Нефть

Статья на основе материалов из Википедии

Нефтяные вышки в Лос-Анджелесе (1896)

NYMEX цены на маркерную нефть West Texas Intermediate в период 2000—2015.

Нефть (из тур. neft, от персидск. нефт[8]) — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Относится к каустобиолитам[9] (ископаемое топливо[10]).

Подавляющая часть месторождений нефти приурочена к осадочным породам[2]. Цвет нефти обычно чисто-чёрный. Иногда варьирует в буро-коричневых тонах (от грязно-жёлтого до тёмно-коричневого, почти чёрного), изредка встречается нефть, окрашенная в светлый жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, а также насыщенно-зелёная нефть[1][11]. Имеет специфический запах, также варьирующий от лёгкого приятного до тяжёлого и очень неприятного. Цвет и запах нефти в значительной степени обусловлены присутствием азот-, серо- и кислородсодержащих компонентов, которые концентрируются в смазочном масле и нефтяном остатке. Большинство углеводородов нефти (кроме ароматических) в чистом виде лишено запаха и цвета[12].

На протяжении XX века и в XXI веке нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

По химическому составу и происхождению нефть близка к природным горючим газам и озокериту. Эти ископаемые объединяют под общим названием петролиты. Петролиты относят к ещё более обширной группе так называемых каустобиолитов — горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также другие ископаемые топлива (торф, бурые и каменный уголь, антрацит, сланцы).

Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5—6 км. Однако на глубинах свыше 4,5—5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1—3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и другие образования — например, битуминозные пески и битумы.

Название

Слово petroleum, обозначающее нефть в английском и некоторых других языках, образовано сложением двух слов:  — камень и лат. oleum — масло, то есть буквально «каменное масло».

Во времена химика и минералога В. М. Севергина (1765—1826) в России нефть называли «горное масло»[13], затем «каменное масло»[14].

Русское слово «нефть», вероятнее всего, было заимствовано из тур. neft «нефть», куда оно попало из перс. نفت‎ (naft) «нефть». Существует альтернативная семитская версия[15].

В немецком языке нефть — нем. Еrdöl, что буквально означает «земляное масло», венг. kőolaj — «каменное масло», яп. 石油 (сэкию) — «каменное масло», фин. vuoriöljy — «горное масло».

История

Главная статья: История использования нефти
Нефть известна человечеству с древнейших времён, что иллюстрируется следующими данными:

+Первое установленное использование нефти по регионам мираДата !!Регион мира !! Как использовалась !! Доказательство использования
6000—4000 лет до н. э.Берега Евфрата[16] — применяли при строительстве стен Вавилона.Подтверждено раскопками, установившими существование нефтяных промыслов[1].
5000 лет до н. э.ИндияИспользовалась в качестве вяжущего материала в строительстве.8 -->.
6 век до н. э.Вавилонцарь Навуходоносор II топил нефтью гигантскую печь, и в ней, согласно Библия>библейским сказаниям, описанным в Ветхом Завете, попытался сжечь трёх еврейских юношей, что ему не удалось.Геродота, нефть широко использовалась при создании стен и башен Вавилона. Он же описывает древний способ добычи нефти из «известного колодца», расположенного недалеко от Ардерикки — селения у Евфрата, где располагалось имение персидского царя Дарий I>Дария.
Древний ЕгипетИспользовалась для бальзамирования умерших (асфальт, добытый на Мёртвом море)Геродота и Диодор Сицилийский>Диодора Сицилийского.
Древняя Греция20 -->Плутарха и Диоскорида. Использовалась как топливо морского маяка греческой колонии Танаис (город)>Танаиса (найдены амфоры с остатками нефти).
В средние века интерес к нефти, в основном, основывался на её способности гореть. Сохранились сведения о «горючей воде — густе», привезённой с Ухты в Москву при Борисе Годунове.

До 18 века нефть преимущественно использовалась в натуральном, то есть не переработанном и неочищенном виде. Отдельные сведения о дистилляции нефти начинаются с X века н. э., однако широкого применения продукты дистилляции не находили[17]. В 1733 году российский военврач Иоганн Лерхе, посетив бакинские нефтепромыслы, записал наблюдения о перегонке нефти:

Нефть не скоро начинает гореть, она темно-бурого цвета, и когда её перегоняют, то делается светло-желтою. Белая нефть несколько мутна, но по перегонке так светла делается, как спирт, и сия загорается весьма скоро.
В 1746 году рудознатец Ф. С. Прядунов поставил нефтеперегонный завод на реке Ухте на естественном источнике нефти. Однако удалённость от цивилизации затруднила работу завода, который не смог обеспечить прибыльность и четверть века спустя был заброшен.[18] В 1823 году крепостные крестьяне братья Дубинины построили нефтеперегонный куб на Северном Кавказе, в городе Моздок. Это предприятие проработало более 20 лет, поставляя несколько сот пудов продуктов перегонки нефти в год для аптечных и осветительных целей.[19] В 1857 Василий Кокорев в Сураханах близ Баку построил нефтеперегонный завод начальной мощностью 100 тыс. пудов керосина в год.[20] С этого момента начинается бурное развитие керосинового промысла, потянувшее за собой нефтедобычу. К концу 19 века в России производили уже около 100 млн пудов керосина в год.

Преимущественное использование переработанной нефти началось только во 2-й половине 19 века, чему способствовал возникший в это время новый способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев. Первая в мире добыча нефти из буровой скважины состоялась в 1848 году на Биби-Эйбатском месторождении вблизи Баку[21].

Происхождение

Главная статья: Происхождение нефти
Нефтеобразование — стадийный, длительный процесс образования нефти из органического вещества осадочных пород (остатков древних живых организмов), согласно доминирующей биогенной (органической) теории происхождения нефти. Данный процесс занимает десятки и сотни миллионов лет[22]. В XX веке определённую популярность, особенно в СССР, имела гипотеза абиогенного происхождения нефти из неорганического вещества на больших глубинах в условиях колоссальных давлений и высоких температур, однако подавляющее большинство доказательств свидетельствует в пользу биогенной теории[23]. Абиогенные гипотезы не позволяли делать эффективных прогнозов для открытия новых месторождений.

Геология нефти

Главная статья: Геология нефти
Заключающие нефть породы обладают сравнительно высокой пористостью и достаточной для её извлечения проницаемостью. Породы, допускающие свободное перемещение и накопление в них жидкостей и газов, называются коллекторами. Пористость коллекторов зависит от степени отсортированности зёрен, их формы и укладки, а также и от наличия цемента. Проницаемость определяется размером пор и их сообщаемостью. Главнейшими коллекторами нефти являются пески, песчаники, конгломераты, доломиты, известняки и другие хорошо проницаемые горные породы, заключённые среди таких слабопроницаемых пород, как глины или гипсы. При благоприятных условиях коллекторами могут быть трещиноватые метаморфические и изверженные породы, находящиеся в соседстве с осадочными нефтеносными породами.

Весьма продолжительное время (со 2-й половины XIX в.) геологи полагали, что нефтяные залежи приурочиваются почти исключительно к антиклинальным складкам, и только в 1911 И. М. Губкиным был открыт в Майкопском районе новый тип залежи, приуроченной к аллювиальным пескам и получившей название «рукавообразной». Спустя более 10 лет подобные залежи были обнаружены в США. Дальнейшее развитие разведочных работ в СССР и США завершилось открытием залежей, связанных с соляными куполами, приподнимающими, а иногда и протыкающими осадочные толщи. Изучение нефтяных месторождений показало, что образование нефтяных залежей обусловлено различными структурными формами изгибов пластов, стратиграфическими соотношениями свит и литологическими особенностями пород. Предложено несколько классификаций месторождений и залежей нефти как в России, так и за рубежом. Нефтяные месторождения различаются друг от друга по типу структурных форм и условиям их образования. Залежи нефти и газа различаются друг от друга по формам ловушек-коллекторов и по условиям образования в них скоплений нефти.

Свойства

Физические свойства

Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220—400 г/моль (редко 450—470). Плотность 0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой.

Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления[24]. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥100 °C в случае тяжёлой не́фти) и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450—500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560—580 °C (90—95 %). Температура кристаллизации от −60 до +30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже). Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с для различной нефти, добываемой в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше). Удельная теплоёмкость 1,7—2,1 кДж/(кг∙К); удельная теплота сгорания (низшая) 43,7—46,2 МДж/кг; диэлектрическая проницаемость 2,0—2,5; электрическая проводимость удельная от 2∙10−10 до 0,3∙10−18 Ом−1∙см−1.

Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35[2] до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях нерастворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

Химический состав

С точки зрения коллоидной химии нефть представляет собой многокомпонентную коллоидную систему, то есть жидкость, в которой взвешены мицеллы — полутвёрдые сгустки высокомолекулярных смол, асфальтенов и карбенов[25], не растворимых в жидких углеводородах при обычных температурах — а также, зачастую, углистые (состоящие из карбенов и карбоидов) и минеральные частицы и вода[26].

В состав нефти входит около тысячи индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4—5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C1-C4, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1—4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси.

В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30—35, реже 40—50 % по объёму) и нафтеновые (25—75 %) соединения. В меньшей степени — соединения ароматического ряда (10—20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические).

Наряду с углеводородами в состав нефти входят вещества, содержащие примесные атомы. Серосодержащие — H2S, меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены и тиофаны, а также полициклические и т. п. (70—90 % концентрируется в остаточных продуктах — мазуте и гудроне); азотсодержащие — преимущественно гомологи пиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины (большей частью концентрируется в тяжёлых фракциях и остатках); кислородсодержащие — нафтеновые кислоты, фенолы, смолисто-асфальтеновые и др. вещества (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях). Элементный состав (%): 82-87 C; 11-14,5 Н; 0,01-6 S (редко до 8); 0,001-1,8 N; 0,005—0,35 O (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми, в нефти присутствуют V(10−5 — 10−2 %), Ni(10−4−10−3 %), Cl (от следов до 2 %) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только условно.

По способности растворяться в органических жидкостях, в том числе в:

нефть, как и:
  • другие петролиты,
  • вещества, извлекаемые этими растворителями из торфа,
  • вещества, извлекаемые этими растворителями из ископаемых углей
учеными{{неопределённость|какими?|nocat={}}} принято относить к группе битумов.

Нефть как составляющая залежей углеводородов

Главная статья: залежь углеводородов
Часто нефтяная залежь занимает лишь часть коллектора, и поэтому, в зависимости от характера пористости и степени цементации породы (гетерогенности залежи), обнаруживается различная степень насыщенности нефтью отдельных её участков в пределах самой залежи. Иногда этой причиной обусловливается наличие непродуктивных участков залежи. Обычно нефть в залежи сопровождается водой, которая ограничивает залежь вниз по падению слоёв либо по всей её подошве. Кроме того, в каждой залежи нефти вместе с ней находится т. н. плёночная, или остаточная вода, обволакивающая частицы пород (песков) и стенки пор. В случае выклинивания пород коллектора или обрезания его сбросами, сдвигами и т. п. дизъюнктивными нарушениями залежь может либо целиком, либо частично ограничиваться слабопроницаемыми породами. В верхних частях нефтяной залежи иногда сосредоточивается газ (т. н. «газовая шапка»). Дебит скважин, помимо физических свойств коллектора, его мощности и насыщения, определяется давлением растворённого в нефти газа и краевых вод. При добыче нефти скважинами не удаётся целиком извлечь всю нефть из залежи, значительное количество её остаётся в недрах земной коры (см. Нефтеотдача и Нефтедобыча). Для более полного извлечения нефти применяются специальные приёмы, из которых большое значение имеет метод заводнения (законтурного, внутриконтурного, очагового). Нефть в залежи находится под давлением (упругого расширения и/или краевой воды и/или газа, как растворённого так и газовой шапки), вследствие чего вскрытие залежи, особенно первыми скважинами, сопровождается риском газонефтепроявлений (очень редко фонтанными выбросами нефти).

Классификация

Главная статья: Классификация нефти
Класс углеводородов, по которому нефти даётся наименование, должны присутствовать в количестве более 50 %. Если присутствуют углеводороды также и других классов и один из классов составляет не менее 25 %, выделяют смешанные типы нефти: метано-нафтеновые, нафтено-метановые, ароматическо-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-метановые и метано-ароматические; в них первого компонента содержится более 25 %, второго — более 50 %.

Сорта товарной нефти

Главная статья: Сорта товарной нефти
Введение сортности необходимо в связи с разностью состава нефти (содержания серы, различного содержания групп алканов, наличия примесей) в зависимости от месторождения. Стандартом для цен служит нефть сортов WTI и Light Sweet (для западного полушария и вообще ориентиром для других сортов нефти), а также Brent (для рынков Европы и стран ОПЕК).

Чтобы упростить экспорт были придуманы некие стандартные сорта нефти, связанные либо с основным месторождением, либо с группой месторождений. Для России это тяжёлая Urals и лёгкая нефть Siberian Light, в Азербайджане Azeri Light. В Великобритании — Brent, в Норвегии — Statfjord, в Ираке — Kirkuk, в США — Light Sweet и WTI. Часто бывает, что страна производит два сорта нефти — лёгкую и тяжёлую. Например в Иране это Iran Light и Iran Heavy[27].

Нефтедобыча

Главная статья: Нефтедобыча

По способам подъёма современные методы добычи флюидов или скважинной жидкости(в том числе нефти) делятся на:

Первый центробежный насос для добычи нефти был разработан в 1916 российским изобретателем Армаисом Арутюновым. В 1923 году Арутюнов эмигрировал в США, и в 1928 году основал фирму Bart Manufacturing Company, которая в 1930 была переименована в «REDA Pump» (аббревиатура от Russian Electrical Dynamo of Arutunoff), которая многие годы была лидером рынка погружных насосов для нефтедобычи. В СССР большой вклад в развитие электрических погружных насосов для добычи нефти внесло Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов (ОКБ БН) созданном в 1950 г. Основателем ОКБ БН был Богданов Александр Антонович.

Добыча в нефтедобывающих странах 1973—2016[28]

До середины 1970-х мировая добыча нефти удваивалась примерно каждое десятилетие, потом темпы её роста замедлились. В 1938 она составляла около 280 млн т, в 1950 около 550 млн т, в 1960 свыше 1 млрд т, а в 1970 свыше 2 млрд т. В 1973 году мировая добыча нефти превысила 2,8 млрд т. Мировая добыча нефти в 2005 году составила около 3,6 млрд т.

Всего с начала промышленной добычи (с конца 1850-х гг.) до конца 1973 года в мире было извлечено из недр 41 млрд т, из которых половина приходится на 1965—1973 год.

Мировая добыча нефти в 2006 г. составляла около 3,8 млрд т в год[3], или 30 млрд баррелей в год.

Нефтедобывающими странами также являются: Ливия, Норвегия.

крупнейших месторождениях мира (ТОР-20)номергосударстваместорождениедобыча в 2006 г.
(млн т)
добыча в 2008 г.
(млн т)
нефтегазоносный бассейн
1саудовская аравия -->Аль-Гавар250???Персидский залив
2венесуэла -->Шельф Боливар100120Маракайбо
3мексика -->Кантарел86,7???Мексиканский залив
4кувейт -->Большой Бурган80???Персидский залив
5саудовская аравия -->Сафания-Хафджи7570Персидский залив
6ирак -->Румайла65???Персидский залив
7китай -->Дацин43,41???Сунляо
8ангола -->Комплекс Кизомба???38,5Атлантическая побережье
9иран -->Ахваз35???Персидский залив
10азербайджан -->Азери-Чираг-Гюнешли23,634Южный Каспий
11россия -->Самотлор30,7527,9 (2009 г.)Западная Сибирь
12россия -->Приобское27,640,4Западная Сибирь
13оаэ -->Аль-Закум27,5???Персидский залив
14саудовская аравия -->Шайба27,5???Персидский залив
15китай -->Шэнли27,49???Бохайвань
16иран -->Марун26???Персидский залив
17казахстан -->Тенгиз13,3225Прикаспийская НГП
18саудовская аравия -->Зулуф25???Персидский залив
19иран -->Гечсаран24???Персидский залив
20алжир -->Хасси-Мессауд22???Алжирская Сахара
См. также: Перепроизводство нефти в 1980-х годах

Нефтяная промышленность в России

Главная статья: Нефтяная промышленность России

Добыча энергоносителей в России

Одно из первых упоминаний о нефти в России относится к XV веку, когда нефть была найдена в Ухте. В 1684 году иркутский письменный голова Леонтий Кислянский обнаружил нефть в районе Иркутского острога. О другой находке нефти в России было сообщено 2 января 1703 года в русской газете «Ведомости». Добыча нефти началась с 1745 года. Однако в течение XVIII века разработка нефтяных месторождений являлась убыточной из-за крайне узкого практического применения продукта. С развитием промышленности, спрос увеличился. Основным нефтяным районом России стал Кавказ.

Войны и революционные события в России ввергли нефтедобычу в кризис. Только в 1920-е годы стало возможным говорить о восстановлении отрасли.

Добыча нефти в СССР быстро росла вплоть до начала 80-х, затем рост замедлился. В 1988 году добыча нефти в СССР и в России достигла исторического максимума, а затем начала падать.

После распада Советского Союза государственные предприятия были акционированы, и значительная их часть перешла в частные руки. Добыча нефти продолжала падать вплоть до середины 90-х годов, после чего вновь стала расти.

Нефть является главной статьёй российского экспорта, составляя, по данным за 2009 год, 33 % экспорта в денежном выражении (вместе с нефтепродуктами — 49 %). Кроме того, от уровня цен на нефть и нефтепродукты существенно зависят цены на третий основной компонент экспорта — природный газ. Правительство России планирует увеличение добычи нефти к 2030 году до 530 млн т в год[29].

В 2011 году добыча нефти в РФ составила около 511 млн тонн, что на 1,23 % выше, чем в 2010[4]. Экспорт нефти сократился на 2,4 % по данным Росстата[4], или на 6,4 % по данным ФТС[5], но доходы от экспорта выросли со 129 до 171,7 млрд долларов[5].

Переработка нефти

Главная статья: Переработка нефти
Первый завод по очистке нефти был построен в России в 1745 году, в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле. В Санкт-Петербурге и в Москве тогда пользовались свечами, а в малых городах — лучинами. Но уже тогда во многих церквях горели неугасаемые лампады. В них наливалось горное масло, которое было не чем иным, как смесью очищенной нефти с растительным маслом. Купец Набатов был единственным поставщиком очищенной нефти для соборов и монастырей. В конце XVIII столетия была изобретена лампа. С появлением ламп возрос спрос на керосин. Очистка нефти — удаление из нефтепродуктов нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел. Химическая очистка производится путём воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способом является очистка 92-96 % серной кислотой или олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов. Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов) ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов. При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. Адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого воздуха с адсорбентами или фильтрацией продукта через зерна адсорбента. Каталитическая очистка — гидрогенизация, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений.

Применение

Автозаправочная станция

Непосредственно сырая нефть практически не применяется (сырая нефть наряду с нерозином применяется для пескозащиты — закрепления барханных песков от выдувания ветром при строительстве ЛЭП и трубопроводов). Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив (бензин, керосин, дизельное топливо, реактивное топливо), топлива для газовых турбин и котельных установок, смазочных и специальных масел, парафина, битумов для дорожного строительства и гидроизоляции, синтетических жирных кислот, сажи для резиновой промышленности, кокса для электродов, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке.

Попутные нефтяные газы, газы нефтепереработки, ряд фракций нефти, ароматические углеводороды, жидкие и твёрдые парафины, получаемые из нефти используются как сырьё для нефтехимического синтеза полимерных материалов и пластических масс, синтетических волокон, синтетического каучука, синтетических моющих средств, спиртов, альдегидов, кетонов, кормовых белков и других ценных материалов.

Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляла 33,6 % в 2010[6]. В перспективе эта доля будет уменьшаться[30] вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.

Загрузка нефти в танкер

Нефтепровод в Португалии

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10—20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов.

Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

[7] !! Транспорт !! Промышленность !! Прочие энергетические нужды !! Неэнергетическое использование
1973 год45,4 %19,9 %23,1 %11,6 %
2014 год64,5 %8,0 %11,3 %16,2 %

Исследования

Д. И. Менделеев впервые обратил внимание на то, что нефть является важнейшим источником химического сырья, а не только топливом; он посвятил ряд работ происхождению и рациональной переработке нефти. Ему принадлежит известное высказывание о попытках топить паровые котлы нефтью вместо угля: «Можно топить и ассигнациями» (1885).[31]

Большое значение имели работы В. В. Марковникова (1880-е годы), посвящённые изучению состава нефти; им был открыт в нефти новый класс углеводородов, названный им нафтенами, и изучено строение многих углеводородов. Л. Г. Гурвич на основании своих исследований разработал физико-химическую основу очистки нефти и нефтепродуктов и значительно усовершенствовал методы её переработки. Продолжая работы Марковникова, Н. Д. Зелинский разработал в 1918 году каталитический способ получения бензина из тяжёлых остатков нефти. Многие годы в области химии нефти работал С. С. Намёткин; им разработаны методы определения содержания в нефти углеводородов разных классов (определение группового состава) и указаны способы повышения выхода нефтепродуктов. В. Г. Шухов изобрёл первую в мире промышленную установку термического крекинга нефти (1891), был автором проекта и главным инженером строительства первого российского нефтепровода (1878), заложил основы конструирования нефтепроводов, нефтехранилищ и оборудования нефтепереработки.

Запасы

Нефтяная платформа в Северном море

Главная статья: Запасы нефти
Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Разведанные запасы нефти составляют (на 2004) 210 млрд т (1200 млрд баррелей), неразведанные — оцениваются в 52—260 млрд т (300—1500 млрд баррелей). Мировые разведанные запасы нефти оценивались к началу 1973 года в 100 млрд т (570 млрд баррелей). Таким образом, в прошлом разведанные запасы росли (также растёт и потребление нефти — за последние 35 лет оно выросло с 20 до 30 млрд баррелей в год). Однако, начиная с 1984 г., годовой объём мировой нефтедобычи превышает объём разведываемых запасов нефти[32].

Мировая добыча нефти в 2006 г. составляла около 3,8 млрд т в год[3], или 30 млрд баррелей в год. Таким образом, при нынешних темпах потребления, разведанной нефти хватит примерно на 40 лет, неразведанной — ещё на 10—50 лет.

Несмотря на существование таких прогнозов, правительство России в 2009 году планировало увеличение добычи нефти к 2030 году до 530 млн т в год (в рамках Энергетической стратегии России на период до 2030 года)[33] Энергетическая стратегия России на период до 2030 года — 2013-05-24.

Страны с крупнейшими запасами нефти (млрд баррелей) (по данным BP Statistical review of world energy 2016[34])
СтранаЗапасы1% от мировых запасовДобыча²Ресурсообеспеченность (лет)³
Венесуэла[35] 300,9 17,7 2 626 314
Саудовская Аравия 266,6 15,7 12 014 61
Канада 172,2 10,1 4 385 108
Иран 157,8 9,3 3 920 110
Ирак 143,1 8,4 4 031 97
Россия 102,4 6,0 10 980 26
Кувейт 101,5 6,0 3 096 90
ОАЭ 97,8 5,8 3 902 69
США 55,3 3,2 12 704 12
Ливия 48,4 2,8 432 307
Нигерия 37,1 2,2 2 352 43
Казахстан 30,0 1,8 1 669 49
Катар 25,7 1,5 1 898 37
Китай 18,5 1,1 4 309 12
Бразилия 13,0 0,8 2 527 14
Члены ОПЕК 1211,6 71,4 38 226 87
Весь мир 1697,6 100,0 91 670 51
Примечания: : 1. Оценочные запасы в миллиардах (109) баррелей : 2. Добыча в тысячах (10³) баррелей в день : 3. Ресурсообеспеченность рассчитывается как запасы/добыча

По состоянию на 1 января 2012 года, согласно официально обнародованной информации (до этого данные по запасам нефти и газа были засекречены), извлекаемые запасы нефти в Российской Федерации по категориям A/B/C1 составляют 17,8 млрд тонн[36] или 129,9 млрд баррелей (из расчёта, что 1 тонна экспортной смеси Urals составляет 7,3 барреля). Расчётное время на которое хватит этих запасов при текущей добыче (чуть больше 10 млн баррелей или 1,4 млн тонн в день) составляет 35 лет.

Также имеются большие запасы нефти (3400 млрд баррелей) в нефтяных песках Канады и Венесуэлы. Этой нефти при нынешних темпах потребления хватит на 110 лет. В настоящее время компании ещё не могут производить много нефти из нефтяных песков, но ими ведутся разработки в этом направлении.

Нефть и экономика

Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Её доля в общем потреблении энергоресурсов непрерывно росла: 3 % в 1900, 5 % перед 1-й мировой войной (1914—1918), 17,5 % накануне 2-й мировой войны (1939—1945), 24 % в 1950, 41,5 % в 1972[6], 48 % в 2004 году и 46,2 % в 1973 году[7], но впоследствии стала уменьшаться, составив 33,6 % в 2010[6] и 31,3 % в 2014 году[7].

Альтернативы конвенциональной нефти

Резкий рост цен в 2003—2008 годах, а также ограниченность запасов конвенциональной нефти делают актуальными развитие технологий с уменьшенным потреблением нефтепродуктов, а также развитие альтернативных генерирующих мощностей не использующих продукты нефтепереработки.

Битуминозные (нефтяные) пески Главная статья: Битуминозные пески
Запасы нефти в битуминозных песках Альберты, Канада и в Ориноко, Венесуэла составляют соответственно 1,7 и 2,0 трлн баррелей[37], в то время как мировые запасы традиционной нефти на начало 2006 года оценивались в 1.1 трлн баррелей[38]. Добыча нефти из битуминозных песков Альберты составила 1,126 Мб/д (млн. баррелей в день) в 2006. Планируется увеличить её до 3 Мб/д в 2020 и 5 Мб/д в 2030. Добыча нефти из битуминозных песков Ориноко составляет 0,5 Мб/д, а в 2010 году планируется нарастить её до 1 Мб/д[39]. Вся мировая добыча нефти составляет около 84 Мб/д. Таким образом, хотя запасы битуминозных песков огромны, добыча нефти из них в обозримом будущем (согласно нынешним прогнозам) будет удовлетворять всего несколько процентов от мировых потребностей нефти. Проблема в том, что известные ныне технологии добычи нефти из битуминозных песков требуют большого количества пресной воды и суммарных энергозатрат, составляющих (по некоторым оценкам) около 2/3 энергетического потенциала добытой таким образом нефти Thermodynamics and Money / Питер Хьюбер, Forbes.com, 31 октября 2005 — 17 ноября 2010 — 2011-08-22 (см. EROEI — Energy Return on Energy Investment — «энергетическая отдача от затраченной энергии»). Другие исследователи оценивают энергозатраты как всего 1/5 энергетического потенциала добытой нефти[40].

Нефть из горючих сланцев

Горючие сланцы, общие запасы которых в мире составляют порядка 650 трлн т., содержат 2,8-3,3 трлн баррелей извлекаемой нефти . Согласно исследованию компании RAND, производство нефти из сланцев в США станет прибыльным при цене 70-95 долларов за баррель[41]. Этот порог пройден в 2007 году. Так, австралийский проект по производству нефти из сланцев был закрыт в 2004 году благодаря усилиям Гринписа[42]. Но в 2011 году прошло сообщение о том, что в Стэнфордском университете разработана экологичная технология реторинга сланцевых пород и добычи электричества без образования углекислого газа посредством создания температуры ниже критической[43].

Топливо из угля Главная статья: CTL (химическая технология)
Синтетический бензин и дизельное топливо из угля (см. Синтез Фишера — Тропша) производила нацистская Германия во время второй мировой войны. В ЮАР компания Sasol Limited производит синтетическое топливо из угля с 1955 года. В начале 2006 года в США рассматривались проекты строительства 9 заводов по непрямому сжижению угля суммарной мощностью 90—250 тыс. баррелей в день. Китай планирует инвестировать 15 млрд долларов до 2010—2015 гг. в строительство заводов по производству синтетического топлива из угля. Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) заявила, что суммарная мощность заводов по сжижению угля достигнет 16 млн тонн синтетического топлива в год, что составляет около 0,4 млн баррелей в день. Как и в случае нефти из сланцев, серьёзной проблемой получения топлива из угля является загрязнение окружающей среды, хотя и в меньших масштабах.

Газовые автомобили Газовые автомобили используют двигатель, работающий на метане, пропане или бутане. По данным компании Дельта Авто, занимающейся переоборудованием автомобилей на газовое топливо, в России продажи газа автотранспорту растут на 20 % в год, а в Евросоюзе планируется к 2020 году перевести на газовое топливо 10 % автомобилей. Лидером в этой области является Аргентина, которая перевела 1,4 млн автомобилей на газовое топливо. Газовое топливо дешевле бензина, экологически чище и увеличивает срок службы автомобиля. Однако запасы природного газа тоже ограничены, и, по прогнозам, с 2020 года добыча природного газа начнёт падать.[44]

Биотопливо Лидером в использовании биотоплива является Бразилия, обеспечивающая 40 % своих потребностей в топливе за счёт спирта[45], благодаря высоким урожаям сахарного тростника и низкой стоимости рабочей силы. Биотопливо формально не приводит к выбросам парникового газа: в атмосферу возвращается углекислый газ (CO2), изъятый из неё в ходе фотосинтеза.

Однако резкий рост производства биотоплива требует больших территорий для посева растений. Эти территории или расчищаются путём сжигания лесов (что приводит к огромным выбросам углекислого газа в атмосферу), или появляются за счёт фуражных и пищевых культур (что приводит к росту цен на продовольствие)[46].

Кроме того, выращивание сельскохозяйственных культур требует больших затрат энергии. Для многих культур EROEI (отношение полученной к потраченной энергии) лишь немного превышает единицу или даже ниже её. Так, у кукурузы EROEI составляет всего 1,5. Вопреки распространённому мнению, это верно не для всех культур: так, у сахарного тростника коэффициент EROEI составляет 8, у пальмового масла 9[47].

Общее производство биотоплива (биоэтанола и биодизеля) в 2005 году составило около 40 млрд л.

В марте 2007 года японские учёные предложили производить биотопливо из морских водорослей[48].

По мнению некоторых учёных, массовое использование двигателей на этаноле (не путать с биодизелем) увеличит концентрацию озона в атмосфере, что может привести к росту числа респираторных заболеваний и астмы[49].

Гибридные автомобили

Электромобили. Израиль, Дания и Португалия уже подписали с компаниями Renault и Nissan соглашения о создании сети заправок для электромобилей[50]. Продажа электромобилей начнётся в 2011 году. Недостатками электромобилей являются: высокая цена, необходимость часто заряжать аккумуляторы и проблема утилизации аккумуляторов, а достоинством — то, что они не загрязняют воздух в городах (хотя для выработки электроэнергии, возможно, приходится загрязнять атмосферу).

Близки к электромобилям и автомобили с водородным двигателем. Водород получают из воды электролизом, таким образом, водородные баллоны — фактически способ сохранять электроэнергию. Кроме того, водородные двигатели, как и электромобили, не загрязняют атмосферу, выделяя туда лишь воду. Недостатком водородных двигателей является необходимость огромного топливного бака, потому что водород — очень лёгкий газ. Проблему хранения и транспортировки водорода помогает решить его способность растворяться в некоторых металлах (Гидриды металлов). В палладии, на один объем объём металла Pd, растворяется до 850 объёмов H2.[51] На сегодняшний день не существует энергетически эффективного способа получения водорода.

Однако вторым современным способом получения водорода является преобразование из природного газа. Данный способ используется в домашних водород-генерирующих установках Honda для водородомобиля этой же компании. Этот способ является энергетически эффективным, так как используется энергосодержащее сырьё (горючий газ), а не энергонейтральная вода.

Цены на нефть

Главная статья: Цены на нефть
Цены на нефть, как и на любой другой товар, определяются соотношением спроса и предложения. Если предложение падает, цены растут до тех пор, пока спрос не сравняется с предложением.

Особенность нефти, однако, в том, что в краткосрочной перспективе спрос малоэластичен[52]: рост цен мало влияет на спрос. Поэтому даже небольшое падение предложения нефти приводит к резкому росту цен.

В среднесрочной (5—10 лет) и долгосрочной (десятилетия) перспективе спрос, однако, непрерывно увеличивается за счёт увеличения количества автомобилей и тому подобной техники. По многократным наблюдениям, рост мировых цен на нефть разгоняет долларовую инфляцию, и существует мнение, что это связано с тем, что США — крупнейший потребитель нефти в мире. Однако, точное обоснование этой точки зрения не известно. К тому же, относительно недавно в число крупнейших мировых потребителей нефти вошли Китай и Индия.

В XX веке рост спроса на нефть уравновешивался разведкой новых месторождений, позволявшим увеличить и добычу нефти. Однако многие считают, что в XXI веке нефтяные месторождения исчерпают себя, и диспропорция между спросом на нефть и её предложением приведёт к резкому росту цен — наступит нефтяной кризис.

Кроме того, от уровня цен на нефть и нефтепродукты существенно зависят цены и на природный газ.

Цены на нефть также являются одним из политических инструментов международной экономики.

См. также

Примечания

  1. Нефть
  2. Баженова О.К. Образование нефти на небольших глубинах — Геология нефти и газа, 1990 — 2—5
  3. It's The Consumption, Stupid — 10.09.06 / forbes.com — 2010-11-20 — 2011-08-22
  4. В 2011 году сократился экспорт нефти из России — 2012-04-22
  5. Доходы РФ от экспорта нефти и газа выросли в 2011 г. на треть — 2012-02-06 — 2013-05-25
  6. Statistical Review of World Energy
  7. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка — 3 — http://etymolog.ruslang.ru/vasmer.php?id — М. — Прогресс, 1964–1973 — 70
  8. Потонье Г. Происхождение каменного угля и других каустобиолитов — Л.-М., 1934
  9. Canada's Fossil Fuel Dependency — Dr. Irene Novaczek / Elements — 2013-05-24
  10. Мир нефти. Глоссарий.
  11. Цвет и запах нефти
  12. Севергин В. М. Продолжение записок путешествия по западным провинциям Российского государства … СПб. ИАН, 1804. С. 35-36.
  13. Севергин В. М. Каменное масло (Горные породы, Шкапъ No 50) // Краткая опись минеральному кабинету имп. Академии наук. — Б.м., 1821. — C. 14с.
  14. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка — 3 — М. — Прогресс, 1964–1973 — 70
  15. Вавилон легендарный и Вавилон исторический
  16. Эпоха зарождения нефтяной промышленности Азербайджана : «..здесь из земли выходит удивительное количество масла, за которым приезжают из отдаленных рубежей Персии; оно служит во всей стране для освещения их домов.» Дж. Дюкет, XVI век.
  17. Первый нефтеперегонный завод
  18. «Техника — молодёжи» 1940-05, стр. 44-45
  19. Азербайджанская нефть
  20. The History of the Oil Industry. San Joaquin Geological Society — 2013-05-24
  21. The Origin of Petroleum in the Marine Environment , chapter 26 of «Introduction to Marine Biogeochemistry», ISBN 978-0-12-088530-5: «Given appropriate environmental conditions, diagenesis and catagenesis can convert the sedimentary organic matter to petroleum over time scales of tens of millions of years. … Since the processes leading to the formation of large petroleum deposits occurred tens and even hundreds of millions of years ago, understanding them is truly a paleoceanographic endeavor»
  22. Development of oil formation theories and their importance for peak oil // Marine and Petroleum Geology Volume 27, Issue 9, October 2010, Pages 1995—2004 doi:10.1016/j.marpetgeo.2010.06.005 «Although scientific evidence and supporting observations can be found for both models, the amount of evidence for a biogenic origin is overwhelming in comparison to that for the abiotic theory…. Needless to say, the drilling done in line with the biogenic theory of oil formation has resulted in a vast amount of oil that has been of benefit to mankind since the beginning of the oil era. This has been verified by geochemical and geological studiesthat are accepted by a broad majority of researchers and experts within the scientific establishment and the petroleum industry.»
  23. ГОСТ Р 8.610-2004 Плотность нефти. Таблицы пересчёта
  24. https://postnauka.ru/specials/synthetic-oil
  25. http://www.tehnoinfa.ru/plastichnostnefteproduktov/56.html
  26. Сорта нефти. Биржевая торговля нефтью. — 2013-05-24
  27. Total Energy — Data — U.S. Energy Information Administration (EIA) — 2013-05-24
  28. Добыча нефти в РФ к 2030 году вырастет до 530—535 млн тонн / Росбалт, 2009-08-26
  29. BP Energy Outlook to 2035
  30. Менделеев Д. И. Сочинения: В 25 т. — Т. 10: Нефть. Л.-М., 1949. С. 463.
  31. Интервью с Деннисом Медоузом — 2013-05-24
  32. Добыча нефти в РФ к 2030 году вырастет до 530—535 млн тонн — 2013-05-24
  33. BP Statistical Review of World Energy 2016
  34. Венесуэла занимает первое место в мире по запасам нефти / РИА Новости, 2011-02-16
  35. Минприроды впервые официально раскрыло запасы нефти и газа в России. Но для их оценки уже готовится новая классификация: данные оказались почти на 50% выше оценки BP — 15.07.2013 / Vedomosti.ru — Запасы нефти в России, по данным на 1 января 2012 г., составляют 17,8 млрд т по категории ABC1 (извлекаемые), по С2 — 10,9 млрд т
  36. 2004. SURVEY OF ENERGY RESOURCES / World Energy Council — 16 ноября 2010 — 2011-08-22
  37. World Crude Oil and Natural Gas Reserves, January 1, 2006 / Energy Information Administration — 16 ноября 2010 — 2011-08-22
  38. Turning tar sands into oil / Post Carbon Institute — 17 ноября 2010 — 2011-08-22
  39. http://www.theoildrum.com/node/3839
  40. Oil Shale Development in the United States: Prospects and Policy Issues — 2013-12-3 — 2006-09-27
  41. Climate-changing shale oil industry stopped | Greenpeace Australia Pacific
  42. Переворот в энергетике: тепло и электричество из сланцев без CO2
  43. R.W. Bentley, Global oil & gas depletion: an overview Energy Policy 30 (2002) 189—205
  44. Коммерческая биотехнология | Спирт вместо бензина: бразильский эксперимент , CBIO.ru 19.03.2007
  45. От биотоплива пока больше вреда, чем пользы — Алексей Гиляров — 2013-05-25
  46. См. PDF — 2013-05-25
  47. Морские водоросли в качестве биологического топлива — 2013-05-25
  48. Использование этанола в качестве топлива приведет к астме — 20 апреля 2007 — 2013-05-25
  49. MIGnews Реактивные Новости | Наука и Технологии | Португалия строит сеть подзарядок для электромобилей
  50. Водород — ru
  51. Price elasticity of demand for crude oil: estimates… , 2003 «All estimated short-run elasticities suggest that oil demand is highly price-inelastic in the short run».

Литература

  • Эрих В.Н. Химия нефти и газа — Л. : Химия, 1966 — 280 — 15000 — Эрих

Ссылки

    Добыча

    История

    Переработка

    Каустобиолиты (горючие полезные ископаемые)
    Угольный рядТорф  • Бурый уголь  • Каменный уголь  • Антрацит  • Горючие сланцы  • Доманик
    Нефтяной и нафтоидный рядНефть  • Природный газ  • Газовый конденсат  • Асфальт  • Мальта  • Озокерит  • Кероген  • Сапропель  • Сапропелиты
    Основные виды органического топлива
    Ископаемое{{Navbox subgroup
    Возобновляемое
    и биологическое
    Валежник • Дрова • Кизяк • Навоз • Древесный уголь • Этанол • Биодизель • Биоэтанол • Бутанол-1 • Метанол • Свалочный газ • Болотный газ • Биогаз • Биоводород
    ИскусственноеДоменный газ • Светильный газ • Коксовый газ • трет''-Бутилметиловый эфир • Синтез-газ • Синтетическое топливо • Генераторный газ • Водород • Водоугольное топливо • Пековый кокс

    I am not robot