Все о нефти и не только. Полезные ископаемые: Нефть

Нефть - полезное ископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто черного цвета, хотя цвета нефти в разных районах различаются. Она может быть и коричневой, и вишневой, зеленой, желтой, и даже прозрачной. С химической точки зрения нефть - это сложная смесь углеводородов с примесью различных соединений, например, серы, азота и других. Ее запах также может быть различным, так как зависит от присутствия в ее составе ароматических углеводородов, сернистых соединений.

Углеводороды, из которых состоит нефть, - это химические соединения состоящие из атомов углерода (C) и водорода (H). В общем виде формула углеводорода - CxHy. Простейший углеводород, метан, имеет один атом углерода и четыре атома водорода, его формула - CH4 (схематично он изображен справа). Метан - легкий углеводород, всегда присутствует в нефти.

В зависимости от количественного соотношения различных углеводородов, составляющих нефть, ее свойства также различаются. Нефть бывает прозрачной и текучей как вода. А бывает черной и настолько вязкой и малоподвижной, что не вытекает из сосуда, даже если его перевернуть.

С химической точки зрения обычная (традиционная) нефть состоит из следующих элементов:

Углерод – 84%
Водород – 14%
Сера – 1-3% (в виде сульфидов, дисульфидов, сероводорода и серы как таковой)
Азот – менее 1%
Кислород – менее 1%
Металлы – менее 1% (железо, никель, ванадий, медь, хром, кобальт, молибден и др.)
Соли – менее 1% (хлорид кальция, хлорид магния, хлорид натрия и др.)
Нефть (и сопутствующий ей углеводородный газ) залегает на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. При этом на глубинах 6 км и ниже встречается только газ, а на глубинах 1 км и выше - только нефть. Большинство продуктивных пластов находятся на глубине между 1 и 6 км, где нефть и газ встречаются в различных сочетаниях.

Залегает нефть в горных породах называемых коллекторами. Пласт-коллектор - это горная порода способная вмещать в себе флюиды, т.е. подвижные вещества (это могут быть нефть, газ, вода). Упрощенно коллектор можно представить как очень твердую и плотную губку, в порах которой и содержится нефть.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ
Образование нефти – процесс весьма и весьма длительный. Он проходит в несколько стадий и занимает по некоторым оценкам 50-350 млн. лет.

Наиболее доказанной и общепризнанной на сегодняшний день является теория органического происхождения нефти или, как ее еще называют, биогенная теория. Согласно этой теории нефть образовалась из останков микроорганизмов, живших миллионы лет назад в обширных водных бассейнах (преимущественно на мелководье). Отмирая, эти микроорганизмы образовывали на дне слои с высоким содержанием органического вещества. Слои, постепенно погружаясь все глубже и глубже (напомню, процесс занимает миллионы лет), испытывали воздействие усиливающегося давления верхних слоев и повышения температуры. В результате биохимических процессов, происходящих без доступа кислорода, органическое вещество преобразовывалось в углеводороды.

Часть образовавшихся углеводородов находилась в газообразном состоянии (самые легкие), часть в жидком (более тяжелые) и какая-то часть в твердом. Соответственно подвижная смесь углеводородов в газообразном и жидком состоянии под воздействием давления постепенно двигалась сквозь проницаемые горные породы в сторону меньшего давления (как правило, вверх). Движение продолжалось до тех пор, пока на их пути не встретилась толща непроницаемых пластов и дальнейшее движение оказалось невозможным. Это так называемая ловушка, образуемая пластом-коллектором и покрывающим ее непроницаемым пластом-покрышкой (рисунок справа). В этой ловушке смесь углеводородов постепенно скапливалась, образовывая то, что мы называем месторождением нефти. Как видите, месторождение на самом деле не является местом рождения. Это скорее местоскопление. Но, как бы там ни было, практика названий уже сложилась.

Поскольку плотность нефти, как правило, значительно меньше плотности воды, которая в ней всегда присутствует (свидетельство ее морского происхождения), нефть неизменно перемещается вверх и скапливается выше воды. Если присутствует газ, он будет на самом верху, выше нефти.

В некоторых районах нефть и углеводородный газ, не встретив на своем пути ловушку, выходили на поверхность земли. Здесь они подвергались воздействию различных поверхностных факторов, в результате чего рассеивались и разрушались.

Добыча нефти - сложный и многоступенчатый процесс, поэтому необходим комплексный подход, включающий несколько стадий изучения, требующий огромных инвестиций и трудозатрат. Стремление к максимизации эффективности, сокращению издержек и исключению негативных последствий для окружающей среды подталкивает нефтедобывающие компании к внедрению инноваций и тщательному исследованию месторождения задолго до того, как на нем началась работа.

А стоит ли оно того?
Геологоразведка предшествует непосредственно добычи и требует огромных инвестиций, использования самых современных технологий, глубокой и всеобъемлющей экспертизы. Бурение самой простой неглубокой скважины обходится в миллионы рублей, на шельфе, например, в Северном море, затраты могут достигать 1,5 млрд, и это не предел.

На таком фоне значение всех этапов геологоразведки трудно переоценить, ведь каждая скважина, промахнувшаяся мимо нефти, может стать причиной огромных убытков. А для долгосрочного развития компании и отрасли в целом необходимо постоянно искать новые места залегания нефти. Даже небольшие перерывы чреваты резким снижением добычи в будущем.

В те времена, когда углеводороды практически не применялись в промышленности, а ценилась только их горючесть и вязкость, за миллионами баррелей никто не гнался. Поэтому добывали сырье часто там же, где увидели его на поверхности почвы, и никто не мог предугадать, когда оно закончится. По мере развития индустрии в начале двадцатого века потребовались большие объемы сырья, и именно это время можно считать точкой отсчета для геологоразведки в современном понимании.

Где искать нефть?
Одно из ключевых свойств нефти заключается в том, что она обладает меньшей плотностью, чем вода. Проверить это очень легко: налейте в любую емкость подсолнечного масла и добавьте воду. Вода окажется внизу, масло поднимется наверх. Если в емкости остался и воздух, представляющий собой смесь газов, то он расположится на самом верху, сформировав третий слой. Именно так нефтеносные пласты и формируются: снизу вода, посередине нефть, выше - природный газ. Породы, заключающие нефть и допускающие свободное перемещение и накопление жидкостей и газов, называются коллекторами. Чаще всего они - осадочные. Пористость коллекторов зависит от типов зерен, а также от наличия цемента. Проницаемость определяется размером пор и их сообщаемостью.

Главнейшими коллекторами нефти являются пески, песчаники, конгломераты, доломиты, известняки и другие, хорошо проницаемые горные породы. При этом для формирования коллектора необходимо, чтобы пористый слой был заключен между непроницаемыми слоями, например, глиной и гипсом.

Нефть залегает в так называемых "ловушках", в которых богатые углеводородами слои оказываются зажатыми между непроницаемыми слоями. Они являются главной добычей нефтяников. Но бурить наугад бесполезно, ведь большинство месторождений расположены на глубине более километра и с поверхности ловушки не видно. Чтобы увеличить шансы на успех, нефтяники используют аэрофотосъемку и сейсморазведку.

Аэрофотосъемка и сейсморазведка: это еще что?
Чтобы увеличить шансы на успех, человечество сначала научилось анализировать местность, по косвенным признакам определяя, где же находится нефть. Это направление получило развитие после появления аэрофотосъемки. В наши дни упор делается на аэромагнитную и гравиметрическую съемку - с помощью таких методов можно выявить структурные особенности почвы.

Более того, сегодня нефтяникам помогают и космические технологии: группировка российских научных спутников помогает определить, как формировалась почва, и где может залегать сырье. Важную роль играют и экспедиции, цель которых - выяснить, целесообразно ли начинать бурение.

Сегодня сейсморазведка на суше осуществляется с помощью специальных передвижных платформ и сети из тысяч высокоточных датчиков. Компьютеры на основе полученных данных составляют карту, на которой отчетливо видны не только очертания, но и сведения о составе тех или иных слоев. Дело в том, что разные по типу породы по разному отражают звук, то есть соль "поет" не так как, например, глина.

Звуковые волны способны пронизывать землю на 3 км в глубину и более. Почва хорошо проводит звук.

А как это работает в большой воде?
Специфика работы на шельфе заключается в том, что здесь приходится использовать пневматику. Сначала на дно опускается сеть датчиков, а затем корабль с помощью специальных звуковых пушек, высвобождающих сжатый воздух, отправляет звуковые сигналы, которые и позволяют узнать, что же находится под морским дном. Данные технологии применяются только вместе с целым комплексом мер по предотвращению влияния на морскую фауну.

Проверочная работа
После того как было принято решение о том, как глубоко и где конкретно находится ловушка с нефтью, приходит время проверочных скважин. На самом деле, если мы говорим о стратегической геологоразведке, то опорные, параметрические и структурные скважины могут буриться и на ранних этапах, чтобы определить, на какие месторождения компания может рассчитывать в будущем.

Если же говорить о запуске коммерческого использования конкретного месторождения, то здесь важно понять, сырье какой категории и в каком объеме находится под землей, насколько легко оно извлекается, и вообще, с точки зрения монетизации, стоит ли начинать здесь полномасштабную добычу?

Интересно, что первой целью при бурении поисковых скважин становится не сама нефть, а столбик породы, так называемого керна. На поверхность поднимают образец того или иного пласта цилиндрической формы, который затем направляется на детальный анализ в лабораторию. Сделав выводы о перспективах добычи нефти на основе структуры керна, пробу отправляют в специальное кернохранилище, где она будет оставаться всегда, даже когда само месторождение будет выработано.

Помимо физических проб, нужно добыть и дополнительную информацию. Например, о том, как пласт почвы меняется по мере удаления от скважины. Под землю могут опустить специальный геофизический зонд. Надо сказать, что нефтяники не лишены юмора. Этот метод называется каротаж от французского "carotte" ("морковь"). Уж очень высокотехнологичный зонд похож на морковку.

Вот такую трудоемкую работу приходится проделывать до полномасштабной добычи нефти.

Нефть - это важное полезное ископаемое. Она имеет осадочное происхождение и добывается по всему миру. На ней в буквальном смысле этого слова держится вся мировая экономика.

Добыча

Ведётся добыча нефти в тех местах, где геологи обнаруживают её месторождение. В таких местах строятся специальные нефтедобывающие сооружения. Они могут находиться не только на земле, но и на воде. Ведь очень часто залежи нефти обнаруживают, когда обследуют прибрежный шельф.

Это ископаемое топливо называют также «чёрным золотом» , потому что без неё не может существовать ни одна развитая страна. Россия - один из главных поставщиков нефти во всём мире. Богатые месторождения есть в Сибири, на Урале и на Дальнем Востоке, на Северном Кавказе, а также в некоторых других районах.

Но самые большие запасы обнаружены в арабских странах: Иране, Ираке, Саудовской Аравии. Экономика в них почти целиком построена на том, что они продают нефть в другие страны мира. Почему же «чёрное золото»?

Использование

Только что добытая (сырая) нефть обычно не используется. Зато её переработка позволяет получить многие виды топлива, например бензин, керосин. Из нефти получают мазут, из неё же делают пластик и другие материалы. Благодаря этому, не прекращается движение транспорта по всей планете. Большая часть привычных предметов тоже делается из материалов на основе нефти. Это буквально все атрибуты современной жизни, начиная от пакетов и пластиковых окон и заканчивая корпусами для новейших компьютеров.

Разные нефтепродукты делаются по разным технологиям. Цена у них тоже разная. Например, бензин очищается от примесей, и чем он чище, тем дороже он стоит. Однако есть и отрицательные свойства у такого ценнейшего сырья, как нефть. Её добыча и переработка наносят вред окружающей среде. А при сгорании топлива, пластика и других искусственных материалов в атмосферу попадают вещества, ядовитые для всего живого. Если же терпит крушение корабль-танкер с грузом нефти на борту, то это становится экологической катастрофой.

Запасы

Как и , добываемая нефть рано или поздно закончится. Через несколько десятилетий она начнёт заканчиваться, и придётся искать новые виды топлива, производить новые материалы. Сейчас уже разработаны и опробованы двигатели, которым не нужны ни бензин, ни керосин.

Но пока это всё только эксперименты. Поэтому мировая экономика по-прежнему целиком зависит от нефти. Многие вещи в мире стоят от того, сколько стоит её баррель (основная единица измерения, равняется 159 литрам). Задача людей состоит в том, чтобы перестать целиком зависеть от нефти. Многие аналитики считают, что тогда в мире станет гораздо меньше войн, а экономика станет гораздо стабильнее.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Что будет с энергетикой, если завтра весь мир откажется от бензина?

При нынешних темпах роста продажи электромобилей в мире будут удваиваться каждые три года. Они начнут доминировать на рынке уже в 2025-м, а дальнейшее ужесточение экологических требований и снижение себестоимости производства полностью вытеснят «грязный» автотранспорт до 2050 года.

В 2013-м продажи самых популярных электромобилей выросли вдвое, до 206 тыс. Власти Евросоюза поставили задачу к 2020 году увеличить количество электромобилей на дорогах до 8-9 млн и для этой цели субсидируют их покупку. Развивается инфраструктура: в 2011-м электрозаправок было около 12 тыс., а к 2020-му их число возрастет до 800 тыс. Производитель электромобилей Tesla Motors планирует покрыть сетью зарядных станций основные магистрали США до конца этого года, а к 2017-му построить завод по выпуску аккумуляторов мощностью 1 ГВт. Себестоимость батарей снизится на 30%.

Перемены в автомобильной индустрии повлекут за собой перестройку энергетической отрасли. Чтобы понять, в какой мере, можно представить, что весь мир пересел на электромобили уже сегодня.

Сколько понадобится энергии, чтобы обеспечить все электромобили? В России легковые машины в среднем проезжают 15,6 тыс. км в год, грузовые - в 4 раза больше. В США - 18,3 и 40,5 тыс. км соответственно. Согласно данным по 72 странам, средний пробег автомобиля составляет 16,4 тыс. км. В 2012 году все 1,14 млрд автомобилей в мире проехали 18,72 трлн км.

Общий расход топлива автотранспорта в 2011-м достиг 1,89 гигатонн условного топлива, что эквивалентно 2,53 трлн л бензина или 22,3 трлн кВт·ч энергии. Обычный автомобиль расходует 13,2 л бензина на 100 км, то есть примерно 117 кВт·ч. Популярный электромобиль Tesla Model S тратит всего 23,6 кВт·ч на 100 км. Таким образом, годовые затраты электроэнергии для всех электромобилей могут составить 4,42 трлн кВт·ч - примерно на 20% больше того, что вырабатывается сейчас.

Для производства такого объема на современных электростанциях с учетом их КПД понадобится сжигать порядка 1,9 млрд тонн каменного угля или 850 млрд куб. м природного газа. Строительство достаточного числа солнечных электростанций потребует 20 млн тонн поликристаллического кремния (ПКК). Если верить физикам, самые значительные, но пока условные объемы энергии получаются с помощью аннигиляции: при КПД 50% из 1 кг антиматерии выходит 25 млрд кВт·ч энергии. На мировой автопарк уйдет 177 кг.

Учитывая КПД ТЭС в 30-42%, для обеспечения всех электромобилей потребуется сжечь не более 950 млн тонн бензина. Это лишь 40% от топлива, сэкономленного за счет вытеснения двигателей внутреннего сгорания. Большая часть нефти идет на производство дизельного топлива и бензина, поэтому спрос на нее упадет в несколько раз.

Более того, сегодня лишь 4% электроэнергии вырабатывается из нефти (41% - из угля, 22% - из природного газа, 16% - ГЭС, 12% - АЭС). С ужесточением экологических стандартов эта доля едва ли увеличится. Получается, что лишняя нефть может оказаться слабо востребованной и в производстве электроэнергии. При резком сокращении спроса и цен на нефть эксплуатация значительной части месторождений углеводородов станет нерентабельной. Зато сократятся выбросы углекислого газа в атмосферу - с 5,7 млрд нынешнего автопарка до 2,4 млрд тонн, выработанных электростанциями.

На самом деле беспокоиться нефтяникам еще рано. Аналитики Goldman Sachs считают, что продажи электромобилей в 2020 году не превысят 1%, их коллеги из PwC и Navigant Research придерживаются более оптимистичных оценок (2,3 и 3% соответственно). Правительство США ставило задачу увеличить число электромобилей на дорогах до 1 млн к 2015-му, однако пока их в 4 раза меньше. Китай также не выполняет поставленную два года назад задачу повышения доли электромобилей. В середине 2014-го на один электромобиль приходилось 200 обычных машин.

Специалисты Министерства энергетики США отмечают, что автопроизводители предпочтут создание более экологичных и эффективных двигателей внутреннего сгорания, а не радикальные перемены в своем модельном ряду. Топ-менеджеры крупнейших автомобильных корпораций (Toyota, Volvo и Renault-Nissan) согласны, что большое будущее имеют гибриды с двигателем внутреннего сгорания. По крайней мере, им это было бы гораздо выгоднее.

Каждый раз, когда человек слышит по радио или читает в газете, что нефть дорожает, у него возникает мысль, что в очередной раз повысятся цены на топливо.

Однако, если разобраться в процессе утилизации и переработки нефти, то можно заметить, что подорожание нефти сказывается не только лишь на ценах на топливо. Продукты переработки нефти используются для производства многих вещей и предметов, с которыми человек имеет ежедневный контакт, и даже не подозревает, что тот же чайник, зубная щётка, телевизор когда-то раньше были всего лишь “чёрной жидкостью”.

Естественно, большая часть добытой нефти идёт на производство пластмассы (это полимерное вещество, которое, в свою очередь, синтезируется из мономеров), которая входит в состав, как уже говорилось выше, зубной щётки, пластмассового чайника, корпуса телевизора и мониторов для компьютеров, игрушек для детей, изоляции кабелей, посуды, светильников, упаковок, спортивного инвентаря. То есть для всего, что состоит из пластмассы или же пластика .

Получается, что человек даже не задумывается о масштабах использования нефти и сколько именно «нефтяных» предметов прошло через его руки сегодня.

К примеру, нефть идёт на получение так называемого АСБ-пластика, который, в свою очередь, используется для изготовления крупных деталей автомобиля, для производства оболочки многих кабелей, игрушек и обувной подошвы. Из стирола, который так же является продуктом переработки нефти, изготавливают канцелярские принадлежности, холодильники и даже сантехнику.


Всем известный полиэтилен , который сейчас является самым часто используемым упаковочным материалом, когда-то раньше был нефтью. Кроме того, он используется и при производстве бутылок и других ёмкостей.

Многие знают, что для изготовления очков и многих осветительных приборов используют оргстекло. Оно называется полиметилметакрилатом, предшественником которого тоже является нефть, которая становясь полиуретаном используется при изготовлении матрасов и подошв для обуви.

Однако, это было сказано лишь о пластмассовых вещах, хотя нефть идёт и на производства резиновых вещей, таких как шины для автомобильных и прочих колёс, игрушек, прокладок для сантехники, спортивного инвентаря.

Также в нашу жизнь плотно вошли различные синтетические ткани, которые образуются путём переработки полимеров. Их пропускают через специальные отверстия, получая при этом синтетические тяжи, которые используются для изготовления полотна. Самыми известными являются полиамидные волокна – это, к примеру, капрон, анид и энант, - диапазон использования которых достаточно широк: швейные нитки, рыболовные сети, конвейерные ленты.

Следует заметить, что продукты переработки нефти также идут на производство современных, довольно эффективных моющих средств, бытовой химии. Их главным преимуществом перед натуральными средствами является высокая эффективность и мощное действие.

Кроме того, можно привести в качестве примера несколько интересных фактов. К примеру, в Род-Айлендском университете учёные изобрели пластмассу, которая способна изменять свой цвет при определённой температуре. На данный момент это 82 градуса. При таком значении она становится жёлтой.


Получается, что возможность использования такой пластмассы практически не ограничена. Её можно использовать и в декоративных целях, и в санитарных целях (по цвету можно будет определить, как долго продукты находились при высокой температуре).

Следует заметить, что в год мировое производство выпускает порядка 200 миллионов тонн пластмассы. Хотя массовый выпуск продуктов переработки нефти (гребней, пуговиц и игрушек) начался лишь в конце XIX века.