Нефть и газ относятся к полезным ископаемым

Главная
Случайная страница

Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать неотразимый комплимент
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Нефть, газ и природные продукты преобразования нефтей (мальты, асфальты, асфальтиты и др.), находящиеся в недрах, представляют собой сложную систему растворенных друг в друге органических компонентов, включающих сотни индивидуальных соединений. Нефть, природный газ и их природные производ­ные — горючие полезные ископаемые — природные образования, которые могут быть источником тепловой энергии. Горючие по­лезные ископаемые служат ценнейшим топливом, а чтобы вещест­во являлось таковым, оно должно обладать достаточно высокой теплотой сгорания, быть распространенным, продукты его горе­ния должны быть летучими, чтобы не затруднять процесс горе­ния и не быть вредными и ядовитыми для людей. В зависимости от агрегатного состояния горючие ископаемые подразделяются на твердые, жидкие и газообразные. Агрегатное состояние определя­ет способы добычи и использования их в качестве источника энергии. Горючие ископаемые также являются ценным сырьем для химической промышленности, это в первую очередь касается нефти. Фраза Д.И. Менделеева: «Нефть ведь не топливо, можно топить и ассигнациями», — в настоящее время стала особенно актуальна.

Главное свойство горючих полезных ископаемых — способ­ность гореть, поэтому их элементный состав в общем сходен: главные элементы — углерод, водород и гетероэлементы (кисло­род, азот, сера), соотношение последних определяет вид или тип горючих полезных ископаемых и их свойства.

Органическое вещество горючих ископаемых состоит из ог­ромного числа родов молекул, его можно назвать гетеромолеку-лярным. В отличие от химически индивидуальных веществ, со­стоящих из одинаковых молекул и обладающих постоянными свойствами, для гетеромолекулярных веществ характерно непос­тоянство их свойств. Гетеромолекулярные вещества не имеют определенных точек кипения и отвердевания, эти превращения происходят постепенно. С возрастанием величины молекул их подвижность (летучесть, растворимость) уменьшается.

Для исследования горючих полезных ископаемых приемы и методы классической химии недостаточны, поскольку в ней

изучаются химически индивидуальные вещества и не учитывается зависимость свойств от дисперсной структуры (Веселов, 1955). При изменении внешних условий (температуры, давления и др.) в веществе горючих ископаемых происходят химические реакции, при которых молекулы реагируют пропорционально их концент­рациям и активностям; это групповые реакции, приводящие не к химически индивидуальным продуктам, а к смеси неопределенно большого числа родов молекул. Для горючих ископаемых в при­роде ведущую роль играют такие типовые реакции, которые мо­гут быть сведены к двум простейшим типам: ассоциации-диссо­циации и окислению-восстановлению. Напряженность и продол­жительность протекания реакций ассоциации-диссоциации и окисления-восстановления приводят к разнообразию горючих ископаемых.

Для изучения горючих ископаемых используется большое ко­личество аналитических методов. Наравне с традиционными ме­тодами фундаментальных наук (химии и физики) применяются петрографические, минералогические методы и др. В последние годы в практику исследования горючих ископаемых внедрились новые методы: электронная микроскопия, ядерно-магнитный ре­зонанс, хромато-масс-спектрометрия.

Классические работы Г. Потонье положили начало класси­фикации горючих полезных ископаемых, для которых он ввел термин «каустобиолиты» (каустос — горючий, биос — жизнь, ли­тое — камень), т.е. горючие камни биогенного генезиса. Для углей и горючих сланцев, а также твердых природных продуктов преобразования нефти (нафтидов) это и справедливо, но такое определение вряд ли соответствует основным горючим полезным ископаемым — нефти и горючему газу.

По типам исходных биопродуцентов и с учетом химической структуры тканей все концентрированные формы ОВ были под­разделены на: 1) сапропелиты, образующиеся за счет фитозоо-планктона (жиры, белки, хитин); 2) гумиты, формирующиеся за счет остатков высшей наземной растительности (углеводы и лиг­нин); 3) липтобиолиты, исходный материал которых представлен наиболее стойкими к разложению тканями высших растений (воски, смолы, кутикулы).

Термин «каустобиолиты» был распространен на нефть и ее природные производные, которые отнесены к классу липтосапро-пелитов. Впоследствии все каустобиолиты разделили на каусто­биолиты угольного ряда (угли, торф, антрацит, сапропелевые угли и др.) и каустобиолиты нефтяного ряда, к которым были от­несены УВ газы, нефти, мальты, асфальты, озокериты и прочие природные битумы.

Генетическая классификация каустобиолитов

Одна из первых классификаций каустобиолитов была пред­ложена Э.Р. Лиллеем (1938), в которой выделялись «угольная» и «битумная» ветви, но эта классификация основана не на генети­ческих признаках, а на различных, иногда чисто формальных признаках — агрегатном состоянии, растворимости и др. Эта классификация сложна и не нашла широкого использования.

Более приемлемой оказалась классификация каустобиолитов, разработанная В.А. Клубовым (1948), который исходил из поло­жения, что все каустобиолиты имеют сходный элементный состав и что количественные изменения соотношений этих элементов, происходящие в процессе образования и преобразования каусто­биолитов, отразятся на соотношениях С:Н и C:(O+N+S). Пос­троенная в прямоугольной системе координат диаграмма пред­ставляла генетическую классификацию каустобиолитов, в основу которой положены три генетических класса каустобиолитов, вы­деленные Г. Потонье (гумиты, сапропелиты и липтобиолиты). В.А. Клубов выделил четвертый самостоятельный класс нефтяных битумов, к которому отнес газы, нефти и все природные продук­ты ее преобразования. Сходство элементного состава антрацитов и антраксолитов, обусловленное общностью характера процессов карбонизации гумитов и нефтяных битумов асфальтового ряда, привело В.А. Клубова к необходимости выделения еще одного, пятого, класса каустобиолитов — карболитов.

Другой генетической классификацией горючих полезных ис­копаемых, построенной также по их элементному составу, явля­ется схема А.Ф. Добрянского. Она представляет собой треуголь­ную диаграмму, по сторонам треугольника отложено в процентах содержание углерода, водорода и суммы гетероэлементов (кисло­рода, азота и серы). Все точки, соответствующие элементным со­ставам каустобиолитов разных классов, сгруппированы в две рас­ходящиеся вверху вытянутые линии, отражающие две ветви пре­образования единого исходного вещества. Схема превращения сапропелитов от керогена горючих сланцев через оксиасфальты и мальты в нефти, предлагаемая А.Ф. Добрянским (правая ветвь диаграммы), не отвечает действительным соотношениям, сущест­вующим в природе. И.О. Брод обратил внимание на то, что гене­тическую классификацию каустобиолитов вряд ли целесообразно строить на основе элементного анализа, поскольку количествен­ное соотношение атомов углерода и водорода может быть сход­ное у веществ, имеющих совершенно различное строение и гене­зис. При этом он отмечает «удачность» генетической классифика­ции В.А. Клубова, построенной также по элементному составу, но, «прибегая к иной системе изображения элементного состава,

можно получить совершенно иной генетический смысл. По Доб-рянскому, чем глубже превращение, тем глубже расхождение сап-ропелитов и гумитов, по Клубову, чем глубже превращение, тем ближе сходятся эти ветви» (Брод, 1957).

Генетическая классификация каустобиолитов, в основу кото­рой положены представления о геологических условиях их обра­зования, была создана В.А. Успенским и О.А. Радченко. Схема представляет собой блок-диаграмму (рис. 1.1), которая состоит из двух ветвей: левой, соответствующей каустобиолитам угольного ряда, и правой, отвечающей горючим ископаемым нефтяного (битумного ряда). Отдельные типы горючих полезных ископае­мых изображены на схеме в виде блоков, на торцевой стороне которых дана геохимическая и фациальная обстановки их образо­вания. У основания левой угольной ветви изображены две основ­ные категории биопродуцентов — высшие растения и низшие организмы. В зависимости от исходного органического вещества и палеобстановки накопления образуются и горючие ископаемые различных типов. Угольная ветвь изображена в виде трех сопри­касающихся блоков: гумусовые, гумусо-сапропелитовые и сапро­пелитовые угли. Нарастание интенсивности катагенетического преобразования показано в виде вертикального подъема ветви.

Правая ветвь схемы отвечает горючим ископаемым нефтяно­го ряда (от газов до антраксолитов и шунгитов). Генетичес­кая связь их с сапропелитами, отложениями озер и морских во­доемов, показана стрелками. Также стрелками показана генети­ческая связь озокеритов с легкими метановыми нефтями. В сред­ней части правой ветви располагаются продукты гипергенетичес­кого изменения нефтей, а в верхней части — продукты катагенеза и метаморфизма нафтидов. Крайне левая и крайне правая части соответствуют наиболее выветрелым разностям как углей, так и нафтидов. И хотя не все ныне известные типы каустобиолитов на этой генетической диаграмме нашли свое место согласно услови­ям генезиса (просто невозможно на одной схеме представить раз­нообразие процессов, дающие сходные продукты), эта генетичес­кая классификация наиболее полно отражает суть геологических обстановок углеобразования и битумогенеза.

Горючие полезные ископаемые относятся к органическим породам, подразделяемым на каустобиолиты и акаустобиолиты (мшанковые, птероподовые известняки и др.). До сих пор нет единой общей классификации каустобиолитов, и, видимо, созда­вать ее по единому принципу невозможно, поскольку при разли­чии исходного ОВ нефти и угля существует ряд переходных форм.

Современные классификации нефтей, газов и твердых наф­тидов приводятся в соответствующих разделах.

Date: 2015-04-23; view: 1912; Нарушение авторских прав

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.

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

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».