Як добувають нафту?

«ХАЙ буде світло!» Століттями люди шукали ефективне джерело штучного світла. Лій, китовий жир та інші речовини служили паливом для найрізноманітніших ламп і каганців. Проте такі світильники безперестанку блимали. Отож протягом XIX століття в США велися пошуки нового палива для штучного освітлювання. Що ж допомогло вирішити проблему? Нафта! Однак звідки її взяти?

У 1859 році біля міста Тайтесвілл (штат Пенсільванія, США) пенсіонер Едвін Дрейк, колишній працівник залізниці, за допомогою старого парового двигуна пробурив 22-метрову свердловину і відкрив перше нафтове родовище. Ця подія стала початком нафтової ери. Видобуток нафти, родовища якої знаходили по цілому світі, призвів до великих економічних і політичних змін. Із цієї сировини почали виробляти високоякісне паливо для штучного освітлювання — паливо, на яке так довго чекав світ.

Незабаром у так званих нафтоносних районах Сполучених Штатів люди кинулися несамовито скупляти земельні ділянки та бурити свердловини. У ті роки розповідали багато історій про щасливчиків, які миттєво розбагатіли, і про невдах, що раптово втратили все. Як не парадоксально, але Едвін Дрейк, людина, що пробурила першу нафтову свердловину в Пенсільванії, опинився серед останніх.

Проте досить скоро, незважаючи на такий швидкий зліт, а можливо саме й через нього, нафтовий промисел в Пенсільванії зазнав першої кризи. Ціна за барель нафти впала тут від 20 доларів до 10 центів! Причиною такого різкого падіння цін стали надмірний видобуток і спекуляція чорним золотом. Деякі свердловини були повністю виснажені. Місто-привид Пітхоул — німий свідок тогочасних подій. Його заснування, розквіт та занепад відбулися протягом трохи більше ніж півтора року. З часу народження нафтової промисловості такі злети й падіння стали чимось звичайним.

У 1870 році Джон Рокфеллер разом із декількома компаньйонами заснував компанію «Standard Oil». Вона домінувала на світовому ринку гасу до тих пір, поки не з’явилися конкуренти, зокрема російські нафтовидобувні компанії. Одним з конкурентів був Маркус Семюель, засновник нафтової компанії, відомої сьогодні як «Royal Dutch/Shell Group». Крім того, в Росії з’явилась ще одна велика компанія, котра займалася переробкою бакинської нафти. Її заснували винахідливі брати Нобеліa. Так починалась історія цілої низки нафтових корпорацій.

Згодом, аби уникнути криз у нафтовій промисловості і забезпечити стабільність цін, підприємці почали об’єднуватися у нафтові трести й організації. Одна з них — Організація країн-експортерів нафти (ОПЕК). Одинадцять країн-членів цієї організації володіють більшістю родовищ нафти у світі. (Дивіться інформацію в рамці на сторінці 7).

Чи великі запаси нафти і де їх знайти?

Наприкінці XIX століття електрифікація дедалі більшої кількості територій могла довести нафтові компанії до банкрутства. Однак новий винахід — двигун внутрішнього згоряння, який використовували головним чином в автомобілях,— докорінно змінив становище нафтових компаній. Бензин, який отримували з нафти, став тепер основним пальним для самохідних засобів пересування, що в кінці 1920-х років вже вільно продавались у більшості індустріальних країн. Тепер, аби світ «не зупинився», потрібно було суттєво збільшити видобуток нафти. Але як це зробити?

Йшли роки. У світі відкривали чимраз більше нафтових родовищ, і це утвердило панівне становище нафти на світовому ринку. На сьогодні вже відкрито близько 50 000 родовищ. Однак підприємців цікавить не кількість родовищ, а те, наскільки великі їхні запаси. Тож скільки нафти може містити одне родовище?

Найбільшими вважаються ті родовища, з яких можна видобути не менше 5 мільярдів барелей нафти. Їх називають родовищами-гігантами. Великими називають родовища, з котрих можна отримати не менше 500 мільйонів барелей нафти. У документі Геологічної служби США «Оцінка нафтової ситуації в світі за 2000 рік» перераховується близько 70 країн, де знайдено нафту. Проте лише деякі з них володіють вищезгаданими великими родовищами. (Дивіться інформацію в рамці на сторінці 7). А найбільше родовищ-гігантів міститься в районі Перської затоки, і належать вони до Арабсько-Іранського осадового басейну.

Сьогодні й далі безупинно ведуться пошуки нових покладів нафти. Тепер на допомогу нафтовикам прийшли найсучасніші технології. Особливу увагу постачальників чорного золота привернув регіон Каспійського моря, територія декількох країн: Азербайджану, Ірану, Казахстану, Росії, Туркменістану та Узбекистану. Згідно з даними Американського інформаційного бюро енергоресурсів, у цьому регіоні повинні міститися величезні поклади нафти і природного газу. Зараз вивчаються можливості створення альтернативних шляхів експорту сировини, наприклад, через Афганістан. Крім того, ряд перспективних нафтових родовищ було відкрито на Близькому Сході, у Гренландії та в деяких частинах Африки. З добутої нафти виготовляють різні предмети щоденного вжитку й отримують енергію. Але це вже окрема історія.

Як видобувають нафту?

Спочатку геологорозвідники шукають місця́, де в надрах землі може залягати нафта. Після того як було проведено певні виміри та зроблено аналіз проб ґрунту, вони бурять свердловину, аби пересвідчитися, чи дійсно там є нафта. Раніше потужний фонтан із нафти і грязі повідомляв дослідників, що вони натрапили на нафтоносний пласт. Але так марнувалося багато цінної сировини, та існувала загроза вибуху. Сьогодні завдяки буровому устаткуванню, яке обладнане сучасними вимірювальними приладами і спеціальними клапанами, такі випадки майже не трапляються. Також останнім часом навчилися робити глибокі свердловини малого діаметру.

Коли з нафтоносного пласта вже видобуто певну кількість нафти й газу, тиск, який виштовхував сировину на поверхню, зменшується. Тому, аби продовжити видобуток нафти, тиск слід підтримувати штучно. Для цього в свердловину нагнітають воду, спеціальні хімічні розчини, вуглекислий газ, азот або інші гази. Крім того, важливе значення має і густина сировини, що може різнитися залежно від нафтоносного регіону. Чим менша густина, тим нафта цінніша, адже таку нафту легше видобувати та переробляти.

Як пояснює Американський інститут нафти, сучасні технології дозволяють здійснювати горизонтальне буріння — буріння, яке ведеться вздовж земної кори. Це допомагає зменшити кількість свердловин. Розробка шельфових родовищ, яка почалась у 1947 році в Мексиканській затоці, також суттєво збільшила видобуток нафти. Зрозуміло, що ціна на нафтопродукти в значній мірі залежить від методу видобування нафтиb.

Як транспортують нафту?

У 1863 році в Пенсільванії з’явилися перші нафтопроводи з дерев’яних труб невеликого діаметру. В порівнянні з підводами та бочками, об’ємом 159 літрів, цей спосіб транспортування був зручнішим і дешевшимc. Сьогодні створено чимало трубопровідних систем, і вони набагато складніші, ніж у XIX столітті. Згідно з Асоціацією нафтопровідних компаній, лише в США загальна довжина нафтопроводів складає 300 000 кілометрів!

Такі трубопроводи переважно виготовляють зі сталі. Ними транспортують не лише сировину до нафтопереробних заводів, а й нафтопродукти на розливні станції. Сучасні технології дозволяють здійснювати автоматичний контроль за потоком і тиском рідини в трубах. До того ж створено спеціальні прилади, що перевіряють стан сотень кілометрів трубопроводу, рухаючись у ньому з потоком сировини, а також застосовують різні методи електромагнітної та ультразвукової дефектоскопії. Проте звичайна людина, найімовірніше, лише помітить напис, що під землею проходить нафтопровід і що на даній ділянці не можна копати.

Хоча за допомогою трубопроводів дуже зручно транспортувати нафту, прокладати труби по морському дну досить непросто. Однак така трудність не злякала перших нафтових підприємців: вони вирішили перевозити свій вантаж за допомогою величезних кораблів — танкерів. Ці спеціалізовані судна можуть сягати 400 метрів довжини та вміщати мільйон або й більше барелей нафти. Танкери — це найбільші судна, що борознять океанські простори. Та попри вражаючі розміри у них є великий недолік. (Дивіться інформацію в рамці «Про нафтові виливи»). Для транспортування великих кількостей нафти широко використовуються також баржі і залізничні цистерни. Але транспортування нафти — це лише половина справи.

Коли над високими заводськими трубами ви побачите полум’я, або факел, (його використовують як засіб безпеки) — перед вами, найімовірніше, нафтопереробний завод. Тут сиру нафту нагрівають і в ректифікаційній колоні розділюють на фракції: від найлегших — зазвичай це гази, як-от бутан,— до найважчих, з яких виробляють мастила та інші нафтопродукти. (Дивіться інформацію в рамці на сторінках 8, 9). Але, здається, нафта стала для людства як благословенням, так і прокляттям. Чи це справді так?

[Примітки]

[Рамка/Ілюстрація на сторінці 5]

БАРЕЛІ ЧИ ТОННИ?

Перші нафтові компанії в Пенсільванії перевозили нафту в 180-літрових винних бочках. З часом, аби сировина при перевезенні не переливалася, в них почали заливати лише 159 літрів (42 американських галони). Навіть сьогодні при купівлі або продажі нафти кількість сировини вимірюють 159-літровими барелями.

З самого початку нафту в Європу перевозили морем і вимірювали її кількість одиницями ваги, а саме тоннами. Цей спосіб вимірювання використовується й донині.

[Відомості про джерело]

Джерело: Американський інститут нафти.

[Рамка на сторінці 6]

ЯК УТВОРИЛАСЯ НАФТА?

Починаючи з 1870-х років більшість учених підтримували так звану біогенну теорію походження нафти. Згідно з нею, «нафта і природний газ утворилися внаслідок розпаду решток біологічного походження, що протягом тривалого часу накопичувалися під осадовими породами. Згодом ці корисні копалини заповнили порожнини в осадових породах у верхніх шарах земної кори». Так утворилась суміш різних вуглеводнів — сполук, що складаються з вуглецю і водню — з іншими сполуками. Це і є нафта. Проте, починаючи з 1970-х років, декотрі вчені почали сумніватися у цій теорії.

Двадцятого серпня 2002 року в журналі «Наукові записки Національної Академії наук» (англ.) була опублікована стаття «Виникнення вуглеводнів та походження нафти». Її автори твердять, що зародження нафти відбувалося «в мантії Землі», значно глибше, ніж прийнято вважати.

Фізик Томас Ґолд у своїй книжці «Глибока гаряча біосфера. Міф про паливні корисні копалини» (англ.) розповідає про декілька теорій, що заперечують біогенне походження нафти, а також детально їх аргументує. Він пише: «Вчені США і більшості країн Європи були настільки переконані в правдивості гіпотези біологічного походження вуглеводнів, що майже ніхто з них не взявся за дослідження протилежної точки зору. Проте цим займалися вчені країн колишнього Радянського Союзу». Такі досліди велися, «можливо, тому, що великий російський хімік Менделєєв відстоював абіогенну [не біологічну] теорію. Сьогодні завдяки набагато глибшим знанням його аргументи набувають навіть більшої ваги». Тож у чому полягає ця абіогенна теорія?

Ґолд пояснює: «За абіогенною теорією, близько 4,5 мільярда років тому вуглеводні були складовою частиною матерії, що шляхом накопичення твердих речовин утворила Землю». Згідно з цією теорією, елементи, з яких складається нафта і газ, вже були в надрах Землі з часу її формування.d

[Примітка]

[Рамка/Ілюстрації на сторінках 10, 11]

ПРО НАФТОВІ ВИЛИВИ

◼ За період між 1970 і 2000 роками з танкерів витекло 5 322 000 тонн нафти.

◼ Найбільший вилив стався 1979 року, коли в Карибському морі танкер «Атлантик Емпресс» зіштовхнувся з кораблем «Ейджіен Кептен». Внаслідок аварії витекло 287 000 тонн нафти.

◼ Хоча виливи переважно трапляються під час завантаження і розвантаження танкерів, найбільше нафти потрапляє в море через зіткнення суден, а також внаслідок сідання танкерів на мілину.

◼ Виливи нафти, які трапилися з інших причин:

● Відкритий нафтовий фонтан на експлуатаційній свердловині «Іксток І» 1979 року в Мексиканській затоці. Усього пролито 500 000 000 літрів.

● Відкритий нафтовий фонтан на морській платформі в Перській затоці 1983 року. В море потрапило 300 000 000 літрів нафти.

● Умисний вилив нафти у Перській затоці в 1991 році. Усього вилито 900 000 000 літрів.

[Ілюстрація]

Танкер «Еріка», який зазнав аварії біля мису Пенмарк, Франція. 13 грудня 1999 року.

[Відомості про джерела]

Джерела: «Міжнародна угода власників танкерів про відповідальність за забруднення моря нафтою», «Інформаційний бюлетень про нафтові виливи», «Енциклопедія Енкарта».

© La Marine Nationale, France

[Схема/Ілюстрації на сторінках 8, 9]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

СХЕМА ВИДОБУВАННЯ ТА ПЕРЕРОБКИ НАФТИ (СПРОЩЕНО)

1. РОЗВІДУВАННЯ

СУПУТНИК

Глобальна система позиціонування подає сигнали, які використовуються для геологорозвідування.

ГЕОФОНИ

МАШИНА ІЗ СЕЙСМОВІБРАТОРОМ

ГІДРОФОНИ

КОРАБЕЛЬ ІЗ СЕЙСМОВІБРАТОРОМ

Сейсмічне зондування — один із методів розвідування, при якому реєструють штучно створені сейсмічні хвилі, що відбиваються від підземних порід.

2. ДОБУВАННЯ

НАЗЕМНІ СВЕРДЛОВИНИ

МОРСЬКА НАФТОВА ПЛАТФОРМА

ПІДВОДНА СВЕРДЛОВИНА

Нафту видобувають з материкових, шельфових та глибоководних свердловин. Для підтримування необхідного тиску в нафтоносних пластах, туди нагнітають гази або воду.

[Ілюстрація]

ШЕЛЬФОВЕ РОДОВИЩЕ

Для встановлення видобувного обладнання на дні моря використовуються підводні плавальні механізми з дистанційним керуванням.

[Ілюстрація]

ГОРИЗОНТАЛЬНЕ БУРІННЯ

За допомогою дистанційного управління оператор керує роботою двигунів, які обертають бур, а датчики аналізують склад ґрунту.

3. ТРАСПРОРТУВАННЯ

НАФТОПРОВІД

ТАНКЕР

За допомогою трубопроводів нафту транспортують суходолом, під землею та під водою. Крім того, її перевозять танкерами, баржами і залізничними цистернами.

4. ПЕРЕРОБКА НАФТИ

УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ НАФТИ

Неочищену нафту нагрівають, переганяють і розділяють на фракції, які згодом використовуються у виробництві найрізноманітнішої продукції.

РЕКТИФІКАЦІЙНА КОЛОНА

При нагріванні неочищеної нафти деякі вуглеводні, що входять до її складу, випаровуються при різних температурах. Охолонувши, вони знову перейдуть у рідкий стан, тобто конденсуються. Завдяки цьому процесу нафту розділяють на окремі складові, або фракції.

20°C

ГАЗИ

Це метан, етан, пропан та бутан.

20—70°C

БЕНЗИН

Застосовується як пальне для автомобілів, а також як сировина для виробництва пластмас.

70—160°C

ЛІГРОЇН

З нього отримують пальне для автомобілів і різноманітні хімічні речовини. Також його використовують у виробництві пластмас.

160—250°C

ГАС

Використовують як пальне для літаків і паливо для печей.

250—350°C

ГАЗОЙЛЬ

Використовують як дизельне пальне та паливо для печей.

400°C

ПІЧ

ГУДРОН

Після подальшої переробки з нього отримують пальне, мазут, парафін, мастила й асфальт.

КАТАЛІТИЧНИЙ КРЕКІНГ

Гудрон нагрівають перегрітою парою і змішують з подрібненим алюмосилікатним каталізатором. Завдяки цьому процесу великі молекули вуглеводнів розщеплюються. Так одержують інші необхідні речовини.

Подрібнений каталізатор змішується з вуглеводнями під дією пари.

ЕТИЛОВИЙ СПИРТ

Цей розчинник застосовується для виробництва фарб, косметики, парфумів, мила та барвників.

ПЛАСТМАСА

Полістирол, для прикладу, добувають шляхом полімеризації стиролу.

ПРИСАДКИ

Підвищують октанове число і не допускають надто швидкого займання бензину в двигуні, збільшуючи таким чином ефективність його роботи.

[Відомості про джерело]

З люб’язного дозволу: Phillips Petroleum Company

[Діаграма на сторінці 7]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

ГОЛОВНІ ПОСТАЧАЛЬНИКИ НАФТИ У СВІТІ

Загальний об’єм вказаний у мільярдах барелей. Запаси нерозроблених нафтових родовищ тут не враховані.

▪ Член ОПЕК.

• Країна, яка володіє принаймні одним нафтовим родовищем-гігантом.

Усього видобуто.

◆ Запаси.

▪ • ◆ 332,7 САУДІВСЬКА АРАВІЯ

• ◆ 216,5 США

• ◆ 192,6 РОСІЯ

▪ • ◆ 135,9 ІРАН

▪ • ◆ 130,6 ВЕНЕСУЕЛА

▪ • ◆ 125,1 КУВЕЙТ

▪ • ◆ 122,8 ІРАК

▪ • ◆ 113,3 ОБ’ЄДНАНІ АРАБСЬКІ ЕМІРАТИ

• ◆ 70,9 МЕКСИКА

• ◆ 42,9 КИТАЙ

▪ • ◆ 41,9 ЛІВІЯ

▪ ◆ 33,4 НІГЕРІЯ

◆ 21,2 КАНАДА

▪ ◆ 21 ІНДОНЕЗІЯ

◆ 20,5 КАЗАХСТАН

▪ • ◆ 18,3 АЛЖИР

◆ 17,6 НОРВЕГІЯ

◆ 16,9 ВЕЛИКОБРИТАНІЯ

[Ілюстрації на сторінці 4]

Перша нафтова свердловина у Тайтесвіллі, Пенсільванія, 1859 рік.

Відкритий нафтовий фонтан у Техасі.

[Відомості про джерело]

Brown Brothers

[Ілюстрація на сторінці 5]

Одне з перших розроблених нафтових родовищ у Бомонді, Техас.

[Ілюстрація на сторінці 5]

Колись нафту розливали у бочки і перевозили на підводах.

[Ілюстрація на сторінці 10]

Охоплені полум’ям нафтові родовища у Кувейті.

[Відомості про ілюстрацію, сторінка 5]

Усі фотографії: Brown Brothers