Термин «нефть», пришедший к нам из персидского языка через турецкое слово «neft», в современном мировом лексиконе стал синонимом общепринятого словосочетания «черное золото». И объясняется этот факт не только тем, что сегодня нефть, наряду с природным газом, является основным и практически безальтернативным источником энергии, но и тем, что ее запасы невосполнимы. При этом дальнейшей переработке подвергается лишь 10% добываемой сырой нефти, а остальные 90% — сжигаются.
Как минимум, два десятилетия многие аналитики всерьез пугали человечество тем, что еще каких-нибудь 40—50 лет, и ее запасы будут полностью исчерпаны. И тем не менее на сегодняшний момент использование нефти практически эквивалентно ее добыче. К концу XX века ее фактические мировые запасы насчитывали 1 триллион 46 миллиардов баррелей. Потенциально же это количество может быть неизмеримо большим. А потому, несмотря на все продолжающиеся споры о возможном истощении нефтяных месторождений, их разработка и производство нефтепродуктов все более оптимизируются. И это означает, что есть реальная надежда на то, что положение с мировыми нефтяными залежами вряд является столь уж критичным.
Долгое время, начиная с конца XVII века, ученые всего мира, высказывая самые разнообразные гипотезы ее происхождения, не могли прийти по этому поводу к единому мнению. Наиболее научно обоснованной стала теория М.В. Ломоносова, который считал, что нефть «выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей, она бурая и черная маслянистая материя... и сие есть рождение разного сорта горючих и сухих затверделых материй... которые хотя чистотой разнятся, однако из одного начала происходят».
Существовали и другие предположения: утверждалось, что нефть переродилась в свою конечную субстанцию из ... мочи китов, оседающую на дне морей и проникающую затем в разные места Земли по подземным каналам. Еще одна гипотеза восходила ко временам так называемого райского периода истории человеческого рода, когда земля была настолько плодородна, что примеси жира доходили до очень больших глубин. А после того как Адам и Ева были изгнаны из райского сада, эти «жироносные» слои частью испарились, а частью ушли в самую глубь земли, а уже Всемирный потоп способствовал их превращению непосредственно в нефть. Внеземное происхождение нефти также не исключалось — в самом конце XIX века русским ученым В.Д. Соколовым была высказана мысль о том, что углеводороды, содержащиеся в газопылевом облаке, из которого и была сформирована наша планета, по мере остывания Земли были поглощены расплавленной магмой, а затем, в процессе формирования земной коры, эти углеводороды проникли в осадочные породы сначала в газообразном состоянии, а по мере процесса конденсации преобразовывались в нефть.
Образование нефти
Согласно современным научным представлениям основным исходным веществом нефти обычно выступает планктон, который обеспечивает максимальную биопродукцию в водоемах и накопление в осадках органического вещества сапропелевого типа, отличающегося высоким содержанием водорода. Именно такие породы, образовавшиеся из осадков с подобным типом органического вещества, считаются потенциально нефтематеринскими. Основным условием образования нефти является наличие достаточно крупных осадочных бассейнов, в процессе развития которых осадки, или породы, содержащие углеродистое органическое вещество, могли при опускании достигать той зоны, где и происходит главная стадия нефтеобразования.
Залежи нефти представляют собой скопления различного объема — от нескольких кубических миллиметров до десятков миллиардов кубических метров, содержащихся в пористых и проницаемых породах-коллекторах. Каждая такая залежь находится в «ловушке», которая имеет способность задерживать мигрирующую нефть на весьма продолжительное время.
Процесс образования нефти очень длителен (несколько миллионов лет) и многоступенчат. В нем выделяются 3 основные стадии: подготовительная — когда под влиянием биохимических и биокаталитических природных факторов в материнской породе образуется диффузно-рассеянная микронефть; главная — во время которой в результате битуминизации (от лат. слова bitumen — асфальтоподобная смола) происходит генерация основной массы микронефти, ее «созревание», сближение по составу с собственно нефтью, а также ее миграция сначала в так называемые коллекторы, а затем в «ловушки»; заключительная стадия представляет собой усиленное накопление низкомолекулярных углеводородов, которые и дают возможность образовываться обычной нефти.
Мировая нефтяная экономика
С тех пор как добыча нефти была поставлена на промышленную основу, она стала одним из определяющих факторов развития мировой экономики. История нефтяной индустрии — это история постоянного противостояния и конкуренции, а также борьбы за сферы влияния, что привело к сложнейшим противоречиям между мировой нефтяной индустрией и международной политикой.
И это неудивительно — ведь нефть можно без преувеличения назвать фундаментом благополучия, так как именно она является одним из главных факторов развития современного общества. От нее зависят совершенствование технического прогресса, развитие всех областей промышленности, топливно-энергетического комплекса, бесперебойная работа наземного, морского и воздушного транспорта и степень комфортабельности человеческой жизни.
Основным средоточием нефтяных месторождений являются такие регионы мира, как Персидский и Мексиканский заливы, острова Малайского архипелага и Новая Гвинея, западная Сибирь, север Аляски и остров Сахалин. Добычу нефти производят 95 стран мира, при этом почти 85% приходится на десятку крупнейших из всех нефтедобывающих государств.
Самое большое количество мировых нефтяных запасов приходится на страны Ближнего Востока (более 66%) и Азии (74%). И именно в этом регионе в 1960-м был создан международный картель, получивший название Организация стран — экспортеров нефти (ОПЕК), самая крупная и влиятельная в мировой нефтяной индустрии. На ее долю приходится 1/3 всей добываемой в мире нефти.
Цель ОПЕК — координация политики нефтедобычи и контроль за мировыми ценами на сырую нефть. В ее состав входят: Саудовская Аравия, Кувейт, Ирак, Иран, Венесуэла, Алжир, Индонезия, Эквадор, Габон, Ливия, Катар и Объединенные Арабские Эмираты.
Российская нефть
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. В 1702 году появилось сообщение об открытии нефти в Поволжье, несколько позже и на Северном Кавказе. В 1823 году крепостным крестьянам братьям Дубининым было дано разрешение на открытие небольшого нефтеперерабатывающего завода в Моздоке. К середине XIX века нефтяные проявления были найдены в Баку и в западной части Каспийского моря, а с наступлением следующего столетия Россия добывала уже более 30% от всей мировой нефтедобычи.
После Октябрьской революции добыча нефти резко упала, «реанимация» нефтяной индустрии произошла только в 1923-м, после чего она начала неуклонно расширяться и совершенствоваться. Великая Отечественная война затормозила этот процесс, но после ее окончания темпы наращивания нефтедобычи и ее переработки начали стремительно расти. К началу 1960-го Советский Союз по добыче нефти вышел на 2-е место в мире. Помимо Каспийских и Бакинских месторождений, по-прежнему велись разработки в Волго-Уральском регионе, хотя становилось очевидным, что здешние залежи скоро будут исчерпаны, и вскоре крупнейшие месторождения были обнаружены в Западной Сибири. В 1988 году советское государство было крупнейшим мировым нефтепроизводителем, оставив позади даже Саудовскую Аравию.
Распад Советского Союза, приведший к экономическому кризису, повлек за собой резкое сокращение объема всех отраслей нефтяной промышленности. Положение выправилось лишь к 1997-у, и на сегодня, даже принимая во внимание далеко не полностью реализованные в этой области возможности, потенциально Россия по запасам нефтяных залежей является весьма перспективным государством. Во всяком случае, согласно последним данным, наша страна входит в десятку крупнейших добытчиков и экспортеров нефти.
Разведка и способы добычи
Разведка нефтяных месторождений производится с помощью геологических, геофизических, геохимических и буровых работ. На геологоразведочном этапе происходят поиск и разведка. На этапе разведки определяется размер скважины, проводится ее литологический анализ (состав, строение, закономерности, условия образования), конкретизируются коллекторные и физико-химические свойства найденного типа нефти. Затем производится подсчет промышленных запасов обнаруженного месторождения и обосновываются рекомендации по эффективности начала разработок. Когда все эти факторы окончательно просчитаны и утверждены, начинается процесс добычи.
Первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 году в американском штате Пенсильвания группой предпринимателей под руководством Эдвина Дрейка. Бурное развитие общественно-экономических отношений настоятельно требовало более быстрого добывания нефти как мощнейшего источника получения энергии в самых широких промышленных масштабах. И 1859-й стал той самой вехой, которая во многом изменила жизнь общества.
Современная нефтедобыча практически на 90% производится посредством буровых скважин, которые закрепляются стальными трубами высокого давления. Нефтяные месторождения, как правило, содержат еще и газ, и воду, причем под высоким давлением. Иногда этого давления бывает вполне достаточно для того, чтобы вытеснить нефть на поверхность, а вот избыток влечет за собой необходимость применения более эффективных способов извлечения нефти. Так что помимо естественного фонтанного, или «самотечного», метода применяются и компрессорная добыча, и откачка нефти с помощью глубинных насосов.
Бурение нефтяных скважин, производимое на суше, гораздо дешевле и экономичнее морского, поэтому большинство добываемой в мире нефти приходится на наземные разработки. Однако и «морской вид» добычи имеет право на существование.
Современные технологии позволяют нефтедобытчикам добираться до самых отдаленных уголков залежей посредством бурения под наклоном, как вертикального, так и горизонтального, помогающего «уходить» в стороны.
Транспортировка
После того как добытая нефть очищается от сопутствующих ей газа, воды, песка и других остатков горных пород, ее доставляют на нефтеперерабатывающие заводы. Раньше транспортировка сырой нефти осуществлялась в основном посредством железнодорожных, реже автомобильных, перевозок в цистернах. В последние же десятилетия подавляющее ее большинство либо перекачивается по трубопроводам, либо перевозится морским путем с помощью нефтеналивных танкеров. Максимально эффективными и экономичными способами транспортировки являются нефтяные трубопроводы и нефтеналивные танкеры.
Нефтяные трубопроводы
Нефтепровод — это сложный комплекс сооружений, в состав которых входят наземные, подземные и подводные трубопроводы, головные и промежуточные нефтеперекачечные насосные станции, нефтехранилища, линейные и вспомогательные сооружения. Нефтепроводы бывают подводящими и магистральными. Подводящие служат для перекачки нефти с места ее добычи на головные сооружения магистральных, их протяженность — около нескольких десятков километров. Промысловые, заводские и нефтебазовые трубопроводы предназначаются для внутренних перекачек. Магистральные нефтепроводы предусматривают транспортировку на расстояния более 2 000 км, их диаметр колеблется от 200 до 1 220 мм. Для предохранения труб от пагубного влияния почвенной коррозии используют антикоррозийную изоляцию и электрохимические методы защиты.
Первый в мире нефтепровод был сооружен в США в 1865 году, его протяженность составила всего 6 км. В России первый нефтепровод проложили в 1878-м от Бакинских промыслов до перерабатывающего завода. До сих пор находится в процессе эксплуатации построенный по проекту В.Г. Шухова в 1907 году и самый протяженный по тем временам в мире нефтепровод Баку — Батуми. Его длина — 835 км, а диаметр — 200 мм.
Нефтеналивные танкеры
Танкер (от англ. tank — «цистерна», «резервуар») — это наливное судно для перевозки не только нефти и продуктов ее переработки, но и других жидких грузов. Но танкеры-нефтевозы из всех транспортных судов такого типа являются самыми большими, так как, чем больше их размеры, тем экономичнее перевозки. Танкер — это однопалубное самоходное судно, имеющее жилые, служебные и грузовые помещения — танки. Грузоподъемность танкеров может доходить до 500 000 тонн.
Пожарная безопасность на таких судах осуществляется с помощью специальных установок, способных предотвращать аварийные ситуации и эффективно бороться с пламенем. Во избежание разрушительных процессов внутренней поверхности танков их защищают антикоррозийными покрытиями.
Первая перевозка нефти наливным способом была проведена в 1873 году в России. Судовая компания братьев Артемьевых осуществила ее с помощью деревянной парусной шхуны «Александр» на Каспийском море. А спустя 5 лет был сооружен первый русский железный наливной пароход «Зароастр» грузоподъемностью 250 тонн. В 1882-м, на 4 четыре года раньше английского танкера «Глюкауф» (грузоподъемностью около 3 000 тонн), был введен в эксплуатацию русский паровой танкер «Спаситель» (670 тонн), фактически ставший прообразом современных нефтеналивных танкеров. К концу XX века танкерные нефтеперевозки составили почти половину объема всего мирового гражданского флота.
Экология
Самым впечатляющим негативным воздействием нефти на Природу является загрязнение вод. Происходит оно или во время аварий на нефтеналивных танкерах, или в результате разрывов на подводных нефтепроводах. Нефть разливается по водной поверхности тончайшим слоем, покрывая при этом огромные территории. Доступ кислорода в воду из атмосферы затрудняется, отчего во множестве погибают обитатели и морей, и прибрежных районов. Помимо этого, разлившаяся нефть становится источником сильнейших пожаров.
При загрязнении нефтью почв и грунтовых вод образовываются плавающие линзы, кочующие в разных направлениях и отрицательно воздействующие и на поверхностные воды, и на водозаборники, и на более глубинные отложения. Опять же существует вероятность пожара там, где грунт насквозь пропитан нефтяными утечками.
Воздух, которым дышит большинство городских жителей, постоянно пропитан парами бензина и продуктами его неполного сгорания. А вот когда все это вместе, скапливаясь и соединяясь с окислами азота, также присутствующими в атмосфере в немалом количестве, и ультрафиолетовым излучением, приводит к образованию постоянно висящего в воздухе удушливого смога, это уже переходит в разряд экологических катастроф, оказывающих пагубное воздействие на множество людей. К тому же выделяющийся при сжигании топлива углекислый газ, являющийся одним из тех летучих соединений, которые способны экранировать тепловые потоки, уходящие с поверхности земли, становится одной из причин возникновения парникового эффекта.
Переработка
Перед тем как подвергать сырую нефть переработке, ее обессоливают и обезвоживают. Так называемые легкие нефти, как правило, стабилизируют, удаляя из них некоторые фракции, приводящие к потере ценных углеводородов. Далее производят основной процесс переработки сырой нефти — перегонку.
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.
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.
