Kā tiek iegūta nafta

”LAI top gaisma.” Šie vārdi bija īpaši aktuāli 19. gadsimta beigās, jo vaļu trāns, dzīvnieku tauki un citas vielas, kas tolaik tika izmantotas apgaismes ķermeņos, deva tikai blāvu gaismu. Bija vajadzīgs kaut kas jauns. Nafta būtu bijis ļoti labs risinājums, bet kur to varēja iegūt?

1859. gadā Edvins Dreiks, bijušais vilciena pavadonis, ar veca tvaika dzinēja palīdzību netālu no Taitesvilas (Pensilvānijas štats) izdarīja 22 metrus dziļu urbumu un atklāja pirmās pazemes naftas atradnes Amerikā. Ar to arī aizsākās naftas rūpniecība ASV. Drīz vien naftas atradnes tika atklātas vienā valstī pēc otras, un pasaules ekonomiskā un politiskā aina sāka strauji mainīties. No naftas varēja iegūt augstvērtīgus produktus, ko izmantot mākslīgās gaismas avotos. Beidzot bija atrasta izejviela, ko pasaule tik ilgi bija gaidījusi.

ASV naftas ieguves rajonos sākās drudžaina zemes gabalu pirkšana un naftas iegulu meklēšana. Tajos gados nebija nekas neparasts, ka daži pēkšņi kļuva stāvus bagāti, bet citi tikpat spēji zaudēja visu, kas tiem bija piederējis. Edvins Dreiks, cilvēks, kas veica pirmo urbumu ASV, piederēja pie pēdējiem.

Pensilvānijas naftas rūpniecības augšupeja bija apbrīnojami strauja, taču drīz vien to piemeklēja pirmā krīze. Naftas cenas no 20 dolāriem par barelu nokritās līdz 10 centiem! Cenu krituma cēloņi bija pārprodukcija un spekulācijas. Turklāt daļa naftas atradņu drīz vien bija iztukšotas. Tā laika mēma lieciniece ir Pitholas pilsētiņa, kas tagad ir pamesta un neapdzīvota. Šo pilsētu nodibināja naftas rūpniecības attīstības sākumā, tā ātri uzplauka,  bet tad tika pamesta — un tas viss notika apmēram pusotra gada laikā. Visas naftas ieguves industrijas vēsturē regulāri ir bijuši uzplaukuma un krīzes periodi.

1870. gadā Džons Rokfellers kopā ar vairākiem biznesa partneriem nodibināja Standard Oil Company. Šis uzņēmums ilgu laiku dominēja petrolejas tirgū, līdz parādījās nopietni konkurenti no citām valstīm, īpaši no Krievijas. Viens no konkurentiem bija Markuss Semjuels, kurš nodibināja uzņēmumu, kas mūsdienās pazīstams ar nosaukumu Royal Dutch/Shell Group. Savukārt talantīgie brāļi Nobeli * Krievijā izveidoja spēcīgu naftas rūpniecības uzņēmumu, kas pārstrādāja naftu no Baku atradnēm.

Tāds bija naftas ieguves un pārstrādes uzņēmumu sākums. Kopš tā laika ir veidotas dažādas apvienības un organizācijas, kuru mērķis ir bijis regulēt cenas un ražošanas apjomus, lai novērstu tādas krīzes, kādas naftas rūpniecību piemeklēja tās pastāvēšanas sākumā. Viena no šādām organizācijām ir Naftas eksportētāju valstu organizācija (OPEC), kuras 11 dalībvalstīm pieder lielākā daļa no atklātajām naftas iegulām. (Skat. ielogojumu 7. lpp.)

Cik lieli ir naftas krājumi, un kur tie atrodas?

19. gadsimta beigās arvien plašāk sāka izmantot elektrību, un varēja likties, ka sekos naftas uzņēmumu bankroti. Tomēr situāciju būtiski izmainīja kāds ievērojams izgudrojums — iekšdedzes dzinējs, ko visvairāk lietoja automobiļos. Automašīnām, kas 20. gadsimta 20. gados jau bija pieejamas lielākajā daļā rūpnieciski attīstīto valstu, bija vajadzīgs viens no naftas produktiem — benzīns. Tas  nozīmēja, ka būs liels pieprasījums pēc naftas, bet kur to varēja iegūt?

Gadiem ritot, naftas pozīcijas pasaules tirgū nostiprināja dažādās valstīs jaunatklātās naftas atradnes — pašlaik naftas atradņu skaits jau ir sasniedzis 50 tūkstošus. Bet naftas ražošanā svarīgākais nav atradņu skaits, bet tas, cik daudz tajās ir naftas.

Lielākās naftas iegulas parasti iedala divās kategorijās. Pie pirmās kategorijas pieder tādas iegulas, no kurām var iegūt vismaz 5 miljardus barelu naftas, bet pie otrās kategorijas — tādas, no kurām var iegūt no 500 miljoniem līdz 5 miljardiem barelu naftas. Lai gan, kā teikts publikācijā U.S. Geological Survey World Petroleum Assessment 2000, naftas iegulas ir apmēram 70 valstīs, tikai dažās no tām ir tādas naftas iegulas, kas pieder pie vienas vai pie otras no iepriekšminētajām kategorijām. (Skat. ielogojumu 7. lpp.) Visvairāk milzīgo naftas iegulu atrodas Persijas līča naftas un gāzes baseinā.

Jaunu naftas iegulu meklējumi nav mitējušies. Mūsdienās naftas meklējumos tiek izmantota pati modernākā tehnika. Pēdējā laikā naftas ražotāju uzmanību ir piesaistījušas Kaspijas jūras reģiona valstis Azerbaidžāna, Irāna, Kazahstāna, Krievija, Turkmenistāna un Uzbekistāna. Pēc ASV Enerģijas informācijas pārvaldes datiem, šim reģionam ir milzīgs naftas un dabasgāzes rūpniecības potenciāls. Tiek veikti pētījumi par to, kā izveidot jaunus naftas transporta maršrutus, piemēram, caur Afganistānu. Tāpat perspektīvas naftas atradnes ir atklātas Tuvajos Austrumos, Grenlandē un vairākās Āfrikas zemēs. Taču iegūto ogļūdeņražu pārvēršana enerģijā un sadzīves priekšmetu izgatavošana no naftas produktiem jau ir cits temats.

 Kā nafta tiek iegūta?

Ģeologi un naftas rūpniecības speciālisti veic pētījumus, lai uzzinātu, kādās vietās Zemes garozā varētu būt uzkrājusies nafta. Pēc tam kad ir veikti mērījumi un noņemti augsnes paraugi, tiek izdarīts izmēģinājuma urbums, lai noskaidrotu, vai attiecīgajā vietā tiešām atrodas nafta. Senāk, ja tika uzieta nafta, parasti no urbuma izšļācās spēcīga dubļu un naftas strūkla, un līdz ar to tika izniekota daļa naftas, kā arī pastāvēja eksplozijas briesmas. Mūsdienās urbšanas iekārtas ir apgādātas ar īpašiem mērinstrumentiem un speciāliem vārstiem, kuru mērķis ir apturēt augšupejošo naftas strūklu. Turklāt tagad ir iespējams izdarīt dziļākus un mazāka diametra urbumus.

Pēc kāda laika spiediens naftas iegulā mazinās, un, lai to uzturētu, iegulā tiek iesūknēts ūdens, ogļskābā gāze, slāpeklis vai citas gāzes. Atkarībā no tā, kādā reģionā nafta tiek iegūta, tai var būt dažāds blīvums. Parasti gaišas krāsas naftai dod priekšroku, jo to ir vieglāk iegūt un pārstrādāt.

Kā paskaidroja Amerikas Naftas institūta darbinieki, ar mūsdienu tehnoloģiju palīdzību ir iespējams izdarīt horizontālus urbumus, tas ir, urbumus, kas ir faktiski paralēli zemes virsmai, un tāpēc vairs nav jāveic tik daudz izmēģinājuma urbumu. Naftas ieguve kontinentālajā šelfā aizsākās 1947. gadā Meksikas līcī. Šāds naftas ieguves veids ievērojami palielināja ražošanas apjomus. Protams, no ieguves veida ir arī atkarīga galaprodukta pašizmaksa. *

Naftas transportēšana

1863. gadā Pensilvānijā naftas transportēšanai sāka izmantot neliela diametra koka caurules, pa kurām sūknēt naftu bija daudz ērtāk un lētāk nekā pārvadāt mucās ar zirgu pajūgiem. * Mūsdienās naftas cauruļu sistēmas ir kļuvušas daudz sarežģītākas un daudz plašākas. Saskaņā ar ASV Naftas cauruļvadu asociācijas datiem, šajā valstī vien naftas vadi stiepjas 300 tūkstošu kilometru garumā.

Mūsdienās cauruļvadi galvenokārt tiek izgatavoti no metāla, un pa to sistēmām ne tikai transportē jēlnaftu uz naftas pārstrādes uzņēmumiem, bet arī piegādā naftas pārstrādes produktus to izplatītājiem. Ir izstrādātas automātiskas vadības sistēmas, kas kontrolē plūsmas ātrumu un spiedienu. Tāpat tiek izmantoti dažādi defektoskopi, kas cauruļvadus no iekšienes var pārbaudīt simtiem kilometru garumā. Viena veida aparāti pārbauda cauruļvadus, reģistrējot magnētiskās plūsmas noplūdi, citi defektus nosaka ar ultraskaņas palīdzību. Taču virs zemes var redzēt tikai zīmes, kas brīdina, ka apakšā stiepjas naftas cauruļvads un ir aizliegta jebkāda rakšana.

Lai gan cauruļvadi ir ļoti praktisks risinājums naftas transportēšanai iekšzemē, tie  neder tad, ja jātransportē lieli naftas daudzumi pāri jūrām. Pirmie naftas uzņēmēji drīz vien atrisināja arī šo problēmu — naftas transportēšanai viņi sāka izmantot milzīgus tankkuģus. Tie ir īpašas konstrukcijas kuģi, kuru garums var sasniegt 400 metrus. Tankkuģi ir lielākie kuģi, kas ceļo pasaules okeānos, un tie var pārvadāt pat vairāk nekā vienu miljonu barelu naftas (apmēram 138 tūkstošus tonnu). Kaut gan tankkuģi izskatās vareni, tiem ir arī savi trūkumi, kas vēl arvien nav pilnībā novērsti. (Skat. ielogojumu ”Naftas noplūde jūrās”.) Tāpat naftas pārvadāšanai izmanto baržas un kravas vilcienus. Tomēr naftas transportēšana tās pārstrādes procesā ir tikai pirmais posms.

Naftas pārstrādes uzņēmumu no attāluma var pazīt pēc augsta cauruļveidīga skursteņa, pa kuru nāk neliela liesma. Šis skurstenis naftas pārstrādes procesā pilda drošības vārsta funkciju. Lai naftu pārstrādātu, vispirms to uzkarsē un pēc tam ievada destilācijas kolonnā, kur tā tiek sadalīta frakcijās. Frakcijām ir dažāds blīvums un dažāds izmantošanas mērķis, piemēram, butāns pieder pie vieglākajām frakcijām — gāzēm —, bet no smagākajām frakcijām izgatavo, piemēram, ziežvielas. (Skat. 8. un 9. lpp.) Tomēr vai nafta ir nesusi cilvēkiem tikai labu?

[Zemsvītras piezīmes]

[Papildmateriāls/Attēls 5. lpp.]

BARELI VAI TONNAS?

Pirmās naftas kompānijas Pensilvānijā pārvadāja naftu 48 galonu (180 l) vīna mucās. Bet tāpēc, ka pārvadāšanas laikā daļa naftas parasti tika zaudēta, ar laiku tika pieņemts, ka vienā mucā tiek pārvesti 42 galoni (159 l). Tā ir radusies naftas tirdzniecībā izmantojamā mērvienība barels (angļu barrel ’muca’), kas ir 42 galoni jeb 159 litri.

Kad naftu pa jūru sāka transportēt uz Eiropu, par mērvienību sāka lietot tonnas, un šī prakse Eiropā ir saglabājusies joprojām.

[Norāde par autortiesībām]

Avots: Amerikas Naftas institūts

[Papildmateriāls 6. lpp.]

NAFTAS IZCELSME

Jau kopš 19. gadsimta 70. gadiem liela daļa zinātnieku piekrīt naftas organiskās izcelsmes hipotēzei. Saskaņā ar šo hipotēzi, ”augu un dzīvnieku atliekas ilgā laika posmā ir pārveidojušās par naftu un dabas gāzi, kas ir uzkrājušās Zemes garozas virsējo slāņu nogulumiežu porās”. Tā ir izveidojusies nafta, kuras galvenās sastāvdaļas ir ogļūdeņraži. Tomēr 20. gadsimta 70. gados vairāki zinātnieki sāka apšaubīt šo hipotēzi.

Pagājušajā gadā ASV zinātņu akadēmijas izdotajā žurnālā bija publicēts raksts ar nosaukumu ”Ogļūdeņražu ģenēze un naftas veidošanās”. Šī raksta autori aizstāvēja viedokli, ka nafta ir veidojusies Zemes mantijas dziļākajos slāņos, nevis Zemes virsējos slāņos, kā tas parasti tiek uzskatīts. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2002. gada 20. augusta numurs.)

Fizikas profesors Tomass Golds savā grāmatā The Deep Hot Biosphere—The Myth of Fossil Fuels ir izvirzījis vairākas strīdīgas hipotēzes un detalizēti izklāstījis savus argumentus. Lūk, ko viņš raksta: ”Ogļūdeņražu organiskās izcelšanās hipotēze Amerikas Savienotajās Valstīs un lielākajā daļā Eiropas valstu guva tik plašu atbalstu, ka citi viedokļi faktiski netika apspriesti. Bet Padomju Savienība bija izņēmums. [..] Viens no iemesliem varētu būt tas, ka cienījamais krievu ķīmiķis Mendeļejevs aizstāvēja naftas neorganiskās izcelšanās hipotēzi. Tagad, kad mūsu zināšanas ir ievērojami vairojušās, viņa argumenti skan vēl pārliecinošāk.” Kā īsumā var raksturot neorganiskās izcelšanās hipotēzi?

Profesors T. Golds raksta: ”Saskaņā ar naftas neorganiskās izcelsmes hipotēzi, ogļūdeņraži ietilpa tajā materiālā, no kura veidojās Zeme, kad pirms vairāk nekā 4,5 miljardiem gadu notika cieto daļiņu akrēcija [sablīvēšanās].” Pēc šīs hipotēzes, naftas sastāvdaļas atrodas Zemes dzīlēs jau kopš tiem laikiem, kad mūsu planēta tikai veidojās. *

[Zemsvītras piezīme]

 [Papildmateriāls/Attēls 10., 11. lpp.]

NAFTAS NOPLŪDE JŪRĀ

▪ No 1970. gada līdz 2000. gadam tankkuģu avāriju dēļ jūrā ir izplūdušas kopumā 5 322 000 tonnas naftas.

▪ Lielākā naftas noplūde notika 1979. gadā, kad Karību jūrā sadūrās Atlantic Empress un Aegean Captain. Tad jūrā nonāca 287 tūkstoši tonnu naftas.

▪ Naftas noplūde no EXon Valdez pie Aļaskas bija tikai 34. lielākā, kāda ir notikusi pasaules jūrās.

▪ Lai gan visbiežāk nafta noplūst iekraušanas vai izkraušanas laikā, lielākajās naftas noplūdēs ir vainojamas kuģu sadursmes un to uzskriešana uz sēkļa.

▪ Vairākas liela mēroga naftas noplūdes nav bijušas saistītas ar tankkuģiem:

● Eksplozija izmēģinājuma urbumā Ixtoc I Meksikas līcī 1979. gadā. Izplūst 500 tūkstoši kubikmetru naftas.

● Eksplozija naftas platformā Persijas līcī 1983. gadā — noplūst 300 tūkstoši kubikmetru naftas.

● Naftas apzināta iepludināšana Persijas līcī 1991. gadā — jūrā nokļūst 900 tūkstoši kubikmetru naftas.

[Attēls]

1999. gada 13. decembrī pie Penmāršas raga (Francija) avarēja tankkuģis ”Erika”

[Norādes par autortiesībām]

Avoti: International Tanker Owners Pollution Federation Limited, ”Oil Spill Intelligence Report”, ”The Encarta Encyclopedia”

© La Marine Nationale, France

 [Shēma/Attēli 8., 9. lpp.]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

NAFTAS IEGUVE UN PĀRSTRĀDE. VIENKĀRŠOTA SHĒMA

1. IZPĒTE

ZEMES MĀKSLĪGAIS PAVADONIS

Naftas iegulu meklēšanā tiek izmantota globālā pozicionēšanas sistēma.

ĢEOFONI

AUTOMAŠĪNA AR VIBRATORU

HIDROFONI

KUĢIS AR SEISMISKĀS IZPĒTES STACIJU

Viena no izpētes metodēm ir seismiskā izpēte. Vispirms mākslīgi tiek radīti seismiskie viļņi, un pēc tam tiek reģistrēts, kā šie viļņi atstarojas iežu slāņos.

2. IEGUVE

NAFTAS URBUMI UZ SAUSZEMES

NAFTAS IEGUVES PLATFORMA KONTINENTĀLAJĀ ŠELFĀ

ZEMŪDENS NAFTAS IEGUVES VIETA

Naftu iegūst gan uz sauszemes, gan jūrā. Lai uzturētu spiedienu naftas iegulā, dažreiz tajā ir jāievada gāze vai ūdens.

[Attēls]

HORIZONTĀLAIS URBUMS

Inženieris ar tālvadības iekārtu vada urbšanas virzienu. Īpaši urbjmašīnas sensori nosaka iežu sastāvu.

[Attēls]

ZEMŪDENS NAFTAS IEGUVES VIETA

Lai uzceltu vajadzīgās konstrukcijas, izmanto no attāluma vadāmas zemūdenes.

3. TRANSPORTĒŠANA

NAFTAS VADI

TANKKUĢIS

Nafta tiek pārsūknēta pa naftas vadiem, kas atrodas virs zemes, zem zemes un jūrā. Tāpat naftu transportē ar tankkuģiem, baržām un kravas vilcieniem.

 4. PĀRSTRĀDE

NAFTAS PĀRSTRĀDES UZŅĒMUMS

Jēlnaftu uzkarsē un pārtvaicē, tā sadalot frakcijās, no kurām pēc tam var iegūt visdažādākos izstrādājumus.

DESTILĀCIJAS KOLONNA

Kad biezo, tumšo jēlnaftu krāsnī sakarsē līdz noteiktai temperatūrai, ogļūdeņraži kļūst gāzveidīgi. Pēc tam gāzveidīgie ogļūdeņraži dažādās temperatūrās kondensējas. Tā nafta tiek sadalīta frakcijās.

20 °C

VIEGLĀS GĀZES

Pie tām pieder metāns, etāns, propāns un butāns.

20—70 °C

BENZĪNS

Automašīnu degviela un izejviela plastmasu ražošanai.

70—160 °C

LIGROĪNS

No tā var izgatavot plastmasas un citus materiālus. Dažkārt izmanto arī par automašīnu degvielu.

160—250 °C

PETROLEJA

Reaktīvo lidmašīnu degviela un šķidrais kurināmais.

250—350 °C

SOLĀREĻĻA

Lieto par dīzeļdegvielu un šķidro kurināmo.

KRĀSNS

400 °C

ATLIKUMS

Atlikušās frakcijas pārstrādā mazutā, parafīnā, ziežvielās un bitumenā.

KATALĪTISKAIS KREKINGS

Ar tvaika palīdzību ogļūdeņražus uzkarsē un sajauc ar katalizatoru — sasmalcinātu, uzkarsētu alumosilikātu. Krekinga procesā ogļūdeņražus sašķeļ mazākās molekulās, un tā rodas vieglāk izmantojamas vielas.

Sasmalcinātais katalizators tvaikos sajaucas ar ogļūdeņražiem

ETANOLS

Lieto krāsu, kosmētikas, smaržvielu un ziepju ražošanā.

PLASTMASAS

Piemēram, polistirols tiek izgatavots, polimerizējot stirolu.

BENZĪNA PIEDEVAS

Paaugstina benzīna oktānskaitli. Jo augstāks oktānskaitlis, jo mazāka tieksme benzīnam dzinēja cilindrā uzliesmot priekšlaicīgi. Tas palielina dzinēja efektivitāti.

[Norāde par autortiesībām]

Fotoattēls ar Phillips Petroleum Company laipnu atļauju

[Diagramma 7. lpp.]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

NAFTAS REZERVES

Naftas daudzums norādīts miljardos barelu. Nav iekļautas neatklātās naftas rezerves.

▪ OPEC dalībvalsts

• Valsts, kurā ir viena vai vairākas ārkārtīgi lielas naftas iegulas

Kopējais iegūtās naftas daudzums

◆ Rezerves

▪ • ◆ 332,7 SAŪDA ARĀBIJA

• ◆ 216,5 ASV

• ◆ 192,6 KRIEVIJA

▪ • ◆ 135,9 IRĀNA

▪ • ◆ 130,6 VENECUĒLA

▪ • ◆ 125,1 KUVEITA

▪ • ◆ 122,8 IRĀKA

▪ • ◆ 113,3 APVIENOTIE ARĀBU EMIRĀTI

• ◆ 70,9 MEKSIKA

• ◆ 42,9 ĶĪNA

▪ • ◆ 41,9 LĪBIJA

▪ ◆ 33,4 NIGĒRIJA

◆ 21,2 KANĀDA

▪ ◆ 21,0 INDONĒZIJA

◆ 20,5 KAZAHSTĀNA

▪ • ◆ 18,3 ALŽĪRIJA

◆ 17,6 NORVĒĢIJA

◆ 16,9 LIELBRITĀNIJA

[Attēli 4. lpp.]

Pirmais naftas ieguves urbums ASV. Taitesvila (Pensilvānijas štats), 1859. gads

Nafta šļācas no urbuma Teksasā

[Norāde par autortiesībām]

Brown Brothers

[Attēls 5. lpp.]

Naftas atradne Bomontā (ASV, Teksasas štats)

[Attēls 5. lpp.]

Naftas mucas pārvadāja ar zirgu pajūgiem

[Attēls 10. lpp.]

Deg nafta Kuveitā

[Norāde par attēla autortiesībām 5. lpp.]

Visi fotoattēli: Brown Brothers