Полезные ископаемые нефть и газ фото

Нефть – что такое, описание, как добывают, запасы, сорта, фото и видео

Нефть – самое популярное сырье, которым торгуют в розницу, оптом, на биржах и даже впрок. Человечество нашло ей применение практически в каждой сфере жизнедеятельности. Она используется в промышленности, при изготовлении товаров народного потребления, бытовых предметов, в косметологической и медицинской области, из нее делают одежду и даже детские игрушки.

Что такое нефть

Нефть – это полезное ископаемое маслянистой консистенции. Жидкость горюча, зачастую черного цвета, хотя также может быть вишневой, коричневой, желтой, зеленой и в некоторых случаях прозрачной. С точки зрения химии является сложной смесью, состоящей из углеводородов, серы, водорода с добавлением различных соединений. Запах отличается с учетом наличия в составе ароматических веществ.

Гипотезы происхождения

Существует несколько теорий. Представители органической утверждают, что нефть появилась в осадочных породах коры вследствие трансформации остатков растительных и животных организмов, которые населяли древние океаны.

Интересный факт: естественный процесс образования нефти из органики может занимать более 60 млн лет.

Внешний вид нефти

Приверженцы неорганической гипотезы считают, что она образовалась в мантии при синтезе водорода и углерода под действием повышенного давления и температуры. Есть даже космическая теория, подтверждающая это. Она базируется на последних научных достижениях в сфере планетарной космогонии.

Изучение спектров планет доказало, что в атмосфере Юпитера находятся соединения водорода и углерода. Во всех метеоритах найдены простейшие органические соединения, с помощью экстрагирования определены битумы, где выявлены глюкоза, аминокислоты ароматического и алифатического характера.

С учетом этой информации российский ученый В.Д. Соколов создал теорию, по которой углеводороды появились на первых высокотемпературных этапах существования планеты, на стадии ее «горячего развития» за счет синтеза водорода и углерода.

В 1957 году другой исследователь В.Б. Порфирьев представил обновленную гипотезу космической теории. По его понятиям, углеводороды, которые существовали в первозданном веществе, в процессе остывания Земли и ее формирования впитывались магмой и через время, выходя по трещинам, осаждались в верхних слоях.

История добычи нефти

Установка по добыче нефти

Человечеству нефть известна с древних времен. Существует достоверная информация, что еще 6000 лет назад народы, которые жили на территории сегодняшнего Ирака, добавляли ее в стройматериалы во время сооружения домов, защищая так стены и кровлю от влаги.

В Древнем Египте черную жидкость использовали для освещения, герметизации досок кораблей и в качестве составляющей для мумифицирования человеческих останков.

В Китае, 2500 лет назад, с помощью бамбуковых стволов со стальным буром делали глубокие скважины, добывая газ и нефть. Пока не ясно, как использовалась последняя, но с помощью летучего горючего вещества они выпаривали воду для добычи соли.

Интересный факт: в древние времена считали, что нефть – это отходы китов, проникающие через океан в недра земли.

Современная история нефтяной промышленности датируется 1853 г., когда изобретатель из Польши – Лукасевич создал керосиновую лампу. Он же в 1856 г. открыл завод возле городка Ulaszowice. Здесь из нефти извлекали керосин.

Зарождением российской нефтедобычи является 1864 г., когда на Кубани перешли от ручного бурения скважин к ударно-штанговому с помощью паровой машины.

Началом мировой промышленности является 1859 г. В этом году из пробуренной Эдвином Дрейком первой в Америке скважины получили фонтан нефти с фиксированным дебитом. Ее глубина составляла 21,2 м, находилась она в городке Тайтусвилл, штат Пенсильвания. В дальнейшем бурение здесь скважин зачастую сопровождалось нахождением нефти.

Сорта нефти

Нефть, которая подготовлена к поставке конечному потребителю с учетом правил действующих нормативных актов, называют товарной. В ГОСТ Р 51858-2002 она делится на типы, степени подготовки, классы, виды, группы, содержанию меркаптанов и серы.

Сорта нефти

По количеству серы вся продукция делится на классы:

• 1-й класс: малосернистая, содержание серы – 0,6%;
• 2-й класс: сернистая, содержание серы – 0,61-1,8%;
• 3-й класс: высокосернистая, содержание серы – 1,81-3,5%;
• 4-й класс: особо высокосернистая, содержание серы – 3,6%.

По доле парафина, выходу фракций и плотности классифицируется на 5 типов:

• особо легкая;
• легкая;
• средняя;
• тяжелая;
• битуминозная.

По содержанию меркаптанов и сероводорода, уровню подготовки к перевозке и переработке выделяют три группы – с 1 по 3.

Оборудование трубопроводных магистралей подачи и нефтеперерабатывающих промышленных заводов, как правило, подстраивается под конкретный сорт перерабатываемой рабочей жидкости, чтобы достичь максимальной эффективности в процессе ее обработки. Самыми популярными в мире считаются следующие:

• WTI (содержание серы – 0,24%);
• Brent (содержание серы – 0,37%);
• Siberian Light (содержание серы – 0,57%);
• Urals (содержание серы – 1,3%);
• Dubai Crude (содержание серы – 2%).

Из чего состоит нефть

Состав нефти

С точки зрения химии нефть – это взаиморастворимый состав твердых, жидких и газообразных углеводородов с добавлением гетероорганических веществ, таких как: кислород, азот, сера. С учетом количества различных элементов жидкость может иметь разные варианты оттенков, которые варьируются от черного до темно-коричневого.

Типичный состав отличается для разных сортов и мест добычи. В среднем его можно охарактеризовать следующим образом:

• водород – (11,5-14,5%);
• углерод – (82,5-87%);
• сера – не более 10%;
• азот – не выше 1,8%;
• кислород – (0,1-0,35%);
• в некоторых случаях возможно добавление в малых количествах железа, магния, ванадия, никеля и других элементов.

Помимо этого, выделяют большое количество углеводородных соединений:

• ароматические;
• нафтеновые;
• парафиновые — большая часть, в основном, это жидкие соединения, но в растворенном виде встречаются твердые и газообразные.

Размещение месторождений

Карта добычи нефти

Сегодня на планете насчитывается примерно 600 бассейнов с нефтью различной площади. В сумме она составляет приблизительно 80 млн кв.км. На промышленный поток поставлены только 160 из них, остальные в разработке.

Месторождения нефти определены на всех материках Земли (за исключением Антарктиды) и на огромных пространствах прилегающих акваторий:

• самые крупные – в Персидском заливе и на Востоке;
• чуть меньше – в Индии, Австралии, Малайзии, Мьянме;
• наиболее мелкие – в Японии.

B Северной Америке открыто более 20 000 месторождений, которые расположены на Аляске, в Texace, Оклахоме, Калифорнии и других штатах. B Южной Америке самый большой бассейн находится в Венесуэле. Единичные крупные провинции определены в Колумбии и Аргентине, чуть поменьше на острове Тринидад и в Бразилии.

Интересный факт: пока не изобрели двигатель внутреннего сгорания, бензин практически ничего не стоил, с ним не знали, что делать. Популярен был лишь керосин, использовался для выведения загрязнений и лечения педикулеза.

В европейской части (за исключением территории Российской Федерации) большие месторождения выявлены только в Англии и Норвегии.

Нефть была найдена в морях:

• Черном;
• Каспийском;
• Средиземном;
• Северном;
• Охотском;
• Японском;
• Яванском.

На сегодняшний день поиск ресурсов местонахождения нефти в Мировом океане происходит в акваториях континентальных окраин на глубине более 1,5 тыс. метров.

Как добывают нефть

Нефть добывается фонтанным или газлифтным способом, глубинными или электроцентробежными насосами:

1. Фонтанный. При этом жидкость самотеком перемещается по насосному трубопроводу на поверхность. Скважина плотно накрывается фонтанной арматурой, которая требуется для вывода добытого ресурса в сборный нефтепровод.
2. Газлифтный. Подъем нефти производится за счет сжатого газа, нагнетаемого в скважину с поверхности через клапан. Так жидкость попадает в трубопровод и выходит наверх.
3. Штанговый насос. Оборудование может работать на глубине до 2500 м. Возвратно-поступательные движения плунжер помпы получает от установленной качалки за счет колонны штанг.
4. Электроцентробежный насос. Оборудование изготавливается мощностью в пределах 40-700 м3/сутки, и имеет длину до 1700 метров. Наземное устройство в себя включает станцию управления, трансформатор и устьевую арматуру. В секционном электроцентробежном насосе находится 80-400 отделений. Одновременно с мотором и гидрозащитой помпу подают в скважину. Установка насоса производится перед самим спуском. Электропитание к двигателю подается с помощью бронированного провода. В полном сборе размер подземной части оборудования может доходить до 35 м и более.

Геология нефти

Породы, которые заключают в себе нефть, имеют относительно высокую пористость и проницаемость, достаточную для поднятия. Участки, где происходит свободное передвижение и скопление в них жидкости, называют коллекторами. Их пористость будет зависеть от уровня отсортированности зерен, а также наличия цемента, особенностей укладки и формы.

Главные коллекторы нефти – это конгломераты, пески, известняк, доломиты и иные проницаемые породы, находящиеся среди гипса или глины. Если условия благоприятны, то на них могут располагаться метаморфические элементы, которые установлены по соседству с осадочными нефтяными пластами.

Как ищут нефть

Перед разработкой скважины производятся поисково-разведочные работы. В первую очередь нефтеразведчики подбирают конкретный участок для поиска залежей природного ресурса. Для чего определяется потенциальная осадочная провинция, где уже производится более тщательное изучение.

После нахождения структур (ловушек), которые могут иметь нефтяные запасы, выполняют бурение скважин для исследования объемов залежей и расчета потенциала выкачки. Количество находящихся ресурсов, свойства жидкости и показатели породы, которая вмещает в себе нефть, исследуют и анализируют для определения целесообразности дальнейших работ.

Переработка нефти

Для получения топлива и необходимого сырья, нефть перерабатывают разными методами, все они имеют ряд этапов.

Первичные работы не подразумевают изменения химической формулы, в этом случае происходит только физическое деление на фракции. Вначале нефть очищается от примесей, воды и газа. Это так называемая первичная сепарация.

Основные задачи вторичных работ – увеличение видов изготавливаемого двигательного топлива. Процесс обусловлен значительным химическим изменением молекул углеводородов с дальнейшей трансформацией форм, которая больше всего удобна для последующего окисления.

Масштабы мировых запасов

Мировые запасы нефти и газа

Сегодня активно начинают продвигать сланцевую нефть. Ее общий объем в мире приблизительно 345 млрд баррелей. Однако добыча сланца экономически выгодна только в местах, в которых слой пласта не более 30 м, а количество нефти – 90 л на 1 т породы. Самая большая среди этих территорий находится в Америке.

По добыче сырой нефти Россия в десятке первых с показателем 554,3 млн тонн, или 12,7% от общей выкачки сырья в мире. Лидером в этом плане является Саудовская Аравия, которая ежегодно поставляет на рынок приблизительно 585,6 млн тонн, что в долевом соотношении равняется около 13,5%. Показатели Америки составляют порядка 545 млн. тонн, в том числе и сланец (12,5%).

Интересный факт: в 1900 г. Россия выкачала 631,1 баррель. На тот момент это было 51,6% от общего объема в мире.

В различных первоисточниках рейтинг государств по запасам «черного золота» не совпадает с реально добываемым его количеством.

Самые большие ресурсы – 17,7% или 300,8 млрд баррелей, в том числе тяжелой нефти пояса Ориноко, находятся в Венесуэле. Затем, с 266,9 млрд. баррелей идет Саудовская Аравия, Канада с 171,6 млрд., Иран – 158,5 млрд., Ирак – 154 млрд., Россия – 109,6 млрд., Кувейт – 101,7 млрд., ОАЭ – 97,7 млрд.

Остальные государства, в том числе Ливия и Америка, имеют в общем 347,8 млрд баррелей нефти.

Что делают из нефти

Продукты, при производстве которых используется нефть

Есть множество сфер, где используют нефть. Некоторые области применения многие знают, но существует и необычная продукция.

• синтетический каучук;
• полиэтилен;
• дизель;
• бензин;
• мазут;
• лигроин;
• пропиленгликоль;
• CD-диски;
• подгузники;
• детские соски.

Также из нефти получают:

• искусственный мех;
• ткани;
• полиэстер;
• полиамид;
• нейлон;
• тени для век;
• шампуни;
• материалы для обивки мебели;
• духи;
• аспирин;
• антибиотики.

Интересный факт: нефтяные ванны эффективно лечат артрит и боли в суставах. Эта терапия широко распространена в Азербайджане.

• антисептики;
• успокаивающие средства;
• противотуберкулезные препараты;
• резину;
• коврики;
• битум;
• краски;
• охлаждающую жидкость;
• масла;
• удобрения;
• воск.

Из нефти также делают:

• гудрон;
• кокс;
• серу;
• вазелин;
• парафин;
• моющие средства;
• жевательную резинку;
• панели солнечных батарей;
• ядохимикаты;
• пищевые загустители и ароматизаторы;
• продукты.

Современное развитие инновационных технологий открыло много новых сфер использования нефти, и, вероятно, это одна из главных причин увеличения ее стоимости. Потому нефтяники во всем мире могут не переживать за свой бизнес – их продукция будет стабильно востребована, по крайней мере ближайшие несколько десятилетий.

Какие сорта нефти добывают в России

На территории России нефть добывается в разных местах, после чего смешивается в определенные сорта. Основным является Urals, содержание серы которого находится в диапазоне 1,3%. Также получаются сорта ESPO и Siberian Light. Последний формируется за счет смешивания нефти из Западной Сибири. ESPO состоит из зарождений, добытых в Центральной, Восточной и Западной Сибири. Urals формируется из нефти Тимано-Печорской провинции, Урало-Поволжского региона и Западной Сибири.

Какими способами добывают нефть в России

Виды механизированного подъема нефти из скважины

На территории России в основном используется два способа добычи нефти:

1. Газлифтный. В скважину закачивается газообразное вещество, которое снижает плотность нефти. Это способствует подъему жидкости вверх. Также может применяться бескомпрессорный газлифт, когда используется сжатый воздух.
2. Насосный. На территории РФ в основном используются штанговые насосы. Специальное оборудование устанавливается в скважине, его запитывают с поверхности. Насосы работают на углублении до 400 м, скорость добычи примерно 500 м3/ч.

Также в России могут применяться винтовые насосы, роторы которых имеют спиралевидную форму.

Интересное видео про нефть

Природный газ: свойства, состав, технология добычи и применение

Природный газ — это ресурс, который пользуется большим спросом, в результате чего его запасы быстро уменьшаются. Страны-лидеры по наличию его залежей — Россия и США. По оценкам ученых, интенсивная добыча этого исчерпываемого ресурса приведет к тому, что его запасы будут истощены через 50–70 лет.

Происхождение

У ученых до сих пор нет единого мнения по поводу возникновения природного газа. Есть 2 теории, объясняющие его появление:

• минеральная (неорганическая);
• биогенная (органическая).

Сторонники первой, минеральной, теории считают, что химические элементы, присутствующие в составе ископаемого, были заложены в мантии Земли. По мнению ученых, эти соединения располагаются в глубоких слоях горных пород и представляют собой часть процесса дегазации нашей планеты.

Внутренние движения Земли вызывают поднятие углеводородов, которые образовались в ее глубоких слоях в результате действия высоких температур и давления, ближе к поверхности, где давление наименьшее. Результат таких изменений — появление газовых и нефтяных залежей.

Сторонники минеральной теории подчеркивают, что описанный процесс постоянный, поэтому беспокоиться об истощении запасов природного газа не стоит.

Суть органической теории выражается в следующем: газ образовался из остатков животных и растительных организмов, которые под влиянием высоких температур, а также давления и бактерий, превратились в соединение газообразных углеродов. Последние проникали в пустоты земной коры, формируя пласты газа и нефти. Таким образом, биогенная теория подчеркивает, что природный газ — исчерпываемый природный ресурс.

Состав

Химический состав природного газа представлен метаном (CH4) — его содержание достигает 98 %. Допускается присутствие более тяжелых углеводородов, к которым относятся:

• бутан (C4H10);
• пропан (C3H8);
• этан (C2H6);
• неуглеводородные вещества: водород (H2), гелий (Не), азот (N2).

Физические свойства вещества:

• бесцветное, без запаха (в чистом виде);
• плотность — 0,7 кг/м3 (в сухом газообразном виде) либо 400 кг/м3 (в жидком виде);
• температура возгорания — 650 градусов.

Природный газ, находящийся в виде пластовых залежей в недрах Земли, имеет газовое состояние в виде отдельных скоплений. В нефти или воде пребывает в растворенном состоянии.

Месторождения

В зависимости от количества запасов, пласты этого природного ресурса классифицируют на:

• супергигантские (более 5 триллионов м3);
• гигантские (от 1 до 5 триллионов м3);
• крупные (100 миллиардов м3 — 1 триллион м3);
• средние (10–100 миллиардов м3);
• мелкие (до 10 миллиардов м3).

Крупнейшие месторождения природного газа находятся в территориальных водах Катара и Ирана, России, Туркмении и США.

Виды

Выделяют несколько разновидностей природного газа.

Сухой

В составе сухого газа преобладает метан, и в относительно небольших количествах содержатся этан и тяжелые углеводороды. Сухой газ также называют нефтяным, так как он является попутным на месторождениях нефти.

Бедный

Бедный газ получают на каждой стадии гидрогенизации. Его очищают от сероводорода и углекислого газа. В нем содержится около 55 % водорода, 30 % метана, до 6 % этана.

Полученная фракция отправляется на установку глубокого охлаждения и разделения газа.

Тощий

Тощий газ — еще одно название сухого газа, в котором преобладает метан на фоне невысокого содержания этана.

Жирный

Это нефтерастворенный газ, в составе которого присутствует большое количество гомологов метана и тяжелых углеводородов (от С3 и выше). Жирный газ в естественном виде не подходит в качестве топлива: он подлежит переработке на заводах.

Сырой

Сырой газ — природное горючее вещество, относящееся к группе углеводородных. Отличительная особенность — повышенное содержание тяжелых углеводородов (более 15 %). К сырым газам относятся попутные газы нефтяных залежей, а также газоконденсатных.

Сырой газ подлежит осушке, отбензиниванию и последующей очистке на газоперерабатывающих заводах.

Компоненты

В составе природного газа присутствуют:

1. Метан — бесцветное горючее вещество, легче воздуха, устойчив к температурам, без характерного запаха. Метан опасен для здоровья. Им заправляют газовые плиты. Газ может находиться в твердом агрегатном состоянии в виде газовых гидратов.
2. Этан. Бесцветный газ, без запаха. Немного тяжелее воздуха. Растворяется в спирте. Газ горюч, но не подлежит использованию по назначению. Этан применяют в химической реакции, чтобы в итоге получить этилен. Малотоксичен, представляет опасность для здоровья.
3. Пропан. Газ без запаха и цвета, обладает высокой степенью токсичности, плохо растворяется водой. Имеет свойство сжижаться, если показатели температуры находятся в пределах комнатной, а также в условиях невысокого давления. Благодаря этому он без труда транспортируется и хранится. Пропан используют в качестве топлива в некоторых автомобилях.
4. Бутан. Бесцветный газ, который имеет специфический запах. Токсичен. Тяжелее воздуха в 2 раза. Плотность его выше, чем у пропана. Используется для заправки некоторых автомобилей.
5. Углекислый газ. Без цвета, практически не имеет запаха. Не горюч. В 1,5 раза тяжелее воздуха. Опасен для здоровья человека, хотя является одним из наименее токсичных газов.
6. Гелий. Бесцветный газ, очень легкий и инертный, специфического запаха не имеет. В нормальных условиях не вступает в реакцию ни с одним из веществ. В отличие от любого другого газа, не существует в твердом состоянии. Не горюч, не токсичен. Представляет опасность для здоровья. Гелием заполняют дирижабли, аэростаты.
7. Сероводород. Тяжелый бесцветный газ, имеет специфический запах тухлых яиц. Горючий, взрывоопасный, опасен для здоровья.

Наиболее ценный элемент в составе газа — метан.

Химический состав природного газа зависит от того, на каком месторождении он был добыт.

Добыча природного газа

Прежде чем приступить к добыче газа, выполняют геологоразведочные работы, которые позволяют оценить объемы и характер залежей.

Основные способы добычи природного газа:

1. Бурение. После разведочных работ скважины бурят на глубину, где размещаются пласты полезного ископаемого, а затем укрепляют при помощи обсадных труб и цементирования. Подъем газа на поверхность осуществляется естественным путем: он перемещается к зоне меньшего давления.
2. Метод гидроразрыва. В этом случае бурят скважины, а затем нагнетают в них мощный водный или воздушный поток, который разрушает перегородки в горной породе. В результате газ под действием давления выходит наружу. В некоторых государствах такой способ добычи природного газа запрещен, так как гидроразрыв может стать причиной сейсмической неустойчивости разрушенных пород.
3. Подводная добыча. Если газовые запасы находятся под водой, то для их добычи прибегают к использованию гравитационных платформ с бетонным основанием, которое упирается в дно. Оно содержит колонны, с помощью которых осуществляется бурение. На этих же платформах есть резервуары для временного хранения добытого газа. После завершения работ топливо подают на сушу через трубопровод.

После добычи газ отправляют на предприятия по очистке и переработке, чтобы избавиться от различных примесей в его составе.

Применение и использование природного газа

Природный газ обеспечивает потребности государства в обеспечении отопления, производства электроэнергии и бытовых нужд населения.

Природный газ используется в следующих отраслях:

•  
• металлургическая промышленность (экономит до 15 % кокса, снижает себестоимость стали и чугуна, повышает производительность труда на 10 % и более);
• электроснабжение (природный газ, используемый на электростанциях, уменьшает затраты на топливо и тем самым снижает себестоимость электроэнергии);
• цементная, текстильная, стекольная, пищевая (газ повышает производительность труда и снижает себестоимость продукции).

На основе газа изготавливают:

• моторное топливо;
• полимеры и каучуки (сырьем для них становятся выделенные из газа легкие углеводороды);
• сложные химические вещества (лаки, краски, изоляционные материалы, формальдегид).

Используемый как топливо, природный газ намного дешевле и безопаснее для экологии, чем нефтепродукты.

Хранение и способы транспортировки добытого топлива

Распространенный и относительно недорогой способ транспортировки добытого природного газа — перемещение по трубам. Предварительно его обязательно очищают от различных примесей, которые отрицательно влияют на оборудование. Также газ освобождают от влаги, которая в процессе транспортировки переходит в состояние кристаллогидратов и становится причиной закупорки труб.

Современные трубопроводы выдерживают давление в 75 атмосфер и более. Крупные магистрали транспортируют газ даже в отдаленные регионы страны.

Преимущества данного способа:

• высокая скорость перемещения газа;
• бесперебойная работа;
• минимальные потери газа в процессе транспортировки;
• автоматический режим перемещения ресурса.

Трубопроводы современной конструкции способны перекачивать около 45 миллиардов м3 газа в год.

Также газ перевозят с помощью автоцистерн. Для этого он должен быть в сжиженном состоянии. Этот способ транспортировки требует особой внимательности и осторожности, и оправдан только в том случае, если газ нужно переместить на небольшое расстояние.

Еще один способ перемещения газа — перевозка танкерами (специальными суднами). Вещество в них также транспортируют в сжиженном виде. Его температура должна находиться в пределах 160 градусов. Это безопасный и относительно недорогой, но медленный способ транспортировки.

Природный газ может храниться как в сжиженном состоянии, так и в форме гидратов. Практикуется подземное хранение газа в емкостях и газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Влияние на экологию

Природный газ относится к наиболее чистым веществам по сравнению с остальными видами углеводородного топлива. Его сгорание не сопровождается образованием золы и копоти с последующим выбросом в атмосферу, что характерно для нефтепродуктов.

Но и полностью безопасным для экологии это вещество назвать нельзя. При сгорании природного газа образуется углекислый газ, который в больших объемах вреден и при выбрасывании в атмосферу может стать причиной парникового эффекта и изменения климата.