В чем особенности морской добычи
Месторождения природного газа находятся не только на суше. Существуют морские месторождения — нефть и газ иногда встречаются и в недрах, скрытых водой.
Берег и шельф
Геологи исследуют как сушу, так и акватории морей и океанов. Если месторождение находят близко к берегу — в прибрежной зоне, то с суши в сторону моря строят наклонные разведочные скважины. Месторождения, которые находятся дальше от берега, относятся уже к зоне шельфа. Шельфом называют подводную окраину материка с таким же геологическим строением, как у суши, и границей его является бровка — резкий перепад глубины. Для таких месторождений используют плавучие платформы и буровые установки, а если глубина небольшая — просто высокие сваи, с которых ведется бурение.
Для добычи углеводородов на морских месторождениях существуют плавучие буровые установки — специальные платформы — в основном трех видов: гравитационного типа, полупогружные и самоподъемные.
Для небольших глубин
Самоподъемные платформы представляют собой плавучие понтоны, в центре которых установлена буровая вышка, а по углам — колонны-опоры. На месте бурения колонны опускаются на дно и углубляются в грунт, а платформа поднимается над водой. Такие платформы могут быть огромными: с жилыми помещениями для рабочих и экипажа, вертолетной площадкой, собственной электростанцией. Но используют их на небольших глубинах, и устойчивость зависит от того, какой грунт на дне моря.
Где глубже
Полупогружные платформы используют на больших глубинах. Платформы не поднимаются над водой, а плавают над местом бурения, удерживаемые тяжелыми якорями.
Буровые платформы гравитационного типа наиболее устойчивы, так как имеют мощное бетонное основание, опирающееся о морское дно. В это основание встроены колонны для бурения скважин, резервуары для хранения добытого сырья и трубопроводы, а поверх основания располагается буровая вышка. На таких платформах могут жить десятки и даже сотни рабочих.
Добытый с платформы газ транспортируется на обработку либо на специальных танкерах, либо по подводному газопроводу (как, например, в проекте «Сахалин-2»)
Морская добыча в России
Поскольку России принадлежит самый обширный в мире шельф, где находится множество месторождений, развитие морской добычи является крайне перспективным для нефтегазовой отрасли. Первые морские скважины для добычи газа в России начала бурить в 2007 году компания «Сахалинская энергия» на Лунском месторождении Сахалина. В 2009 году с платформы «Лунская-А» началась добыча газа. Сегодня проект «Сахалин-2» — один из крупнейших проектов «Газпрома». Две из трех платформ гравитационного типа, установленных на шельфе Сахалина, являются самыми тяжеловесными конструкциями на море за всю историю мировой нефтегазовой отрасли.
Кроме того, «Газпромом» осуществляется проект «Сахалин-3» в Охотском море, готовятся к разработке Штокмановское месторождение в Баренцевом море и Приразломное — в Печорском. Геологоразведочные работы проводятся в акватории Обской и Тазовской губ.
«Газпром» также работает на шельфах Казахстана, Вьетнама, Индии и Венесуэлы.
Как устроен подводный комплекс по добыче газа
В настоящее время в мире насчитывается более 130 морских месторождений, где применяются технологические процессы по добыче углеводородов на морском дне.
География распространения подводной добычи обширна: шельфы Северного и Средиземного морей, Индия, Юго-Восточная Азия, Австралия, Западная Африка, Северная и Южная Америка.
В России первый добычной комплекс будет установлен «Газпромом» на шельфе Сахалина в рамках обустройства Киринского месторождения. Подводные технологии добычи планируется также применять в проекте освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.
Добывающий паук
Подводный добычной комплекс (ПДК) с несколькими скважинами с виду напоминает паука, телом которого является манифольд.
Манифольд — это элемент нефтегазовой арматуры, который представляет собой несколько трубопроводов, обычно закрепленных на одном основании, рассчитанных на высокое давление и соединенных по определенной схеме. На манифольде собираются углеводороды, добытые на нескольких скважинах. Оборудование, которое установлено над скважиной и управляет ее работой, называется фонтанной арматурой, а в зарубежной литературе ее называют Christmas tree (или X-tree) — «рождественской елкой». Несколько таких «рождественских елок» могут быть объединены и закреплены одним темплетом (донной плитой), как яйца в корзинке для яиц. Также на ПДК устанавливаются системы контроля.
По сложности подводные комплексы могут варьироваться от отдельной скважины до нескольких скважин в темплете или сгруппированных около манифольда. Продукция со скважин может транспортироваться либо на морское технологическое судно, где производятся дополнительных технологические процессы, либо сразу на берег, если до берега недалеко.
Гидрофоны для динамической стабилизации судна
На судне имеется дайвинговое оборудование
Среднеглубинная арка поддерживает райзеры перед подачей на судно
По гибким добычным райзерам добытый газ направляется от донной плиты на плавучую установку
Диаметр райзера — 36 см
Установка ПДК производится с помощью специальных судов, которые должны быть снабжены дайвинговым оборудованием для небольших глубин (несколько десятков метров) и робототехникой для больших глубин.
Высота защитной конструкции манифольда — 5 м
Колонны манифольда врезаются в морское дно на глубину 0,5 м
Предыстория
Подводные технологии добычи углеводородов начали развиваться с середины 70-х годов прошлого века. Впервые подводное устьевое оборудование начало эксплуатироваться в Мексиканском заливе. Сегодня подводное оборудование для добычи углеводородов производят порядка 10 компаний в мире.
Изначально задачей подводного оборудования было лишь выкачивание нефти. Первые проекты снижали обратное давление (противодавление) в резервуаре с помощью подводной нагнетательной системы. Газ отделялся от жидких углеводородов под водой, затем жидкие углеводороды выкачивались на поверхность, а газ поднимался под собственным давлением.
В «Газпроме» уверены, что использование подводных добычных комплексов является безопасным. Но такие сложные современные технологии требуют персонала самой высокой квалификации, поэтому при подборе кадров для проектов разработки морских месторождений отдается предпочтение инженерам с большим опытом работы на промыслах. Такой подход позволит снизить риски возникновения происшествий, подобных аварии на буровой платформе BP в Мексиканском заливе, причиной которой, во многом стал именно человеческий фактор.
Сегодня технологии подводной добычи позволяют осуществлять под водой выкачивание углеводородов, разделение газа и жидкости, отделение песка, обратную закачку воды в пласт, подготовку газа, сжатие газа, а также мониторинг и контроль над этими процессами.
Где нужны «добывающие пауки»?
Сначала подводные технологии применялись только на зрелых месторождениях, поскольку они позволяли увеличивать коэффициент извлечения углеводородов. Зрелые месторождения обычно характеризуются низким пластовым давлением и высокой обводненностью (высоким содержанием воды в углеводородной смеси). Для того чтобы увеличить пластовое давление, благодаря которому углеводороды поднимаются на поверхность, в пласт закачивается вода, выделенная из углеводородной смеси.
Однако и новые месторождения могут характеризоваться низким начальным пластовым давлением. Поэтому подводные технологии стали применять как на новых, так и на зрелых месторождениях.
Кроме того, организация части процессов под водой снижает затраты на строительство огромных стальных конструкций. В некоторых регионах целесообразно даже размещать под водой всю технологическую цепочку по извлечению углеводородов. Например, такой вариант может использоваться в Арктике, где надводные стальные конструкции могут повредить айсберги. Если же глубина моря слишком большая, то использование подводного комплекса вместо огромных стальных конструкций бывает просто необходимо.
Как хранят газ и что такое ПХГ
Любой продукт надо как-то хранить. Газ не исключение. Индустрия подземного хранения газа имеет уже почти столетнюю историю.
Как транспортируют природный газ
После извлечения из недр земли или моря газ нужно доставить потребителям. Длина газопроводов и газораспределительных сетей многократно превышает длину окружности Земли.
Человек, который первым в мире предложил добывать нефть в море
По мнению экспертов, в море добывается до 35% общего объема нефти. И хотя первый проект строительства нефтяных платформ был предложен соратником Роберта Нобеля еще в 1896 году, более 50 лет документ просто пролежал на полке.
Поляка Витольда Леона Юлиана Згленицкого зачастую называют польско-российским геологом и именуют Виктором, а порой и Леонидом Константиновичем. Дело в том, что его деятельность неразрывно связана с развитием науки и промышленности Польши, России и Азербайджана (который в 19 веке находился под властью Российской империей). В действительности же Згленицкий повлиял на успех всей мировой добычи углеводородов с морского дна.
© Общественное достояниеОн родился в 1850 году в дворянской семье в деревне Стара Варгава, расположенной в центральной Польше. Положение и связи родителей позволили мальчику попасть в губернаторскую гимназию города Плоцк. Учебное заведение было открыто еще в 1180 году и считалось самым престижным в регионе. Блестяще окончив его, в 1866 году Витольд поступил на физико-математический факультет Главной варшавской школы (сегодня Варшавский университет). Через 5 лет юноша, уже будучи дипломированным специалистом, принял решение закрепить образование за рубежом. Из всех возможных вариантов он выбрал Горный институт в Санкт-Петербурге.
© Общественное достояниеУ вуза была хорошая репутация за пределами Российской империи, привлекающая не только перспективных студентов, но и преподавателей. Здесь читали лекции профессоры из Западной Европы, по большей части из Германии. Но, прежде всего, иностранцы ехали ради представителей российской научной мысли. Так, оценив способности Витольда Згленицкого, проявленные им в ходе обучения в Горном институте, место ассистента в своей лаборатории предложил молодому человеку Дмитрий Менделеев.
Окончив с отличием старейший технический вуз России, новоиспеченный горный инженер приступил к работе. Он вернулся на родину и вскоре стал руководителем металлургического завода в городе Мрочкув на реке Каменна. Спустя десять лет переехал в Ригу и получил место в Горном совете. В 1891 году ему предложили заманчивую должность главного инженера в Донбассе. Следом поступило еще одно приглашение — в Баку, специалистом пробирной палаты. Згленицкий выбрал Азербайджан, где на тот момент происходило стремительное развитие нефтяной промышленности.
© Общественное достояниеРегион с каждым годом привлекал все больше людей, в том числе таких крупных предпринимателей как братья Альфред, Роберт и Людвиг Нобели и Альфонс Ротшильд. В 1901 году бакинские промыслы обеспечивали 50% мировой и 95% российской добычи нефти. Но центр мировой добычи углеводородов многие воспринимали как место для ссылки – с точки зрения быта город был далек от комфорта. Из-за отсутствия водопровода и канализации там регулярно вспыхивали эпидемии дифтерии, тифа и холеры. Именно Витольд Згленицкий инициировал строительство муниципального водопровода в Баку.
За несколько лет польский геолог стал главой пробирной палаты, но все свободное время он тратил на геологические исследования и изобретения устройств, позволяющих эффективно добывать природные ресурсы. На территории Азербайджана он открыл залежи железной руды, пирита, молибдена, кобальта, барита, угля, марганца, меди, каменной соли, золота, серебра, мышьяка. Не остался без внимания специалистов и сконструированный им аппарат для измерения кривизны и отклонений скважин. Он предотвращал возникновение взрывов и диких пожаров, которые с высокой частотой происходили тогда в окрестностях Баку, позволял увеличить скорость буровых работ за счет раннего обнаружения кривизны валов.
© Общественное достояниеОднако делом его жизни стала морская нефтедобыча. С 1893 по 1896 году годы горный инженер исследовал дно Каспийского моря вблизи Абшеронского полуострова и установил перспективные для разработок нефтеносные участки. В частности речь шла о Биби-Эйбатской бухте. Впервые в мировой практике были открыты запасы нефти в море. Свои исследования Витольд отправил в альма-матер и приложил к ним революционный проект — способ бурения. Идея заключалась в строительстве специального гидроизоляционного помоста на высоте 12 футов (до 4 м) над уровнем моря. Площадку предлагалось установить на деревянных сваях, вбитых в дно. В случае фонтанирования нефть складировалась бы на пришвартованной к платформе железной барже вместимостью более 3000 тонн нефти, а затем на ней же транспортировалась к берегу. Оставалось заполучить участки для строительства экспериментальных платформ и бурения разведочных скважин. И именно с этим вопросом возникла проблема.
Сначала со своим предложением геолог обратился в Управление Государственным имуществом Бакинской губернии и Дагестанской области. Просьбу отклонили по причине того, что морское дно не относится к их ведению. Тогда Витольд обратился в Министерство земледелия и госимущества.
Надо сказать, что выпускник Петербургского Горного института был не первым, кто пытался добиться от местных властей разрешения на разведку морских глубин. Двадцатью годами ранее Роберт Нобель, чья семья сколотила огромное состояние на Бакинских промыслах, уже обращался в Управление горной частью с подобной просьбой. Его желание вызвало бурю негодования со стороны местных нефтепромышленников. Владельцы участков на берегу Биби-Эйбатской бухты убедили губернатора Баку, что скважины будут мешать их кораблям подвозить необходимые материалы для добычи черного золота к причалам.
История повторилась. Згленицкий получил очередной отказ на свое прошение. В числе аргументов — дороговизна морской добычи в сравнении с добычей на суше. Кроме того, Министерство полагало, что организация нефтепромысла в Каспии принесет ущерб рыболовству и станет помехой для судоходства.
Была и хорошая новость: Бакинское горное управление признало морское дно возле Апшеронского полуострова нефтеносным, а проект платформы интересным, правда, излишне смелым и преждевременным решением.
Фото © Общественное достояние, Засыпка Биби-Эйбатской бухтыВ 1900 году по заказу бакинских нефтепромышленников Витольд определил 165 перспективных с точки зрения добычи участков на Апшеронском полуострове. Проект опубликовал в профильном журнале «Нефтяной дело», и власти приняли его к реализации в качестве плана работ. В 1901 году правительство согласилось добывать нефть, найденную горным инженером на морском дне, однако для осуществления этой задачи было решено сначала засыпать часть побережья землей.
Згленицкого за профессионализм, усердную работу и сделанные открытия повысили до звания полковника и предоставили право за собственные средства приобрести два нефтеносных участка на суше и в воде. Казалось бы, долгожданная реализация новаторских идей была так близко, но в 51 год он узнал, что неизлечимо болен сахарным диабетом. Тогда по примеру своего приятеля Альфреда Нобеля, с которым познакомился в Баку, геолог составил завещание. Большая часть его весьма солидного состояния переходила Кассе имени Юзефа Мянского (старейший фонд поддержки польской науки) на выплату премий для лучших работ по науке, искусству и культуре. Сегодня за этот поступок горного инженера называют «Польским Нобелем».
В 1904 году в Баку он скончался. Похоронен в деревне Воля-Келпиньска в Польше.
Геологическое сообщество признало Витольда Згленицкого основоположником в области добычи нефти со дна моря. Все сегодняшние буровые платформы в море берут своё начало именно от его изобретения.
Первые разведочные скважины на насыпной суше в Биби-Эйбатской бухте были заложены только в 1922 году. На следующий год нефтяной фонтан со дна Каспийского моря ударил с глубины 460 метров.
Фото © Пресс-служба компании SocarВ 1946 году экспедицией Академии Наук Азербайджана было проведено исследование дна Каспийского моря на расстоянии 40 км от берега, которое привело к обнаружению огромных запасов черного золота. Все открытия, сделанные польском геологом, подтвердились. После окончания Второй мировой войны Россия остро нуждалась в нефти, и подходящее время для освоения морских месторождений наконец наступило. В 1949 году в 42 км от берега была пробурена первая скважина со 100-тонным суточным дебитом, началось активное освоение месторождения. С годами здесь построили город на сваях Нефтяные камни, вошедший в Книгу рекордов Гиннеса как старейшая морская нефтеплатформа.
Добыча газа и нефти
Как добывают природный газ
В 2019 году «Газпром» добыл (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции):
- 500,1 млрд куб. м природного и попутного газа;
- 16,7 млн т газового конденсата;
- 40,8 млн т нефти.
Стратегия в добыче газа
Месторождения
В своей стратегии ПАО «Газпром» придерживается принципа добычи такого объема газа, который обеспечен спросом.
Стратегическими регионами добычи газа на долгосрочную перспективу являются полуостров Ямал, Восточная Сибирь и Дальний Восток, континентальный шельф России.
В основе стратегии «Газпрома» в освоении перспективных месторождений лежит экономическая эффективность, определяемая синхронным развитием мощностей по добыче газа и возможностей его транспортировки, комплексной переработки и хранения.
Стратегия в добыче нефти
Развитие нефтяного бизнеса является одной из стратегических задач «Газпрома». Основу нефтедобычи в Группе «Газпром» составляет ПАО «Газпром нефть».
Ключевая задача ПАО «Газпром нефть» до 2030 года — выстроить компанию нового поколения, стать ориентиром для других компаний мировой нефтяной отрасли по эффективности, технологичности и безопасности.
Для достижения этих целей «Газпром нефть» будет стремиться к максимально рентабельному извлечению остаточных запасов на текущей ресурсной базе за счет распространения применяемых лучших практик оптимизации разработки, снижения себестоимости опробованных технологий, а также привлечения и массового внедрения новых технологий.
Производственные мощности Группы «Газпром» на территории России
По состоянию на 31 декабря 2019 года на территории России Группой «Газпром» разрабатывалось 144 месторождения углеводородов. Основным центром добычи газа «Газпромом» остается Надым-Пур-Тазовский нефтегазоносный район в ЯНАО. Деятельность по освоению нефтяных запасов Группы ведется преимущественно на территории ЯНАО и ХМАО-Югры, а также в Томской, Омской, Оренбургской и Иркутской областях, в Печорском море.
| 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 |
|---|---|---|---|---|---|
| Разрабатываемые месторождения, ед. | 135 | 136 | 136 | 138 | 144 |
| Действующие газовые эксплуатационные скважины, ед. | 7358 | 7441 | 7438 | 7418 | 7438 |
| Действующие нефтяные эксплуатационные скважины, ед. | 8461 | 8681 | 7358 | 8489 | 7752 |
Показатели добычи газа, конденсата и нефти
На долю «Газпрома» приходится 68% российского объема добычи газа и 12% всего добываемого в мире газа.
В 2019 году Группой «Газпром» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 500,1 млрд куб. м природного и попутного газа.
По итогам 2019 года «Газпромом» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 40,8 млн т нефти и 16,7 млн т газового конденсата.
С учетом доли Группы «Газпром» в объемах добычи организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции (1,1 млрд куб. м природного и попутного газа и 7,2 млн т нефти), добыча углеводородов Группой составила 501,2 млрд куб. м природного и попутного газа, 16,7 млн т газового конденсата и 48,0 млн т нефти.
Освоение углеводородных ресурсов за рубежом
На территории зарубежных стран Группа «Газпром» ведет поиск и разведку месторождений углеводородов, участвует в ряде нефтегазовых проектов, вошедших в стадию добычи, а также оказывает сервисные услуги, связанные со строительством скважин. Работа ведется на территории стран бывшего Советского Союза, государств Европы, Юго-Восточной Азии, Африки, Ближнего Востока и Южной Америки.
НЕФТЬ И ГАЗ РОССИЙСКОГО ШЕЛЬФА: ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗЫ
«Богатство земли русской Сибирью прирастать будет и морями студеными», — писал Михаил Ломоносов. Осваивая Сибирь, мы обычно опускали последние слова этой цитаты. Но как же весомо они звучат сегодня, когда изучена геология не только суши, но и шельфа, то есть прибрежной мелководной части морей. Почти весь российский шельф располагается в холодных морях Северного Ледовитого океана и Охотского моря. Его протяженность у берегов России составляет 21% всего шельфа Мирового океана. Около 70% его площади перспективны с точки зрения полезных ископаемых, в первую очередь нефти и газа.Основные нефтяные и газовые запасы российского шельфа сосредоточены вдоль арктического побережья.
Нефтеносные запасы России, включая шельф.
Богатства шельфа Карского и Баренцева морей и прилегающей сибирской суши. Такое крупнейшее месторождение, как Харасавейское, находится и на земле и в море.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Прогноз добычи нефти (А) и газа (Б) на шельфе России до 2035 года (по данным журнала ‘Нефть России’ № 10, 2005 г.).
Монтаж платформы на производственном объединении ‘Севмаш’ в Северодвинске.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Чтобы круглый год добывать нефть на месторождении Приразломное в суровых северных условиях, сконструирована морская ледостойкая платформа. На дне моря на подушке из щебня устанавливается стальное основание — кессон.
На Штокмановском месторождении для бурения скважин и откачки газа предполагается использовать ледостойкие полупогружные платформы.
‹
›
На шельфе содержится четверть наших запасов нефти и половина запасов газа. Распределены они следующим образом: Баренцево море — 49%, Карское — 35%, Охотское — 15%. И лишь менее 1% находится в Балтийском море и на нашем участке Каспия.
Разведанные запасы на шельфе Северного Ледовитого океана составляют 25% мировых запасов углеводородного сырья. Чтобы понять, что это значит для нашей страны, напомним некоторые факты. Нефть и газ обеспечивают 20% внутреннего валового продукта России, они являются главными статьями нашего экспорта, давая более половины его доходов. Однако основные их месторождения на суше уже частично выработаны, а в Татарии и Западной Сибири — истощены. По прогнозам, при существующих темпах добычи эксплуатируемых месторождений России нефти хватит лет на 30. Прирост разведанных запасов в настоящее время не покрывает добываемого количества.
О том, что такое континентальный шельф и каково его происхождение, журнал «Наука и жизнь» уже рассказывал (см. статью «Континентальный шельф: «ахиллесова пята» океана» в № 6, 2004 г.). Там, где побережье носит равнинный характер и плавно уходит в море, шельф выступает как бы продолжением суши под водой, имея при этом ту же геологическую структуру. Если нефть и газ добывают в прибрежных районах, то почти наверняка их можно обнаружить и в глубинах морского дна. Уже сегодня в мире каждую третью тонну нефти добывают в море.
Нефть и газ, эти родные ископаемые «братья», образовались и залегают в одних и тех же материнских породах — в многокилометровых осадочных толщах, накопившихся на дне древних морей. Толщи эти не однородны, а расчленены на много пластов разного возраста. Бывает, что поверх нефтяной залежи в том же пласте находится газовая «шапка». Нефть и газ залегают в пористых пластах, сложенных в основном песчаниками и известняками, от древнейших — девонского периода (их возраст порядка 1,5 млрд лет) и до самых молодых — неогеновых, которым всего-то 20 млн лет. Месторождение считается нефтяным или газовым в зависимости от того, что преобладает. Средняя глубина залегания месторождений — около 3 км, хотя встречаются залежи и на глубине 7 км. В дальнейшем для краткости будем говорить только о нефти, поскольку для общей оценки запасов по их энергетическим свойствам нередко указывают нефть, пересчитывая запасы газа в нефтяной эквивалент (1 тыс. м3 газа приравнивается к 1 т нефти).
В богатейшей нефтью Западной Сибири толщина осадочных пород более 10 км. Больший объем и глубина погруженности осадочной толщи, как правило, свидетельствуют и о бoльших потенциальных ресурсах. Вопрос только в том, созрела ли накопленная органика до стадии нефти. На созревание требуется уж никак не менее 10 млн лет, да еще и высокая температура. Бывает так, что местами нефтеносные пласты не накрыты сверху толщей непроницаемых пород, например глинами или солями. Тогда не только газ, но и все легкие фракции нефти испаряются и образуются огромные запасы битумов. По калорийности они почти не уступают нефти; запасы сырья огромны и залегают неглубоко, но подступиться к битумным залежам почти невозможно: низкая текучесть препятствует практической разработке.
Наибольшая толщина осадочного чехла в России — в районе Каспия, там она достигает рекордных 25 км! Современное Каспийское море — это жалкие «усохшие» остатки древнейшего тепловодного моря. Поэтому-то здесь и наслоилось столько осадочных отложений, накопивших огромные запасы нефти (см. статью «Большая нефть Каспия», «Наука и жизнь» № 12, 2002 г.).
У России самая большая протяженность морских границ и соответственно морского шельфа. Бoльшая его часть находится в Ледовитом океане, суровом и холодном, почти круглый год покрытом льдом. На востоке Россию омывают моря Тихого океана. В зимние месяцы они затянуты льдом от берегов Чукотки и почти до южной оконечности Сахалина. Но под водой и ледяными полями лежат богатые нефтеносные структуры и уже открытые месторождения (структура становится месторождением, когда из пробуренной на ней скважины получен промышленный приток нефти, газа и уже можно примерно оценить запасы).
Путешествуя вдоль морских границ России, посмотрим, что открыто на шельфе, что добывают рядом на берегу, взглянем на геологию берега и шельфа, а точнее, на осадочную толщу. Следует сразу отметить, что шельфы морей в среднем изучены всего на 7%, в то время как основные сухопутные нефтегазоносные регионы — более чем на 50%. Поэтому мы можем говорить только о потенциальных шельфовых запасах.
ВДОЛЬ МОРСКИХ ГРАНИЦ РОССИИ
Со школьных лет мы знакомы с географической картой нашей страны, с зелеными пятнами низменностей и коричневыми, разных оттенков, горами. Но очень мало кто видел подобную же карту рельефа морского дна, особенно Ледовитого океана, — она появилась совсем недавно.
Начнем более детальный осмотр шельфа с границы с Норвегией. Конечно, на суше она определена точно — до метра, ведь эти небольшие километры были единственной нашей сухопутной границей со странами — членами НАТО. Далее же на север линия раздела дна Баренцева моря до сих пор не зафиксирована. Это объясняется тем, что еще в 1926 году правительство СССР объявило морскую границу продолжением точно на север границы сухопутной. Так она и обозначена на всех отечественных картах и в атласах. Долгое время граница вполне устраивала нашего соседа — Норвегию. Но настали другие времена. В 1982 году была принята Международная конвенция по морскому праву, которую подписали и мы. А она рекомендует проводить границу раздела морского дна по срединной линии между берегами принадлежащих странам территорий. (Так недавно мы и поделили Каспий с соседями — Казахстаном и Азербайджаном). В случае с российско-норвежской границей линия должна проходить посередине между берегами Новой Земли и Земли Франца-Иосифа, принадлежащими России, и берегами Шпицбергена и самой Норвегии. Оказалось, что эта срединная линия проходит восточнее от объявленной нами в 1926 году границы. В результате появился значительный (несколько десятков тысяч квадратных километров) участок морского дна, на который претендуют оба государства. По прогнозам, этот участок дна моря содержит большие запасы углеводородов. Причем условия добычи достаточно легкие: небольшая глубина и нет льда — ведь здесь проходит ветвь Гольфстрима, потому-то порт в Мурманске незамерзающий и зима на Кольском полуострове сравнительно теплая.
Двинемся дальше на восток. По геологическому строению весь Кольский полуостров — это часть выходящего на поверхность Балтийского щита, образованного древними изверженными породами. Их возраст на поверхности может достигать 3 млрд лет, а возраст Земли — всего-то 6 млрд. Неслучайно именно здесь, у границы с Норвегией, бурили Кольскую сверхглубокую скважину для изучения глубинного строения Земли (см. «Наука и жизнь» № 5, 2002 г.). Она достигла самой большой в мире глубины — более 12 км! Осадочных пород здесь нет, и нефти тоже нет. Но сушу омывает Баренцево море, а под дном его, в некотором удалении от берега, лежит большая осадочная толща — там и в древние времена было огромное море, по-видимому, теплое и мелкое, иначе не выпало бы столько осадков с органикой. И следовательно, у дна моря иное геологическое строение, чем у суши. Потому-то здесь и обнаружены значительные запасы углеводородов.
За Кольским полуостровом — узкое горло Белого моря, окраина Балтийского щита. Поверх изверженных пород лежат осадочные. Но какая же здесь нефть — осадочная толща едва наросла до 500—600 м и еще не опустилась вглубь.
Следуем на восток. Миновали полуостров Канин, за ним остров Колгуев и Печорское море. На берегу леса сменились тундрой, а под ними — многокилометровая осадочная толща. Здесь, у Печоры, и далее на юг расположены мощные нефтегазовые месторождения. Нефтяники называют этот район Тимано-Печорской нефтегазоносной провинцией. И неслучайно, что на шельфе Печорского моря (оно сравнительно небольшое, и на крупномасштабных картах его не выделяют, считая частью Баренцева моря) находятся крупнейшие залежи нефти и газа. Они уходят на север, в Баренцево море, вдоль всего западного побережья Новой Земли, но близко к ней не подходят — Новая Земля является продолжением древних Уральских гор, и осадочных пород здесь нет.
Переваливаем за Урал, а в море — за Новую Землю. Взглянем на полуостров Ямал и восточный берег Обской губы. Они буквально усыпаны нефтегазовыми месторождениями, крупнейшие из которых — Ямбургское газовое, Уренгойское и Медвежье нефтяные. В самой Обской губе в 2004 году открыли два новых месторождения. Все месторождения как бы нанизаны на нитку, протянувшуюся с юго-востока на северо-запад. Дело в том, что глубоко под землей находится большой древний тектонический разлом, вдоль которого и сгруппированы месторождения. Вдоль разлома из глубин земли выделяется больше тепла, что способствует ускорению образования нефти из органики в древней осадочной толще. Итак, в Баренцевом и Карском морях сосредоточено 84% уже известных запасов всего шельфа России. А на берегу, южнее, расположена огромная Западно-Сибирская низменность, в которой находится 63% наших сухопутных ресурсов нефти. Все это — дно единого древнего моря, существовавшего в течение многих геологических эпох. Здесь-то и находится основная наша кормилица — Западно-Сибирская нефтяная провинция. Полуостров Ямал славен еще и тем, что Россия добывает на нем почти 80% газа. На соседнем шельфе, по-видимому, сосредоточено 95% запасов газа всего нашего шельфа. Отсюда начинаются основные российские газопроводы, по которым газ уходит в страны Западной Европы.
Продолжим путешествие вдоль побережья. Далее, на восток, находятся устье Енисея и Таймырский полуостров. У Енисея низменность Западной Сибири сменяется Сибирской платформой, тянущейся до устья Лены, на которой местами на поверхность выходят древние изверженные породы. Небольшой прогиб платформы с шестикилометровым слоем осадков огибает Таймырский полуостров с юга от устья Енисея до Хатанги, но нефти в нем нет.
Геология севера Восточной Сибири изучена еще очень слабо. Но общее геологическое строение этой горной страны указывает, что нефть приурочена к прогибам, где есть осадочный чехол. А вот дальше на восток, у берега моря, геология уже иная — здесь под дном Ледовитого океана лежит многокилометровая осадочная толща (после поднятия суши она местами «вылезла» и на берег), перспективная на нефть и газ, но почти совсем не изученная. Исследования с поверхности затруднены круглогодичными льдами, а бурение дна тут пока не проводилось.
Обогнем Чукотку: на ней местами велись поиски нефти и разведочное бурение. Следующий участок шельфа, где находятся 15% запасов, — уже побережье Тихого океана, от севера Камчатки до юга Сахалина. Правда, нефтяные вышки промыслов увидим только на северном Сахалине, где нефть добывают с 1927 года. Геология шельфа у острова повторяет геологию суши. Вернее было бы сказать, что лишь на северном Сахалине древний шельф «слегка обсох». Отдельные месторождения шельфа Сахалина почти «выползли» на сушу. Морские месторождения, площадь которых и запасы во много раз превышают сухопутные, тянутся вдоль всего восточного берега Сахалина и уходят на север. Часть месторождений была открыта еще в 70-е годы прошлого века. Прогнозируемые извлекаемые запасы шельфа Сахалина — более 1,5 млрд т (извлекаемые запасы составляют примерно 30% выявленных). Для сравнения: вся Западная Сибирь имеет 9,1 млрд т доказанных запасов. Первая промышленная нефть шельфа России получена на Сахалине в 1998 году, но это отдельная история.
Осталось взглянуть на шельф Каспийского, Черного, Азовского и Балтийского морей, хотя протяженность его составляет лишь небольшую часть российского, а на карте он едва виден. Согласно оценкам, российская часть шельфа Каспия содержит около 13% всех его запасов (основные принадлежат Казахстану и Азербайджану). У Кавказского побережья Черного моря нефть может быть в глубоководной (глубина 1,5—2 км) его части и совсем немного — в Азовском море. Но Азовское море маленькое и поделено между двумя странами. Украина ведет там добычу газа.
И, наконец, завершая путешествие по морям, посмотрим на Балтику. Балтийское море по сравнению с морями Ледовитого океана невелико, а государств много, но здесь, в Калининградской области, недалеко от берега, рядом с Куршской косой, в 1983 году обнаружена нефть на малых глубинах. В 2004 году начата ее промышленная добыча. Запасы по российским меркам, не столь велики — менее 1 млн т, но условия добычи значительно легче, чем в Ледовитом океане. Наличие нефти в этом месте не является сюрпризом, рядом на берегу ее добывают давно, и запасы больше.
ПЕРВЫЕ ШАГИ В ОСВОЕНИИ СЕВЕРНОГО ШЕЛЬФА
В мире на шельфе и прибрежных акваториях сегодня добывают 35% нефти и около 32% газа. Начало положено бурением первых морских скважин лет 50 тому назад в мелком и теплом Мексиканском заливе.
Опыт освоения богатств морского дна есть и в Европе. Уже более 30 лет в Северном море добычу с морских платформ ведут Норвегия и Англия и получают нефти столько, что суммарный экспорт этих двух стран соизмерим с российским. Норвегия благодаря добыче нефти стоит на первом месте по уровню жизни. Правда, здесь добыча ведется не на шельфе, а на дне Северного моря, имеющем иное геологическое строение. Кстати, добыча ведется не только в экономических зонах этих стран, а и вне их согласно международной договоренности о разделе дна между примыкающими странами.
Ожидается, что в России доля добычи углеводородов на шельфе к 2020 году составит 4% общего объема. На шельфе запасы изрядные, да только разрабатывать их значительно труднее и дороже. Нужны огромные инвестиции, которые начнут давать отдачу и прибыль не ранее чем лет через пять, а то и через десять. Например, для освоения морских богатств Каспия суммарные инвестиции за десять лет превысят 60 млрд долларов. В Ледовитом океане стоимость будет еще выше из-за суровых ледовых условий.
И тем не менее Россия приступила к освоению своего шельфового богатства. Только 15% запасов углеводородного сырья шельфа приходится на Охотское море. Но именно здесь, у Сахалина, в 1998 году группа иностранных компаний впервые в России начала промышленную добычу нефти с шельфа. В 2004 году добыли промышленную нефть и на шельфе Балтийского моря.
К освоению на шельфе Печорского моря намечены два крупнейших месторождения. Первое — нефтяное Приразломное, открытое в 1989 году и расположенное в 60 км от берега, где глубина около 20 м. Название неслучайно — месторождение находится рядом с тем самым глубинным разломом. Его запасы — 74 млн т извлекаемой нефти и 8,6 млрд м3 газа. При современном уровне технологии в России извлекают только порядка 30% выявленных запасов нефти, в западных странах — до 40%.
Уже имеется проект разработки Приразломного. Лицензии на его освоение получили российские компании. В центре будет установлена огромная ледостойкая платформа общим весом около 110 тыс. т с опорным основанием размером 126ґ126 м, состоящим из четырех супермодулей. В них расположатся 14 танков нефтехранилища на 120 тыс. т. Жилой модуль рассчитан на 200 человек. Это лишь несколько впечатляющих цифр, которые позволяют представить масштабы только одного сооружения, а потребуется целый комплекс. Платформу подобного ледового класса в мире еще не изготавливали. Слишком уж суровы условия добычи в этих краях: ведь навигация по Северному морскому пути идет в течение нескольких месяцев, да и то в сопровождении ледоколов. К тому же каждый год ледовая обстановка разная, и в начале навигации встает вопрос: как лучше проходить через льды в районе Новой Земли — огибать архипелаг с севера или пробираться через проливы в середине. А ведь планируется круглогодичная добыча с шельфа. Строительство платформы начато в 1998 году на крупнейшем заводе под Архангельском, который до этого строил подводные лодки.
Вслед за Приразломным, вероятнее всего, будет освоено Штокмановское газовое месторождение, крупнейшее в Арктике и в мире. Оно открыто в 1988 году на шельфе Баренцева моря, в 650 км к северо-востоку от Мурманска. Глубина моря там составляет 320—340 м. Запасы Штокмановского месторождения оцениваются в 3,2 трлн м3 газа, что соизмеримо с месторождениями на Ямале. Общий объем капитальных вложений в проект составит 18,7 млрд долларов, срок окупаемости — 13 лет. Подготавливается проект строительства крупнейшего завода по сжижению природного газа: тогда его можно будет везти и за море, в Канаду и Америку.
Еще недавно считали, что нефть океана сосредоточена именно на шельфе, но за последние 10—15 лет обнаружены гигантские месторождения и на глубинах моря 2—4 км. Это меняет установившиеся представления о местах скопления углеводородов на дне океана. Здесь не шельф, а континентальный склон. Такие месторождения уже успешно разрабатываются, например, в Бразилии.
Почему мы отстали от других стран в освоении шельфа, наверное, можно объяснить. У нас большие запасы на суше, их пока хватает и себе и на экспорт. А добыча на шельфе стоит примерно втрое дороже. Отечественные компании на столь суровый шельф не спешат: сейчас, при высоких ценах на нефть, выгоднее вкладывать деньги в уже освоенные месторождения. Только вот что мы будем делать, когда легкодоступная нефть закончится? Как бы не опоздать с разработкой своих собственных богатств.
Редакция благодарит ЗАО «Севморнефтегаз» за предоставление ряда иллюстраций.
|
Надежное электрораспределение на нефтяной платформе | Rittal
Установка для добычи нефти в открытом море ставит высокие требования к используемому оборудованию. Максимальная безопасность при эксплуатации установки, а также допуск GL (Немецкий Лойд) — это только некоторые из основных требований. Особенно высокие требования ставятся в том случае, когда платформы для добычи нефти — например, Dragon Oil — работают без обслуживающего персонала. Для обеспечения надежного распределения энергии нефтяной концерн постоянно делает ставку на конструкцию 4b. Это требование ввел производитель распределительных устройств Promontan, использовав систему Ri4Power компании Rittal с программной поддержкой.
Международная компания по добыче нефти и газа Dragon Oil plc, Дубаи, добывает нефть и природный газ преимущественно в каспийском море перед побережьем Туркменистана. При строительстве новой нефтедобывающей платформы предприятие искало производителя распределительных устройств для распределения энергии. Dragon Oil нашел компанию Promontan GmbH из г. Вердер под Потсдамом. Подача энергии, для которой на нефтяной платформе используются дизельные генераторы, выполнена с использованием двух резервных устройств на 600 ампер. С использованием двенадцати выходных полей на потребители установки подается электрическая энергия. Кроме этого установлены пускатели двигателей для таких приводов, как насосы для морской воды, свежей воды и дизельного топлива. Остальными потребителями являются нагреватели, а также компрессоры для холодильных систем.
«Новым для нас было требование установки распределительного устройства формы 4b», поясняет Томас Шеллхорн, коммерческий директор Promontan GmbH. В распределительных устройствах формы 4b функциональные отсеки разных отводов отделены друг от друга перегородками. Преимущество этой конструкции заключается в том, что она обеспечивает повышенную безопасность оборудования и персонала – в особенности при возникновении неисправностей. «Мы быстро поняли, что это можно реализовать с помощью системы Rittal», говорит господин Шеллхорн.
Еще одним требованием было ограниченное свободное пространство на платформе. Распределительное устройство должно было быть на 50 процентов меньше аналогичных устройств. Для реализации проекта использовалась система Ri4Power компании Rittal, строящаяся на системе распределительных шкафов TS 8. При этом программное обеспечение «Power Engineering» компании Rittal оказывало поддержку на всех этапах от планирования до монтажа и обеспечило документацию распределительного устройства по стандарту.
Нефть и газ Сахалина
Добыча на Одопту производится с северной береговой площадки скважинами с большим отклонением от вертикали, при разработке используются наклонно-направленные и горизонтальные скважины. С береговой площадки, а также с морской платформы «Орлан» нефть добывают на Чайво, которое эксплуатируется с 2005 года. Разработка третьего месторождения проекта, Аркутун-Даги, стартовала последней – в 2015 году. Здесь была установлена уникальная морская нефтедобывающая платформа «Беркут» общим весом более 200 тыс. т.
В процессе разработки месторождений «Сахалина-1» неоднократно устанавливались мировые рекорды, при этом последующий превосходил предыдущий. Так, в 2011 году нефтяная скважина Одопту-море, пробуренная под острым углом к поверхности земли, длиной 12 345 м стала на тот момент самой длинной скважиной в мире. А в 2017 году с платформы «Орлан» на Чайво успешно провели бурение еще более протяженной скважины длиной 15 тыс. м.
Добываемые в рамках проекта «Сахалин-1» нефть и конденсат по магистральному нефтепроводу поступают на терминал в Де-Кастри и отгружаются на экспорт.
«Сахалин-2»
Оператор проекта – «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд.», акционерами которой являются Газпром (50%), «Шелл» (27,5%), «Мицуи» (12,5%) и «Мицубиси» (10%). Компания ведет разработку Пильтун-Астохского и Лунского месторождений с помощью трех морских буровых платформ. Старожил – первая в России морская нефтедобывающая платформа «Моликпак» – была установлена на Пильтун-Астохском месторождении в Охотском море в 1998 году, в 16 км от побережья, глубина моря в месте установки – 30 м. «Моликпак» означает «большая волна» на языке эскимосов Северной Канады, где эта платформа базировалась раньше.
Для установки в более глубоких водах у острова Сахалин к основанию платформы было добавлено 15-метровое стальное основание. Вначале платформа работала только в безледовый период, круглогодичная добыча с «Моликпака» началась в 2008 году. С этого же времени добыча нефти и попутного газа ведется и с платформы «Пильтун-Астохская-Б», которая была установлена на одноименном месторождении в 12 км от берега. Это самая крупная в проекте «Сахалин-2» платформа. К примеру, ее высота составляет 121 м от морского дна до верхней точки палубы (это как 30-этажный дом).
Как нефть попадает в океан?
Из этой суммы в отчете происхождение этой нефти оценивается следующим образом:
- Использование или потребление нефти (включая эксплуатационные сбросы с судов и сбросы из наземных источников): 37%
- Транспортировка (аварийные разливы с судов): 12%
- Извлечение: 3%
- Естественные выходы: 46%
Где бы ни потреблялась нефть, например, при производстве или при загрузке судна топливом, существуют возможности для разливов нефти.По данным Департамента экологии штата Вашингтон [PDF], большинство разливов, которые происходят во время заправки судна топливом, происходит из-за невнимательности, несоответствующей процедуры, процедурной ошибки или неправильного суждения — другими словами, из-за человеческой ошибки.
Обычно небольшие разливы, возникающие в результате потребления нефти, возникают в результате различных видов деятельности и фактически составляют большую часть нефти, разлитой людьми в море.
С другой стороны, когда произошел разлив нефти Exxon Valdez, сырая нефть находилась в транспорте.Поскольку нефть является международным товаром и пользуется постоянным спросом, всегда есть корабли, трубопроводы и (все чаще) поезда, перемещающие ее по всему миру.
По данным Международной федерации владельцев танкеров по борьбе с загрязнением, количество крупных разливов с танкеров и барж (более 2000 галлонов) резко сократилось с 1970 года. Это можно отчасти объяснить достижениями в области безопасности благодаря Закону о загрязнении нефтью 1990 года.
Хотя добыча нефти не считается крупным источником общего количества нефти, ежегодно сбрасываемой в море, разливы в результате морских разведочных работ и бурения могут быть огромными, когда они действительно случаются.Прорыв скважины, который вызвал разлив Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в 2010 году, является (очень крупным) примером разлива нефти, произошедшего во время добычи. Этот тип аварии происходит только там, где проводятся разведочные работы на нефть и буровые работы — в Соединенных Штатах, Мексиканский залив и воды у южного побережья Калифорнии являются основными районами.
Хотя технически это не «разлив нефти», просачивание нефти со дна океана естественным образом выделяет нефть из подземных резервуаров и представляет собой крупнейший источник нефти, поступающей в моря как в Соединенных Штатах, так и во всем мире.Несмотря на то, что просачивание не без своего собственного воздействия на морскую жизнь, естественные просачивания нефти медленно выделяют нефть с течением времени, позволяя экосистемам адаптироваться. Во время разлива нефти количество нефти, выпущенной за короткое время, может разрушить экосистему.
Воздействие, таким образом, определяется не только количеством нефти в окружающей среде, но также типом масла и тем, как быстро оно выделяется.
Разлив нефти в мае 2015 года на пляже Refugio State Beach был вызван разрывом трубопровода возле Санта-Барбары, Калифорния, рядом с Coal Oil Point, регионом, известным своими естественными просачиваниями.Нефть из просачивающихся там мест выбрасывает примерно 6 500-7 000 галлонов нефти в день (Lorenson et al., 2011) и является одной из самых активных в мире. Одна из задач реагирования во время этого разлива заключалась в том, чтобы различить нефть, которая текла прямо в океан из разрыва трубопровода, и нефть из продолжающихся утечек.
Чтобы быстро понять основные причины разливов нефти в океане, ознакомьтесь с нашей инфографикой:
Существует четыре основных способа попадания нефти в океан: естественные утечки, потребление, добыча и транспортировка нефти.(NOAA) Нажмите, чтобы увеличить.
Как так много нефти оказалось в океане?
Так же, как много нефти под сушей — ну, не так много, как раньше, — также много нефти под океанами. Но если нефть добывают из мертвых динозавров, как она попала в море?
Забавно, спросите вы. Трейс Домингес глубоко копает в сегодняшнем выпуске DNews.
Перво-наперво: нефть на самом деле не мертвые динозавры. По крайней мере, это не совсем мертвые динозавры.Известная нам нефть — это конечный результат чрезвычайно долгого и сложного процесса, который начинается с разложения нескольких различных органических материалов: растений, рыб, животных и, да, случайного птеродактиля.
Дно океана на самом деле является идеальным местом для образования нефти в течение миллионов лет. Большинство вещей, которые умирают в океане, в конечном итоге опускаются на дно. Многие вещи, которые умирают на суше, уносятся дождем в реки и в конечном итоге попадают в океан. А на дне океана не так много кислорода, что хорошо, когда вы пытаетесь превратить органические вещества в высокоэнергетические помои.
СВЯЗАННЫЙ: Может ли Ближний Восток выжить без нефти?
Живые существа состоят из белков, углеводов, липидов (или жиров) и лигнина (или древесных полимеров). Когда эти разлагающиеся органические вещества сжимаются — в бескислородной среде — они странным образом разрушаются. Добавьте тепло, давление и несколько миллионов лет, и отстой подвергнется химическим процессам, в результате которых образуются углеводородные цепочки. В конечном итоге они становятся нефтью или природным газом, в зависимости.
Интересный поворот заключается в следующем: месторождения нефти, которые существуют сейчас — места, которые мы бурим для добычи, — находятся там, где раньше были океаны, и не обязательно там, где они находятся сегодня.Вот почему мы находим нефть в неожиданных местах, таких как Аравийский полуостров или Техас. Конечно, поскольку 70 процентов поверхности Земли покрыто водой, множество отложений все еще находится под нашими существующими океанами.
Нам просто нужно спуститься к нему. Морская буровая установка, такая как Deepwater Horizon, может достигать высоты 10 000 футов до дна океана, а затем пробурить породу еще на 30 000 футов для извлечения нефти. Учтите, что самое высокое здание в мире, Бурдж-Халифа, составляет всего 2717 футов.Дикий.
— Гленн Макдональд
Подробнее:
Живая наука: загадочное происхождение и запасы нефти
Scientific American: Почему нефть обычно находят в пустынях и арктических районах?
Стэнфордский университет: Стэнфордские ученые узнают, как Пангея помогла добывать уголь
|
Нефть в океане | Прибрежный класс
- Сырая нефть, , также известная как нефть, представляет собой смесь встречающихся в природе углеводородов — соединений, содержащих только углерод и водород.
Нефтяные вышки добывают сырую нефть из-под поверхности земли.
- Сырая нефть находится глубоко под поверхностью Земли и образовалась из растений и животных, которые жили миллионы лет назад. Их разлагающиеся останки были покрыты слоем песка и ила. Тепло и давление, создаваемые слоями, превратили органические остатки в сырую нефть.
- Поскольку сырая нефть состоит из остатков организмов, сохранившихся в породах под поверхностью Земли с течением времени, она классифицируется как ископаемое топливо .
- Сырая нефть очищается, или перерабатывается в такие продукты, как дизельное топливо и бензин. Эти вещества сжигаются для производства энергии.
- Около 40% всей энергии, потребляемой в США, приходится на сырую нефть.
- Нефть также используется в производстве многих химических продуктов, включая фармацевтические препараты (медицина), удобрения, пестициды и пластмассы.
Сырая нефть содержится во многих предметах повседневного обихода, в том числе в удобрениях для растений.
- Сырая нефть со временем накапливается между подземными пластами породы.Область, где естественным образом собирается сырая нефть, называется нефтяным резервуаром .
- Чтобы добыть нефть в глубоких подземных резервуарах, мы должны пробурить скважины. Бурение на нефть — это процесс прокалывания поверхности земли и бурение слоев горных пород для добычи ископаемого топлива.
- Бурение на нефть ведется с 1800-х годов. Обычно это безопасно и эффективно, но человеческая ошибка и отказ конструкции могут привести к несчастным случаям, включая разливы нефти.
- Разлив нефти — это выброс жидкой нефти в окружающую среду в результате деятельности человека.Это форма загрязнения .
- Разливы нефти могут происходить на суше или в воде.
- Термин морской разлив нефти описывает любую ситуацию, когда нефть попадает в океан или прибрежные воды.
- На протяжении всей истории происходило несколько хорошо известных морских нефтяных разливов.
- В 1989 году в результате разлива нефти компании Exxon-Valdez в пролив Принца Уильяма на Аляске было извергнуто 11 миллионов галлонов сырой нефти.
Рабочие ликвидируют разлив нефти Exxon-Valdez на Аляске.
- В 1991 году около 400 миллионов галлонов сырой нефти было намеренно извергнуто в Персидский залив в начале войны в Персидском заливе, чтобы помешать высадке американских солдат.
- Разлив нефти BP Deepwater Horizon начался 20 апреля 2010 года в Мексиканском заливе, когда взорвалась нефтяная вышка. Сырая нефть хлынула в Персидский залив в течение 86 дней, вылив в Мексиканский залив более 5 миллионов баррелей (примерно 210 миллионов галлонов) нефти.
Нефтяная вышка Deepwater Horizon взорвалась в Мексиканском заливе.
- Разливы нефти на море могут вызвать серьезные и долговременные проблемы для окружающей среды и здоровья человека.
- Дикая природа часто становится промасленной или покрытой маслом. Выживание загрязненных нефтью животных ухудшается. Например, загрязненным нефтью птицам трудно кормиться и летать, а морским млекопитающим и рыбам трудно плавать и дышать.
Этот пеликан покрыт сырой нефтью.
- Многие организмы умирают после проглатывания токсичного масла во время кормления.
- Масло покрывает заросли водорослей и коралловые рифы, убивая организмы, которые являются важной средой обитания для тысяч видов.
- Разлив нефти Deepwater Horizon нанес ущерб многим экономически и рекреационно ценным рыбным популяциям Персидского залива. Прибрежные сообщества будут продолжать испытывать негативные экономические последствия в течение месяцев или даже лет после аварии.
- Масло токсично и может вызвать проблемы со здоровьем. После контакта с сырой нефтью у людей часто развиваются респираторные заболевания и кожные заболевания.
- Разливы нефти на море никогда не могут быть полностью устранены, потому что нефть быстро распространяется, поскольку она переносится течениями и разносится ветром.
- Есть несколько способов сдерживания и уменьшения воздействия крупных разливов нефти, но каждый метод имеет связанные с этим затраты и выгоды.
- При разливе нефти Deep Water Horizon было использовано рекордное количество диспергентов для очистки нефти. В результате масло перемешалось по всей толще воды.
- Поскольку нефть, обработанная диспергатором, оседает на морское дно, донные питатели случайно ее поглощают. Когда более крупные хищники поедают эти мелкие организмы, сырая нефть накапливается в пищевой цепи, вызывая токсичность у многих морских видов.
- В настоящее время степень воздействия разлива нефти Deepwater Horizon на окружающую среду и здоровье человека остается неизвестной.
Течения в Мексиканском заливе могут переносить сырую нефть в другие регионы Мирового океана.
Практика надлежащего управления
- Уменьшите потребление масла. Если вы собираетесь куда-нибудь поблизости, попросите разрешения прогуляться или покататься на велосипеде, вместо того чтобы подвозить взрослого. Это снижает количество сырой нефти, необходимой для заправки автомобиля.
Контрольные вопросы
- Что такое сырая нефть?
- Перечислите по крайней мере три распространенных использования сырой нефти в Соединенных Штатах.
- Как называется разлив нефти, начавшийся 20 апреля 2010 г. в Мексиканском заливе?
- Перечислите три негативных воздействия разливов нефти на окружающую среду.
- Что такое диспергенты? Объясните отрицательное воздействие диспергентов на окружающую среду.
Глоссарий
Биоремедиация: Процесс, в котором потребляющие углеводороды бактерии используются для разложения нефти на воду и углекислый газ.
Штанги: Большие плавучие барьеры, удерживающие масло и предотвращающие его распространение.
Горение: Процесс сжигания масла с поверхности воды.
Сырая нефть: Смесь углеводородов природного происхождения, обнаруженных глубоко под землей; образуется естественным образом из разлагающихся растений и животных, подвергающихся воздействию тепла и давления в течение миллионов лет.
Ток: Устойчивый поток воды в преобладающем направлении.
Диспергаторы: Химические вещества, используемые для разрушения нефти на мелкие капли, которые затем разбрасываются по всей толще воды.
Ископаемое топливо: Топливо, состоящее из останков организмов, сохраняющихся в породах под поверхностью Земли на протяжении миллионов лет; включает нефть, уголь и природный газ.
Углеводороды: Соединения, содержащие только углерод и водород.
Гипоксическая зона (мертвая зона): Области мирового океана с низким содержанием кислорода, где большинство организмов борется за выживание.
Разлив нефти на море: Любая ситуация, когда в результате деятельности человека нефть попадает в океан или прибрежные воды.
Бурение на нефть: Процесс вскрытия земной поверхности и слоев горных пород с целью извлечения ископаемого топлива.
Промасленный: Термин, используемый для описания диких животных, покрытых маслом.
Нефтяной резервуар: Область естественного скопления сырой нефти.
Разлив нефти: Выброс жидкой нефти в окружающую среду в результате деятельности человека.
Нефть: См. сырая нефть.
Загрязнение: Нежелательное состояние окружающей среды, загрязненное вредными веществами в результате деятельности человека.
Очищенная нефть: Сырая нефть, переработанная в другие продукты, включая дизельное топливо и бензин.
Skimming: Процесс снятия нефти с поверхности воды с помощью специально оборудованных лодок.
Сорбенты: Специальные впитывающие подушечки, используемые для впитывания масла с поверхности воды.
Вакуумирование: Процесс всасывания масла и воды с последующим разделением двух веществ с помощью центрифуги.
Как нефть питает глубокое море
Могут быть катастрофические результаты, когда большое количество нефти прольется в океан, как, например, когда буровая установка Deepwater Horizon взорвалась и выбросила нефть в Мексиканский залив в 2010 году. Но знаете ли вы, что немного нефти в океане есть действительно необходимо для выживания многих организмов? В глубоком море нет света, поэтому нефть и газ служат источником энергии для бактерий.Эти бактерии, в свою очередь, поедаются более крупными организмами, которые затем поедаются еще более крупными организмами, и так далее, по мере того, как вы продвигаетесь вверх по пищевой цепочке.
Обычно нефть, питающая организмы в глубоком море, не разливается там людьми, а постоянно вытекает из резервуаров глубоко под морским дном. Нефть в этих резервуарах образована из органических веществ (то есть растений или животных), которые были погребены в течение миллионов лет. Нефтяные компании напрямую подключаются к этим резервуарам, чтобы вывести нефть на поверхность для очистки и продажи.Но при естественных просачиваниях нефть постепенно вытекает из этих резервуаров, медленно продвигаясь через отложения к морскому дну.
Этот радужный блеск на поверхности моря выглядит так, как будто пузырьки нефти поднимаются на поверхность моря. (Лаборатория Макдональда, БСС)Вы даже можете найти доказательства утечек нефти на поверхности океана, где мы можем видеть непрерывные нефтяные пятна на много миль выше места выхода нефти. Когда вы идете в эти места и смотрите на воду с корабля, вы действительно можете увидеть, как поднимаются пузырьки масла и образуется радужный блеск на поверхности … запах тоже довольно резкий! Хотя большинство людей связывают такие пятна с разливами нефти, они также образуются естественным образом из некоторых из этих просачиваний.
В Мексиканском заливе выходы нефти часто связаны с твердыми ледяными структурами, называемыми газовыми гидратами, которые накапливаются на дне вокруг выхода. Газовый гидрат состоит из молекулы газа (часто метана), заключенной в клетку из молекул воды. Эти газоуловители имеют жесткую конструкцию, но очень чувствительны к температуре и давлению и при резких изменениях разваливаются. Когда они действительно распадаются, газ выходит в воду. Мы видим множество диких животных, включая бактериальные маты, ледяных червей (которые прячутся сквозь газовые гидраты и пасутся на бактериях), моллюсков, крабов, угрей и рыб, обитающих вокруг этих мест утечки.
Одна из моих исследовательских целей — определить, сколько нефти и газа выбрасывается из этих естественных просачиваний. Мы используем видеокамеры, чтобы снимать точки выхода пузырьков нефти на морском дне. Рядом с местом утечки помещается покадровая видеокамера, которую оставляют для видеосъемки в течение продолжительных периодов времени. Мы размещаем камеры на глубине около 4000 футов (1200 метров), что больше, чем может пойти любой дайвер. Вместо этого мы используем дистанционно управляемые аппараты (ROV), которыми управляют пилоты исследовательского судна, чтобы разместить камеру в нужном месте на дне океана.Мне даже посчастливилось спуститься в подводный аппарат ALVIN (от Океанографического института Вудс-Хоул) в прошлом году и увидеть морское дно собственными глазами! Когда мы возвращаем камеру обратно, я использую методы автоматической обработки изображений, которые я разработал для подсчета снятых пузырьков. Расчет количества и размера пузырьков может дать нам представление о том, сколько нефти и газа выделяется из естественных просачиваний.
В некоторых областях происходит быстрое высвобождение пузырьков, а в некоторых — очень медленно.Количество нефти и газа в пузырьках также различается. Некоторые участки естественного просачивания выделяют очень масляные пузырьки, которые мы можем определить по их темно-коричневому цвету. Другие имеют гораздо более высокое содержание газа, где вы видите блестящие прозрачные сферы, пузырись из газового гидрата. Мы все еще находимся в процессе изучения того, почему мы видим такие различия между выбросами пузырьков в отдельных областях естественного просачивания, но этот метод подсчета пузырьков, который я разработал, позволяет нам получить диапазон скорости выделения пузырьков.Зная, откуда берутся эти нефть и газ, как они проходят через отложения к морскому дну и сколько нефти и газа выбрасывается, мы можем начать понимать сложную динамику этих глубоководных систем просачивания.
Мы знаем, что миграция этой нефти и газа чрезвычайно важна для глубоководных сообществ. Глубокое море часто считается бесплодным и неблагоприятным местом для жизни; однако мы видим разнообразные скопления организмов вокруг этих естественных просачиваний. Присутствие и движение нефти и газа важно для процветания этих организмов и, возможно, может дать нам представление о том, как первые формы жизни развивались на Земле.
Наше исследование финансируется Исследовательской инициативой Мексиканского залива (GOMRI) через консорциум Deep Sea to Coast Connectivity in the Eastern Gulf (DEEP-C) и консорциум ECOGIG, который базируются в Государственном университете Флориды и Университете Миссисипи соответственно.
Инициатива по исследованиям в Мексиканском заливе (GoMRI) — это 10-летняя независимая исследовательская программа, созданная для изучения эффекта и потенциального связанного воздействия выбросов углеводородов на окружающую среду и здоровье населения, а также для разработки улучшенных мер по смягчению последствий разливов. технологии обнаружения, определения характеристик и восстановления нефти.Для получения дополнительной информации посетите http://gulfresearchinitiative.org/.
Как образуется масло | Ресурсы
Нефть — один из самых ценных ресурсов на планете, поскольку мы используем ее в автомобилях, домах и в различных других продуктах. В среднем мы используем более 19 миллионов баррелей нефти в день в США. Имея столько масла, сколько мы используем каждый год, важно понимать процесс его производства, чтобы мы могли использовать его рационально.
Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Лицензия США. Если вам нравится наша инфографика, не стесняйтесь поделиться ею на своем сайте, если вы добавите ссылку на этот пост, чтобы указать Smart Touch Energy как оригинального создателя изображения.
Что такое масло?
Нефть — это ископаемое топливо, состоящее из углерода и водорода. Для образования нефти требуется очень много времени и очень специфические обстоятельства, и большая часть нефти, которую мы используем сегодня, начала формироваться миллионы лет назад.
Примерно 10 процентов нефти , добываемой сегодня, образовалось в палеозойский период, который пришелся на период между 541 и 252 миллионами лет назад.Большая его часть образовалась в мезозойскую эру , которая произошла между 252 и 66 миллионами лет назад. Последние 20 процентов образовались во время кайнозоя, примерно 65 миллионов лет назад.
Как это образовано?
Как на самом деле образуется масло? Все начинается с древних мелководных океанов и микроскопических органических веществ, которые считали эти океаны своим домом — фитопланктона, зоопланктона и водорослей в дополнение к бактериям, которые процветали на этих теплых мелководьях.Когда организмы умирали, они поплыли на дно океана и смешались с глино-подобным материалом, из которого образовывались русла рек и океанов той эпохи.
Эта богатая органическими веществами грязь обволакивает мертвые органические вещества, предотвращая их разложение. По прошествии миллионов лет этот слой грязи сжимается и становится осадочной породой. Органический материал становится так называемым органическим сланцем.
Если сланец достаточно глубокий, на глубине от 1 до 2,5 миль ниже поверхности земли, он начинает нагреваться и испытывать дополнительное давление.Давление превращает органический сланец в горючий сланец, также известный как кероген. На этом этапе все становится немного сложнее. При температуре от до градусов Цельсия кероген превращается в нефть и природный газ. При температурах выше 160 образуется только природный газ или графит.
Этот диапазон температур известен как масляное окно. Нефть вытечет из горючего сланца и поднимется к воде выше, создавая резервуар. Это то, что ищут старатели при поиске новых участков для бурения — резервуаров, которые можно безопасно вскрыть, не нанося ущерба окружающей среде.
Как это получить?
Если изыскатель находит запечатанный резервуар, он может пробурить его и поместить в резервуар трубы, чтобы поднять нефть на поверхность, откуда ее можно транспортировать на нефтеперерабатывающий завод для обработки. Землетрясения и другие геологические изменения могут приблизить эти отложения к поверхности, облегчая нам доступ к нефти.
Как мы его используем?
Хотя вы можете думать о масле как о бензине для вашего автомобиля, мы используем его во множестве других продуктов .Сырая нефть является основным компонентом нефтехимического сырья, которое используется для производства пластмасс. Он также является основным компонентом ряда различных видов топлива, включая керосин, реактивное топливо и авиационный бензин.
Это даже под шинами, когда вы едете — нефть является основным компонентом асфальта и дорожного масла, которое используется для создания дорог и автомагистралей, пересекающих ландшафт.
Достаточно ли нефти, чтобы продержаться с нами вечно?
Если нефть постоянно образуется под воздействием тепла и давления земной мантии, хватит ли нефти на нас вечно?
Короткий ответ — нет.Мы быстро израсходуем всю доступную нефть в земной коре, и для ее образования потребуются миллионы лет. В нынешнем виде у нас, вероятно, закончится нефть когда-нибудь в следующем столетии, а это значит, что мы должны сохранить оставшуюся нефть. Использование меньшего количества бензина , которое имеет более низкое содержание энергии , чем другие виды топлива, такие как мазут, а также составляет почти половину нашего использования масла, является хорошим началом.
Как вид, мы должны более ответственно использовать масло.Планета может делать больше, но наш мир не становится меньше.
Нефть в океане: сложная смесь: нефть в океане
Мультимедийная презентация с участием ученых и инженеров, которые продолжили наследие Океанографического института Вудс-Холла в области исследований разливов нефти предоставление объективной информации о непосредственных и потенциальных воздействиях разлива Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. |
Увеличить изображение Это фото нефти и воды в Мексиканском заливе, сделанное в июне 2010 г. (Фото Мэтью Бартона, Океанографическое учреждение Вудс-Хоул) |
Увеличить изображение Источники нефти в океане. |
| Связанные файлы |
| Ссылки по теме |
Поскольку нефть не является отдельным веществом, ученые сталкиваются с рядом проблем, когда она попадает в такую сложную среду, как океан. Сырая нефть и многие продукты нефтепереработки представляют собой сложную смесь сотен химических веществ, каждый из которых обладает определенным набором поведения и потенциальными эффектами при попадании в морскую среду. Некоторые из этих веществ отличаются только расположением или ориентацией одного атома углерода в длинной молекулярной цепочке, состоящей из десятков атомов.
Несмотря на это, даже химические вещества с почти одинаковой молекулярной структурой могут вести себя по-разному после попадания в воду, атмосферу, отложения или организм.В результате ученые, изучающие нефть в морских условиях, часто говорят, что все разливы уникальны, и обнаруживают, что они должны задавать уникальный набор вопросов каждый раз, когда сосредотачиваются на новом месте или событии.
Source Matters
Нефть может поступать из различных источников, каждый из которых влияет на количество, тип и продолжительность разлива. В отчете « Нефть в море III », опубликованном Национальным исследовательским советом за 2003 год, эти источники были разделены на четыре категории: естественные просачивания, добыча нефти, транспортировка нефти и потребление нефти.Из них просачивание на сегодняшний день является самым крупным источником, на который приходится почти половина всех нефтяных соединений, ежегодно выбрасываемых в океан во всем мире. Просачивание также является единственным естественным источником поступления нефти в окружающую среду. Другими источниками, по порядку величины, являются добыча, транспортировка и потребление, и они связаны с деятельностью человека.
Важное различие между просачиванием и антропогенным воздействием состоит в том, что просачивание широко распространено по всему миру и происходит довольно медленно и относительно постоянной скоростью.На самом деле настолько постоянным, что некоторые животные и микробы эволюционировали, чтобы процветать в присутствии химикатов, которые текут с морского дна вблизи просачиваний. Исследования этих уникальных организмов и экосистем являются важной частью картины, которую ученые собирают, о том, как нефть влияет на морскую биологию.
Нефть, которая попадает в океан в результате добычи, транспортировки или потребления, часто привлекает больше внимания, чем утечка, потому что она более заметна. Эти события представляют интерес для ученых, потому что они, как правило, представляют собой большие поступления из одного источника и могут происходить в любой точке мира, часто в местах, которые имеют небольшую естественную способность справляться с загрязнением или вообще имеют ее.Воздействие загрязнения нефтью на отдельные растения и животных или на целые экосистемы варьируется от видимого и немедленного (например, удушение) до долгосрочного и в значительной степени скрытого (например, генетическое нарушение) и может иметь последствия для физической структуры или здоровья региона. в течение многих десятилетий. Человеческие системы, такие как водоснабжение, рыболовство и туризм, также уязвимы для разливов нефти, и это еще больше усложняет попытки понять все последствия того или иного события.
Время — ключ к пониманию
Со временем углеводороды, составляющие нефть, меняются, когда попадают в океан.Некоторые испаряются, некоторые растворяются в толще воды, некоторые попадают в отложения или потребляются бактериями и животными. Эти процессы сильно различаются и зависят от состава, количества и продолжительности разлива; его местонахождение и сезонность; а также характер деятельности по очистке. Даже нормативные и правовые решения могут повлиять на то, где нефть попадает в окружающую среду и какую форму в конечном итоге принимает.