Бурим с тобой два года, а нефти нет, хоть плачь, - говорил мастер Борис Карамов, приехавший на север Тюменской области из славного своими богатыми нефтяными скважинами города Грозного чтобы учить сибиряков добыче и поиску «черного золота».
Нефть есть, но она просто не дается, на то она и нефть, - возражал мастеру его подчиненный Семен Урусов.
Госплан за твою интуицию денег не даст. Нужен фонтан. Это единственный аргумент в пользу северного варианта…
Этот разговор происходил в конце 50-х годов XX века. К тому времени нефтеразведочные экспедиции уже более десяти лет искали в Западной Сибири нефть. Первую скважину пробурили в 1948 году почти в центре современной Тюмени на улице Мельникайте (названа в честь погибшей в 1943 году литовской партизанки Марии Мельникайте, которая в годы войны недолгое время до отправки на фронт работала на станкостроительном заводе в Тюмени). В конце 40-х годов это была окраина города, в этих местах тюменцы собирали лесную землянику. Тюменская пробная скважина глубиной две тысячи метров нефти не дала. Из недр шла минеральная вода. Но именно с этой скважины и начались планомерные геологоразведочные работы по поиску нефти и газа в Западной Сибири.
Начальник одной из буровых бригад Семён Урусов первым отправился искать нефть на север Тюменской области, в Ханты-Мансийский округ на берега реки Конды, один из притоков Иртыша. Именно он найдет здесь самую большую нефть России.
Семен Никитич Урусов родился на юге Тюменской области - в деревеньке Гилевка под Ялуторовском, одном из старейших русских городов Сибири. В 1943 году 17-летний Семен добровольцем ушел на фронт. Прошел всю Европу, из армии демобилизовался через 7 лет. В 1950 году Семен Урусов поступает в Тюмени на курсы бурильщиков, по окончании которых работает в нефтеразведочных экспедициях, сначала помощником бурильщика, бурильщиком, буровым мастером, затем - начальником буровой бригады.
Первую тюменскую нефть нашли в районе маленького села Шаим. Первая скважина, под номером 2Р, дала нефть, но совсем небольшую - лишь полторы тонны в сутки. Для дальнейшего исследования пробурили следующую скважину, №7Р. Она оказалась более результативной, до 12 тонн нефти в сутки. Но вскоре и здесь струя нефти фыркнула и иссякла. Обе скважины вскрыли так называемые «кристаллические породы палеозоя», геологи считали, что рассчитывать здесь на получение больших устойчивых потоков нефти не придётся.
Но мастер Семен Урусов упорно продолжал поиски. На берегу Конды начали бурить ещё одну ранее намеченную скважину под номером 6Р. И 21 июня 1960 года здесь впервые ударил настоящий нефтяной фонтан - почти 400 тонн «черного золота» в сутки.
«Когда открыли задвижку, вздрогнула труба, и мощный поток нефти и газа хлынул в вырытый амбар, превратившийся вскоре в нефтяное озеро. Вот тогда мы поняли, что такое фонтан», - вспоминали нефтяники из бригады Урусова тот день. По давней традиции они умылись своей первой нефтью.
Так нашли первую в Сибири промышленную нефть. За это эпохальное открытие Семену Урусову было присвоено звание Героя Социалистического Труда, а его бригада получила почетное звание «Лучшая буровая бригада Министерства геологии СССР».
Всего через три года после первого фонтана, забившего из скважины Урусова, началась промышленная добыча нефти в этом регионе. Север Тюменской области быстро стал одним из основных центров нефтедобычи в СССР и позднее в Российской Федерации.
В 1974 году об открытии нефти Семёном Урусовым был снят советский художественный фильм «Северный вариант», песня из которого стала очень популярна у сибирских геологов и нефтяников:
Ох, братцы, искупаться в Черном море - красота!
Да что там море, душ сойдет и ванна...
Но только у геолога заветная мечта:
Умыться черной нефтью,
Умыться теплой нефтью,
Умыться первой нефтью из фонтана...
К настоящему времени на территории Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области за полвека добыто более десяти миллиардов тонн «черного золота»! Ежегодно на этой земле добывается до 67% всей российской нефти.
Нефть представляет собой одно из главных богатств страны, в которой ее добывают. История открытия этого удивительного творения природы сложна и противоречива, как и само земляное масло. Первые упоминания о горючей жидкости встречаются еще в Библии.
Согласно Ветхому Завету во время переселения в Индию древние иудеи скрыли в колодце священный жертвенный огонь, из-за чего вода стала густой и пылающей ярким пламенем. По преданию именно черное золото, которым Ной обмазал свой ковчег, помогло выстоять судну в безудержном потоке Всемирного потопа. Не обошлось без нефти и строительство Вавилонской башни. Природный асфальт, полученный в процессе длительного выветривания горючего вещества, заменял связывающий раствор.
Целебная сила нефти
Историки утверждают, что впервые черное золото начали добывать еще за 5-6 лет до н. э. К древнейшим месторождениям причисляют Ближний Восток, берег Евфрата, китайскую провинцию Сычуань, район Мертвого моря, а также Керченский и Тасманский полуострова. В письменных источниках Древнего Египта говорится о том, что земляное масло использовали в медицине и при бальзамировании мумий. Нефтяные «ванны» помогали излечиться от боли в суставах, а битумные мази назначали при нарывах и заболеваниях кожи.
Да будет свет!
Есть сведения о том, что огонь Прометея тоже на половину состоял из нефти. Народы, проживающие на южном берегу Каспийского моря, издавна использовали горючее вещество в качестве источника света для своего жилища. В средневековье нефть помогала освещать улицы в городах Южной Италии и на Ближнем Востоке. В XIX веке из нее научились получать керосин, которым наполняли лампы.
Первая нефтяная скважина
Поначалу нефть добывали в небольшом количестве из колодцев небольшой глубины. Во второй половине XIX века с появлением паровых машин и интенсивным развитием промышленности потребность в источниках света и надежном смазочном веществе стала возрастать. По этой причине дата 28 августа 1859 года известна миру как начало добычи нефти из первой пробуренной американским полковником Эдвином Л. Дрейком скважины на глубине 22 м.
Нефтяная промышленность зародилась в США в штате Пенсильвания поблизости реки Оил-Крик. В то время автомобилей еще не было, поэтому «каменное масло» активно использовали в фармацевтики. В то время нефть уже имела внушительную цену в 40 долларов за один баррель. Сегодня земляное масло и природный газ позволяют поддерживать мировой топливно-энергетический баланс. Без продуктов нефтяной переработки невозможно представить деятельность ни одной отрасли. Значимость этих природных ископаемых во многом превышает ценность золота самой высокой пробы.
Примитивные способы добычи нефти
Добыча нефти ведется человечеством с древних времен. Сначала применялись примитивные способы:
1) сбор нефти с поверхности земли, водоемов,
2) обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью,
3) колодезный
Первый способ применялся еще в 1 веке в Мидии и Сирии, второй -- в 15 веке в Италии. Но началом развития нефтяной промышленности принято считать время появления механического бурения скважин на нефть в 1859 году в США, и сейчас практически вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин. За сотню с лишним лет развития истощились одни месторождения, были открыты другие, повысилась эффективность добычи нефти, увеличилась нефтеотдача, т.е. полнота извлечения нефти из пласта. Но изменилась структура добычи топлива. Долгое время находившуюся на первом месте нефтяную промышленность обогнала перспективная газовая (сейчас на уголь приходится только 15% тонн условного топлива, на газ -- 45%, на нефть -- 40%).
Способ сбора нефти с поверхности водоёмов, реки
Добыча нефти существует с древнейших времён. Нефть, собиравшаяся на выходе нефтяных пластов на поверхность земли, использовалась для смазки колёс, для светильников и факелов, а также для лечебных целей. Нефть упоминается в вавилонских рукописях (1-е тысячелетие до н. э.) и санскритских письменах (начало нашей эры). Во 2-й половине 4 в. до н. э., когда Александр Македоиский проходил со своими войсками по южному побережью Каспийского моря, в его палатку были внесены светильники, наполненные маслянистой жидкостью; это была нефть, добывавшаяся на Апшеронском п-ове. При раскопках, производившихся советскими археологами в 1937--39 на Керченском п-ове, была найдена амфора 5--6 вв. н. э. с несколькими килограммами нефти, судя по составу, из близлежащего Чонгельского месторождения.
Люди еще в глубокой древности собирали нефть и использовали в народной медицине. Так, еще в XVIII веке академик П.С. Паллас, путешествуя по России с научной целью, отмечал, что в Закамье «…живущие Чувашие и Татара употребляют сию смолистую воду не токмо для полоскания и питья во время молошницы в роту и чирьев в горле, но и рачительно собирают саму нефть и употребляют оную во многих случаях как домашнее лекарство».
Огромную роль битумы и нефть играли в военном деле. Уже в эпоху античности они входили в состав различных горючих смесей, использовавшихся при обороне или осаде вражеских городов. Наиболее известным среди них был «греческий огонь» -- вязкая воспламеняющаяся жидкость, активно применявшаяся византийцами. «Греческий огонь» наводил ужас на противников, особенно во время морских сражений, поскольку его нельзя было потушить водой, и огонь распространялся по поверхности моря, дотла сжигая вражеские боевые суда. Его состав хранился в строжайшем секрете, но, судя по всему, в него входила и нефть. Добывалась она для этих целей, очевидно, на Апшеронском полуострове.
Несомненно, что территория современного Татарстана, где известно несколько районов поверхностных выходов нефти и природных битумов, -- в Предволжье (в районе сел Сюкеево и Васильево) и в Восточном Закамье (в районе сел Сарабикулово, Шугурово, Сугушлы и Петропавловка), -- входила в число регионов самого древнего освоения этих полезных ископаемых. У нас нет пока достоверных сведений об этом. Однако наличие среди археологических находок на территории средневекового государства волжских булгар многочисленных сфероконических сосудов, использовавшихся в качестве тары для перевозки лекарственных средств и ценных жидких материалов (например, ртути или благовоний), а также метательных снарядов, начиненных зажигательной смесью, наглядно свидетельствует о большой вероятности использования нефти и ее продуктов, в том числе и местного происхождения.
Путешественники описывали, как племена, жившие у берегов реки Ухта на севере Тимано-Печорского района, собирали нефть с поверхности реки и использовали ее в медицинских целях и в качестве масел и смазок. Нефть, собранная с реки
Ухта, впервые была доставлена в Москву в 1597 году.
В 1702 году царь Петр Первый издал указ об учреждении первой регулярной российской газеты «Ведомости». В первом выпуске газеты была опубликована статья о том, как была обнаружена нефть на реке Сок в Поволжье, а в более поздних выпусках была информация о нефтепроявлениях в других районах России. В 1745 Федор Прядунов получил разрешение начать добычу нефти со дна реки Ухта. Прядунов также построил примитивный нефтеперегонный завод и поставлял некоторые продукты в Москву и Санкт-Петербург.
Нефтепроявления также наблюдались многочисленными путешественниками на Северном Кавказе. Местные жители даже собирали нефть с помощью ведер, вычерпывая ее из скважин глубиной до полутора метров. В 1823 году братья
Дубинины открыли нефтеперерабатывающий завод в Моздоке для переработки нефти, собираемой с близлежащего Вознесенского нефтяного месторождения.
Нефте- и газопроявления были зафиксированы в Баку, на западном склоне Каспийского моря арабским путешественником и историком еще в десятом веке.
Марко Поло позднее описывал, как люди в Баку использовали нефть в медицинских целях и для проведения богослужений. С четырнадцатого века нефть, собираемая в Баку, экспортировалась в другие страны Среднего Востока. Первая нефтяная скважина в мире была пробурена на Биби-Айбатском месторождении вблизи Баку в 1846 году, более чем на десятилетие раньше, чем была пробурена первая скважина в США. С этим событием связывают начало современной нефтяной промышленности.
Ученые пришли к выводу, что древние шумеры знали о видах нефтепродуктов, их свойствах и возможностях использования гораздо больше, чем представители последующих цивилизаций. Различные компоненты нефти имели самое широкое применение в промышленности Шумера - они использовались не только в качестве топлива, но и для строительства дорог, цементирования, формования, приготовления водоотталкивающих составов, красок и т.д. В шумерском языке существовали специальные термины для обозначения всех видов битуминозных веществ - нефти, неочищенной нефти, трех видов асфальта, дегтя, мастики, воска и смол.
Ярчайшие страницы нефтяной истории Казахстана относятся к Атыраускому углеводородному региону. Жители этого края еще в древние времена знали о местах скопления и о некоторых свойствах нефти, использовали ее в основном в лечебных целях. Они собирали нефть из неглубоких ям, с поверхностей соров, и лечили кожные заболевания животных, смазывали ею пораженные лишаем участки тела.
Естественно, что наличие, причем на поверхности земли, жидкости с такими свойствами не осталось без внимания образованных людей и было описано в трудах многих исследователей степного края. В XVIII веке изучением нефтегазоносности Урало-Эмбинского района занимались многие видные ученые, геологи, топографы и путешественники.
В 1890 году экспедицией Г. Грумм-Гржимайло была составлена подробнейшая геологическая характеристика Кара-Чунгульского массива. Начало более детального обследования природных богатств Урало-Эмбинского района относится к 1892 году, когда Акционерное общество Рязанско-Уральской железной дороги направило специальную экспедицию Геологического комитета во главе с геологом Никитиным для изучения ряда месторождений нефти и др. полезных ископаемых, главным образом угля. Экспедиция впервые организовала поисковые работы и пробурила по нескольку скважин в местностях Доссор, Искине, Карачушул. Обнаруженная в котловане соленого озера Карачунгул нефть по своему химическому составу оказалась более легкой и качественной, чем бакинская, с удельным весом 0,82 против 0,87 г/см3, что привлекло внимание российских предпринимателей. В 1899 году нефтеносные участки были проданы Лемапу, Доппельмаеру и Грумм-Гржимайло. которыми было создано "Эмба-Каспийское товарищество".
Способ разработки песчаника или известняка, пропитанного нефтью
Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти, впервые описаны итальянским ученым Ф. Ариосто в 15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В 1833 -1845 г. г. нефть добывали из песка на берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали водой.
Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы.
До появления большого спроса на нефть уровень техники ее добычи сохранялся почти неизменным. Нефть добывали только у ее естественных выходов при помощи колодцев, стенки которых закреплялись в лучшем случае известняковыми плитами. Чаще всего колодцы имели округлую форму и крепились досками, распираемыми обручами.
Потребность в нефти вызвала необходимость ее добычи все с больших и больших глубин. Старые способы добычи не давали возможности уходить на большую глубину, так как при подходе к нефтяному пласту выделялся горючий газ. При этом происходили взрывы и пожары. Люди, спускавшиеся в колодцы, нередко гибли, задыхались, потому что газ вытеснял из колодца весь воздух.
Рисунок 2. Колодезный способ добычи нефти
Во избежание обвалов, взрывов и отравлений колодцы рыли ступенями. Такая проходка колодцев требовала очень большой затраты труда. Несмотря на это, глубина некоторых колодцев на Апшеронском полуострове достигала 60 метров. Один из таких глубоких колодцев, как гласит надпись на его каменных плитах, был сооружен мастером Аллах Ярам Мамед Hyp оглы в 1594 году. Мелкими колодцами нельзя было вскрывать нефтяные залежи, находящиеся на глубине более 50 -- 80 метров. В середине XIX века начались попытки вскрытия нефтяных пластов вместо колодцев буровыми скважинами.
Колодцы рыли специальные мастера. Мастер, спускаясь в колодец, обвязывался веревкой. Работая, он пел песни, а его помощники, стоя наверху, держали конец веревки и прислушивались. Как только прекращалась песня, они тащили мастера наверх. Свежий воздух приводил отравленного человека в чувство, но частые отравления разрушали организм, поэтому нередки были случаи, когда поднятый на поверхность мастер умирал, не приходя в сознание
Колодезная добыча нефти существовала еще в глубокой древности в Месопотамии, Китае и других областях Востока. Она применялась в районе Баку начиная с 10 в. н. э. С давних пор добывается нефть в северных районах России. В 1745 на р. Ухте в Печорском крае был построен «нефтяной завод», на котором в первые годы перегоняли 40 пудов нефти в год. В начале 18 в. по приказу Петра I на берегах Каспия работала экспедиция русских морских офицеров. Участник экспедиции капитан Соймонов писал: «Перед Баку увидели мы много судов торговых, как там нефть брали для развезения по другим персидским гаваням, в чём состоял торг не малый». Нефть в те времена добывалась из колодцев глубиной до 40 м. Черпалась нефть с помощью кожаных вёдер и сливалась в ямы. Из ям нефть разливалась по бурдюкам и развозилась на продажу. В 1735, по свидетельству петербургского академика И. Лерхе, в Балаха-нах близ Баку находилось в эксплуатации больше 50 нефтяных колодцев.
Первые упоминания о нефти в Туркменистане относятся к XIII веку, когда на Небит-Даге велась ее колодезная добыча. В конце XIX века нефтепромышленник Нобель пробурил на Челекене первые скважины, давшие промышленные притоки, а к 1900 году нефть здесь добывалась уже 23 фирмами.
Регулярная промышленная добыча нефти началась в 1933 году, после открытия месторождения Небит-Даг. После Второй мировой войны были открыты месторождения Кум-Даг (1948 год), Котур-Тепе (1956) и Барса-Гельмес (1962), составившие основной фонд нефтяной промышленности республики. Добыча росла до середины 70-х годов, достигнув максимума в 1975 - 15,5 млн. тонн, после чего начала снижаться.
По уровню извлекаемых запасов и добыче газа Туркменистан занимает одно из ведущих мест в мире и второе после России среди бывших республик СССР. Становление газовой промышленности в качестве самостоятельной отрасли началось во второй половине 60-х годов, с вводом в эксплуатацию Очакского месторождения. В последующие годы отрасль стремительно развивалась по мере разработки новых месторождений, расположенных преимущественно на востоке республики.
Первое известное нам упоминание о «казанской нефти» датировано 1637 годом и сохранилось в материалах Пушкарского приказа, ведавшего военным арсеналом, и в том числе нефтяными запасами.
Местом ее добычи и первичной обработки было Восточное Закамье -- берега рек Шешмы, Сок, Зай и Ик. Веским доказательством этого может служить сообщение первой российской газеты «Ведомости» от 2 января 1703 года. В нем говорилось: «Из Казани пишут. На реке Соку нашли много нефти и медной руды…»
В 2004 году Пермская область отмечала 75-летие открытия и начала добычи нефти из ее недр. Урал издревле славился своими полезными ископаемыми, в первую очередь, горными породами. XX век принес Пермской земле славу нефтяного края. Западный Урал стал для страны "Вторым Баку".
История добычи и освоения нефти уходит в далекое прошлое. В Библии написано о том, что Ной использовал при строительстве судна смолу, которая сделала его водонепроницаемым. Смолу и другие производные нефти вавилоняне применяли в кладке обожженных в печи кирпичей, египтянам она была нужна для бальзамирования мумий, другие народы использовали ее в медицинских целях.
Кто бы мог подумать, что это вещество будет играть такую важную роль в наше время! Никто не станет отрицать, что развитие современного промышленно-развитого мира немыслимо без нефти, из нее вырабатывают бензин, лигроин, керосин, топливо для самолетов, автомобилей и отопительных систем, смазочные масла, парафин, асфальт, а также она служит сырьем для производства: косметики, красок, чернил, лекарств, удобрений, пластмасс и многого другого. Без нефти повседневная жизнь многих изменилась бы коренным образом.
Триумфальное шествие нефти начинается с использования ее в виде осветительного масла. В XV веке в Баку, ныне столице Азербайджана, жидкую нефть, добываемую из неглубоких колодцев, начали использовать в светильниках. В 1650 г. в Румынии рыли нефтяные колодцы, чтобы извлекать и использовать для освещения керосин - одну из фракций нефти.
Месторождения нефти были выявлены на всех континентах (кроме Антарктиды). На территории Российской империи месторождения нефти были открыты в XIX веке на Апшеронском полуострове (Бакинский нефтегазоносный район), в районе Грозного, Краснодарском крае, на полуострове Челекен и на острове Сахалин.
Добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро. Подробное описание колодезной добычи нефти в Баку дал немецкий натуралист Э. Кемпфер. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или укреплялись деревом.
Первые скважины
В Бакинском регионе находилось много больших месторождений с относительнолегко извлекаемыми запасами, но транспортировка нефти до рынков сбыта былаитрудной и дорогой. Братья Нобель и семейство Ротшильдов сыграли ключевую роль в развитии нефтяной промышленности в Баку, бывшего в то время частью Российской империи. Промышленность стремительно развивалась, и на рубеже веков на долю России приходилось более 30% мировой нефтедобычи. Компания Шелл Транспорт и Трейдинг, которая позже стала частью Роял Датч/Шелл, начала свой бизнес с перевозок нефти, добываемой Ротшильдами, в Западную Европу. Во второй половине девятнадцатого века нефтяные месторождения стали находить и в других частях страны.
В России первые скважины были пробурены на Кубани в 1864 г. и в 1866 г. одна из них дала нефтяной фонтан с дебитом более 190 т в сутки. Тогда добыча нефти велась в основном монополиями, зависевшими от иностранного капитала. В начале 20 века Россия занимала первое место по добычи нефти. В
1901-1913 г.г. страна добывала приблизительно 11 млн. тонн нефти. Сильный спад произошел во время Гражданской войны. К 1928 году добыча нефти была снова доведена до 11,6 млн. тонн. В первые годы советской власти основными районами нефтедобычи были Бакинский и Северного Кавказа (Грозный, Майкоп).
Также велась добыча на Западной Украине в Галиции. Закавказье и Северный
Кавказ давали в 1940 г. около 87% нефти в Советском Союзе. Однако вскоре истощающиеся запасы старейших районов перестали удовлетворять запросы развивающейся промышленности. Назрела необходимость в поисках нефти на других территориях страны. Были открыты и введены в строй месторождения
Пермской и Куйбышевской областей, Башкирии, что обусловило создание крупнейшей Волго-Уральской базы. Обнаружены новые месторождения в Средней Азии, Казахстане, добыча нефти достигла 31,1 млн. тонн. Война 1941 - 1945 г.г. нанесла сильный ущерб районам Северного Кавказа, что существенно сократило объем добываемой нефти. Однако в послевоенный период с параллельным восстановлением нефтедобывающих комплексов Грозного и Майкопа были введены в разработку крупнейшие месторождения Волго-Уральской нефтяной базы. И в 1960 году она уже давала около 71% нефти страны. Применялись и технические новшества (поддержание пластового давления), что позволило значительно увеличить добычу. В 50 годах добывали 38 млн. тонн, в 60-ых же цифра возросла на порядок - 148 млн. тонн. Конец 60-ых годов ознаменовался оснащением отрасли новейшими техническими изобретениями и усовершенствованием технологий. За период с 1961 по 1972 годы было добыто свыше 3,3 млрд. тонн нефти. Такой быстрый рост изменения соотношения между потенциальными запасами (размер перспективных нефтегазоносных площадей превышает 11 млн. км и разведанными, которые особенно сократились в старых районах. В тоже время рост обеспечивали новые освоенные месторождения в Западной Сибири (Средне-Обский район и Шатисский районы), Белоруссии,
Западном Казахстане, Оренбургской области и Удмуртии, на континентальном шельфе Каспийского моря. Еще в 1970 году Волго-Уральский район давал около 61% нефти, однако уже в 1974 году на лидирующие позиции Новые перспективные месторождения были открыты в начале 70-ых годов в Коми и Архангельской области (Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция). Восточные регионы превратились в главные по добыче нефти. Это Западная Сибирь, Казахстан, полуостров Мангышлак, Средняя Азия и Дальний Восток (Сахалин) стал выдвигаться уникальный Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн.
Добыча нефти посредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначале наряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинами земляные амбары добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена глубоконасосная эксплуатация, которую в 1874 г применили на нефтепромыслах в Грузии, в 1876 в Баку. В 1886 г В.Г. Шухов предложил компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897г. Более совершенный способ подъема нефти из скважины - газлифт - предложил в 1914 г М.М. Тихвинский.
Нефть искали везде, где она была однажды замечена: на реке Терек на Северном Кавказе, на реке Ухте в Пустоозерском уезде. По заданию Петра I были организованы разведки нефти на севере - в бассейне рек Печоры и Ухты. Больше всего нефтяные источники простирались на Бакинской земле. К 1730 году в Баку были уже сооружены нефтяные промыслы, которые давали по тем временам много нефти. Служивший на Кавказе майор артиллерии И. Гербер описал Бакинские нефтяные промыслы, рассказал о применении добываемой нефти. «Нефть черпаетца из колодезей, которые имеютца полдни езды от Баки в каменистом месте, из которых некоторые колодеза черного и некоторые белаго нефту выбивают: сия нефть развозитца во многих персицких провинциях, где сбыватели окою вместо свечей и масла в лампадах употребляют… У нефтяных колодцев в близости имеется место, где непрестанно земля горит… жгут в оном огне много извести. Работники… в своих избах выроют ямку глубиною полфута, во оную ямку поставят тросник, потом зажженной огонь над верхном конце тросника держат, отчего от земли идущий нефтяной дух зажетца и горит как свеча… и сим оне всех своих изб освещают».
Драгоценная жидкость была предметом весьма оживленной торговли с Персией, через русских купцов вывозилась в Западную Европу. Использовалась нефть и как лечебное средство. Первыми потребителями были пастухи. Они лечили овец и верблюдов от чесотки, смазывая больные места нефтью, собранной в местах ее естественного выхода на поверхность земли. Использовали также в качестве смазки трущихся предметов.
В 1735 г. доктор Н. Лерхе в своем отчете о поездке на Апшеронский полуостров пишет: «… в Балаханы было 52 нефтяных кладезя глубиной в 20 саженей, из коих некоторые сильно бьют и ежегодно доставляют 500 батманов нефти…» (1 батман 8,5 кг).
Академик С.Г. Гмелин изучал в Баку методы сооружения нефтяных колодцев, впервые высказал идею о возможности бурения на газ и использования его как топлива. Описывая колодцы, он отмечает, что глубина нефтяных колодцев в Балаханах в ту пору достигала 40-50 м, а диаметр или сторона квадрата сечения колодца 0,7-1,0 м.
В 1803 г. Бакинский купец Касымбек соорудил два нефтяных колодца в море на расстоянии 18 и 30 м от берега Биби-Эйбата. Колодцы были защищены от воды срубом из плотно сколоченных досок. Нефть добывали из них много лет. В 1825 г. во время шторма колодцы были разбиты и затоплены.
К моменту присоединения Бакинского ханства к России в 1806 г. в районе Баку насчитывалось около 120 колодцев, из которых ежегодно добывали около 200 тыс. пудов нефти.
Первым научным трудом в области нефтегазодобычи можно считать работу А.И. Узатиса «Курс горного дела» (1834) , в котором он обстоятельно описал технику и технологию бурения скважин и геолого-поисковые работы. Это была первая книга в мировой литературе, посвященная вопросам бурения. Забегая вперед, следует сказать, что переход от колодезного к скважинному способу добычи нефти во многом определил дальнейший рост добычи нефти, открыл доступ к более глубоким нефтяным источникам.
В 1847-1848 гг. в Биби-Эйбате на берегу Каспийского моря бурится первая в мире нефтяная скважина ударным способом с применением деревянных штанг. В 1846 г. Министерство финансов ассигновало на бурение этой скважины 1000 рублей. Мастер корпуса горных инженеров Алексеев решил строить вышку в урочище Биби-Эйбат, на берегу Каспийского поря. Здесь уже были 25 колодцев, которые давали нефть.
В селе Ерино близ Подольска в 1859 г. горный инженер Г.Д. Романовский впервые применил в бурении паровую машину.
Во второй половине XIX в. продолжает внедряться в области нефтедобычи метод бурения скважин, вытесняя сооружение колодцев.
В Азово-Кубанском нефтегазоносном районе на окраине села Киевское, долине реки Кудако в 42 километрах от Анапы в конце августа 1864 г. отставной уланский полковник А.Н. Новосильцев начал бурить первую в России нефтяную скважину. В 1866 г. из скважины с глубины 55 м ударил фонтан нефти с первоначальным дебитом 12 тыс. пудов в сутки.
Успех А.Н. Новосильцева побудил нефтепромышленников отказаться от сооружения беспорядочного расположения нефтяных колодцев и перейти на разработку нефтяных месторождений методом бурения. В 1865 г. начал бурить нефтяную скважину в Татарии на реке Шешлю бугульминский помещик Н. Малокиенко. В 1868 г. промышленник М.К. Сидоров заложил на Ухте первую нефтяную скважину. В 1870 г. действовали четыре скважины в Грузии.
В 1871 г. началось бурение скважины в районе Баку. В Балаханах на участке А. Мирзоева было завершено бурение скважины ручным ударным способом при помощи деревянных штанг глубиной 64м. Эта скважина явилась начальной вехой развития нефтяной промышленности Апшеронского полуострова. Во время пробного тартания произошел выброс газа и воды. Внезапное выделение газов, подземный гул, столб песка и воды, вставший над скважиной, были приписаны действию нечистой силы. По приказу бурового мастера скважину быстро забросали камнями и песком, водрузили поблизости крест. В этом году начинает эксплуатироваться первая продуктивная нефтяная скважина глубиной 45 м. Ее дебит составил около 2000 пудов в сутки (колодцы давали в сотни раз меньше нефти, чем скважины) 1872 год явился годом полного прекращения строительства нефтяных колодцев в Бакинском районе и перехода на бурение нефтяных скважин.
Неслучайно сегодня такое полезное ископаемое как нефть называют черным золотом или даже «кровью современной цивилизации». Из нефти производят практически все: от кинопленки до пластиковых очков для плавания. Мы собрали 14 самых интересных фактов о нефти и нефтедобыче:
1. 1. Что означает слово «нефть»?
В русский язык слово нефть пришло из турецкого (от слова neft ), которое произошло от персидского nаft , и которое в свою очередь было заимствовано из семитских языков. Аккадское (ассирийское) слово nарtn «нефть» происходит от семитского глагольного корня nрt с первоначальным значением «извергать, исторгать».
Есть и другие версии значения слова нефть. Например, по некоторым источникам слово нефть произошло от аккадского напатум, что означает «вспыхивать, воспламеняться», по другим - от древнеиранского nаft означающего «нечто влажное, жидкость».
А вот, например, китайцы, первыми, к слову сказать, пробурившие нефтяную скважину еще в 347 году н.э., называли и до сих пор называют нефть – ши йоу, что буквально означает «горное масло».
Английское слово petroleum , которым американцы и англичане называют сырую нефть, тоже, кстати говоря, означает «горное масло» и произошло от греческого petra (горный) и латинского oleum (масло).
2. 2. Где началась промышленная добыча нефти?
Мировая история промышленной добычи нефти началась в 1848 году в Азербайджане. Упоминание о добыче нефти в пригороде Баку относится к V веку нашей эры. Нефть здесь повсюду. В некоторых местах в этом районе даже не нужно ничего бурить – нефть сама образует лужи на поверхности.
3. 3. Откуда берется «вечный огонь», выходящий из священной горы Янадарг?
Здесь же в пригороде Баку расположен самый известный из вулканов, Янадарг, известный как Горящая гора. Из его недр выходит природный газ, который горит уже несколько столетий, но за пределы горы огонь не выходит. В воздухе всегда ощущается сильный запах газа. Природный газ поднимается по трещинам в горной породе и выходит на поверхность без посторонней помощи.
4. 4. Как образуется нефтяное месторождение?
Нефть просачивается в слои рассыпчатого песчаника или трещиноватого известняка и может даже перемещаться, впитываясь в слои, как вода впитывается в губку. В ходе геологических процессов горизонтальные слои искривляются, и нефть начинает более активно мигрировать по ним. Из-за того, что на глубине давление больше, чем на поверхности, нефть не стекает вниз, а, наоборот, стремится наверх. Попадая в такую складку, нефть не может ее покинуть. Такую структуру геологи называют «ловушкой углеводородов», в которой скапливается огромное количество нефти, образуя месторождение. Наличие ловушки - это первое условие формирования залежи.
5. 5. Правда ли, что Эдвина Дрейка, который первым предложил бурить землю в поисках нефти, сочли сумасшедшим?
За пределами России первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 году в США полковником Эдвином Дрейком в окрестностях г. Тайтусвиля, Пенсильвания , генеральным представителем Seneca Oil Company. Из-за попыток применить бурение для поиска и добычи нефти местные жители считали Дрейка сумасшедшим. Помимо этого, Дрейк, по его собственному утверждению, изобрел обсадную трубу, «без которой никто не смог бы бурить в низинах, где земля подтоплена».
6. 6. Когда в России начали добывать нефть?
В России до середины XIX века нефть добывалась на Апшеронском полуострове из колодцев, а уже 14 июля 1848 года в местечке Биби-Эйбат была пробурена первая в мире нефтяная скважина ударным способом с применением деревянных штанг.
В 1900 году в России было добыто 631,1 млн. пудов нефти, что составило 51,6% от всей мировой добычи нефти. В то время добыча нефти велась в 10 странах: России, США, Голландской Ост-Индии, Румынии, Австро-Венгрии, Индии, Японии, Канаде, Германии, Перу. При этом основными нефтедобывающими странами являлись Россия и США, на которые в сумме приходилось более 90% всей мировой нефтедобычи.
Пик добычи нефти в России пришелся на 1901 год, когда было добыто 706,3 млн. пудов нефти (50,6% от мировой добычи). После этого из-за экономического кризиса и падения спроса объемы добычи нефти в России стали снижаться. Цена на нефть, составившая в 1900 году 16 коп. за пуд, в 1901 году из-за переизбытка предложения упала в 2 раза до 8 коп. за пуд. В 1902 году цена составила 7 коп. за пуд после чего наметилась тенденция к восстановлению спроса и объемов нефтедобычи. Тенденция эта была прервана революцией 1905 года сопровождавшейся поджогами и общим разгромом бакинских нефтепромыслов.
7. 7. Как проводится разведка залежей нефти?
Линии, по которым проводится разведка нефти называются «профилями». Данные, полученные с каждого профиля позволяют построить разрез горных пород, на котором хорошо будут видны все подземные структуры. Если геофизики найдут «ловушку углеводородов», то скорее всего там и окажется месторождение.
Самый эффективный метод поиска нефти – сейсморазведка . Принцип этого метода схож с медицинским УЗИ. У врачей прибор генерирует ультразвуковые волны, которые отражаются от тканей внутренних органов. Чувствительный микрофон улавливает эти отражения, и компьютер выдает картинку. У геологов почти то же самое: чтобы увидеть недра, нужно сначала создать импульс, который отразится от подземных слоев. На поверхности его нужно уловить, а затем измерить, чтобы получить изображение земной толщи.
8. 8. Что такое сейсмовибратор и как он работает?
Сейсмовибратор – это грузовик, который предназначен для возбуждения продольных сейсмических колебаний. Их задача – создать мощный импульс, который отразится от подземных пластов, и будет зафиксирован сейсмоприемником. Раньше для этого использовали взрывчатку, но сейсмовибраторы удобнее, безопаснее и не наносят вреда окружающей среде.
Группа сейсмовибраторов должна двигаться точно вдоль профиля, на котором установлены сейсмоприёмники. Через каждые 100 м сейсмовибраторы останавливаются, чтобы выдать мощный виброимпульс. Опорная платформа опускается, приподнимая 20-тонную машину. В это время в кабину водителя приходит сигнал от сейсмостанции.
Машина начинает «подпрыгивать» 80 раз в секунду. Глазом это не заметить, но на земле это отражается. Каждый импульс эквивалентен 40 граммам тротила. Получается, за 4 секунды в землю уходит суммарный импульс мощностью почти 12 кг тротила! Сейсмодатчики начинают фиксировать колебания. Внутри каждого сейсмодатчика находится магнит, который опоясывает катушка с тонким проводом, свободно подвешенная на пружине. Приходящая волна колеблет корпус приемника вместе с магнитом, а катушка начинает двигаться. Магнитное поле наводит в ней переменное напряжение, повторяющее форму колебаний. Электрический сигнал от приемника передается к сейсмостанции.
9. 9. Правда ли, что нефть можно использовать для бальзамирования покойников?
В Древнем Египте нефть использовалась для бальзамирования покойников. В те времена использовали нефтяной битум для бальзамирования мумий и для покрытия лодок.
10. Правда ли, что нефть может использоваться как лекарство?
В 1874 году был открыт принцип выработки салициловой кислоты из фенола, и с тех пор ацетилсалициловая кислота, или попросту «аспирин», стала одним из самых популярных в мире лекарственных средств. Всем известно, что аспирин обладает жаропонижающим, противовоспалительным и болеутоляющим действием. Кроме того, из салициловой кислоты производят антисептик фенилсалицилат, применяемый для лечения колитов и других желудочно-кишечных заболеваний, и пара-аминосалициловую кислоту, используемую в составе противотуберкулезных препаратов.
Различные производные нефти используют в препаратах, помогающих людям избавиться от аллергии, головной боли, нервного стресса или инфекционных заболеваний. Эфиры и спирты часто применяются для производства антибиотиков.
11. Что за легенда рассказывает об открытии целебных свойств нафталанской нефти?
Интересна легенда о том, как были открыты целебные свойства нафталанской нефти. Много столетий назад торговый караван шел мимо места, где сегодня расположен город Нафталан. Там путешественники увидели многочисленные озера с мутной водой. Они отгоняли от подозрительных водоемов своих верблюдов, но одному, самому слабому и больному, позволили напиться и остаться умирать, чтобы тот более не мучался. На обратном пути караванщики встретили покинутого спутника – верблюд был совершенно здоров. Ему помогла маслянистая жидкость, находившаяся под мутью воды. Люди намазали ею свои раны и исцелились.
12. Правда ли, что нефть может спасти человечество от голода?
Нефть может спасти человечество не только от болезней, но и от голода. Переработка всего 2% от объема ежегодно добываемой нефти позволяет произвести до 25 миллионов тонн белка. Этого достаточно для питания 2 миллиардов человек в течение года. Этот белок используется в производстве самых разных продуктов, и заменяет белок животного происхождения, которого катастрофически не хватает для удовлетворения потребностей постоянно растущего населения нашей планеты.
12. 13. Почему Саудовские шейхи так богаты?
Saudi Aramco – национальная компания, ведущая добычу нефти в Саудовской Аравии и полностью принадлежащая государству. Эта компания является крупнейшей в мире нефтяной компанией по объемам добычи нефти.
А знаете ли вы, во сколько обходится компании Saudi Aramco добыча одного барелля нефти?
Это знает журнал Forbes. Вот, что он пишет (в моем довольно вольном переводе):
Saudi Aramco - самая прибыльная компания на планете. Она не раскрывает полностью свои финансовые показатели, но в грубом приближении ее чистая прибыль составляет 200 млрд. долл. в год при годовом доходе превышающем 350 млрд. долл. В прошлом году министр нефти Ali Al-Naimi рассказал журналистам, что в среднем себестоимость добычи одного барреля нефти в Саудовской Аравии составляет 2 доллара. Продается этот баррель нефти за 130 долларов. Если пропустить этот же баррель нефти через комплексный нефтехимический завод он легко принесет уже 500 долларов дохода.
Для сравнения: в российской нефтяной компании Роснефть себестоимость добычи одного барреля нефти составляет в среднем 14,57 долларов. А с учетом затрат на разведку, бурение скважин и модернизацию НПЗ получается уже 21 доллар за баррель.
14. Почему рост цен на нефть ведет к изменению курса доллара и росту цен на все товары?
Что с того, что цена на нефть растет? Даже если она вырастет в разы, а за ней и цены на бензин, казалось бы, какое обычному человеку до этого дело? На работу можно ходить и пешком или ездить на велосипеде.
А дело вот в чем: жил-был доллар. За него давали 35 рублей. Таким образом, при цене нефти в 100 долларов за баррель бюджет страны получал условно 3500 рублей. Однако потом цена на нефть начала падать, и при цене нефти в 50 долларов за баррель бюджет страны начал получать условно 1750 рублей при неизменном курсе рубля. Таким образом в бюджете образуется нехватка денег и возникает дефицит, и курс рубля ослабевает, чтобы компенсировать недополученное в бюджет. В итоге, для того, чтобы с 1 барреля нефти при цене в 50 долларов за баррель получить те же 3 условные 3500 рублей, обменный курс должен составлять около 70 рублей за доллар. http://mirnefti.ru/index.php?id=21
Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.
4 года назад
ХХ век назвали веком нефти и природного газа. Человечество шагнуло в ХХІ век, но решающее значение для развития мировой экономики осталось пока за этими полезными ископаемыми, которые наряду с углем, являются основным топливом.
История открытия нефти и газа.
Нефть и горючие газы известны человечеству с древнейших времен. Учеными установлено, что более 500 тыс. лет назад нефть уже была обнаружена на берегу Каспийского моря, а за 6 тыс. лет до нашей эры наблюдался выход на поверхность земли нефтяного газа на Кавказе и в Средней Азии.
Археологические раскопки показали, что на берегу Евфрата нефть добывалась еще 6–4 тыс. лет до н. э. Она использовалась для различных целей, в том числе в качестве лекарства. Древние египтяне применяли асфальт (окисленную нефть) при бальзамировании. Добывали они его, по сообщению древнегреческого историка и географа Страбона (63 г. до н. э. – 23–34 гг. н. э.), преимущественно у берегов Мертвого моря. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов и как смазка. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня». У народов, населявших южные берега Каспийского моря, нефть издавна применялась для освещения жилищ. Об этом свидетельствует, в частности, древнеримский историк Плутарх, описавший походы Александра Македонского.
В средние века нефть применялась для освещения улиц в ряде городов Ближнего Востока, Южной Италии и др. В начале XIX в. в России, а в середине XIX в. в Америке из нефти было получено осветительное масло, названное керосином. Керосин использовался в лампах, изобретенных во Львове в 1853 г. Иваном Зегом та Игнатием Лукасевичем и широко распространившихся по всему миру. В том же году впервые в Украине керосиновая лампа осветила операционный стол во львовском госпитале, где была сделана срочная ночная операция.
До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах, в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность земли (рис. 8.1). Со второй половины XIX в. спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием промышленности, которая требовала больших количеств смазочных веществ и более мощных, чем сальные свечи, источников света. Внедрение в конце 60-х годов ХІХ века бурения нефтяных скважин (рис. 8.2) считается началом зарождения нефтегазовой промышленности.
На рубеже XIX–XX вв. были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания. Внедрение их в практику привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.
Поверхностные проявления горючих газов также были известны людям с древнейших времен. Выходя по трещинам из глубоких земных недр, газы нередко воспламенялись. Подобные природные газовые факелы назывались «вечными огнями». Они были широко распространены в Месопотамии, Иране, у подножий Кавказского хребта, в Северной Америке, Индии, Китае, на Малайских островах и т. д. и считались «священными». Люди поклонялись такому огню, как божеству, строили рядом храмы.
Свое название нефть получила от индоевропейского слова «нафата» – вытекающая.
Люди уже давно подметили лечебные свойства нефти. Известный естествоиспытатель и врач Древней Греции Гиппократ (около 460 – 377 гг. до н. э.), названный «отцом медицины», описал много рецептов и лекарств, изготовляемых из смеси нефти с различными веществами. В Древнем Египте нефть использовали для бальзамирования. Ныне в фармацевтической и парфюмерной промышленности из производных переработки нефти и природного газа изготовляют нашатырный спирт, хлороформ, формалин, аспирин, уротропин, вазелин, душистые вещества и др.
В Украине нефть была обнаружена в копаных колодцах и грязевых вулканах на Керченском полуострове еще в III ст. до н. э. Торговые пути, проходившие через Крым, способствовали распространению керченской нефти по Киевской Руси. В летописях отмечается, что уже в XIII ст. в Галиции было известно про «скальное масло», то есть нефть, которая использовалась в медицинских целях и для смазки колес телег.
Практическое использование горючего газа началось в первой половине XIX в. Сначала в Лондоне, а затем в Париже, Нью-Йорке, Берлине, Петербурге, Львове, Варшаве, Москве, Одессе, Харькове и Киеве появились газовые горелки, освещавшие улицы и жилые дома. Это был искусственный газ, который получали при переработке каменного угля и горючих сланцев. Широкое применение в промышленных масштабах природный горючий газ получил лишь в 20–30-х годах ХХ столетия.
Сейчас нефть и природный газ являются основой мирового топливно-энергетического баланса. Продукты переработки нефти и горючих газов широко используются во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, на транспорте и в быту. Трудно перечислить все области применения нефти и природного газа, настолько их роль в жизни современного общества многогранна. У человечества с давних пор непреходящей ценностью считается золото. С ним сравниваются все материальные блага, имеющие особую значимость. Образно называют «белым золотом» хлопок, «черным золотом» – нефть, «голубым золотом» – природный горючий газ. Но сама жизнь показывает, что нефть и горючие газы в современном мире значат гораздо больше, чем золото самой высокой пробы.
Откуда же возникла нефть в недрах земли? Как она образовалась? К сожалению, и сегодня этот далеко не праздный вопрос еще не имеет однозначного ответа.
Слово «газ» придумал примерно в 1600 г. голландский химик Гельмонт, произведя его от греческого «хаос», означавшего у древних греков понятие «сияющее пространство». Гельмонту удалось разложить воздух на две части: одна из них поддерживала горение, а другая нет. Он назвал их «газами», то есть составными частями пространства.
В широкий научный обиход слово «газ» ввел А.Лавуазье (1743–1794) начиная с 1789 г., когда вышли его «Начальный учебник химии» и «Анналы химии» – основанный им один из первых химических журналов.
Вместе с тем от правильного ответа на этот вопрос зависит ответ и на другой исключительно важный вопрос: где образуются месторождения нефти и природного газа, в каких конкретных точках земной коры расположены их крупные скопления? С широким развитием работ по поиску нефтяных и газовых месторождений эти вопросы приобрели особую актуальность и практическую значимость. Основоположник российской нефтяной геологии академик И.М. Губкин в 1932 г. писал: «Только тогда, когда мы будем иметь правильное представление о тех процессах, в результате которых возникла нефть, мы будем знать, каким образом в земной коре образуются ее залежи,… и получим... надежные указания, в каких местах надо искать нефть и как надлежит наиболее целесообразно организовать ее разведку».
Губкин Иван Михайлович (1871–1939) – основоположник российской нефтяной геологии, академик. Основные труды посвящены геологии нефти. Его работы по изучению генезиса и условий формирования нефтяных месторождений Северного Кавказа послужили основой для развития там поисковых работ. В классическом труде «Учение о нефти» (1932) он изложил свои представления о происхождении нефти, условиях формирования нефтяных месторождений, в том числе разработал вопросы первичности и вторичности нефтяных залежей, миграции нефти и газа, классификации нефтяных залежей и закономерности их распределения.
Происхождение нефти издавна являлось одним из «таинств природы», волновавших умы исследователей. И, как в других областях естествознания, первые представления о природе нефти нередко увязывались с господствовавшими религиозными воззрениями. Так, известный польский натуралист XVIII в. каноник К. Клюк считал, что нефть образовалась в раю и является остатком той благодатной жирной почвы, на которой цвели райские сады. Но после грехопадения человека бог решил его наказать. Он уменьшил урожайность земли, удалив из нее жирное вещество. Одна часть жира, по мнению каноника, испарилась под влиянием солнечного тепла, а другая опустилась в глубь Земли, где и образовала скопления нефти.
В объяснении происхождения нефти и горючих газов уже более ста лет противоборствуют две основные концепции. Представители одной из них – органики – считают, что нефть и природный газ возникли в осадочном чехле земной коры в результате глубокого преобразования останков животных и растительных организмов, населявших древние моря и озера. Их оппоненты – неорганики – доказывают, что нефть и горючие газы образовались в мантии Земли неорганическим путем. Первая концепция называется органической, или биогенной (греч. «биос» – жизнь, «генесис» – происхождение), вторая – неорганической, или абиогенной (греч. «а» – не).
Концепция органического происхождения нефти и газа. Истоки современных представлений о происхождении нефти возникли в XVIII – начале XIX в. Основы гипотезы органического происхождения нефти заложил М. В. Ломоносов, объясняя её образование воздействием «подземного огня» на «окаменелые уголья», в результате чего, по его мнению, возникли асфальты, нефти и «каменные масла». В 1763 г. в своем знаменитом труде «О слоях земных» М.В. Ломоносов писал о нефти:
«Между тем выгоняется подземным жаром из приуготовляющихся каменных углей оная бурая и черная масляная материя и выступает в разные расселины и полости сухие и влажные, водами наполненные...»
Поскольку считалось, что угли произошли из растительных остатков, то и нефти приписывалось растительное происхождение. М.В. Ломоносов обосновывал это, в частности, фактом небольшой плотности нефтей. Там же он писал: «Увериться можем о происхождении сих горючих подземных материй из растущих вещей их легкостью. Ибо все минералы в воде потопают, нефть по ней плавает». Фактически с этой работы М.В. Ломоносова отсчитывает свою историю концепция органического происхождения нефти и горючих газов. Но зрелость она обрела лишь в прошлом столетии.
Около шести десятилетий назад английский геолог С. Пауэрс сказал: «Ко времени, когда из земли будет извлечен последний баррель нефти, еще не будет создана гипотеза ее образования, в равной мере удовлетворяющая всех заинтересованных и согласующаяся со всеми мыслимыми геологическими условиями».
В своем развитии концепция органического происхождения нефти и природных газов опиралась на достижения различных наук и в первую очередь на геологические наблюдения. Геологи обратили внимание и на то, что скопления нефти и природного газа распространены в земной коре крайне неравномерно. Они приурочены к определенным комплексам осадочных пород. При этом нередко одни продуктивные комплексы отделены от других мощными толщами так называемых непроницаемых пород (глины, соли, ангидриты). Это исключает широкие масштабы попадания нефти и газа из одних комплексов в другие.
Было установлено, что скопления нефти и газа часто находятся в линзах проницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами.
Концепция органического происхождения нефти и горючих газов набирала силы и совершенствовалась в острой борьбе как с внешними оппонентами – неорганиками, так и с внутренними. В недрах школы органиков бушевали подчас неуемные страсти. Горячим, например, был спор о том, что являлось исходным веществом для нефти – растения или животные организмы? Победили в конце концов те, кто утверждал: и растения, и животные. Другим предметом спора было место залегания нефти. Одни ученые считали, что нефть находится в залежах на месте своего первичного образования. Это понятие обозначалось латинским термином «in situ» (на месте). Сторонники противоположной точки зрения утверждали, что нефть образовалась в одном месте, а скопилась – в другом, то есть в залежах она находится во вторичном залегании. Победила вторая точка зрения. Как ни трудна была подчас борьба, но нельзя отрицать большую ее значимость для развития науки.
Одним из важнейших является тот факт, что свыше 99,9% известных скоплений нефти и природного газа приурочено к осадочным толщам. Это привело ученых к основополагающему выводу: нефть является продуктом процесса осадконакопления.
Интересными оказались результаты непосредственного изучения состава самих осадочных пород. Во всех осадочных образованиях – от верхнего архея (т. е. с того времени, когда зародилась жизнь на Земле) и до современных осадков – почти всегда содержатся рассеянное органическое вещество и продукты его преобразования. Общее количество органического вещества в породах обычно колеблется в пределах 0,2–0,9% массы осадочных пород. Но среди мощных толщ осадочных пород имеются отдельные пачки пород, обогащенные органическим веществом. Так, глины в среднем в 2–4 раза богаче органическим веществом, чем пески и карбонаты.
Для подтверждения возможности образования нефти органическим путем были проведены специальные экспериментальные исследования.
Более ста лет назад немецкий химик К. Энглер произвел перегонку жира ворвани при давлении 1 МПа и температуре 420°С. При этом из 492 кг рыбьего жира были получены 299 кг (61%) масла плотностью 0,8105, а также горючие газы и вода. Масло на 90% состояло из углеводородов коричневого цвета. После дробной разгонки масла в его низших фракциях оказались главным образом метановые углеводороды от пентана и выше. Из фракций, кипящих выше 300°С, был выделен парафин. Кроме того, были получены смазочные масла, в состав которых входили в очень незначительных количествах олефины, нафтены и ароматические углеводороды. Этому продукту перегонки жиров под давлением, отличающемуся по своему составу от природных нефтей, К. Энглер дал название «протопетролеум» (греч. «протос» – первый, англ. «петролеум» – нефть). На основании данного опыта К. Энглер совместно с немецким геологом Г. Гёфером сделали вывод, что нефть образовалась из животных жиров.
Но в тот же период самим К. Энглером и другими исследователями были получены углеводороды и из растительных масел: репейного, оливкового и др.
В начале XX века Г. Потонье выдвинул гипотезу о происхождении нефти из смешанного растительно-животного материала – сапропеля. В 1919 г. академик Н.Д. Зелинский произвел перегонку сапропеля оз. Балхаш. В результате были выделены сырая смола (63,2%), кокс (16,0%) и газ (20,8%). Газ состоял из метана, окиси углерода, водорода и сероводорода. После вторичной перегонки безводной смолы были получены бензин, керосин и тяжелые масла. В состав бензина входили метановые, нафтеновые и ароматические углеводороды.
В 1912 г. К. Энглер высказал предположение об определенной роли природных алюмосиликатов (глины) в процессах образования нефти. В 1921 г. японский ученый Кобаяси получил искусственную нефть при перегонке жира рыб без давления, но в присутствии катализатора – гидросиликата алюминия. Подобные опыты были проведены и другими исследователями. Это натолкнуло их на мысль, что такими катализаторами в природных условиях могут быть глинистые толщи, содержащие первичное рассеянное органическое вещество.
Русский ученый А.Д. Архангельский указал, что именно в глинистых породах происходит преобразование рассеянного органического вещества. Вследствие этого глинистые породы были названы нефтепроизводящими, или нефтематеринскими. И.М. Губкин отметил, что образование нефти из рассеянных в илах органических веществ представляет собой региональный процесс, протекающий на обширных площадях в толщах осадочных пород.
В настоящее время с позиций органической концепции происхождение нефти и горючих газов представляется следующим образом.
Верхние слои воды в морях и озерах населены планктоном – мелкими организмами, прежде всего водорослями, а также ракообразными. Им обязана своим происхождением основная масса органического вещества, захороненного в осадках. После отмирания планктона остатки растительных и животных организмов в огромном количестве выпадают на дно бассейнов и накапливаются в илах, рассеиваясь среди минеральных частиц. Отмирающие организмы падали на дно иногда в количестве 10–100 г на квадратный метр.
С этого момента начинается первая стадия преобразования остатков этих организмов, которую еще называют биохимической. Oна сопровождается разложением органических остатков бактериями и преобразованием рассеянного органического вещества в условиях ограниченного доступа кислорода. Микроорганизмы в первую очередь перерабатывают легкоразрушаемые органические соединения
белки, углеводы и др. Как отмечалось выше, из них могут образоваться углеводороды. В процессе разложения рассеянного органического вещества образуется много метана, углекислого газа, воды и незначительное количество жидких и твердых углеводородов.
По мере погружения морского дна неизменно накапливаются илистые осадки, последовательно перекрывающие друг друга. Процесс уплотнения осадка и превращения его в осадочную породу называется диагенезом (греч. «диагенесис» – перерождение). Молодая осадочная порода попадает при погружении в зону катагенеза (греч. «ката» – движение вниз, «генесис» – происхождение), где преобладают химические процессы, обусловленные взаимодействием веществ. В зоне катагенеза начинается новый этап преобразования рассеянного органического вещества, на котором основную роль играют температура и давление. Они возрастают по мере погружения затвердевших осадков и накопления сверху новых отложений.
В захороняющихся илах постепенно затрудняется, а затем и полностью прекращается обмен веществами с придонным слоем воды. Это приводит к гибели микроорганизмов вследствие их отравления продуктами своей жизнедеятельности. В связи с этим биохимические процессы затухают. Если вначале в реакциях участвует кислород среды, то затем они идут лишь за счет внутренних ресурсов кислорода самого органического вещества. Под влиянием высокой температуры начинается разложение более сложных соединений рассеянного органического вещества на менее сложные, в том числе и углеводороды.
Таким образом, с увеличением глубины залегания осадочных пород в разлагающемся органическом веществе растет содержание газообразных углеводородов и рассеянной нефти, которую еще называют микронефтью, или протонефтью.
Как показывают лабораторные опыты, химические превращения органического вещества с образованием микронефти наиболее быстро протекают при температуре 100– 200°С, которая существует на глубине 4–6 км. Однако сторонники органической концепции допускают, что такие же химические реакции могут происходить и на глубине в 2–3 раза меньшей, где температура составляет всего 40–60°С. По их мнению, длительное, в течение многих миллионов лет, воздействие на органическое вещество столь низких температур приводит к такому же результату
Считается, что после достижения температуры примерно 60°С разложение рассеянного органического вещества ускоряется. В большинстве случаев такая температура характерна для глубины 2–2,5 км. По мере дальнейшего повышения температуры темпы разложения снижаются. Когда нефтематеринские породы, опускаясь в прогибающемся осадочном бассейне, попадают в глубокие зоны земной коры, где температура достигает 150–200°С, начинается деструкция (лат. «деструкцио» – разрушение) нефти. В результате образуются сначала газоконденсат, а затем метан, то есть в этих условиях из рассеянного органического вещества и микронефти образуются только или почти только газообразные углеводороды.
Подобные воззрения привели к возникновению представлений о зональности образования нефти и горючих газов по разрезу, начиная с приповерхностных условий залегания морских илов и до наиболее глубоко залегающих осадочных пород. Так, верхний интервал глубин до 1,5 км выделяется как зона преимущественно газообразования, в интервале 1,5–2,5 км предполагается образование из рассеянного органического вещества максимального количества жидких углеводородов – микронефти. Здесь господствует температура от 60 до 160°С. Эту зону называют очагом нефтеобразования, или главной зоной нефтеобразования. В дальнейшем нижняя граница этой зоны была опущена до 6 км. Считается, что до этой глубины может образовываться нефть. А на больших глубинах, где температура превышает 150–200°С, генерируется в основном метан. Эта зона выделяется в качестве главной зоны газообразования.
К важнейшим вопросам относится вопрос о механизме концентрации рассеянной нефти – микронефти – в различные по масштабам скопления углеводородов. Согласно рассматриваемой концепции глинистые и известковые илы являются нефтематеринскими породами. По мере их погружения и уплотнения рассеянная микронефть вместе с газообразными углеводородами и водой начинает выжиматься из илов в залегающие выше пористые породы (песчаники и др.). Этот процесс получил название первичной миграции (лат. «миграцио» – перемещение). Им заканчивается термокаталитический (греч. «термэ» – теплота, «каталисис» – растворение, разрушение) этап преобразования захороненного в осадках рассеянного органического вещества.
Попавшая в пористые породы микронефть по химическому составу еще не соответствует настоящей нефти. В ней отсутствуют легкие компоненты. А более тяжелая часть имеет далеко не все углеводородные группы. Свойства настоящей нефти микронефть приобретает уже в пористой среде.
В моменты последующих тектонических перестроек микронефть под влиянием гравитационных и других сил начинает медленное перемещение вверх по наклону пластов. Так начинается вторичная миграция нефти и природных газов. Этот момент нужно считать уже началом формирования самого нефтяного месторождения.
Подтверждением, что описанный процесс мог иметь место в прошлом, послужило обнаружение углеводородов в современных илах Черного моря, в газовой фазе современных осадков озер, лиманов и лагун на Таманском полуострове, современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, дельты р. Ориноко и др. Позже нефтяные углеводороды были обнаружены в современных осадках всех водных бассейнов. Известны скопления метанового газа в наземных дельтах рек По, Миссисипи, Волги и др.
Из дельтовых отложений рек Янцзы в районе Шанхая (Китай) и Красная в провинции Тхай-Бинь (Вьетнам) газ добывался с помощью неглубоких (15–30 м) скважин и использовался для бытовых нужд местного населения.
Обнаружение в современных осадках углеводородов дает основание предположить, что они являются продуктами начальной стадии преобразования рассеянного органического вещества осадков в нефть.
Гипотезы минерального происхождения нефти и газа. Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана знаменитым немецким естествоиспытателем А. Гумбольдтом в 1805 г. В начале XIX в. он полагал, что нефть имеет глубинное происхождение, основываясь, в частности, на присутствии углеводородов в продуктах деятельности современных вулканов.
Прогресс химии, эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, выполненные М. Бертло (1866) и Г. Биассоном (1871), послужили отправной точкой для развития гипотезы минерального происхождения нефти и газа. В 1866 г. французский химик М. Бертло, проводя опыты, обнаружил, что ацетилен при сравнительно низких температурах может переходить в более тяжелые углеводороды. На этом основании он сделал более общий вывод о том, что углеводородные соединения метеоритов образовались синтетическим путем и что, по-видимому, подобное происхождение имеют углеводороды, содержащиеся в массах планет.
Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислород-, серои азотсодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ – С, Н 2 , СО, СО 2 , СН 4 , Н 2 О и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.
Д.И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 г. представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 г. сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.
Д.И. Менделеев считал, что основой процесса образования углеводородов является взаимодействие карбидов металлов глубинных пород с водой, которая проникает по трещинам с поверхности на большую глубину. Схема процесса представлялась в следующем виде:
2FeC + 3Н 2 О = F е 2 О 3 + C 2 H 6 .
Возникавшие в газообразном состоянии углеводороды, по мнению Д. И. Менделеева, поднимались затем в верхнюю холодную часть земной коры, где они конденсировались и накапливались в пористых осадочных породах. Карбиды металлов в то время в глубинных породах еще не были известны. В настоящее время предположение Д.И. Менделеева подтвердилось, в глубинных породах найдены карбиды ряда элементов (Fe 3 C, TiC, Сг 2 С 3 , WC, SiC). Но крупных скоплений они не образуют; это мельчайшие (доли миллиметра) редко встречающиеся и рассеянные в породах минеральные выделения. Поэтому процесс образования углеводородов в огромных количествах, которые известны в природе, с этих позиций объяснить очень трудно. Не вызывает сомнений сейчас также, что вода с поверхности по трещинам на большие глубины поступать не может. Но это и не существенно, флюидная фаза глубинных пород в определенных условиях воду содержит, поэтому в принципе ее взаимодействие с карбидами реально. Вполне вероятно и образование простейших углеводородов, однако вряд ли это возможно в больших количествах.
Весомый вклад в развитие теории неорганического происхождения нефти внесли украинские ученые В.Б. Порфирьев, Г.Н. Доленко, С.И. Субботин, М.Р. Ладыженский, В.П. Линецкий, Е.Б. Чекалюк, В.А. Краюшкин, И.В. Гринберг.
С 2004 года решением Президиума Национальной академии наук Украины создан проблемный совет по неорганическому происхождению нефти и открыт отдел в Институте геологических наук.
В 1892 г. была выдвинута гипотеза космического происхождения нефти. Суть ее сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на первоначальной, космической, стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основу этой гипотезы были положены факты о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах. Согласно современным данным, в атмосфере Юпитера и Титана, а также в газопылевых облаках обнаружены C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , С 3 Н 8 , HCN, C 2 N 2 . В метеоритах (углистых хондритах) найдены твердые углистые вещества, нормальные алканы, аминокислоты, однако происхождение их неясно. Когда речь идет о низких концентрациях, не исключено загрязнение метеоритов при падении на Землю. Кроме того, рядом ученых в метеоритах обнаружены форменные органические образования, очень сходные с простейшими одноклеточными организмами древнейших пород Земли. Во всяком случае к объяснению поступления минеральной нефти из больших глубин Земли эти факты о нахождении органических веществ в метеоритах прямого отношения не имеют.
В первой половине XX века интерес к гипотезе минерального происхождения нефти в основном был потерян. Поиски нефти велись во всем мире, исходя из представлений об ее органическом происхождении.
С середины прошлого века интерес к минеральной гипотезе снова начал возрастать, причиной чего была, по-видимому, недостаточная ясность ряда вопросов органической концепции, что и вызывало ее критику.
Наибольшую известность получила магматическая гипотеза образования нефти. На больших глубинах – в мантии Земли – в условиях очень высокой температуры углерод и водород образуют углеводородные радикалы СН, СН 2 и СН 3 . Вследствие перепада давления они перемещаются по веществу мантии в зоны глубинных разломов и вдоль этих разломов поднимаются вверх, ближе к земной поверхности. По мере понижения температуры в верхних слоях эти радикалы соединяются друг с другом и с водородом. В результате возникают различные более сложные нефтяные углеводороды. К ним присоединяются другие углеводороды, образующиеся из окиси углерода и водорода, а также из карбидов различных металлов и воды по реакциям, указанным М. Бертло, Д.И. Менделеевым и др. Разнообразие реакций обеспечивает и чрезвычайное разнообразие возникающих углеводородов, смесь которых в основном и составляет природную нефть.
Дальнейшее движение углеводородных газов и нефти приводит их или на поверхность Земли, или в ловушки, создающиеся в проницаемых породах осадочного покрова, а иногда и в кристаллических породах на границе с ними. Передвижение (миграция) углеводородов происходит по заполненным водой трещинам и вызвано огромным перепадом давлений в местах образования нефти и осадочной толщи, а также разностью плотностей воды и нефти.
В поисках доказательств абиогенного синтеза нефти некоторые исследователи обращались к промышленным процессам получения синтетического топлива. Однако по мере углубления знаний о составе нефти отчетливо выявились глубокие различия в составе природных и синтетических углеводородных смесей. Последние практически не содержат широко представленных в нефти сложнопостроенных углеводородных молекул, насыщенных структурных аналогов компонентов живого вещества – жирных кислот, терпенов, стеролов и т. д.
Ряд аргументов сторонников минерального происхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Была сделана попытка определить температуру нефтеобразования по соотношениям между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к появлению термодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температура нефтеобразования составила 450–900°С, что соответствует температуре глубинной зоны 100–160 км в пределах верхней мантии Земли. Однако для тех же нефтей расчет по другим изомерным парам дает другие значения температуры (от –100 до 20000°С), совершенно нереальные в условиях земной коры и мантии.
Геологические доказательства минеральной гипотезы – наличие следов метана и некоторых нефтяных углеводородов в глубинных кристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов, проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам и т.п. – являются косвенными и всегда допускают двойную трактовку. Внедряющиеся в земную кору глубинные породы расплавляют и ассимилируют осадочные породы с имеющимся в них биогенным органическим веществом; жерла вулканов также проходят через осадочные толщи, причем иногда регионально-нефтегазоносные, поэтому находимые в них СН 4 и некоторые другие нефтяные углеводороды могли образоваться не только в результате минерального синтеза, но и при термической деструкции захваченного биогенного органического вещества осадочных пород или при поступлении нефти в осадочные породы уже после остывания магматических пород. Главное доказательство органической концепции состоит в большом сходстве химических и геохимических показателей соединений нефти с аналогичными компонентами органического вещества современных осадков и древних осадочных пород.
Концепция неорганического происхождения нефти и природных газов, так же как и органическая концепция, базируется на ряде геологических наблюдений и химических опытах.
Сторонники неорганической концепции отмечают, в частности, что в мире известно около 30 промышленных или полупромышленных залежей нефти, приуроченных к изверженным и метаморфическим породам. Кроме того, имеются упоминания о более чем 200 случаях минералогических включений углеводородов в изверженных или метаморфических породах. Например, асфальтит отмечается в пегматитовых жилах ряда месторождений марганца в Швеции и Норвегии. В Канаде найдена жидкая нефть, связанная с пегматитовой жилой, пронизывающей изверженные породы.
Признаки жидкой нефти отмечены в продуктах извержения вулканов Этна (Сицилия) и Кракатау (Малайский архипелаг). Еще более эффективные нефтепроявления в связи с магматической деятельностью наблюдались при изучении вулкана Толима в Центральных Андах и ныне угасшего вулкана Эгмонт в Новой Зеландии. Сторонники неорганической концепции подсчитали, что все вулканы мира в среднем ежегодно выбрасывают около 3,3·10 5 т углеводородов.
Каждая из двух концепций имеет уязвимые места. Но господствующей в настоящее время является органическая концепция. Эта концепция отличается большей стройностью, зрелостью и завершенностью суждений. В своем становлении она прошла этапы весьма сложной внутренней борьбы представителей различных научных школ и направлений. Поэтому в современном виде органическая концепция практически однозначно трактуется всеми ее сторонниками.
В вопросе о происхождении нефти есть приверженцы и комплексного подхода. Они считают, что могли существовать оба механизма образования нефти (органический и неорганический), определенной мерой дополняя друг друга или действуя на разных стадиях процесса.