Методи видобутку нафти і технологія переробки нафти
Нафта стала одним з найважливіших корисних копалин на Землі в двадцятому і двадцять першому столітті. Вона є маслянистою горючою рідиною природного походження, що володіє особливим запахом, відноситься до гірських порід осадового походження. Це обмежений і вичерпний ресурс, який вже не відновиться.
Освіта нафти
Нафта утворюється в кілька етапів протягом тривалого часу (від п'ятдесяти до трьохсот п'ятдесяти мільйонів років).
В даний час вчені вважають, що нафта з'явилася органічним шляхом із стародавніх мікроскопічних організмів водних басейнів (в основному мілководдя), які вмираючи, залишали на дні органічні шари. Ці шари занурювалися ще глибше, на них тиснули верхні шари і висока температура, доступу кисню не було, в результаті органічні залишки мікроскопічних організмів стали вуглеводнями.
Одна частина цих вуглеводнів, які були найлегшими, була у вигляді газу, інша частина вуглеводнів, які були важче, була у вигляді рідини, а третя частина вуглеводнів була в твердому стані. Газоподібна і рідка частини вуглеводнів рухалися вгору, поки подальше пересування стало неможливим через непроникних пластів. У цій області вуглеводні повільно накопичувалися, в результаті утворилися родовища, де і добувають нафту.
Історія застосування нафти
Уже в давні часи людина використовувала нафту. Наприклад, шість з половиною тисяч років тому жителі території, яка зараз є державою Ірак, застосовували нафту як добавку до матеріалу для будівель і створення цементу. Жителі Давнього Єгипту брали нафту прямо з водної поверхні, застосовували її, щоб висвітлювати житло, як човновий герметик, матеріал для будівель і як компонент бальзаму, щоб створювати мумії. У Стародавньому Вавилоні нафту продавали. А в Висячі сади Семіраміди її застосовували як герметизирующие речовина.
Уже в давнину застосовували нафту, яка перебувала не тільки на поверхні. Так дві тисячі років тому в Китаї бурили маленькі свердловини бамбуковими стовбурами, наконечники яких були з металу. Ці свердловини потрібні були для вилучення із земних надр солоної води, щоб отримувати сіль. А на значній глибині знайшли газ і нафту.
Марко Поло писав, що на Апшеронському півострові нафту застосовували як пальне, щоб висвітлювати житло, і як ліки від хвороб шкіри.
У п'ятнадцятому столітті на Русі нафту добували на річці Ухта, а застосовували в господарстві і в медицині.
В одна тисяча вісімсот п'ятдесят третьому році хімік Ігнатій Лукасевич з Польщі придумав лампу, що працює на гасі. Гас - це зручний і безпечний нафтопродукт, тому виник попит і на гас, і на нафту. Є думка, що ця ж людина розробив метод виробництва гасу з нафти і в одна тисяча вісімсот п'ятдесят шостому році створив завод для переробки нафти.
Історики думають, що перша нафтова свердловина була пробурена в одна тисяча вісімсот сорок сьомому році недалеко від Баку - міста, розташованого біля Каспійського моря. Тоді це місто прінадлежалУкаіни.
ВУкаіни восени одна тисяча вісімсот шістдесят четвертого року на Кубані стали бурити свердловини не вручну, а механічним ударно-штанговим способом, застосовуючи парову машину як привід бурового верстата. Це стало початком української нафтовою промисловістю.
Фізичні характеристики компоненти нафти
Нафта - це рідка речовина, колір якого варіюється від світло-коричневого відтінку (кольори практично немає) до дуже темного (практично вугільного) відтінку. Іноді колір нафти зелений або навіть жовтий.
Нафтовий запах дуже специфічний і обумовлений присутністю ароматичних вуглеводнів і сірчистих сполук.
Середнє значення маси молекули буває від двохсот двадцяти грам на моль до чотирьохсот (іноді чотирьохсот п'ятдесяти) грам на моль. Щільність нафти залежить від тиску і температури і буває легкої (нуль цілих вісімдесят три сотих грама на кубічний сантиметр і менше), середньої (від нуля цілих восьмисот тридцяти однієї тисячної грама на кубічний сантиметр до нуля цілих восьмисот шістдесяти тисячної грама на кубічний сантиметр) і важкої (від нуля цілих восьмисот шістдесяти тисячної грама на кубічний сантиметр до однієї цілої п'яти сотої грама на кубічний сантиметр).
У нафти міститься багато елементів органічного походження, тому для неї характерна температура початку закипання рідких вуглеводнів.
Кристалізується нафту при температурі від мінус шістдесяти до плюс тридцяти градусів Цельсія, це обумовлено кількістю парафіну в ній (зі збільшенням кількості парафіну підвищується температура кристалізації) і наявністю легких фракцій (зі збільшенням фракцій знижується температура кристалізації). В'язкість може бути різною, вона обумовлена функціональними компонентами нафти і її температурою (зі збільшенням температури і кількості легких фракцій зменшується в'язкість), а ще наявністю в ній смолисто-асфальтенових компонентів (в'язкість більше, якщо цих компонентів більше).
Нафта легко запалити. Її можна розчиняти в органічно утворилися розчинниках. Нафта не можна розчинити у воді, але утворюється стійка емульсія.
Нафтові складові - це вуглеводні, що знаходяться в рідкому стані, сполуки сірки, азоту, кисню і металів, гази, вода, солі мінералів (хлориди), розчини солей кислот органічного походження і домішки.
Гірські породи, які є покладами нафти, називаються пласт-колекторами.
Короткий огляд процесів переробки нафти
Як видобувається нафта
Нафтові родовища розробляють за допомогою нафтових свердловин і шахт.
Способами добування нафти стали:
- фонтан (використовується різниця тиску в плас-колекторі і в гирлі свердловини);
- газлифт (в свердловину закачують певний газ);
- застосування насосів (електроцентробежний, електро-гвинтовий, штанговий).
Вибір методу добування нафти залежить від тиску в пласт-колекторі, а ще від способів його підтримки, а саме:
- Первинний метод, в якому нафта через природні сил надходить з нафтового пласта (дія вод, що протікають підземно, збільшення обсягу газу). Буває, що застосовуються насоси. Так добувають від п'яти до п'ятнадцяти відсотків нафти.
- Вторинний метод передбачає підведення зовнішньої енергії в пласт-колектор (закачування рідини або газу). В даному випадку після добування нафти припадає відокремлювати нафту від потрапила в неї воду, що є досить трудомістким процесом. Так добувають тридцять відсотків нафти.
- Третинний метод підвищує рухливість нафти, щоб її витягати із земних надр (нагрівають її, щоб знижувалася в'язкість; закачують в пласт-колектор поверхнево-активні речовини, щоб змінити поверхневий натяг між нафтою і водою). Застосування даного методу залежить від грошових витрат на спосіб видобутку і від нафтових цін. Найпопулярнішими з теоретичних методів стали теплової та газовий.
Як застосовують нафту
У сирому вигляді нафту застосовують дуже рідко (її використовують, щоб закріпити бархани піску від їх вітрового видування при будівництві ліній електропередач і трубопроводів). Щоб зробити з нафти моторне пальне, розчинник і матеріал для хімічної промислової галузі (виробляють синтетичний каучук, штучні волокна, пластмаси, засоби для миття, фарбувальні речовини) її переробляють.
Нафтові запаси виснажуються і її ціна нестійка, через що зараз і шукають замінники рідкого пального (альтернатива нафти) і прагнуть розробити технології, які зменшать споживання продуктів з нафти.
Альтернатива нафти така:
- бітумінозні піски;
- горючі сланці;
- паливо, вироблене з вугілля;
- автомобілі, що використовують газове паливо;
- біологічне паливо;
- електромобілі.
Який нафтовий ринок
Нафтова ціна регулюється попитом і пропозицією. Нафтовий попит залежить від стану економіки країни. Пропозиція нафти залежно від кількості її видобутку. Організація експортерів нафти (ОПЕК) в деяких випадках обмежує нафтовидобуток, щоб підвищувати нафтову ціну. На цінову величину впливає і науково-технічний прогрес, він дозволяє перейти від нафти до інших більш сучасним енергетичних джерел.
Даний показник залежить від родовища і якості нафти, а ще від того ринку, де її будуть продавати. Нафтові сорти відрізняються за якістю і за складом, вони в основному залежать від нафтових родовищ. Головним параметром, що визначає нафтове якість, є її щільність і кількість сірки в ній. Є легкий, середній і важкий сорт нафти. Найціннішим став легкий сорт нафти, тому що саме з такої нафти отримують багато нафтопродукти (наприклад, бензин).
Ціну на нафту вимірюють в доларах за барель (старовинна одиниця виміру рідини, яка дорівнює ста п'ятдесяти восьми цілим дев'яти десятим літра) в залежності від нафтової марки. На ринку внутріУкаіни одиницею виміру нафти вважають тонну.
Є еталонні нафтові сорти, ціни на них типові для певних центрів переробки. Наприклад, в європейських країнах - це сорт Brent, який добувають в Північному морі.
українську нафту експортують. Нафтова ціна і ціна нафтопродуктів впливають на вартість природного газу, який також експортують в нашій країні.
Зараз нафтову ціну визначають міжнародні біржі товарів і сировини, найбільшими з них є біржа NYMEX, яка розташована в Нью-Йорку, і міжнаціональна лондонська біржа нафти під назвою IPE. Багато нафти реалізують на сінгапурських, японських і венесуельських біржах.
Щоб відстежувати рух нафтових цін використовують різні інформаційні джерела, наприклад, інформаційні бюлетені. Найпопулярнішими стали бюлетені під назвою Platt's (в них дана інформація про самому ринку і про нафтових цінах), їх публікує McGraw-Hill, Petroleum Intelligence Weekly (який виходить щотижня), інформагентство Petroleum Argus.
Ще інформує про ситуацію світового ринку нафти Monthly Oil Market Report (в перекладі означає «Щомісячний огляд нафтового ринку»), який містить докладні дані по нафтовидобутку, за попитом і пропозицією на неї і по загальним світовим нафтовим запасам. Такі дані друкує Міжнародне енергетичне агентство (International Energy Agency, скорочено IEA), яке об'єднує двадцять одна держава Європи, Сполучені Штати Америки, Японію, Австралію, Канаду, Нову Зеландію і Південну Корею.
З усього вище сказаного можна зробити висновок про те, що нафта є важливим промисловим сировиною, його необхідно використовувати раціонально, а ще слід розробляти технології, що зменшують споживання продуктів, одержуваних з нафти, і шукати альтернативу нафти.