Добыча и применение нефти

Нефть стала одним из самых важных полезных ископаемых на Земле в двадцатом и двадцать первом столетии. Она является маслянистой горючей жидкостью природного происхождения, обладающей особым запахом, относится к горным породам осадочного происхождения. Это ограниченный и исчерпаемый ресурс, который уже не восстановится.

Образование нефти

Нефть образуется в несколько этапов в течении длительного времени (от пятидесяти до трехсот пятидесяти миллионов лет).

В настоящее время ученые считают, что нефть появилась органическим путем из древних микроскопических организмов водных бассейнов (в основном мелководья), которые умирая, оставляли на дне органические слои. Эти слои погружались еще глубже, на них давили верхние слои и высокая температура, доступа кислорода не было, в итоге органические остатки микроскопических организмов стали углеводородами.

Одна часть этих углеводородов, которые являлись самыми легкими, была в виде газа, другая часть углеводородов, которые были тяжелее, была в виде жидкости, а третья часть углеводородов была в твердом состоянии. Газообразная и жидкая части углеводородов двигались вверх, пока дальнейшее передвижение стало невозможным из-за непроницаемых пластов. В этой области углеводороды медленно скапливались, в результате образовались месторождения, где и добывают нефть.

История применения нефти

Уже в давние времена человек использовал нефть. Например, шесть с половиной тысяч лет назад жители территории, которая сейчас является государством Ирак, применяли нефть как добавку к материалу для построек и создания цемента. Жители Древнего Египта брали нефть прямо с водной поверхности, применяли ее, чтобы освещать жилище, как лодочный герметик, материал для построек и как компонент бальзама, чтобы создавать мумии. В Древнем Вавилоне нефть продавали. А в Висячих садах Семирамиды ее применяли как герметизирующие вещество.

Уже в древности применяли нефть, которая находилась не только на поверхности. Так две тысячи лет назад в Китае бурили маленькие скважины бамбуковыми стволами, наконечники которых были из металла. Эти скважины нужны были для извлечения из земных недр соленой воды, чтобы получать соль. А на значительной глубине нашли газ и нефть.

Марко Поло писал, что на Апшеронском полуострове нефть применяли как горючее, чтобы освещать жилье, и как лекарство от болезней кожи.

В пятнадцатом веке на Руси нефть добывали на речке Ухта, а применяли в хозяйстве и в медицине.

В одна тысяча восемьсот пятьдесят третьем году химик Игнатий Лукасевич из Польши придумал лампу, работающую на керосине. Керосин – это удобный и безопасный нефтепродукт, поэтому возник спрос и на керосин, и на нефть. Есть мнение, что этот же человек разработал метод производства керосина из нефти и в одна тысяча восемьсот пятьдесят шестом году создал завод для переработки нефти.

Историки думают, что первая нефтяная скважина была пробурена в одна тысяча восемьсот сорок седьмом году недалеко от Баку – города, расположенного у Каспийского моря. Тогда этот город принадлежал России.

В России осенью одна тысяча восемьсот шестьдесят четвертого года на Кубани стали бурить скважины не вручную, а механическим ударно-штанговым способом, применяя паровую машину как привод бурового станка. Это стало началом российской нефтяной промышленностью.

Мировая нефтяная промышленность появилась двадцать седьмого августа одна тысяча восемьсот пятьдесят девятого года, когда Эдвин Дрейк пробурил первую эффективную нефтяную скважину в Соединенных Штатах Америки (город Тайтусвиль в штате Пенсильвания).

Физические характеристики компоненты нефти

Нефть – это жидкое вещество, цвет которого варьируется от светло-коричневого оттенка (цвета практически нет) до очень темного (практически угольного) оттенка. Иногда цвет нефти зеленый или даже желтый.

Нефтяной запах весьма специфичен и обусловлен присутствием ароматических углеводородов и сернистых соединений.

Среднее значение массы молекулы бывает от двухсот двадцати грамм на моль до четырехсот (иногда четырехсот пятидесяти) грамм на моль. Плотность нефти зависит от давления и температуры и бывает легкой (ноль целых восемьдесят три сотых грамма на кубический сантиметр и меньше), средней (от ноля целых восьмисот тридцати одной тысячной грамма на кубический сантиметр до ноля целых восьмисот шестидесяти тысячной грамма на кубический сантиметр) и тяжелой (от ноля целых восьмисот шестидесяти тысячной грамма на кубический сантиметр до одной целой пяти сотой грамма на кубический сантиметр).

В нефти содержится много элементов органического происхождения, поэтому для нее характерна температура начала закипания жидких углеводородов.

Кристаллизуется нефть при температуре от минус шестидесяти до плюс тридцати градусов Цельсия, это обусловлено количеством парафина в ней (с увеличением количества парафина повышается температура кристаллизации) и наличием легких фракций (с увеличением фракций понижается температура кристаллизации). Вязкость может быть различной, она обусловлена функциональными компонентами нефти и ее температурой (с увеличением температуры и количества легких фракций уменьшается вязкость), а еще наличием в ней смолисто-асфальтеновых компонентов (вязкость больше, если этих компонентов больше).

Нефть легко воспламенить. Ее можно растворять в органически образовавшихся растворителях. Нефть нельзя растворить в воде, но образуется устойчивая эмульсия.

Нефтяные составляющие – это углеводороды, находящиеся в жидком состоянии, соединения серы, азота, кислорода и металлов, газы, вода, соли минералов (хлориды), растворы солей кислот органического происхождения и примеси.

Горные породы, которые являются залежами нефти, называются пласт-коллекторами.

Краткий обзор процессов переработки нефти 

Как добывается нефть

Нефтяные месторождения разрабатывают при помощи нефтяных скважин и шахт.

Способами добывания нефти стали:

• фонтан (используется разность давления в плас-коллекторе и в устье скважины);
• газлифт (в скважину закачивают определенный газ);
• применение насосов (электроцентробежный, электро-винтовой, штанговый).

Выбор метода добывания нефти зависит от давления в пласт-коллекторе, а еще от способов его поддержки, а именно:

1. Первичный метод, в котором нефть из-за естественных сил поступает из нефтяного пласта (действие вод, протекающих подземно, увеличение объема газа). Бывает, что применяются насосы. Так добывают от пяти до пятнадцати процентов нефти.
2. Вторичный метод предусматривает подведение внешней энергии в пласт-коллектор (закачка жидкости либо газа). В данном случае после добывания нефти приходится отделять нефть от попавшей в нее воду, что является весьма трудоемким процессом. Так добывают тридцать процентов нефти.
3. Третичный метод повышает подвижность нефти, чтобы ее извлекать из земных недр (нагревают ее, чтобы снижалась вязкость; закачивают в пласт-коллектор поверхностно-активные вещества, чтобы изменить поверхностное натяжение между нефтью и водой). Применение данного метода зависит от денежных затрат на способ добычи и от нефтяных цен. Самыми популярными из третичных методов стали тепловой и газовый.

Как применяют нефть

В сыром виде нефть применяют очень редко (ее используют, чтобы закрепить барханы песка от их ветрового выдувания при постройке линий электропередач и трубопроводов). Чтобы произвести из нефти моторное горючее, растворитель и материал для химической промышленной отрасли (производят синтетический каучук, искусственные волокна, пластмассы, средства для мытья, красящие вещества) ее перерабатывают.

Нефтяные запасы истощаются и ее цена неустойчива, из-за чего сейчас и ищут заменители жидкого горючего (альтернатива нефти) и стремятся разработать технологии, которые уменьшат потребление продуктов из нефти.

Альтернатива нефти такова:

• битуминозные пески;
• горючие сланцы;
• топливо, произведенное из угля;
• автомобили, использующие газовое топливо;
• биологическое топливо;
• электромобили.

Каков нефтяной рынок

Нефтяная цена регулируется спросом и предложением. Нефтяной спрос зависит от состояния экономики страны. Предложение нефти зависимо от количества ее добычи. Организация экспортеров нефти (ОПЕК) в некоторых случаях ограничивает нефтедобычу, чтобы повышать нефтяную цену. На ценовую величину влияет и научно-технический прогресс, он позволяет перейти от нефти к другим более современным энергетическим источникам.

Данный показатель зависит от месторождения и качества нефти, а еще от того рынка, где ее будут продавать. Нефтяные сорта отличаются по качеству и по составу, они в основном зависят от нефтяных месторождений. Главным параметром, определяющим нефтяное качество, является ее плотность и количество серы в ней. Есть легкий, средний и тяжелый сорт нефти. Самым ценным стал легкий сорт нефти, потому что именно из такой нефти получают многие нефтепродукты (например, бензин).

Цену на нефть измеряют в долларах за баррель (старинная единица измерения жидкости, которая равна ста пятидесяти восьми целым девяти десятым литра) в зависимости от нефтяной марки. На рынке внутри России единицей измерения нефти считают тонну.

Есть эталонные нефтяные сорта, цены на них типичны для определенных центров переработки. К примеру, в европейских странах – это сорт Brent, который добывают в Северном море.

Российскую нефть экспортируют. Нефтяная цена и цена нефтепродуктов влияют на стоимость природного газа, который также экспортируют в нашей стране.

Сейчас нефтяную цену определяют международные биржи товаров и сырья, крупнейшими из них являются биржа NYMEX, которая расположена в Нью-Йорке, и межнациональная лондонская биржа нефти под названием IPE. Много нефти реализуют на сингапурских, японских и венесуэльских биржах.

Чтобы отслеживать движение нефтяных цен используют различные информационные источники, например, информационные бюллетени. Самыми популярными стали бюллетени под названием Platt’s (в них дана информация о самом рынке и о нефтяных ценах), их публикует McGraw-Hill, Petroleum Intelligence Weekly (который выходит каждую неделю), информагентство Petroleum Argus.

Еще информирует о ситуации мирового рынка нефти Monthly Oil Market Report (в переводе означает «Ежемесячный обзор нефтяного рынка»), который содержит подробные данные по нефтедобыче, по спросу и предложению на нее и по общим мировым нефтяным запасам. Такие данные печатает Международное энергетическое агентство (International Energy Agency, сокращенно IEA), которое объединяет двадцать одно государство Европы, Соединенные Штаты Америки, Японию, Австралию, Канаду, Новую Зеландию и Южную Корею.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод о том, что нефть является важным промышленным сырьем, его необходимо использовать рационально, а еще следует разрабатывать технологии, уменьшающие потребление продуктов, получаемых из нефти, и искать альтернативу нефти.

Страны с крупнейшими запасами нефти в мире