“Топить печь нефтью все равно, что топить ее ассигнациями.” Д.И. Менделеев.
“Цена на нефть бъет очередные рекорды” - так звучат последние заголовки прессы уже, наверно, последние пол-года. А что вообще из себя представляет нефть? Далеко не каждый журналист об этом напишет. Многие, например, уверены, что из нефти можно делать только горючее. Но это далеко не так. Здесь я перечислил некоторые довольно позновательные факты.
Баррель от англ. barrel - букв.: бочонок - единица объема, используемая в нефтяной промышленности ряда стран, равна 42 американским галлонам; различают простой баррель, равный 119,24 л, нефтяной баррель, равный 158,76 л; в Великобритании он равен 163,65 л.
Термин «сырая нефть» означает нефть, не подвергшуюся обработке.
Стандартное соотношение компонентов в сырой нефти: углерод - 84%, водород - 14%, сера - от 1 до 3%, азот - менее 1%, водород - менее 1%, металлы - менее 1% (никель, железо, ванадий, медь, мышьяк), соли - менее 1% (хлорид натрия, хлорид магния, хлорид кальция).
Нефть бывает не только черной, но и бесцветной, зеленой, коричневой, желтой, красной. К тому же каждый цвет имеет свои оттенки.
Наиболее качественными и ценными являются легкие сорта сырой нефти (российская Siberian Light). Чем меньше плотность сырой нефти, тем легче процесс ее переработки нефти и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов.
Даже в одном барреле нефти содержится гигантское количество энергии. Оно равно примерно 20 тысячам человеко-часов работы. Сто человек должны целый месяц работать по 7 часов в день без выходных (скажем, собирать урожай), чтобы затратить то количество энергии, что содержится в одном барреле нефти.
Нефть представляет собой сложную смесь веществ - преимущественно жидких углеводородов.
Углеводороды - это класс органических соединений, состоящих из молекул углерода и водорода разной длины и разного строения.
Химики используют углеводороды по двум причинам:
Углеводороды содержат много энергии. Многие продукты, полученные из сырой нефти, например, бензин, дизельное топливо, твердый парафин и т.д. обеспечивают нас энергией.
Углеводороды могут принимать множество различных форм.
Наименьшим углеводородом считается метан (CH4) - газ, легче воздуха. Углеводороды с более длинными цепочками с пятью или более углеродами являются жидкостью. Очень длинные цепи - твердые вещества, например, воск и смола.
История открытия нефти
Первое письменное упоминание о наличии нефти в России относится к XVI веку, когда она была обнаружена у берегов реки Ухты, протекающей в северной части Тимано-Печорского района. Тогда ее собирали с поверхности реки и использовали в качестве лечебного средства, а так как это вещество обладало маслянистыми свойствами, то и для смазки.
Первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 году в американском штате Пенсильвания группой предпринимателей под руководством Эдвина Дрейка.
Что производят из нефти
Разные виды сырой нефти используют для производства большинства других продуктов, поскольку в ней содержится углеводороды. Из углеводорода химическим путем можно получить практически любой материал, начиная от синтетического каучука до нейлона и вплоть до пластмассы.
Только половина каждого добытого барреля нефти превращается в бензин, а другая половина участвует в производстве множества самых разнообразных товаров. Так что рост инфляции идет не только из-за повышения цен на бензин.
Самые известные продукты переработки нефти - это топливо: бензин, керосин, дизельное топливо и топливные масла. Из нефти вырабатывается сжиженный газ для бытовых нужд. Из нефти вырабатываются синтетические волокна, которые входят в состав тканей. Из нефти производится более тысячи смазочных масел. Нефть необходима для асфальтовых покрытий дорог и крыш зданий. Из нефти делают воск и нефтесодержащие синтетические моющие средства. Из нефти делают так же синтетический аммиак, нефтесодержащие ядохимикаты. Нефть используется для производства нефтехимических веществ, которые являются сырьем для других химических соединений, например пластмасс и синтетических волокон.
Синтетическая пенная резина, пластмассовые плитки, пленка и моющие вещества тоже изготавливаются из нефтепродуктов.
Компьютеры на 80-90% процентов состоят из конечного продукта от нефти. С помощью нефти производятся DVD и CD диски!
По способу переработки нефти выделяют:
1) Первичная переработка. Во время перегонки происходит распределение нефтепродуктов на бензины (автомобильный и авиационный), реактивное топливо, керосин, дизельное топливо и мазут. Мазут, в свою очередь, служит исходным продуктом для получения дистиллятных масел, парафина, битума и жидкого котельного топлива. Оставшийся после перегонки концентрат - гудрон идет на дорожные и строительные покрытия.
2) Существует также и вторичная переработка нефти. Она включает в себя изменение структуры углеводорода и получение функциональных производных, в состав которых вводятся кислород, азот, хлор и другие химические элементы. Вторичная переработка нефти дает то сырье, которое ложится в основу таких продуктов, как синтетические волокна, синтетический каучук, пластмассы, различные моющие средства и красители.
Экономика и цены на нефть
При цене нефти выше 80 долларов за баррель экономически эффективными стали многие альтернативные энергоносители, включая биотопливо. Настала пора вкладывать деньги в альтернативные источники энергии.
При нынешнем уровне цен на нефть первичное потребление в 2008-2010 годах в США может сократиться на 10-12%, или порядка 2-2,5 млн баррелей в день, - столько добывает нефти, например, Ирак, Иран или Венесуэла. Такая экономия не может не сказаться на цене.
Если с 1980 года общее потребление энергии в мире увеличилось более чем на 60%, то атомной - на 260%, а альтернативных - на 800%
С 1980 года доля нефти и газа в глобальном энергобалансе сократилась с 65,8 до 59,7%, доля угля выросла с 25 до 26,3%, атомной и альтернативной - с 9,2 до 14%. И эта тенденция ускоряется вместе с растущими ценами.
В 70-е годы прошлого века геополитическим триггером скачка цен были арабо-израильские конфликты и эмбарго на ввоз нефти в США, Иранская революция и ирако-иранская война. В текущем десятилетии - ввод войск США в Ирак, постоянные угрозы Израиля и США нанести упреждающий удар по Ирану, обострение политического авантюризма в Венесуэле, беспредел в Нигерии, ситуация с выходом или невыходом Индонезии из ОПЕК. Результат всегда один: «рукотворная» часть цены черного золота раздувается. Как только политические обострения затихают, цена стремится к балансовой.
За все время текущей “нефтяной эры” (в основном за последние 70 лет) в мире было сожжено примерно 950 миллиардов баррелей нефти. Сейчас за год во всем мире сжигается около 30 миллиардов баррелей нефти (около 80 миллионов баррелей в день).
Теория происхождения нефти
Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, к каким ресурсам относится нефть: исчерпаемым или неисчерпаемым.
Некоторые ученые, в основном в России и в Украине, придерживаются абиотической теории происхождения нефти. Согласно ей, нефть постоянно образуется в глубинных слоях Земли, и затем постепенно поднимается к поверхности, заполняя известные нам нефтяные месторождения. Если так, то не о чем беспокоиться - нефть будет всегда и в любых нужных нам количествах. К сожалению, скорее всего, это не так.
География и общемировые запасы нефти
Оставшиеся запасы нефти в мире (без учета месторождений, которые могут быть открыты в будущем) не превышают 1150 миллиардов баррелей (2004 год, по данным “Бритиш Петролеум”).
В Персидском заливе находится 60 процентов мировых запасов нефти. Саудовская Аравия контролирует 25 процентов, Кувейт, Иран и Ирак - примерно по 10. В районе Каспийского моря находится около 15 процентов мировых запасов нефти.
По данным недавнего исследования Федеральной Комиссии по энергетике США, объем найденных в мире за год новых месторождений вдвое меньше, чем за тот же период нефти сжигается (по данным независимых экспертов - даже вчетверо меньше), и это соотношение год от года продолжает ухудшаться.
Больше всего нефти сосредоточено в Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, в Западной Сибири и Казахстане. Крупнейшие месторождения есть также в Северной и Южной Америке и Северном море у берегов Европы.
Организация стран-экспортеров нефти - ОПЕК (Organization of the petroleum exporting countries - OPEC) была основана в 1960 году. В настоящее время членами ОПЕК являются 11 стран: Алжир, Венесуэла, Индонезия, Иран, Ирак, Катар, Кувейт, Ливия, Нигерия, ОАЭ, Саудовская Аравия. Штаб-квартира ОПЕК - г. Вена, Австрия. Страны ОПЕК поставляют на мировой рынок около 40% от общего объема мировых поставок нефти. Полноправными членами ОПЕК могут быть только государства-основатели и те страны, чьи заявки на прием были одобрены высшим органом ОПЕК - Конференцией.
Экспорт нефти, составляют основу экономики многих стран. Так, Саудовская Аравия является крупнейшим производителем и экспортером нефти. Страна располагает 25 % мировых запасов этого ресурса. Контроль над месторождениями нефти и газа принадлежит государственной компании Saudi Aramco (крупнейшей нефтяной компании в мире).
Крупнейшие страны в мире, осуществляющие экспорт нефти:
Саудовская Аравия 9,0 млн. баррелей в день.
Россия 6,4 млн. баррелей в день.
Норвегия 2,8 млн. баррелей в день.
Иран 2,72 млн. баррелей в день.
Объединенные Арабские Эмираты 2,4 млн. баррелей в день.
Кувейт 2,3 млн. баррелей в день.
Венесуэлла 2,1 млн. баррелей в день.
Алжир 1,8 млн. баррелей в день.
Мексика 1,75 млн. баррелей в день.
Ливия 1,5 млн. баррелей в день.
Таблица top5 - рейтинг мировых лидеров по потреблению нефти (по данным Energy Information Administration). Нажми для просмотра.
Более качественную статистику можно
Ну, и напоследок, несколько малоизвестных фактов о нефти:
0,82 м. - ребро куба, куда поместится вся потребляемая нефть за 2005 год в среднем на 1 жителя Земли.
11,37 м. - ребро куба, куда поместится запас нефти Саудовской Аравии в среднем на 1 жителя этой страны.
4,05 м. - ребро куба, куда поместится запас нефти России в среднем на 1 жителя РФ.
0,28 м. - ребро куба, куда поместится произведенная за год сталь в среднем на 1 жителя Земли.
0,03 м. - ребро куба, куда помещается мировой запас урана
9,33 м. - ребро куба, куда помещается мировой запас каменного угля в среднем на 1 жителя Земли.
Покупать бензин ночью выгоднее, чем днем, поскольку при низкой температуре его плотность повышается, так что при одинаковом объеме топлива окажется больше:-).
Одна капля нефти делает непригодным для питья 25 литров воды. Нефть разливается по поверхности воды тонким слоем. Берегите природу! Ведь не случайно она спрятала нефть под землю - подальше от человеческих глаз!
“Топить печь нефтью все равно, что топить ее ассигнациями.” Д.И. Менделеев.
“Цена на нефть бъет очередные рекорды” - так звучат последние заголовки прессы уже, наверно, последние пол-года. А что вообще из себя представляет нефть? Далеко не каждый журналист об этом напишет. Многие, например, уверены, что из нефти можно делать только горючее. Но это далеко не так. Здесь я перечислил некоторые довольно позновательные факты.
Баррель от англ. barrel - букв.: бочонок - единица объема, используемая в нефтяной промышленности ряда стран, равна 42 американским галлонам; различают простой баррель, равный 119,24 л, нефтяной баррель, равный 158,76 л; в Великобритании он равен 163,65 л.
Термин «сырая нефть» означает нефть, не подвергшуюся обработке.
Стандартное соотношение компонентов в сырой нефти: углерод - 84%, водород - 14%, сера - от 1 до 3%, азот - менее 1%, водород - менее 1%, металлы - менее 1% (никель, железо, ванадий, медь, мышьяк), соли - менее 1% (хлорид натрия, хлорид магния, хлорид кальция).
Нефть бывает не только черной, но и бесцветной, зеленой, коричневой, желтой, красной. К тому же каждый цвет имеет свои оттенки.
Наиболее качественными и ценными являются легкие сорта сырой нефти (российская Siberian Light). Чем меньше плотность сырой нефти, тем легче процесс ее переработки нефти и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов.
Даже в одном барреле нефти содержится гигантское количество энергии. Оно равно примерно 20 тысячам человеко-часов работы. Сто человек должны целый месяц работать по 7 часов в день без выходных (скажем, собирать урожай), чтобы затратить то количество энергии, что содержится в одном барреле нефти.
Нефть представляет собой сложную смесь веществ - преимущественно жидких углеводородов.
Углеводороды - это класс органических соединений, состоящих из молекул углерода и водорода разной длины и разного строения.
Химики используют углеводороды по двум причинам:
Углеводороды содержат много энергии. Многие продукты, полученные из сырой нефти, например, бензин, дизельное топливо, твердый парафин и т.д. обеспечивают нас энергией.
Углеводороды могут принимать множество различных форм.
Наименьшим углеводородом считается метан (CH4) - газ, легче воздуха. Углеводороды с более длинными цепочками с пятью или более углеродами являются жидкостью. Очень длинные цепи - твердые вещества, например, воск и смола.
История открытия нефти
Первое письменное упоминание о наличии нефти в России относится к XVI веку, когда она была обнаружена у берегов реки Ухты, протекающей в северной части Тимано-Печорского района. Тогда ее собирали с поверхности реки и использовали в качестве лечебного средства, а так как это вещество обладало маслянистыми свойствами, то и для смазки.
Первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 году в американском штате Пенсильвания группой предпринимателей под руководством Эдвина Дрейка.
Что производят из нефти
Разные виды сырой нефти используют для производства большинства других продуктов, поскольку в ней содержится углеводороды. Из углеводорода химическим путем можно получить практически любой материал, начиная от синтетического каучука до нейлона и вплоть до пластмассы.
Только половина каждого добытого барреля нефти превращается в бензин, а другая половина участвует в производстве множества самых разнообразных товаров. Так что рост инфляции идет не только из-за повышения цен на бензин.
Самые известные продукты переработки нефти - это топливо: бензин, керосин, дизельное топливо и топливные масла. Из нефти вырабатывается сжиженный газ для бытовых нужд. Из нефти вырабатываются синтетические волокна, которые входят в состав тканей. Из нефти производится более тысячи смазочных масел. Нефть необходима для асфальтовых покрытий дорог и крыш зданий. Из нефти делают воск и нефтесодержащие синтетические моющие средства. Из нефти делают так же синтетический аммиак, нефтесодержащие ядохимикаты. Нефть используется для производства нефтехимических веществ, которые являются сырьем для других химических соединений, например пластмасс и синтетических волокон.
Синтетическая пенная резина, пластмассовые плитки, пленка и моющие вещества тоже изготавливаются из нефтепродуктов.
Компьютеры на 80-90% процентов состоят из конечного продукта от нефти. С помощью нефти производятся DVD и CD диски!
По способу переработки нефти выделяют:
1) Первичная переработка. Во время перегонки происходит распределение нефтепродуктов на бензины (автомобильный и авиационный), реактивное топливо, керосин, дизельное топливо и мазут. Мазут, в свою очередь, служит исходным продуктом для получения дистиллятных масел, парафина, битума и жидкого котельного топлива. Оставшийся после перегонки концентрат - гудрон идет на дорожные и строительные покрытия.
2) Существует также и вторичная переработка нефти. Она включает в себя изменение структуры углеводорода и получение функциональных производных, в состав которых вводятся кислород, азот, хлор и другие химические элементы. Вторичная переработка нефти дает то сырье, которое ложится в основу таких продуктов, как синтетические волокна, синтетический каучук, пластмассы, различные моющие средства и красители.
Экономика и цены на нефть
При цене нефти выше 80 долларов за баррель экономически эффективными стали многие альтернативные энергоносители, включая биотопливо. Настала пора вкладывать деньги в альтернативные источники энергии.
При нынешнем уровне цен на нефть первичное потребление в 2008-2010 годах в США может сократиться на 10-12%, или порядка 2-2,5 млн баррелей в день, - столько добывает нефти, например, Ирак, Иран или Венесуэла. Такая экономия не может не сказаться на цене.
Если с 1980 года общее потребление энергии в мире увеличилось более чем на 60%, то атомной - на 260%, а альтернативных - на 800%
С 1980 года доля нефти и газа в глобальном энергобалансе сократилась с 65,8 до 59,7%, доля угля выросла с 25 до 26,3%, атомной и альтернативной - с 9,2 до 14%. И эта тенденция ускоряется вместе с растущими ценами.
В 70-е годы прошлого века геополитическим триггером скачка цен были арабо-израильские конфликты и эмбарго на ввоз нефти в США, Иранская революция и ирако-иранская война. В текущем десятилетии - ввод войск США в Ирак, постоянные угрозы Израиля и США нанести упреждающий удар по Ирану, обострение политического авантюризма в Венесуэле, беспредел в Нигерии, ситуация с выходом или невыходом Индонезии из ОПЕК. Результат всегда один: «рукотворная» часть цены черного золота раздувается. Как только политические обострения затихают, цена стремится к балансовой.
За все время текущей “нефтяной эры” (в основном за последние 70 лет) в мире было сожжено примерно 950 миллиардов баррелей нефти. Сейчас за год во всем мире сжигается около 30 миллиардов баррелей нефти (около 80 миллионов баррелей в день).
Теория происхождения нефти
Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, к каким ресурсам относится нефть: исчерпаемым или неисчерпаемым.
Некоторые ученые, в основном в России и в Украине, придерживаются абиотической теории происхождения нефти. Согласно ей, нефть постоянно образуется в глубинных слоях Земли, и затем постепенно поднимается к поверхности, заполняя известные нам нефтяные месторождения. Если так, то не о чем беспокоиться - нефть будет всегда и в любых нужных нам количествах. К сожалению, скорее всего, это не так.
География и общемировые запасы нефти
Оставшиеся запасы нефти в мире (без учета месторождений, которые могут быть открыты в будущем) не превышают 1150 миллиардов баррелей (2004 год, по данным “Бритиш Петролеум”).
В Персидском заливе находится 60 процентов мировых запасов нефти. Саудовская Аравия контролирует 25 процентов, Кувейт, Иран и Ирак - примерно по 10. В районе Каспийского моря находится около 15 процентов мировых запасов нефти.
По данным недавнего исследования Федеральной Комиссии по энергетике США, объем найденных в мире за год новых месторождений вдвое меньше, чем за тот же период нефти сжигается (по данным независимых экспертов - даже вчетверо меньше), и это соотношение год от года продолжает ухудшаться.
Больше всего нефти сосредоточено в Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, в Западной Сибири и Казахстане. Крупнейшие месторождения есть также в Северной и Южной Америке и Северном море у берегов Европы.
Организация стран-экспортеров нефти - ОПЕК (Organization of the petroleum exporting countries - OPEC) была основана в 1960 году. В настоящее время членами ОПЕК являются 11 стран: Алжир, Венесуэла, Индонезия, Иран, Ирак, Катар, Кувейт, Ливия, Нигерия, ОАЭ, Саудовская Аравия. Штаб-квартира ОПЕК - г. Вена, Австрия. Страны ОПЕК поставляют на мировой рынок около 40% от общего объема мировых поставок нефти. Полноправными членами ОПЕК могут быть только государства-основатели и те страны, чьи заявки на прием были одобрены высшим органом ОПЕК - Конференцией.
Экспорт нефти, составляют основу экономики многих стран. Так, Саудовская Аравия является крупнейшим производителем и экспортером нефти. Страна располагает 25 % мировых запасов этого ресурса. Контроль над месторождениями нефти и газа принадлежит государственной компании Saudi Aramco (крупнейшей нефтяной компании в мире).
Крупнейшие страны в мире, осуществляющие экспорт нефти:
Саудовская Аравия 9,0 млн. баррелей в день.
Россия 6,4 млн. баррелей в день.
Норвегия 2,8 млн. баррелей в день.
Иран 2,72 млн. баррелей в день.
Объединенные Арабские Эмираты 2,4 млн. баррелей в день.
Кувейт 2,3 млн. баррелей в день.
Венесуэлла 2,1 млн. баррелей в день.
Алжир 1,8 млн. баррелей в день.
Мексика 1,75 млн. баррелей в день.
Ливия 1,5 млн. баррелей в день.
Таблица top5 - рейтинг мировых лидеров по потреблению нефти (по данным Energy Information Administration). Нажми для просмотра.
Более качественную статистику можно
Ну, и напоследок, несколько малоизвестных фактов о нефти:
0,82 м. - ребро куба, куда поместится вся потребляемая нефть за 2005 год в среднем на 1 жителя Земли.
11,37 м. - ребро куба, куда поместится запас нефти Саудовской Аравии в среднем на 1 жителя этой страны.
4,05 м. - ребро куба, куда поместится запас нефти России в среднем на 1 жителя РФ.
0,28 м. - ребро куба, куда поместится произведенная за год сталь в среднем на 1 жителя Земли.
0,03 м. - ребро куба, куда помещается мировой запас урана
9,33 м. - ребро куба, куда помещается мировой запас каменного угля в среднем на 1 жителя Земли.
Покупать бензин ночью выгоднее, чем днем, поскольку при низкой температуре его плотность повышается, так что при одинаковом объеме топлива окажется больше:-).
Одна капля нефти делает непригодным для питья 25 литров воды. Нефть разливается по поверхности воды тонким слоем. Берегите природу! Ведь не случайно она спрятала нефть под землю - подальше от человеческих глаз!
В журнале очаровательной vl_ad_le_na прочитал великолепный пост о добыче нефти. Публикую с разрешения автора.
Что такое нефть?
Нефть - это смесь жидких углеводородов: парафины, ароматика и прочие. На самом деле, нефть не всегда черная - бывает и зеленая (девонская, раньше у меня в баночке стояла, жаль, выкинула), коричневая (самое частое) и даже белая (прозрачная, вроде бы на Кавказе она водится).
Нефть делится по качеству на несколько классов в зависимости от химического состава - соответственно, меняется ее цена. Еще в нефти очень часто растворен попутный газ, который так ярко горит на факелах.
Газа может быть растворено от 1 до 400 кубических метров в кубическом метре нефти. То есть дофига. Сам этот газ в основном состоит из метана, но ввиду трудности его подготовки (его надо сушить, очищать и доводить до ГОСТовых чисел Воббе - чтобы была строго определенная теплота сгорания) попутный газ очень редко используется в бытовых целях. Грубо говоря, если газ с промысла пустить в квартиру в газовую плиту, последствия могут быть от копоти на потолке до насмерть испорченной плиты и отравлений (например, сероводородом).
Ах, да. Еще одна попутная гадость в нефти - растворенный сероводород (потому что нефть - органическое вещество). Он очень ядовитый и очень коррозионно активный. Это накладывает свои трудности на добычу нефти. На дОбычу нефтИ. Профессионализм, который я, к слову сказать, не употребляю.
Откуда взялась нефть?
На этот счет есть две теории (подробнее - ). Одна - неорганическая. Впервые была высказана Менделеевым и заключается в том, что вода протекала мимо раскаленных карбидов металлов, и, таким образом, образовывались углеводороды. Вторая - органическая теория. Считается, что нефть "созревала", как правило, в морских и лагунных условиях, путем перегнивания органических остатков животных и растений (илов) в определенных термобарических условиях (высокое давление и температура). В принципе, исследования подтверждают эту теорию.
Зачем нужна геология?
Стоит, наверное, упомянуть строение нашей Земли. По-моему, на картинке все красиво и ясно.
Так вот, нефтяные геологи имеют дело только с земной корой. Она состоит из кристаллического фундамента (там нефть находится оооочень редко, поскольку это магматические и метаморфические породы) и из осадочного чехла. Осадочный чехол состоит из осадочных пород, но не буду углубляться в геологию. Скажу только, что глубины нефтяных скважин обычно порядка 500 - 3500 м. Вот на этой глубине и лежит нефть. Выше обычно только вода, ниже - кристаллический фундамент. Чем глубже порода - тем раньше она отложилась, что логично.
Где залегает нефть?
Вопреки почему-то распространенным мифам о "нефтяных озерах" под землей, нефть находится в ловушках. Упрощая, ловушки в вертикальном разрезе выглядят так (вода - вечная спутница нефти):
(Складка, выгнутая "спиной" вверх, называется антиклиналью. А если она похожа на чашу - это синклиналь, в синклиналях нефть не задерживается).
Или так:
А в плане они могут быть круглыми или овальными поднятиями. Размеры - от сотен метров до сотен километров. Одна или несколько таких ловушек, расположенных рядом, являются месторождением нефти.
Поскольку нефть легче воды, то всплывает вверх. Но чтобы нефть никуда больше не утекла (вправо, влево, вверх или вниз), пласт с ней должен быть ограничен породой-покрышкой сверху и снизу. Обычно это глины, плотные карбонаты или соли.
Откуда берутся изгибы внутри земной коры? Ведь породы откладываются горизонтально или почти горизонтально? (если они откладываются кучками, то эти кучки обычно быстро разравниваются ветром и водой). А изгибы - поднятия, опускания - возникают вследствие тектоники. Видели на картинке с разрезом Земли слова "турбулентная конвекция"? Эта самая конвекция двигает литосферные плиты, что приводит к образованию трещин в плитах, а следовательно, смещениям блоков между трещинами и изменениям во внутреннем строении Земли.
Как залегает нефть?
Нефть залегает не сама по себе, как было уже сказано, нефтяных озер не существует. Нефть находится в горной породе, а именно, в ее пустотах - порах и трещинах:
Породы характеризуются такими свойствами, как пористость
- это доля объема пустот в породе - и проницаемость
- способность породы пропускать через себя жидкость или газ. Например, обычный песок характеризуется очень высокой проницаемостью. А бетон - уже гораздо хуже. Но смею заверить, что порода, залегающая на глубине 2000 м с высоким давлением и температурой по свойствам гораздо ближе к бетону, чем к песку. Я щупала. Тем не менее, оттуда добывается нефть.
Это керн - выбуренный кусок горной породы. Плотный песчаник. Глубина 1800 м. Нефти в нем нет.
Еще одно важное дополнение - природа не терпит пустоты. Практически все пористые и проницаемые породы, как правило, водонасыщены, т.е. в их порах находится вода. Соленая, поскольку она протекала через множество минералов. И логично, что часть этих минералов уносится вместе с водой в растворенном виде, а потом, при изменении термобарических условий, выпадает в этих самых порах. Таким образом, зерна породы становятся скреплены солями и этот процесс называется цементированием. Именно поэтому, по большому счету, скважины не осыпаются сразу же в процессе бурения - потому что породы сцементированы.
Как находят нефть?
Обычно сначала по сейсморазведке: пускают колебания на поверхности (взрывом, например) и замеряют время их возврата по приемникам.
Далее по времени возврата волны вычисляют глубину того или иного горизонта в разных точках на поверхности и строят карты. Если на карте выявляется поднятие (=антиклинальная ловушка), ее проверяют на наличие нефти бурением скважины. Далеко не во всех ловушках есть нефть.
Как бурят скважины?
Скважина - это вертикальная горная выработка с длиной во много раз больше ширины.
Два факта о скважинах: 1. Они глубокие. 2. Они узкие. Средний диаметр скважины при входе в пласт - порядка 0,2-0,3 м. То есть туда человек не пролезет однозначно. Средняя глубина - как уже говорила, 500-3500 м.
Бурят скважины с буровых вышек. Есть такой инструмент для измельчения горной породы, как долото. Заметьте, не бур. И оно совершенно не похоже на то самое винтообразное устройство из "Черепашек Ниндзя".
Долото подвешено на буровых трубах и крутится - оно прижато ко дну скважины весом этих самых труб. Есть разные принципы приведения долота в движение, но обычно вращается вся буровая колонна труб, чтобы вертелось долото и измельчало своими зубцами горную породу. Также в скважину постоянно закачивается (внутрь буровой трубы) и откачивается (между стенкой скважины и наружной стенкой трубы) буровой раствор - для того, чтобы охлаждать всю эту конструкцию и уносить с собой частицы измельченной породы.
Для чего нужна вышка? Чтобы подвесить на ней эти самые буровые трубы (ведь в процессе бурения верхний конец колонны опускается, и к нему надо привинчивать новые трубы) и чтобы поднимать колонну труб для замены долота. Бурение одной скважины занимает около месяца. Иногда используется специальное кольцевое долото, которое при бурении оставляет центральный столбик породы - керн. Керн отбирается для изучения свойств горных пород, хотя это и дорого. Еще скважины бывают наклонные и горизонтальные.
Как узнать, где какой пласт лежит?
Человек не может спуститься в скважину. Но нам же надо знать, что мы там пробурили? Когда скважина пробурена, в нее на кабеле спускают геофизические зонды. Эти зонды работают на совершенно разных физических принципах работы - собственная поляризация, индукция, измерение сопротивления, гамма-излучение, излучение нейтронов, измерение диаметра скважины и т.д. Все кривые записываются в файлы, получается вот такой кошмар:
Теперь в работу вступают геофизики. Зная физические свойства каждой породы, они выделяют пласты по литологии - песчаники, карбонаты, глины - и выполняют разбивку разреза по стратиграфии (т.е. к какой эпохе и времени относится пласт). Думаю, про парк юрского периода слышали все:
На самом деле, есть намного более детальное разбиение разреза на ярусы, горизонты, пачки и т.д. - но нам сейчас это неважно. Важно то, что коллектора нефти (пласты, способные отдавать нефть) бывают двух типов: карбонатные (известняки, как мел, например) и терригенные (песок, только сцементированный). Карбонаты - это СаСО3. Терригенные - SiO2. Это если грубо. Сказать, какие лучше, нельзя, они все разные бывают.
Как скважину готовят к работе?
После того, как скважина пробуривается, ее обсаживают. Это значит - спускают длинную колонну стальных обсадных труб (диаметром практически как скважина), а затем в пространство между стенкой скважины и наружной стенкой трубы закачивают обычный цементный раствор. Это делается для того, чтобы скважина не осыпалась (ведь не все породы хорошо сцементированы). В разрезе скважина теперь выглядит так:
Но мы закрыли обсадной колонной и цементом нужный нам пласт! Поэтому выполняется перфорация колонны напротив пласта (а как узнать, где нужный пласт? геофизика!). Спускается, опять же, на кабеле 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.
Как добывают нефть?
Самая интересная часть, думаю. Нефть гораздо более вязкая, чем вода. Думаю, что такое вязкость - понятно интуитивно. Некоторые нефтяные битумы, например, похожи по вязкости на сливочное масло.
Зайду с другого конца. Жидкости в пласте находятся под давлением - на них напирают вышележащие слои пород. А когда мы бурим скважину - со стороны скважины не давит ничего. То есть в районе скважины давление пониженное. Создается перепад давления, называемый депрессией, и именно он приводит к тому, что нефть начинает течь в сторону скважины и появляться в ней.
Для описания притока нефти есть два простых уравнения, которые должны знать все нефтяники.
Уравнение Дарси для прямолинейного потока:
Уравнение Дюпюи для плоско-радиального течения (как раз случай притока жидкости к скважине):
Собственно, на них и стоим. Дальше углубляться в физику и писать уравнение нестационарного притока не стоит.
С технической точки зрения наиболее распространены три способа добычи нефти.
Фонтанный. Это когда пластовое давление очень высокое, и нефть не просто поступает в скважину, а еще и поднимается до самого ее верха и переливается (ну, на самом деле не переливается, а в трубу - и дальше).
Насосами ШГН (штанговый глубинный насос) и ЭЦН (электроцентробежный насос). Первый случай - это обычный станок-качалка.
Второй на поверхности вообще не видно:
Заметьте, вышек нет. Вышка нужна только для спуска/подъема труб в скважине, но не для добычи.
Суть работы насосов проста: создание дополнительного давления, чтобы жидкость, поступившая в скважину, могла по скважине подняться до поверхности земли.
Стоит вспомнить обычный стакан с водой. Как мы из него пьем? Наклоняем, правильно? А вот скважину наклонить не получится. Но в стакан с водой можно опустить трубочку и пить через нее, втягивая жидкость ртом. Примерно так скважина и работает: ее стенки - стенки стакана, а вместо трубочки в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб (НКТ). Нефть поднимается по трубам.
В случае ШГН станок-качалка двигает своей "головой" вверх-вниз, соответственно, приводя в движение штангу. Штанга при движении вверх увлекает за собой насос (открывается нижний клапан), а при движении вниз насос опускается (открывается верхний клапан). Вот так, понемногу, жидкость поднимается вверх.
ЭЦН работает напрямую от электричества (с мотором, естественно). Внутри насоса крутятся колеса (горизонтальные), в них есть прорези, так нефть и поднимается наверх.
Должна добавить, что открытое фонтанирование нефти, которое любят показывать в мультиках, - это не только аварийная ситуация, а еще и экологическая катастрофа и миллионные штрафы.
Что делать, когда нефть плохо добывается?
С течением времени нефть перестает выжиматься из породы под весом вышележащих толщ. Тогда в работу вступает система ППД - поддержания пластового давления. Бурятся нагнетательные скважины, и в них закачивается вода под высоким давлением. Естественно, закачанная или пластовая вода рано или поздно попадет в добывающие скважины и будет подниматься наверх вместе с нефтью.
Еще надо отметить, что чем больше доля нефти в потоке, тем быстрее она течет, и наоборот. Поэтому чем больше воды течет вместе с нефтью, тем труднее нефти выбраться из пор и попасть в скважину. Зависимость доли проницаемости по нефти от доли воды в потоке представлена ниже и называется кривыми относительных фазовых проницаемостей. Тоже очень нужное понятие для нефтяника.
Если призабойная зона пласта загрязнилась (мелкими частицами породы, унесенными вместе с нефтью, или выпали твердые парафины), то проводят кислотные обработки (скважину останавливают и в нее закачивают небольшой объем соляной кислоты) - этот процесс хорош для карбонатных пластов, потому что они растворяются. А для терригенных (песчаников) кислота пофигу. Поэтому в них проводят гидроразрыв пласта - в скважину качают гель под очень высоким давлением, так, что пласт начинает трескаться в районе скважины, после этого закачивают проппант (керамические шарики или крупный песок, чтобы трещина не закрылась). После этого скважина начинает работать гораздо лучше, потому что препятствия потоку ликвидированы.
Что с нефтью происходит потом, когда она добыта?
Сначала нефть поднимается на поверхность земли в трубу, которая идет от каждой скважины. 10-15 близлежащих скважин подключены этими трубами к одному замерному устройству, где измеряется, сколько нефти добыто. Потом нефть поступает на подготовку по стандартам ГОСТ: из нее удаляются соли, вода, механические примеси (мелкие частицы породы), если необходимо, то и сероводород, а также нефть разгазируется полностью, до атмосферного давления (вы же помните, что в нефти может быть дофига газа?). Товарная нефть поступает на нефтеперерабатывающий завод. Но завод может быть далеко, и тогда в дело вступает компания "Транснефть" - магистральные трубопроводы для готовой нефти (в отличие от промысловых трубопроводов для сырой нефти с водой). По трубопроводу нефть качается такими же точно ЭЦН-ами, только положенными набок. В них точно так же вращаются рабочие колеса.
Отделенная от нефти вода закачивается обратно в пласт, газ сжигается на факеле или идет на газоперерабатывающий завод. А нефть либо продается (за границу трубопроводами или танкерами), либо идет на нефтеперерабатывающий завод, где перегоняется путем нагревания: легкие фракции (бензин, керосин, лигроин) идут на топливо, тяжелые парафинистые - на сырье для пластиков и т.п., а самые тяжелые мазутные с температурой кипения выше 300 градусов обычно служат топливом для котельных.
Как всё это регулируется?
Для добычи нефти есть два главных проектных документа: проект подсчета запасов (там обосновывается, что нефти в пласте именно столько, а не больше и не меньше) и проект разработки (там описывается история месторождения и доказывается, что надо разрабатывать его именно так, а не иначе).
Для подсчета запасов строятся геологические модели, а для проекта разработки - гидродинамические (там вычисляется, как месторождение будет работать в том или ином режиме).
Сколько всё это стоит?
Сразу скажу, все цены, как правило, конфиденциальны. Но могу примерно сказать: скважина в Самаре стоит 30-100 млн.руб. в зависимости от глубины. Тонна товарной (не переработанной) нефти стоит по-разному. Когда считала первый диплом, давали величину около 3000 р., когда второй - около 6000 р., разница во времени - год, но это могут быть и не реальные значения. Сейчас - не знаю. Налоги составляют как минимум 40% от прибыли, плюс налог на имущество (в зависимости от балансовой стоимости имущества), плюс налог на добычу полезных ископаемых. Добавьте деньги, требуемые на зарплату работникам, на электричество, на ремонт скважин и обустройство месторождения - строительство трубопроводов и оборудования для сбора и подготовки нефти. Очень часто экономика проектов разработки уходит в минус, поэтому надо ухищряться работать в плюс.
Добавлю такое явление, как дисконтирование - тонна нефти, добытая в следующем году, ценна меньше, чем тонна нефти, добытая в этом. Поэтому нужна интенсификация добычи нефти (которая тоже стоит денег).
Итак, я вкратце изложила то, чему училась 6 лет. Весь процесс, от появления нефти в пласте, разведки, бурения, добычи, переработки и транспортировки до продажи - вы видите, что для этого требуются специалисты совершенно различных профилей. Надеюсь, что хоть кто-то прочитал этот длиннющий пост - а я очистила совесть и развеяла хотя бы немногие мифы, окружающие нефть.
Зачем сжигают нефть May 2nd, 2018
Мы часто видим на фотографиях и видеороликах горящий факел на нефтяных вышках. Зачем он нужен? И нефть ли это сжигают или что-то иное?
Это сгорает попутный нефтяной газ.
Вместе с нефтью из скважин выходит горючий газ — смесь летучих углеводородов, которые на глубине под высоким давлением были растворены в нефти. Попутный газ можно собирать и перерабатывать, но поскольку его обычно мало, это не всегда рентабельно. Выпускать его в атмосферу в чистом виде нехорошо по соображениям экологии и безопасности. Поэтому газ сжигают на факельных установках.
В Лукойле понастроили в последний год кучу новых газокомпрессорных станций. Попутный газ очищают, компримируют, осушают и отправляют потребителям. И на каждой ГКС горит факел. Нужен он для сжигания газа при аварийном стравливании, при запуске компрессоров и в некоторых других случаях. За тупое сжигание Лукойл штрафуют.
Попутный газ возможно собирать и перерабатывать, но так как его обычно немного, это не всегда рентабельно. Выпускать попутный газ в атмосферу, по соображениям экологии и безопасности, нехорошо. Поэтому его сжигают на факельных установках.
В СССР сжигали попутный газ, потому что Министерство топлива и энергетики не было в этом заинтересовано по каким-либо субъективным причинам. Попутный газ использовался только на котельных и для печей подогрева на самих промыслах. Экономическая нецелесообразность как раз-таки тут ни причем.
Вот перерабатывать газ и далее использовать его как топливо наоборот очень выгодное дело. На данный момент на большинстве месторождений Западной Сибири устанавливаются компрессорные станции для переработки и компримирования попутного газа. Люди уже начали понимать, что их деньги сгорают в факелах.
Но к сожалению, на данный момент не все промысла занимаются этим. Кому-то лень вкладывать деньги в это направления, кто-то не хочет рисковать. У нас ведь сейчас как, главное побольше срубить бабла и желательно в кратчайшие сроки.
Добыча попутного газа не как не мешает добычи нефти, так как попутный нефтяной газ отделяется уже на сборных пунктах нефти и насосных станциях в сепарационных установках. Количество как раз-таки впечатляющее. Из одного кубометра добытой сырой нефти может выделятся до 250-300 кубометров газа.
Некоторые могут сказать, что эта фракция поганит трубу. Если её перерабатывать - на каждой станции по трубе надо ставить заводы и как-то вывозить продукт. Это дурдом!
Давление и количество попутного газа мало, для его сбора необходимо ставить дополнительное оборудование, к тому же это смесь газов, которую нужно разделить. Все это нерентабельно пока кто-нибудь не придумает какую-нибудь хитрость. Сжигание в факеле идет за счет своего давления, потому бесплатно.
Такая же проблема была с низкотепературным теплом - например, отходы от отопления жилых домов. Вода после батарей еще теплая, но для каких-то энергетических установок уже непригодна. В свое время в Ленинграде нашли применение и создали фирму "Лето -Ленинградское Тепличное объединение. Это около Пулково. И остатки тепла обогревают теплицу.
Про попутно я и так догадывался, а возник вопрос, а сжигать-то зачем, разве газ так вреден? Почему просто не выпускать?
IMHO жгут чтобы видеть что мол нефть добывают ещё, а не перестали, так как если перестанут не будет газа - не будет факела - не будет видно.
Есть такое понятие "гремучая смесь". При определённой концентрации газа в воздухе он не просто горит, но взрывается (объёмный взрыв, вакуумная бомба). Достаточно искры, не говоря про молнию. Результаты могут быть впечатляющи.
Очень наглядная иллюстрация: 3 июня 1989 где-то под Уфой из-за утечки газа произошел взрыв в момент прохождения встречных пассажирских поездов. Тогда в огне погибло 575 человек. Помните?
Лучше сжечь.
Кстати, по советским ещё правилам неиспользованные взывчатые вещества запрещалось возвращать на склад. Их подрывали в безопасном месте.
А вот версия из Википедии
Газовый факел (свеча) — управляемое или аварийное сжигание сопутствующего газа при добыче или переработке нефти на нефтеперерабатывающих и химических заводах. Управляемое сжигание газа позволяет повысить безопасность нефтехранилищ и трубопроводов в случае незапланированного скачка давления. Чтобы уменьшить формирование черного дыма в газовом факеле, в пламя подмешивают водяной пар. Эта мера в какой-то степени снижает загрязнение атмосферы, но усиливает шум от газового факела и вызывает жалобы жителей близлежащих районов.
В атмосферу при сжигании газа выбрасывается большое количество парниковых газов. Как заявил 19 сентября 2007 года заместитель премьер-министра Сергей Иванов, Россия планирует прекратить практику использования газовых факелов.
Анализ световой подсветки от пламени факелов на спутниковых снимках, сделанных в 2005 году, позволил Национальному управлению океанических и атмосферных исследований США сделать оценки масштабов сжигания газа. По этим оценкам в России сжигается около 50 миллиардов кубометров в год, хотя официальные цифры около 15—20 миллиардов кубических метров в год. В Нигерии сжигается около 23 миллиардов кубических метров.
Источники:
Чтобы понять, почему вода не горит, сначала нужно вспомнить, что представляет собой сам процесс горения. Химия говорит: горение – это химический процесс окисления, при котором происходит выделение большого количества тепла.
Если быть более точными в формулировках, горение можно определить как очень быстрое соединение какого-либо химического элемента с кислородом (это и называется окисление). Как известно, у каждого химического вещества есть своя формула. Для воды это формула Н 2 О, то есть оксид водорода.
Таким образом, уже из названия и состава формулы понятно: вода – это продукт сгорания, ведь водород в ее составе уже вступил в реакцию с кислородом и окислился (сгорел). Атомы водорода в составе молекул воды не являются свободными, они связаны с атомами кислорода.
Но утверждать, что вода не может гореть в принципе – не совсем верно. Для горения воде нужен контакт с еще более сильным окислителем, чем кислород. Таким окислителем, например, является фтор, с которым вступают в реакцию и водород, и кислород, находящиеся в составе воды. Правда, увидеть, как происходит это горение, можно только в лабораторных условиях.
Связь между атомами водорода и кислорода ослабевает, фтор, как агрессивный электроотрицательный элемент, вытесняет кислород из его соединения, и в результате образуются фтороводород и кислород.
Почему горящую нефть нельзя тушить водой?
Вы, наверное, не один раз видели в кино или выпусках новостей, как горит разлившаяся по поверхности моря нефть. Выражение «по поверхности» выбрано неслучайно: нефть по своим свойствам гораздо легче воды, и при разливе не смешивается с ней, а поднимается на ее поверхность.
Именно поэтому нефть нельзя тушить водой – для тушения горящих нефтепродуктов используют пенные, порошковые, углекислотные огнетушители. Главная задача содержимого огнетушителя при этом – прекратить доступ воздуха к горящей нефти.
Почему горящий керосин нельзя тушить водой?
По той же причине: керосин получают путем перегонки или ректификации нефти, а нефть, как мы помним – вещество, которое намного легче воды.
Плотность керосина также намного ниже плотности воды, и если заливать горящий керосин водой, он просто моментально поднимется на поверхность и продолжит гореть.
Почему горящий бензин нельзя тушить водой?
Из нефти сделан и бензин, и его свойства в отношении воды и процесса горения аналогичны: он горит на поверхности воды. При этом чем больше растекается вода, которой пытаются погасить горящий бензин, тем шире распространяется пламя.
Если под рукой нет огнетушителя, для тушения бензина можно использовать песок, соду, землю, плотную ткань, одеяла.
Если вы видите, как горит, например, море – знайте: в воде в этом районе находятся нефтепродукты. Во всех же других случаях горящее в естественной среде море – лишь фантазии, как в старых и любимых детских стихах: «А лисички взяли спички, к морю синему пошли, море синее зажгли».
