀÇÎÂÎÅ ÄÅËÎ. ÏÎËÍÛÉ ÊÓÐÑ 
 
 
ÃËÀÂÀ 10. Ýêñïëóàòàöèÿ äîáûâàþùèõ ñêâàæèí, ñèñòåìû  
ñáîðà è ïðîìûñëîâîé ïîäãîòîâêè óãëåâîäîðîäîâ ..... 
71 
10.1. Подготовка скважины к эксплуатации  ................................................... 71 
10.2. Эксплуатация нефтедобывающих скважин 
............................................. 73 
10.2.1. Движение газожидкостной смеси в скважине ............................. 73 
10.2.2. Фонтанный и газлифтный способы эксплуатации скважин 
....... 76 
10.2.3. Газлифтный способ эксплуатации скважин ................................. 80 
10.2.4. Насосный способ эксплуатации скважин 
..................................... 82 
10.2.5. Оборудование ствола добывающих скважин 
............................... 87 
10.2.6. Оборудование устья добывающих скважин 
................................. 89 
10.3. Особенности конструкции газовых скважин 
и добычи природного газа 
........................................................................ 93 
10.4. Средства измерения количества добываемой  
и перекачиваемой жидкости .................................................................... 96 
10.5. Системы промыслового сбора углеводородов  
....................................... 99 
10.5.1. Промысловый сбор скважинной продукции 
................................ 99 
10.5.2. Системы промыслового сбора природного газа ........................ 103 
10.6. Системы промысловой подготовки углеводородов ............................. 104 
10.6.1. Промысловая подготовка нефти 
.................................................. 104 
10.6.2. Установка комплексной подготовки нефти ............................... 107 
10.6.3. Промысловая подготовка газа ..................................................... 108 
 
ÃËÀÂÀ 11. Ïåðåðàáîòêà è õðàíåíèå óãëåâîäîðîäîâ ...................... 111 
11.1. Переработка нефти  
.................................................................................. 111 
11.1.1. Продукты переработки нефти 
...................................................... 111 
11.1.2. Первичная переработка нефти 
..................................................... 113 
11.1.3. Вторичная переработка нефти 
..................................................... 117 
11.1.4. Очистка нефтепродуктов 
.............................................................. 122 
11.1.5. Типы нефтеперерабатывающих заводов .................................... 123 
11.2. Переработка газов и газофракционирующие установки ..................... 126 
11.3. Производство нефтехимического сырья 
................................................ 130 
11.4. Хранение нефти и нефтепродуктов 
........................................................ 137 
11.4.1. Классификация нефтебаз.............................................................. 137 
11.4.2. Объекты нефтебаз и их размещение ........................................... 138 
11.4.3. Резервуары и их оборудование 
.................................................... 140 
4 
 

 
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ 
 
 
11.4.4. Потери нефти и нефтепродуктов из резервуаров ...................... 143 
11.5. Хранение и распределение газа .............................................................. 145 
11.6. Автозаправочные и газонаполнительные станции ............................... 148 
 
ÃËÀÂÀ 12. Îñíîâíûå ñîîðóæåíèÿ ìàãèñòðàëüíûõ  
òðóáîïðîâîäîâ, îáîðóäîâàíèå  
è ñèñòåìû ïåðåêà÷èâàþùèõ ñòàíöèé 
............................. 152 
12.1. Состав сооружений магистральных трубопроводов  ........................... 152 
12.1.1. Магистральные нефтепроводы .................................................... 152 
12.1.2. Магистральные газопроводы ....................................................... 155 
12.2. Проектирование и конструктивные решения магистральных 
трубопроводов ......................................................................................... 157 
12.2.1. Порядок проектирования магистральных трубопроводов ....... 157 
12.2.2. Конструктивные решения магистральных трубопроводов ...... 164 
12.3. Трубы и арматура для магистральных трубопроводов ........................ 163 
12.4. Сварка, изоляция и профилирование трубопроводов .......................... 168 
12.5. Классификация, состав и компоновка перекачивающих станций ...... 173 
12.6. Центробежные насосы и нагнетатели газа  ........................................... 177 
12.6.1. Принцип действия центробежных нагнетателей 
....................... 177 
12.6.2. Гидравлические характеристики центробежных насосов  
и способы их изменения 
............................................................... 179 
12.6.3. Конструкции основных магистральных  
и подпорных насосов 
.................................................................... 182 
12.6.4. Схемы соединения магистральных и подпорных насосов.  
Рабочая точка системы ................................................................. 187 
12.6.5. Приведённые характеристики центробежных  
нагнетателей газа .......................................................................... 188 
12.7. Приводы центробежных нагнетателей .................................................. 192 
12.8. Технологические схемы перекачивающих станций ............................. 195 
12.8.1. Нефтеперекачивающие станции  
................................................. 195 
12.8.2. Компрессорные станции  
.............................................................. 199 
12.9. Камеры приёма и пуска поточных средств ........................................... 203 
12.10. Вспомогательные системы насосного цеха 
......................................... 204 
12.11.Силовые расчёты трубопроводов .......................................................... 206 
12.11.1. Нагрузки, воздействия и напряжения в трубопроводах ......... 206 
12.11.2. Расчёт толщины стенок труб ..................................................... 209 
5 
 

 
Òåòåëüìèí Â. Â.   ÍÅÔÒÅÃÀÇÎÂÎÅ ÄÅËÎ. ÏÎËÍÛÉ ÊÓÐÑ 
 
 
12.11.3. Устойчивость подземных трубопроводов ................................ 211 
12.11.4. Балочные трубопроводы  ........................................................... 215 
12.11.5. Элементы механики хрупкого разрушения труб 
..................... 218 
12.11.6. Неразрушающий контроль трубопроводов 
и механика разрушения 
.............................................................. 224 
12.12. Стресс-коррозия и условия её развития 
............................................... 228 
12.13. Усталостное распространение трещин ................................................ 230 
 
ÃËÀÂÀ 13. Îñíîâû ãèäðîäèíàìè÷åñêîãî è òåõíîëîãè÷åñêîãî 
ðàñ÷̘òà ìàãèñòðàëüíûõ òðóáîïðîâîäîâ  ........................ 235 
13.1. Гидродинамические основы расчёта 
...................................................... 235 
13.1.1. Основные характеристики потока реальной жидкости ............ 235 
13.1.2. Режимы течения потока жидкости 
.............................................. 237 
13.1.3. Сдвиговое течение вязкопластичной жидкости в трубе 
........... 241 
13.1.4. Потери напора на трение и местные  .......................................... 243 
13.1.5. Коэффициент гидравлического сопротивления 
при течении вязкой нефти  
.......................................................... 244 
13.1.6. Коэффициент гидравлического сопротивления  
при течении «неньютоновской нефти» 
...................................... 245 
13.1.7. Введение в поток нефти антитурбулентных присадок ............. 246 
13.1.8. Гидравлический удар в нефтепроводах 
...................................... 249 
13.2. Истечение нефти через отверстие .......................................................... 252 
13.3. Основы технологического расчёта нефтепроводов 
.............................. 258 
13.3.1. Уравнение баланса напоров для участка нефтепровода 
........... 258 
13.3.2. Последовательное и параллельное соединение  
трубопроводов 
............................................................................... 260 
13.3.3. Самотечные участки нефтепровода ............................................ 261 
13.3.4. Нефтепроводы с промежуточными  
перекачивающими станциями и их расстановка по трассе ...... 264 
13.3.5. Укрупнённый расчёт вариантов нефтепровода ......................... 267 
13.4. Транспорт природного газа 
..................................................................... 269 
13.4.1. Подготовка газа к транспортированию ...................................... 269 
13.4.2. Коэффициент сопротивления трения для потока газа  
в трубе ............................................................................................ 271 
13.4.3. Расчёт изотермического течения газа в трубопроводе ............. 272 
6 
 

 
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ 
 
 
13.4.4. Изменение температуры газа по длине газопровода 
................. 274 
13.4.5. Расчёт газопровода в стационарном режиме работы ................ 275 
13.4.6. Способы интенсификации перекачки газа ................................. 277 
 
ÃËÀÂÀ 14. Ñïåöèàëüíûå ñïîñîáû ïåðåêà÷êè íåôòè  
è íåôòåïðîäóêòîâ ..................................................................... 281 
14.1. Последовательная перекачка нефти и нефтепродуктов 
....................... 281 
14.2. «Горячая» перекачка нефти  ................................................................... 284 
14.2.1. Особенности технологии горячей перекачки нефти ................. 284 
14.2.2. Теплообмен и коэффициент теплопередачи при стационарном 
режиме горячей перекачки 
........................................................... 286 
14.2.3. Распределение температуры вдоль потока транспортируемой 
нефти. Формула Шухова .............................................................. 289 
14.2.4. Смена режимов течения и потери напора 
в «горячем» нефтепроводе  
.......................................................... 291 
14.3. Перекачка водонефтяной эмульсии ....................................................... 293 
14.4. Применение депрессантов при перекачке нефти 
.................................. 295 
14.5. Перекачка газонасыщенной нефти 
......................................................... 298 
14.6. Мазут как транспортируемая среда 
........................................................ 300 
 
ÃËÀÂÀ 15. Îñîáåííîñòè ýêñïëóàòàöèè ìàãèñòðàëüíûõ  
òðóáîïðîâîäîâ ........................................................................... 303 
15.1. Неразрушающий контроль и диагностика трубопроводов 
.................. 303 
15.2. Контроль работоспособности оборудования и трубопроводов .......... 309 
15.3. Техническое обслуживание и ремонт центробежных нагнетателей .. 314 
15.4. Организация эксплуатации оборудования  
перекачивающих станций ...................................................................... 317 
15.5. Структура диспетчерской службы ......................................................... 321 
15.6. Пуск, остановка и ведение технологического процесса перекачки 
.... 324 
 
ÃËÀÂÀ 16. Ýêîëîãè÷åñêèå àñïåêòû  
íåôòåãàçîâîãî êîìïëåêñà ..................................................... 328 
16.1. Экологические риски и безопасность нефтегазовых объектов 
........... 328 
16.2. Техногенное воздействие добычи и использования углеводородов  
на окружающую среду 
............................................................................. 331 
16.2.1. Воздействие на водную среду 
...................................................... 331 
7 
 

 
Òåòåëüìèí Â. Â.   ÍÅÔÒÅÃÀÇÎÂÎÅ ÄÅËÎ. ÏÎËÍÛÉ ÊÓÐÑ 
 
 
16.2.2. Воздействие на атмосферу ........................................................... 336 
16.2.3. Воздействие на почву  .................................................................. 339 
16.2.4. Воздействие на недра ................................................................... 343 
16.2.5. Воздействие на здоровье населения  
........................................... 349 
16.3. Последствия сжигания попутного нефтяного газа  
на окружающую среду 
............................................................................. 351 
16.4. Случаи крупных аварий при обращении с углеводородами  .............. 359 
16.5. Средства борьбы с нефтяными загрязнениями  
.................................... 364 
16.5.1. Методы и техника утилизации отходов бурения 
....................... 364 
16.5.2. Физико-химические средства борьбы  
с нефтяными загрязнениями на море  
......................................... 367 
16.5.3. Сорбционная технология борьбы  
с нефтяными загрязнениями 
......................................................... 369 
16.6. Геоэкологическая экспертиза объектов недропользования ................ 372 
 
ÃËÎÑÑÀÐÈÉ  ...................................................................................................... 375 
 
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ .................................................................................. 392 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 

 
 
ÃËÀÂÀ 9 
ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÀ ÌÅÑÒÎÐÎÆÄÅÍÈÉ ÓÃËÅÂÎÄÎÐÎÄÎÂ 
 
 
9.1.  
Ðåæèìû ðàáîòû çàëåæåé óãëåâîäîðîäîâ 
 
 
Задачей технологии добычи нефти как прикладной науки является получение максимальной нефтеотдачи пласта при минимальных затратах. Для решения этой задачи необходимо с возможно большей точностью установить 
следующие параметры: геометрию и физические размеры залежи; начальное 
содержание флюидов; пористость и проницаемость пород коллектора; состав 
нефти; пластовое давление и температуру; давление насыщения нефти газом; 
характеристику подстилающих водоносных горизонтов.  
 
Процесс добычи нефти и газа включает в себя три этапа. Первый – это 
движение нефти и газа в пределах пласта к скважинам под действием разности давлений в пласте и на забое скважины. Этот этап называется разработкой месторождения. Второй этап – движение нефти и газа к дневной поверхности от забоя скважины до устья. Этот этап называется эксплуатацией 
нефтяных и газовых скважин. Третий этап – сбор продукции скважин и подготовка нефти и газа к транспортированию потребителям. В ходе третьего 
этапа нефть, попутный газ и вода отделяются друг от друга, после чего пластовая вода закачивается обратно в пласт для поддержания пластового давления, а газ направляется потребителям. В ходе подготовки природного газа 
от него отделяются пары воды, сероводород, углекислый газ и механические 
примеси. 
 
Тип залежей зависит от пластового давления, температуры и компонентного состава углеводородов, который постоянно меняется в процессе разработки, что может привести к перераспределению фаз и даже к изменению типа залежей. Существует следующая классификация залежей: 
- газовые (Г) – состоят в основном из метана; 
- нефтяные (Н) – нефть с содержанием растворённого газа менее 
200 м3/м3; 
- нефтегазовые (НГ) – газовые с нефтяной оторочкой, запасы свободного газа превышают запасы нефти; 
- газонефтяные (ГН) – нефтяные с газовой шапкой, запасы нефти превышают запасы газа; 
- газоконденсатные (ГК) – в зависимости от содержания конденсата С5+ 
подразделяются на низкоконденсатные – 20 г/м3; среднеконденсат- 
ные – от 20 до 100 г/м3; высококонденсатные – более 100 г/м3; 
9 
 

 
Òåòåëüìèí Â. Â.   ÍÅÔÒÅÃÀÇÎÂÎÅ ÄÅËÎ. ÏÎËÍÛÉ ÊÓÐÑ 
 
 
- нефтегазоконденсатные (НГК) – запасы свободного газа и конденсата 
превышают запасы нефти; 
- газоконденсатонефтяные (ГКН) – нефтяные залежи с газоконденсатной шапкой.   
 
Разработка месторождений – это комплекс мероприятий, направленных 
на обеспечение притока нефти и газа из залежи к забою скважины. В этот 
комплекс входит порядок размещения скважин на площади, очередность их 
бурения и ввода в эксплуатацию, установление и поддержание определенного режима их работы. 
 
С учетом перечисленных параметров составляется предварительная программа разработки залежей, которая включает в себя количество скважин и их 
размещение; способ вскрытия нефтяного пласта; установление величины отбора нефти и газа для каждой скважины и залежи в целом. Необходимость закачки воды или газа в пласт с целью поддержания давления выявляется, исходя из 
данных промысловых наблюдений. 
 
Существуют следующие виды энергии, за счет которых осуществляется 
добыча нефти и подъем её на поверхность: 
- потенциальная гидростатическая энергия; 
- потенциальная энергия сжатого газа; 
- потенциальная упругая энергия жидкостей и горных пород;  
- энергия, привнесенная в скважину извне. 
 
Первые три вида энергии являются природными и используются, когда их 
величина достаточна для разработки залежей. В этом случае залежь разрабатывается без поддержания пластового давления (ППД). 
 
В случае, когда собственной энергии пласта недостаточно, осуществляется закачка технологической жидкости, которая пополняет потенциальную энергию пласта. При закачке высокосжимаемых сред (природного газа, диоксида 
углерода, воздуха) увеличивается как гидростатическая энергия, так и энергия 
расширяющегося газа. 
 
Четвёртый вид энергии является искусственным. В разрезе многих добывающих скважин существуют высоконапорные пласты. Энергия этих пластовдоноров с помощью специальных технических средств может быть направлена 
на добычу нефти из продуктивного горизонта. В этом случае привнесенная 
энергия является природной. 
Контакты вода – нефть и газ – нефть в залежах не бывают представленными строго геометрической плоскостью вследствие проявления капиллярных 
эффектов и изменчивости проницаемости пласта. 
Отобранные из продуктивного пласта нефть и газ должны быть замещены 
соответствующими объемами какой-либо жидкости в результате: 
10