Нефть и газ осадочные полезные ископаемые
Данная тема: «Экологические проблемы, связанные с добычей нефти и газа в ХМАО.» Я считаю актуальной, значимой. Наша территория относится к Западно-Сибирскому нефтегазоносному бассейну, поэтому в округе сосредоточены огромные запасы нефти, свыше 16 млрд. тонн, и газа, в основном попутного. Наличие таких больших запасов нефти и газа определило развитие топливно-энергетического комплекса (ТЭК) ХМАО и добычу нефти и газа, как основные отрасли специализации нашего края.
Нефть, добытая на территории нашего округа транспортируется в европейскую часть России и на экспорт в страны ближнего и дальнего зарубежья, особенно в страны Зарубежной Европы.
Добыча нефти и газа принесла нашему округу положительные результаты, а это: быстрый подъем экономики ХМАО; активное повышение уровня жизни населения; заселение территории; образование посёлков, городов; возможность трудоустройства населения, но и отрицательные: в результате активной добычи нефти и газа возникают проблемы, связанные с изменением внешнего облика природных ландшафтов, нарушение растительного покрова, сокращение животных, загрязнение оболочек земли: атмосферы, гидросферы, литосферы.
Нефть и газ – осадочные полезные ископаемые.
Нефть – это горючая маслянистая жидкость, распространённая в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. Это сложное смесь алканов, некоторых цикланов и Аренов, а также кислородных, сернистых и азотистых соединений. Путём перегонки из нефти получают бензин, реактивное топливо, керосин, дизельное топливо, мазут.
Одно из главных свойств сырой (непереработанной) нефти – ее плотность, которая зависти от содержания тяжелых углеводородов: парафинов, смол и других. (см. приложение №2)
Нефть, добывающаяся в нашем округе, содержит много бензиновых и керосиновых фракций, имеет много серы, которую необходимо отделять. Нефть залегает на глубине от 2.5 км. до 6, поэтому более 90% нефти в округе добывается с помощью насосов и компрессоров. Для поддержания давления пластах применяется закачка воды или газа. В результате такой добычи можно извлекать из недр лишь около 1/3 имеющихся в месторождениях запасов нефти.
Нефть образовалась на нашей территории в юрский период мезозойской эры, более 53 млн. лет назад, когда произошли глобальные изменения климата.
Газ – это агрегатное состояние вещества, в котором кинетическая энергия теплового движения его частиц значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействий между ними, в связи, с чем частицы движутся свободно, равномерно заполняя в отсутствии внешних полей весь предоставленный им объем.
Доля метана в этой смеси составляет – 85 – 99%. Кроме этих компонентов в природном газе содержится азот, углекислый газ, гелий, аргон, водяные пары, сероводород и ртуть. Он обычно бесцветен и не имеет запаха (если в нём нет сероводорода). В недрах Земли ХМАО присутствует газоконденсат – природная смесь легкокипящих, жидких нефтяных углеводов. В недрах Земли, в условиях высоких температур и давлений они находятся в парообразном состоянии, а на поверхности из добытого газа выпадает светлая жидкая смесь – газоконденсат.
Кроме газоконденсата, бывает попутный жирный газ, связанный с газовыми шапками нефтяных месторождений, содержащий большое количество тяжелых углеводородов. Такие месторождения называются газонефтяными.
На территории нашего округа из всего объема добываемого газа 99.8% принадлежит попутному газу.
На территории Ханты-Мансийского автономного округа приходиться около 80 % начальных потенциальных ресурсов нефти Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции и практически половина ресурсного потенциала нефти России.
Около 90 % площади округа приходиться на территории, перспективные и в нефтегазоносном отношении. Округ в настоящее время является одним из основных регионов, где ведутся разведка и добыча углеводородного сырья; его вклад в годовую добычу российской нефти составляет свыше 57%.
Основные нефтегазовые Месторождения Ханты – Мансийского автономного округа расположены в широтном Приобье в подзонах северной (южный склон Сибирских Увалов) и средней тайги (Сургутское полесье).
На территории округа по состоянию на 1.01. 2003 года открыто 414 месторождений, из них 358 нефтяных, 22 газовых и газоконденсатных, 34 нефтегазовых, газонефтяных и нефтегазоконденсатных. На начало 2005 года в эксплуатации находилось 249 месторождений, на 50 из них добыча нефти превысила 1 млн. тонн в год ( см. приложение № 3, 4)
Около 40 % запасов нефти на месторождениях уже добыто. На текущие, то есть подготовленные к разработке (проинвестированые) запасы категорий А и В, приходиться соответственно 4 и 10% от начальных запасов промышленных категорий округа, на текущие разведанные (непроинвестированные) категории С1 – 31% на предварительно оценённые ресурсы категории С2 – 18%.
Таким образом, доля текущих экономически благоприятных для добычи запасов нефти
( текущих запасов категорий АВС1 ) от начальных, выявленных по округу, составляет 45%.
С 1993 года в округе проходят конкурсы (тендеры) на право разработки месторождении нефти. В нём участвуют и российские и иностранные фирмы. Цель этих мероприятий состоит не только в привлечении финансовых средств для освоения новых месторождений, но и в решении технологических, экономических и социально-политических проблем. Предпочтения отдается проектам, которые гарантируют сохранение природной среды и получение максимальной экономической отдачи от производства работ.
В рамках реализации Программы лицензирования поисковых участков недр на 2003-2005 года в Ханты – Мансийском автономном округе – Югре выдано 90 лицензий на пользование недрами в целях поиска и оценки месторождений углеводородного сырья. Именно этим объясняется рост объёмов проведения сейсморазведочных работ на углеводородное сырьё новыми методами. В 2004 году объём сейсморазведочных работ на углеводородное сырье составил 19.4% пог. Км, что на 5.8% больше уровня 2003 года
Значительная часть ресурсов в распределённом фонде недр (РФН) приурочена к территориям крупнейших добывающих нефтяных компаний, на территории которых приходиться 71% начальных потенциальных ресурсов нефти РФН и 84% от суммарных начальных выявленных в распределённом фонде недр запасов месторождений.
Обеспеченность выявленными ресурсами при существующих уровнях добычи у компаний различна. Некоторые из них уже сейчас испытывают нехватку выявленных ресурсов для поддержания уровней добычи в ближайшие годы.
В составе РФН находятся наиболее изученные и перспективные территории округа. Площадь перспективных земель округа за пределами контуров выделенных лицензионных участков составляет 301.8 тыс. кв. км.
В течение 2004 года на распределенном фонде недр за счет средств бюджета автономного округа открыто 11 новых месторождений: Айкеаганское, Южно-Чистинское, Южно-Мытаяхинское, Южно-Ляминское (Сургутский район); Туканское (Нефтеюганский район); Новомостовское (Советский район); Тангинское и Западно-Симивидовское (Кондинский район); Торешское, Южно-Моимское, Октябрьское (Октябрьский район). В 2003 году было открыто 15 месторождений.
В настоящее время в запасы месторождений переведено 11% начального потенциала нефти территории нераспределённого фонда недр (НФН), 13% его приходиться на перспективные ресурсы нефти категории С3+Д0.
Анализ ресурсной базы округа свидетельствует, что для дальнейшего и эффективного ее освоения, обеспечения добычи нефти текущими запасами категорий АВС1, необходима доразведка ресурсов категории С2, опоискование локальных объектов, оцененных по категориям С3 и Д0, увеличение объёмов сейсмических и буровых работ на малоисследованных территориях и горизонтах, где значительная часть потенциальных ресурсов еще не локализована, то есть приходиться на прогнозные ресурсы категорий Д1 и Д2.
Нефть — природная густая маслянистая горючая жидкость тёмного цвета со специфическим запахом. Большинство учёных считает, что нефть образовалась из органического вещества осадочных пород (остатков древних живых организмов).
Из нефти получают топливо (бензин, керосин, дизельное топливо, реактивное топливо), пластмассы, смазочные масла, химические волокна для производства тканей.
Нефть добывается с помощью специально пробуренных скважин и мощных насосов.
Нефть является главной статьёй российского экспорта. (Экспорт — это вывоз товаров в другие страны для их продажи.) Нефть поступает в различные районы России и за границу по нефтепроводам (длинные подземные трубы). Ещё нефть перевозят на нефтеналивных танкерах (специальных морских судах) и по железным дорогам в цистернах.
Природный газ не имеет цвета и запаха. Относится к горючим ископаемым. Используется как топливо для обогрева помещений, для приготовления пищи, на электростанциях, в котельных, на заводах, а также как сырьё для получения пластмасс, резины, волокна и других полезных веществ.
Россия — один из крупнейших экспортёров газа в мире. Природный газ поступает по газопроводам.
Торф — это горючее полезное ископаемое тёмно-коричневого цвета. Торф образуется из растительных остатков при их перегнивании в условиях недостатка кислорода. Как правило, основным местом формирования торфа являются болота.
Некоторое время назад торф практически повсеместно использовался в качестве топлива. Кроме этого, торф — отличное органическое удобрение, широко использующееся в сельском хозяйстве. На фермах торф служит подстилкой для животных.
Залежи торфа необходимо оберегать от пожаров, так как такие пожары очень трудно тушить.
Уголь — горная порода, которая образуется в недрах Земли из остатков древних растений. Сначала образовался торф, а со временем он превратился в уголь. Существует несколько разновидностей угля: бурый уголь, каменный уголь, антрацит.
Бурый уголь. Сорт образовался из остатков торфа позже всех, поэтому он считается самым молодым. Особенность его в том, что у него очень низкая температура сгорания.
Каменный уголь. Это самая распространённая разновидность угля в деятельности человека. Он используется как топливо, из него получают пластмассы, краски и другие полезные материалы. Добывается как открытым способом, так и закрытым, в шахтах.
Антрацит. По своей структуре этот вид очень твёрдый, имеет самую высокую температуру сгорания. Залежи этого угля находятся очень глубоко под землёй.
Железо — это прочный металл, использовать который люди начали ещё много веков назад. Но найти его в чистом виде невозможно. Железо содержится во многих горных породах в виде соединения с другими минералами. Самое большое содержание железа — в железной руде.
Самое главное свойство железной руды — плавкость. Из железной руды на металлургических заводах выплавляют чугун, а из чугуна — сталь.
На сегодняшний день чугун и сталь используются во многих сферах жизни и деятельности человека, в том числе и во всех видах промышленного производства. Сталь — основное сырьё для машиностроения.
Известняк — обычно белый, серый или желтоватый камень. Он образовался из остатков морских организмов. Их отпечатки можно хорошо рассмотреть в известняке-ракушечнике. Применяется при строительстве зданий и дорог. Из известняка получают известь для приготовления строительных растворов. Особая разновидность известняка — мел.
Песок и глина — одни из самых распространённых горных пород. Они образуются в природе при разрушении других горных пород, например гранита.
Глина бывает белая, красная, коричневая, жёлтая, серая. Она непрозрачная, твёрдая, плотная, негорючая. При намокании глина становится вязкой и пластичной, а при высыхании сохраняет свою форму. Из глины изготавливают кирпичи, черепицу, посуду. Изделия из обожжённой глины называются керамическими.
Песок — сыпучая горная порода жёлтого или белого цвета, непрозрачная. Используется в строительстве, при изготовлении стекла.
Гранит — горная порода, состоящая из зёрен полевого шпата, кварца и слюды. Гранит очень прочный. Хорошо полируется. Применяется в строительстве. Из него изготавливают лестницы, колонны, памятники. Многие станции метро облицованы гранитом. Красная площадь в Москве вымощена гранитной брусчаткой.
Гранит залегает глубоко в недрах Земли, но в некоторых местах глыбы горной породы выходят на поверхность. Здесь его и добывают.
Споры о форме Земли не умаляют значения ее содержимого. Самым главным ископаемым всегда были подземные воды. Они обеспечивают первоочередную потребность человеческого организма. Однако без ископаемого топлива, которое является основным поставщиком энергии для цивилизации людей, жизнь человека представляется совершенно другой.
Топливо – источник энергии
Среди всех ископаемых, сокрытых в недрах Земли, топливо относится к горючему (или осадочному) виду.
Виды ископаемых недр Земли | |||
Горючие (осадочные) | Подземные воды | Рудные (магматические) | Нерудные (неметаллические) |
Нефть Уголь Горючие сланцы Природный газ Газовые гидраты торф | Верховодный слой Грунтовые воды Артезианский слой Минеральные источники | Железная руда Медная руда Никелевые руды Золото Серебро | Алмазы Асбест Графит Каменная соль Кварц Фосфориты |
Основа горючих веществ углеводородная, поэтому одним из эффектов реакции горения является выделение энергии, которую легко можно использовать для улучшения комфортности жизни человека. За последнее десятилетие около 90% всей используемой на Земле энергии было произведено при помощи ископаемого топлива. Этот факт заставляет о многом задуматься, если учесть, что богатства недр планеты относятся к невозобновляемым источниками энергии и со временем истощаются.
Виды топлива
Основные виды топлива | |||
твердые | жидкие | газообразные | дисперсные |
Горючие сланцы | Нефтяные | Пропан | Аэрозоли |
Торф | Масла | Бутан | Суспензии |
Уголь: бурый, каменный, антрациты, графиты | Спирты | Метан | Пены |
Сапропель | Эфиры | Сланцевый газ | |
Битумные пески | Эмульсии | Рудный газ | |
Жидкое ракетное топливо | Болотный газ | ||
Синтетические топлива, производимые на основе процесса Фишера-Тропша | Биогаз | ||
Гидрат метана | |||
Водород | |||
Сжатый газ | |||
Продукты газификации твердого топлива | |||
Смеси | |||
Поставщиком всех видов ископаемого топлива являются нефть, уголь и природный газ.
Краткая характеристика полезных ископаемых, используемых как топливо
Сырьем для производства энергоносителей являются нефть, уголь, горючие сланцы, природный газ, газовые гидраты, торф.
Нефть – жидкость, относящаяся к горючим (осадочным) ископаемым. Состоит из углеводородов и иных химических элементов. Цвет жидкости, в зависимости от состава, варьируется между светло-коричневым, темно-коричневым и черным цветами. Редко встречаются составы желто-зеленого и бесцветного окраса. Наличие в нефти азота, серы и кислородосодержащих элементов определяют ее цвет и запах.
Уголь – название латинского происхождения. Carbō – международное название углерода. В составе присутствуют битумные массы и остатки растений. Это органическое соединение, ставшее объектом медленного разложения под действием внешних факторов (геологических и биологических).
Горючие сланцы, как и уголь, являются представителем группы твердых горючих ископаемых, или каустобиолитов (что в дословном переводе с греческого языка звучит как «горючий жизненный камень»). При сухой перегонке (под воздействием высоких температур) образовывает смолы, близкие по своему химическому составу к нефти. В составе сланцев преобладают минеральные вещества (кальцид, доломит, кварц, пирит и др.), но присутствуют и органические (кероген), которые только в породах высокого качества достигают 50% всего состава.
Природный газ – газообразное вещество, образовывающееся при разложении органических веществ. В недрах Земли встречаются три вида накопления смесей газов: отдельные скопления, газовые шапки нефтяных месторождений и в составе нефти или воды. При оптимальных климатических условиях вещество находится только в газообразном состоянии. Возможно нахождение в земных недрах в виде кристаллов (естественные газогидраты).
Газовые гидраты – кристаллические образования, образующиеся из воды и газа при определенных условиях. Относятся к группе соединений переменного состава.
Торф – рыхлая порода, используемая как топливо, теплоизоляционный материал, удобрение. Является газоносным полезным ископаемым, применяется в качестве топлива во многих регионах.
Происхождение
Все, что современный человек добывает в недрах земли, относится к невозобновляемым природным ресурсам. Для их появления потребовались миллионы лет и особые геологические условия. Большое количество ископаемого топлива образовалось в мезозое.
Нефть – согласно биогенной теории ее происхождения, образование длилось на протяжении сотен миллионов лет из органических веществ осадочных пород.
Уголь – образовывается при условии, что разлагающийся растительный материал пополняется быстрее, чем происходит его разложение. Подходящим местом для такого процесса являются болота. Стоячая вода предохраняет пласт растительной массы от полного разрушения бактериями посредством малого содержания в ней кислорода. Уголь делится на гумусовый (происходит из остатков древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовый (образован в основном из водорослей).
Сырьем для образования угля можно назвать торф. При условии погружения его под слои наносов происходит потеря воды и газов под воздействием сжатия и образование угля.
Горючие сланцы – органическая составляющая образована при помощи биохимических преобразований простейших водорослей. Делится на два вида: талломоальгинит (содержит водоросли с сохранной клеточной структурой) и коллоальгинит (водоросли с потерей клеточной структуры).
Природный газ – согласно все той же теории биогенного происхождения ископаемых, природный газ образуется при больших показаниях давления и температуры, нежели нефть, что доказывается более глубоким залеганием месторождений. Образовываются же они из одинакового природного материала (останки живых организмов).
Газовые гидраты – это такие образования, для появления которых необходимы специальные термобарические условия. Поэтому образовываются они в основном на морских донных осадках и мерзлых породах. Также могут образовываться на стенках труб при добыче газа, в связи с чем ископаемое подогревают до температуры выше гидратообразования.
Торф – образовывается в условиях болот из не полностью разложившихся органических остатков растений. Откладывается на поверхности почвы.
Добыча
Каменный уголь и природный газ различаются не только способами подъема на поверхность. Глубже остальных расположены месторождения газа – от одного до нескольких километров вглубь. Находится вещество в порах коллекторов (пласт, содержащий природный газ). Силой, заставляющей подниматься вещество вверх, является разность давления в подземных пластах и системе сбора. Добыча происходит при помощи скважин, которые стараются распределить равномерно на протяжении всего месторождения. Добыча топлива, таким образом, позволяет избежать перетоков газа между участками и несвоевременного обводнения залежей.
Технологии добычи нефти и газа имеют некоторые сходства. Виды нефтедобычи различают по способам поднятия вещества на поверхность:
- фонтан (технология, схожая с газовой, основана на разности давления под землей и в системе доставки жидкости);
- газлифт;
- при помощи электроцентробежного насоса;
- с установкой электровинтового насоса;
- штанговые насосы (иногда соединенные с наземным станком-качалкой).
Способ добычи зависит от глубины залегания вещества. Вариантов поднятия нефти на поверхность огромное множество.
Способ разработки угольного месторождения также зависит от особенностей залегания угля в грунте. Открытым способом ведут разработку при нахождении ископаемого на уровне ста метров от поверхности. Часто производится смешанный тип добычи: вначале открытым способом, затем – подземным (при помощи забоев). Угольные залежи богаты иными ресурсами потребительской значимости: это ценные металлы, метан, редкие металлы, подземные воды.
Сланцевые месторождения разрабатываются или шахтным способом (считается низкоэффективным) или добычей в пласте, при нагревании породы под землей. В связи со сложностью технологии добыча ведется в очень ограниченных количествах.
Добыча торфа ведется при помощи осушения болот. Вследствие появления кислорода активизируются аэробные микроорганизмы, разлагающие его органическое вещество, что приводит к выделению углекислого газа с огромной скоростью. Торф – самый дешевый вид топлива, его добыча ведется постоянно с соблюдением определенных правил.
Извлекаемые запасы
Одна из оценок благосостояния общества производится по потреблению топлива на душу населения: чем больше потребление, тем комфортнее живут люди. Этот факт (и не только) заставляет человечество увеличивать объемы добычи топлива, влияя на ценообразование. Стоимость нефти сегодня определяется таким экономическим термином как «нетбэк». Этот термин подразумевает цену для нефтеперерабатывающего завода, в которую включены средневзвешенная стоимость нефтепродуктов (вырабатываемых из покупаемого вещества) и доставка сырья до предприятия.
Торговые биржи реализуют нефть по ценам СИФ, что в дословном переводе звучит как «стоимость, страхование и фрахт». Из этого можно сделать вывод, что стоимость нефти сегодня по котировкам сделок включает в себя цену сырья, транспортные расходы по его доставке.
Темпы потребления
С учетом возрастающих темпов потребления природных ресурсов дать однозначную оценку обеспеченности топливом на продолжительный период сложно. При существующей динамике добыча нефти в 2018 году составит 3 миллиарда тонн, что приведет к истощению мировых запасов на 80% уже к 2030 году. Обеспеченность черным золотом прогнозируется в пределах 55 – 50 лет. Природный газ может быть исчерпан через 60 лет при современных темпах потребления.
Запасов угля на Земле гораздо больше, нежели нефти, газа. Однако за последнее десятилетие его добыча увеличилась, и если темпы не спадут, то из запланированных 420 лет (существующие прогнозы) запасы истощатся за 200.
Влияние на окружающую среду
Активное использование ископаемого топлива приводит к увеличению выброса в атмосферу диоксида углерода (CO2), пагубное влияние на климат планеты которого подтверждено международными экологическими организациями. Если не сократить выбросы CO2, неизбежна экологическая катастрофа, начало которой могут наблюдать современники. По предварительным подсчетам, от 60% до 80% всех ископаемых запасов топлива должны остаться нетронутыми для стабилизации обстановки на Земле. Однако это не единственный побочный эффект использования ископаемого топлива. Сама добыча, транспортировка, переработка на НПЗ способствуют загрязнению окружающей среды куда более токсичными веществами. Примером может служить авария в Мексиканском заливе, приведшая к приостановке Гольфстрима.
Ограничения и альтернативы
Добыча горючих ископаемых – выгодный бизнес для компаний, главным ограничителем деятельности которых является истощаемость природных запасов. Обычно забывают упомянуть о том, что пустоты, образованные деятельностью человека в недрах земли, способствуют исчезновению пресной воды на поверхности и ее уходу в более глубокие слои. Исчезновение питьевой воды на Земле нельзя оправдать никакими преимуществами добычи горючих ископаемых. А оно произойдет, если человечество не займется рационализацией своего пребывания на планете.
Еще пять лет назад в Китае появились мотоциклы и автомобили с двигателями нового поколения (бестопливные). Но выпущены они были в строго ограниченном количестве (для определенного круга людей), а технология стала засекреченной. Это говорит лишь о недальновидности человеческой жадности, ведь если можно «делать деньги» на нефти и газе, никто не помешает нефтяным магнатам этим заниматься.
Заключение
Наряду с известными альтернативными (возобновляемыми) источниками энергии, существуют менее затратные, но засекреченные технологии. Все же их применение неизбежно должно войти в жизнь человека, иначе будущее станет не таким продолжительным и безоблачным, как его представляют себе «бизнесмены».