Нефть. Как ее добывают?

«ДА БУДЕТ свет». В XIX веке в Соединенных Штатах увидели потребность в новом искусственном источнике света, который бы заменил мерцающий свет ламп, работавших на масле, китовом жире и тому подобном. Что стало решением проблемы? Нефть! Но где ее добыть?

В 1859 году Эдвин Л. Дрейк, пенсионер, некогда работавший проводником на железной дороге, с помощью старого парового двигателя пробурил скважину 22 метра глубиной, чтобы извлечь первую нефть, обнаруженную неподалеку от Тайтусвилла (США, штат Пенсильвания). Это событие ознаменовало собой начало нефтяной эры в Соединенных Штатах. Нефть обнаружили во многих частях мира, поэтому это имело далеко идущие последствия, экономические и политические. Мир наконец обрел превосходный источник искусственного света.

Вскоре в так называемых нефтяных регионах США развернулась бурная деятельность: все стали покупать землю и бурить скважины. В то время нередко можно было услышать о тех, кто вдруг разбогател, и о тех, кто позднее лишился своего состояния. Как ни парадоксально, Эдвин Дрейк — пробуривший первую скважину в Пенсильвании — был из числа последних.

Несмотря на необычайный подъем, а возможно, как раз из-за него, нефтяная промышленность в Пенсильвании пережила первый кризис. Цена на нефть упала с 20 долларов до 10 центов за баррель! Перепроизводство и спекуляция сделали нефть дешевой, и некоторые скважины быстро истощились. В Пенсильвании есть город-призрак,  Питхоул, который напоминает о тех временах. После своего основания городок процветал, но спустя лишь немногим более полутора лет он опустел. История нефтяной промышленности помнит множество подобных взлетов и падений.

В 1870 году Джон Д. Рокфеллер со своими партнерами создал «Стандард ойл компани». Эта компания доминировала на керосиновом рынке, пока не появились конкуренты, особенно из числа российских промышленников. Конкурентом также стал Маркус Самьюэл — основатель компании, ныне известной как «Royal Dutch/Shell Group». Кроме того, изобретательные братья Нобели * основали в России солидное нефтепромышленное предприятие и стали добывать бакинскую нефть.

Все это были первые нефтяные компании. Потом, чтобы покончить с характерной для того времени нестабильностью цен и производства, стали создавать ассоциации и организации. Одной из них является Организация стран — экспортеров нефти (ОПЕК), на 11 членов которой приходится бо́льшая часть мировых запасов нефти. (Смотрите рамку на странице 7.)

Сколько нефти и где она?

В конце XIX века повсеместное использование электричества стало грозить крахом нефтяным компаниям. Однако ситуация в корне изменилась благодаря еще одному выдающемуся изобретению — двигателю внутреннего сгорания, который в основном использовался в автомобилях. Бензин, производная нефти, стал требоваться для самодвижущихся экипажей, которые к концу 1920-х появились в наиболее развитых странах. Теперь, чтобы весь мир ездил, нужно было куда больше нефти, но где ее взять?

 С годами господство нефти на мировом рынке усилилось за счет открытий новых нефтяных месторождений в разных частях мира — их было открыто около 50 тысяч! Но для производителей важно не число обнаруженных месторождений, а их величина. И какова же она?

Нефтяные месторождения, позволяющие добыть не менее 5 миллиардов баррелей нефти, являются самыми большими и называются уникальными, или супергигантами; вторые по размеру — это месторождения, называемые гигантскими, они содержат от 500 миллионов до 5 миллиардов баррелей нефти. Хотя, как было установлено в ходе «Программы по изучению мировых запасов нефти 2 000», проводимой Геологической службой США, запасы нефти есть примерно в 70 странах, но лишь немногие из них имеют такие огромные месторождения. (Смотрите рамку на странице 7.) Самое большое число супергигантов находится в Арабско-Иранском нефтегазоносном бассейне, который охватывает Персидский залив и территорию вокруг него.

Поиск новых залежей нефти не закончился. И теперь в этом помогают новейшие технологии. Сейчас внимание нефтяных производителей обращено на Каспийский регион, который составляют такие страны, как Азербайджан, Иран, Казахстан, Россия, Туркменистан и Узбекистан. Согласно данным Администрации энергетической информации США, у этого региона огромный потенциал для разработки месторождений нефти и природного газа. В настоящее время изучаются альтернативные маршруты экспортирования нефти, например через Афганистан. К имеющим потенциал регионам относятся также Ближний и Средний Восток, Гренландия и некоторые части Африки. Что касается превращения обнаруженных углеводородов в энергию и предметы, которыми мы пользуемся ежедневно, то это отдельная тема.

 Как добывают нефть?

Геологи и геодезисты ищут подземные ловушки нефти. Потом, когда сделаны нужные замеры и взяты пробы, бурят скважины, чтобы убедиться, что это на самом деле нефть. Раньше удачное попадание прямо на месторождение могло сначала вызвать поливающий все вокруг фонтан грязи и нефти, а потом, при уменьшении давления, привести к угрозе взрыва. Однако сегодня, благодаря современным буровым станкам с измерительными приборами и специальными клапанами, такого не случается. А также сейчас есть буры меньшего диаметра, но более длинные.

Наконец, чтобы не падало давление, благодаря которому на поверхность выходит нефть и газ, его поддерживают с помощью химической обработки скважины, нагнетания воды, диоксида углерода и других газов, например азота. Нефть, добываемая в разных местах, имеет разную плотность. Больше всего ценится легкая нефть, поскольку ее проще извлечь и переработать.

Как объяснили в Американском институте нефти, современная технология включает в себя горизонтальное бурение, при котором скважина бурится фактически параллельно земной коре, благодаря чему скважин нужно не так много. За счет извлечения нефти из морских скважин, которое началось в 1947 году в Мексиканском заливе, производство нефти возросло. Естественно, что от метода добычи напрямую зависит цена конечного продукта *.

Как транспортируют нефть?

В 1863 году в Пенсильвании для транспортировки нефти сделали деревянные трубы небольшого диаметра — этот трубопровод был дешевле и доставлял меньше хлопот, чем перевозка нефти на конных повозках, в бочках вместимостью 42 галлона *. Сегодня трубопроводов очень много, и они отличаются сложностью. Согласно Объединению Магистральных нефтепроводов, в одних только Соединенных Штатах целая сеть нефтепроводов, общая протяженность которых 300 тысяч километров!

По таким трубопроводам, сделанным преимущественно из металла, перекачивают не только сырую нефть на нефтеперерабатывающие заводы, но и конечные продукты ее переработки — дистрибьюторам. Благодаря современным технологиям трубопроводы теперь оснащены автоматическими системами, регулирующими подачу нефти и давление. Небольшие умные приборы, двигаясь по трубопроводу, следят за состоянием труб, в этом же помогает разведка по принципу утечки магнитного потока и ультразвуковое исследование. При всем при этом обычный человек, к которому в конце концов попадет эта нефть, не видит ничего, кроме знака, предупреждающего о проходящем под землей нефтепроводе и запрещающего земляные работы.

 Как ни удобно перекачивать нефть по трубопроводам, этот способ все же плохо подходит для транспортировки большого количества нефти через моря. Но уже давно предприниматели и здесь нашли выход — большие нефтеналивные танкеры. Это специально сконструированные суда длиной 400 метров. Из кораблей, которые бороздят океаны, танкеры — самые большие, и они могут перевозить до миллиона и более баррелей нефти. Печально, что танкеры, хотя и выглядят очень надежными, все же имеют слабые места, как показывает рамка «Разлитие нефти». Большое количество нефти перевозят также на баржах и в железнодорожных цистернах. Но транспортировка — это далеко не все: нефти еще многое предстоит, прежде чем она попадет к потребителю.

Нефтеперерабатывающий завод легко отличить по маленькому яркому пламени, вырывающемуся из высокой тонкой трубы, которая выполняет функции предохранительного клапана. Если говорить в общих чертах, на этом огромном заводе сырую нефть нагревают и направляют в ректификационную колонну, где создана специальная атмосфера и где нефть разделяют на фракции. Есть легкие фракции — газы, например бутан, а есть тяжелые — из них делаются смазочные масла и другое. (Смотрите рамку на страницах 8 и 9.) Однако остается вопрос: нефть — это благословение или проклятие?

[Сноски]

[Рамка, страница 5]

БАРРЕЛИ ИЛИ ТОННЫ?

Первые нефтяные компании в Пенсильвании перевозили нефть в винных бочках, баррелях, вместимостью 48 галлонов, или 180 литров. Потом стали наливать только 42 галлона, или 159 литров, чтобы при перевозке не было проблем. В коммерции баррель (42 галлона) до сих пор служит для измерения количества нефти.

В Европу нефть с самого начала доставлялась по морю, а ее количество обычно определялось по весу и измерялось в тоннах, как и сегодня.

[Сведения об источнике]

Источник: Американский институт нефти.

[Рамка, страница 6]

КАКОВО ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ?

С 1870-х годов в среде ученых доминировала органическая концепция. Согласно ей, органические остатки, захороненные в осадочных породах, с течением времени разлагаются, превращаясь в нефть и природный газ, которые затем скапливаются в верхних пластах осадочных пород, имеющих поры. В результате этого процесса образуется нефть, состоящая преимущественно из углеводородов, то есть из водорода и углерода. Однако с 1970-х годов некоторые ученые стали опровергать эту гипотезу.

В «Ученых записках Национальной академии наук» от 20 августа 2002 года была опубликована статья «История углеводородов и происхождение нефти» («The Genesis of Hydrocarbons and the Origin of Petroleum»). Авторы статьи утверждают, что нефть образуется на «больших глубинах в мантии Земли», а не на гораздо меньших глубинах, как принято считать.

Физик Томас Голд выдвинул спорные теории, доводы по которым привел в своей книге. Он пишет: «Концепция органического происхождения углеводородов настолько завладела умами ученых в Соединенных Штатах и во многих странах Европы, что работа в противоположном направлении просто прекратилась. Однако этого нельзя сказать о странах бывшего Советского Союза» («The Deep Hot Biosphere—The Myth of Fossil»). Это объясняется, «вероятно, тем, что именитый русский химик Менделеев был сторонником неорганической концепции. Приведенные им аргументы сегодня еще более вески, учитывая то обилие информации, которое мы сейчас имеем». В чем же суть неорганической концепции?

Голд пишет: «Согласно неорганической теории, углеводороды были частью пород, из которых состояла Земля и которые стали затвердевать около 4,5 миллиарда лет назад». По этой теории, нефтяные углеводороды появились глубоко в земле во время ее образования *.

[Сноски]

 [Рамка/Иллюстрации, страницы 10, 11]

РАЗЛИТИЕ НЕФТИ

▪ Общее количество нефти, разлитое танкерами за период с 1970 по 2000 год, составляет 5 322 000 тонн.

▪ Самый большой разлив нефти случился в 1979 году, когда «Атлантик Экспресс» столкнулся с «Эгеан Кэптен» в Карибском море, в результате чего разлилось 287 000 тонн нефти.

▪ Танкер «Эксон Валдиз» разлил много нефти, однако по количеству разлитой нефти он стоит лишь на 34 месте.

▪ Хотя чаще всего разливы нефти случаются при погрузке, разгрузке и бункеровке, самые большие разливы бывают при столкновениях или если судно село на мель.

▪ Некоторые из значительных разливов нефти, случившихся не по вине танкеров:

● Авария на буровой установке «Иксток-1» в 1979 году в Мексиканском заливе. Всего разлилось 500 миллионов литров нефти.

● Авария на нефтяной платформе в Персидском заливе в 1983 году. Всего разлилось 300 миллионов литров нефти.

● Преднамеренный выброс нефти в Персидский залив в 1991 году. Всего разлилось 900 миллионов литров нефти.

[Иллюстрация]

Танкер «Эрика» идет ко дну неподалеку от мыса Пенмарк, Франция. 13 декабря 1999 года.

[Сведения об источнике]

Источники: Международная федерация владельцев танкеров по предупреждению загрязнения, «Разлитие нефти. Информационный отчет», энциклопедия «Энкарта».

© La Marine Nationale, France

 [Схема/Иллюстрации, страницы 8, 9]

(Полное оформление текста смотрите в публикации)

ПРОИЗВОДСТВО НЕФТИ — УПРОЩЕННО

1. РАЗВЕДКА

СПУТНИК

Используя глобальную систему местоопределения, получают точные данные, помогающие вести поиск.

ГЕОФОНЫ

ГРУЗОВИК С ВИБРАТОРАМИ

ГИДРОФОНЫ

СЕЙСМИЧЕСКОЕ СУДНО

Один из методов — сейсмическое исследование, при котором фиксируется отражение звуковых волн, посылаемых через толщу земной коры.

2. ДОБЫЧА

НЕФТЯНЫЕ СКВАЖИНЫ

ПЛАВУЧАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА

ПОДВОДНАЯ СКВАЖИНА

Нефть извлекают из скважин, которые бурятся на суше, а также из морских и подводных скважин. Давление поддерживают, например, за счет нагнетания в скважине газа или воды.

[Иллюстрация]

ПОДВОДНАЯ НЕФТЯНАЯ СКВАЖИНА

С помощью подводных лодок с дистанционным управлением сооружаются буровые установки на дне моря.

[Иллюстрация]

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ БУРЕНИЕ

Двигатель, которым на расстоянии управляет инженер, приводит в движение буровое долото, а датчики определяют характеристики грунта.

3. ТРАНСПОРТИРОВКА

НЕФТЕПРОВОД

ТАНКЕР

Перекачивают нефть по трубопроводам: надземным, подземным и морским. Для перевоза нефти также используются танкеры, баржи и железнодорожные цистерны.

 4. ПЕРЕРАБОТКА

НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД

После нагревания, перегонки и разделения сырой нефти на фракции из нее можно делать то, чем мы пользуемся ежедневно.

РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА

Когда вязкую, темного цвета нефть нагревают в печи, углеводороды переходят в газообразное состояние. Пары конденсируются при разных температурах, вновь превращаясь в жидкость. Так происходит разделение нефти на составные части, или фракции.

20°С

ГАЗЫ ПРИ ПЕРЕГОНКЕ

Главным образом это метан, этан, пропан и бутан.

20—70°С

БЕНЗИН

Используется как топливо для автомобилей и как сырье в производстве пластмасс.

70—160°С

ЛИГРОИН

Его можно использовать для изготовления пластмасс, получения топлива для автомобилей и другого.

160—250°С

КЕРОСИН

Идет на авиационное и печное топливо.

250—350°С

ГАЗОЙЛЬ

Идет на дизельное и котельное топливо.

ПЕЧЬ

400°С

НЕФТЯНЫЕ ОСТАТКИ

Из них потом получается заводское топливо, мазут, парафин, смазочные масла и битумы.

КРЕКИНГ-УСТАНОВКА

Углеводороды, которые нагревают при помощи пара, «встречаются» с горячими алюмосиликатными катализаторами, опускающимися в виде мелких шариков. В результате углеводороды расщепляются, или распадаются, на более мелкие молекулы.

Размельченный катализатор смешивают с углеводородами под воздействием пара.

ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ

Этот растворитель используется в производстве косметики, духов, мыла, красок и красителей.

ПЛАСТМАССЫ

Стирол, к примеру, получают из бензола и этилена.

ДОБАВКА К БЕНЗИНУ

Присадка, повышающая октановое число, предотвращает слишком быстрое сгорание бензина в двигателе, тем самым улучшая его работу.

[Сведения об источнике]

Photo Courtesy of Phillips Petroleum Company

[Диаграмма, страница 7]

(Полное оформление текста смотрите в публикации)

МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ

Объем приводится в миллиардах баррелей. Неоткрытые месторождения в расчет не берутся.

▪ Страны — члены ОПЕК

• Страны, в которых есть как минимум одно уникальное месторождение, или супергигант

Суммарная добыча

◆ Ресурсы

▪ • ◆ 332,7 САУДОВСКАЯ АРАВИЯ

• ◆ 216,5 СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ

• ◆ 192,6 РОССИЯ

▪ • ◆ 135,9 ИРАН

▪ • ◆ 130,6 ВЕНЕСУЭЛА

▪ • ◆ 125,1 КУВЕЙТ

▪ • ◆ 122,8 ИРАК

▪ • ◆ 113,3 ОБЪЕДИНЕННЫЕ АРАБСКИЕ ЭМИРАТЫ

• ◆ 70,9 МЕКСИКА

• ◆ 42,9 КИТАЙ

▪ • ◆ 41,9 ЛИВИЯ

▪ ◆ 33,4 НИГЕРИЯ

◆ 21,2 КАНАДА

▪ ◆ 21 ИНДОНЕЗИЯ

◆ 20,5 КАЗАХСТАН

▪ • ◆ 18,3 АЛЖИР

◆ 17,6 НОРВЕГИЯ

◆ 16,9 ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

[Иллюстрации, страница 4]

Первая нефтяная скважина. Тайтусвилл, штат Пенсильвания. 1859 год.

Фонтан нефти, бьющий из скважины в Техасе.

[Сведения об источнике]

Brown Brothers

[Иллюстрация, страница 5]

Раннее нефтяное месторождение. Бомонт, штат Техас.

[Иллюстрация, страница 5]

Конная повозка везет бочки с нефтью.

[Иллюстрация, страница 10]

Месторождение нефти, охваченное пламенем. Кувейт.

[Сведения об иллюстрации, страница 5]

All photos: Brown Brothers