Горное масло из Китая. Думаете о продукте питания, или косметическом средстве? Житель Поднебесной подумал бы о другом.
Горным маслом в КНР называют нефть. Ши йоу, — примерно так звучит ее название в оригинале. В 21-ом веке нефть добывают повсюду.
Но, Китай – первая страна, где пробурили скважину. Произошло это еще в 347-ом году. Для бурения применили стволы бамбука.
Запасы нефти использовали в качестве топлива для выпаривания морской воды. Из нее китайцы получали соль.
Нефтью, так же, снабжали армию Поднебесной. Воины наливали топливо в керамические горшки, поджигали и бросали во врагов.
Как видно, еще в начале нашей эры народ Китая знал и ценил свойства нефти. Но, китайцы затруднялись ответить, чем она является. К 21-му веку ученые детально разобрались в этом вопросе.
Что такое нефть
Нефть – черное золото. Известная всем фраза подчеркивает важность жидкости, ее весомую роль в истории.
Однако, более нефть с золотом ничего не объединяет. Природа драгоценного металла неорганическая.
Нефть же – полезное ископаемое предположительно органического происхождения.
От 80-ти до 90 процентов его состава приходятся на углеводороды. Еще около 9-18-ти процентов занимает простой водород.
На кислород, азот, серу и прочие неорганические составляющие приходиться не более 10%.
Однако, углеводороды, считающиеся следствием разложения органики, то есть остатков растений и животных, могут иметь и неорганическое происхождение.
С этим связаны теории, как нефть образуется. Их три. Подробности в отдельной главе. Пока же, продолжим рассмотрение топлива.
Оно жидкое и, действительно, маслянистое. В зависимости от состава, нефть и нефтепродукты бывают черными, бурыми, зеленоватыми, желтоватыми.
Встречается даже полностью прозрачное топливо. Такое имеется, к примеру, на Кавказе.
С экономической точки зрения нефть сегодня – это товар сырьевого рынка, от цены которого зависит стоимость другой продукции.
Этому вопросу, так же, будет посвящена отдельная глава. С политической же точки зрения, жидкий энергоноситель – причина масштабных войн и локальных конфликтов.
Все хотят контролировать месторождения нефти, но не у всех они есть. Наличие залежей – еще не гарантия успеха и экономического благополучия.
Формула нефти может быть разная, а значит, будут разниться и свойства. От них зависит эффективность топлива, его качественные параметры, «запросы» на доработку.
Свойства нефти
Есть месторождения нефти текучей, словно вода, и смолистой. Дело в плотности энергоносителя.
Показатель тем выше, чем больше асфальтосмолистых веществ. Это высокомолекулярная органика на основе серы, водорода, кислорода и углерода.
Наличие асфальтосмол способствует образованию водонефтяных эмульсий, то есть смесей взаимнонерастворимых компонентов.
Промышленникам приходиться очищать углеводороды от воды, что увеличивает стоимость переработки. Вывод: смолистая нефть считается низкокачественной.
В смолистых углеводородах повышено содержание серы. Это еще один риск. Сера ускоряет коррозию аппаратуры, а она в нефтепроизводстве, как известно, не из дешевых.
Плотность нефти варьируется в пределах от 8-ми до 9,98 граммов на кубический сантиметр.
Нижняя планка – энергоносители, богатые светлыми фракциями. Именно из них получают бензиновые и дизельные дистилляты.
Получается, менее плотная, светлая нефть ценнее темной, маслянистой. Однако, пользу можно извлечь из обоих типов. Об этом поговорим в главе «Применение».
Светлые фракции нефти выкипают при температуре до 350-ти градусов Цельсия. Желательно 60-процентное присутствие легких компонентов.
Такова норма, к примеру, для производства дизельного топлива. Если содержание светлой фракции меньше, значит, много парафинов. Они негативно влияют на качество топлива.
На свойства нефти влияет и концентрация хлористых солей. Их наличие в составе – следствие загрязнения сырья при его добыче.
Приходиться проводить обессоливание. В противном случае, как и при избытке серы, увеличивается коррозия оборудования.
Она проявляется особенно «ярко», если ведется переработка нефти, насыщенной водой.
При высокой температуре она растворяет хлористые соли, а значит, образуется хлористый водород. Он-то и разъедает поверхности.
Вода часто входит в состав эмульсий нефти, — тех самых, что в избытке встречаются в смолистых сортах.
Но, встречается и энергоноситель, в котором влага содержится в чистом виде, отдельно.
Вода, кстати, является постоянной спутницей нефти. Если не входит в ее состав, то располагается рядом.
Образование нефти
Наличие рядом с нефтью воды – одно из свидетельств ее органического происхождения. Его, так же, называют биогенным.
Считается, что, энергоресурс формировался в водоемах. Необходимые условия – стоячая вода, ее высокая температура, обилие жизни, а значит, и смерти.
Отмирая, водоросли, рыбы, планктон, опускались на дно, где перегнивали. В стоячей воде мало кислорода, поэтому, процесс не завершался полностью.
При распаде органики выделялись газы. Меж биогенных материалов затесывались песок, вода.
Если водоем располагался среди песчаников и прочих пористых пород, илистые массы со дна просачивались сквозь них.
Встречая на пути непроницаемые глины, массы останавливались, растекаясь между контрастными по структуре слоями земной коры.
Теперь оставалось закрыть нефть непроницаемым слоем и сверху. Водоем со временем исчезал.
Подвижки литосферных плит, выветривание гранитов и прочих камней, содержащих полевые шпаты, приводили к наносу глины и над нефтяными озерами.
Так сырье попадало в ловушку. Снизу и сверху – пласты каолина, по бокам – вода.
Она ведь тоже просачивалась сквозь породы, почти не смешивалась с углеводородами, отходя в стороны от них.
Нефть залегает в ловушках антиклиналях. Они служат свидетельством тектонических процессов, которым местность когда-то подверглась.
Антиклинали – пласты пород, выгнутые вверх. Отложение земной коры формируются горизонтально.
Если появляются волны, значит, что-то давило снизу, а это – магма, прорывающаяся между литосферными плитами при их растрескивании, столкновении.
Получается, нефть стоит искать там, где некогда были моря, озера, и тектоническая активность.
Согласно биогенной теории происхождения энергоносителя, на его формирование требуются миллионы лет.
Некоторые ученые даже считают, что нефть – стадия преобразования антрацита, то есть, каменного угля.
На его образование уходит примерно 400 000 000 лет. Что уж тогда говорить о жидких углеводорода.
В общем, если придерживаться органической теории, нефть – невосполнимый продукт, поскольку тратиться быстрее, чем образуется.
Вторая теория происхождения жидкого топлива – неорганическая, или минеральная.
Выдвинута в 1805-ом, а к 1877-му ее поддержал даже Менделеев – приверженец биогенных взглядов на рождение нефти.
Суть гипотезы в формировании сырья на больших глубинах, где «царят» высокие температуры.
Если здесь есть вода и карбиды металлов, они вступят в реакцию. Так и образуется нефть.
К 2016-му году проведена масса успешных экспериментов по неорганическому синтезу углеводородов.
Первые опыты состоялись в 1870-ых. Пример реакции: 2FeC + 3H2O = Fe2O3 + H2COCOCH4.
Согласно минеральной теории, нефть может быстро восполняться, и человечество зря бьет в набаты по поводу ее дефицита.
Нужно лишь искать вновьобразовавшиеся месторождения. Со временем, тектонические подвижки, давление, проталкивают их ближе к поверхности.
Биогенная и минеральные теории образования нефти – соперники. Но, есть и третья гипотеза, стоящая особняком, мало кем поддерживаемая.
Выдвинута в конце 19-го века, может считаться подвидом неорганической. Говорится, что нефть сформировалась все из тех же минеральных веществ, но еще на начальном этапе жизни планеты.
На такую мысль натолкнуло наличие углеводородов в хвостах комет, метеоритах. Сначала углеводороды находились в газовой оболочке Земли.
Но, она остывала, формировались горные породы. Они поглощали углеводороды, накапливали.
Если это правда, то нефть, как и в случае биогенного происхождения – ресурс невосполняемый.
Добыча нефти
Какая нефть в антиклиналях? Конечно, неочищенная. Углеводороды смешаны с газами, водой.
От их количества, температуры в слоях месторождения, зависит давление, образующееся в ловушке.
Оно может быть слабым. В этом случае, промышленникам приходиться устанавливать специальные насосы, чтобы выкачивать жидкость на поверхность.
Но, давление может и зашкаливать. Тогда, сырье самостоятельно устремляется к еще необорудованным скважинам, что создает проблемы.
Движение жидкости к скважине – первый этап добычи. Курс нефти от забоя до устья – вторая стадия.
Сбор сырья и его разделение на фракции – предфинальная стадия. Остается очистить нефть и транспортировать ее к переработчикам.
Применение нефти
При переработке нефти выделяется газ. Но, его не используют из-за несоответствия гостам.
Требуется затратить много сил и средств, чтобы ресурс можно было пускать по трубам.
Начни подавать газ из нефти в необработанном виде, это, в лучшем случае, закончиться копотью в помещениях с газовыми плитами.
Теперь, об используемых углеводородах нефти. Россия, как и другие страны, потребляет около 5-ти основных фракций.
Наиболее легкая – газолиновая. Она идет на производство бензинов, как авиационных, так и автомобильных.
Вторая фракция – лигроиновая, нужна для тракторного топлива. Керосиновые углеводороды закупают для пуска ракет и реактивных самолетов.
Дизельное топливо – это четвертая фракция, называемая газойлем. По сравнению с легкой фракцией, ее температура кипения вырастает минимум в 3,5 раза.
Пятая фракция нефти – мазут. Это самая тяжелая составляющая, состоящая из углеводородов с большим числом атомов.
Отделенный от них баррель нефти – ходовой товар. Но, польза есть и в мазуте. Из него получают соляровые и смазочные масла, вазелин и парафины.
Не стоит забывать, что нефть служит сырьем для производства многих синтетических тканей, резин, пластиков.
В общем, углеводородов в жизни человека гораздо больше, чем имеется в баке личного автомобиля.
Цена на нефть
Эталоном энергоносителя считается нефть «Брент». Она добывается в Северном море, то есть, является российской.
Продукт – ни один вид топлива, а смесь нескольких. На 22-е июня 2016-го года стоимость нефти марки «Брент» составляет почти 51 рубль.
Для отечественной экономики это лучше установленных среднегодовых прогнозов в 40 рублей за баррель, то есть, примерно за 160 литров.
От цены на нефть, во многом, зависит курс иностранных валют и стоимость продукции, почти всей.
Даже то, что производится внутри страны, часто содержит импортные комплектующие, составляющие. Так что, «Брент» — главный бренд России и ее главная надежда на светлое будущее.
