Добыча нафти і є

Добыча нафти і газа.

Нафта — це природна пальна масляниста рідина, що складається з суміші вуглеводнів найрізноманітнішого будівлі. Їх молекули є і короткі ланцюга атомів вуглецю, і довгі, і нормальні, і розгалужені, і замкнуті в кільця, і многокольчатые. Крім вуглеводнів нафту містить невеликі кількості кисневих і сірчистих сполук і зовсім небагато азотистих. Нафта і горючий газ зустрічаються в земних надрах як разом, і роздільно. Природний горючий газ складається з газоподібний вуглеводнів — метану, етана, пропана.

Нефть і горючий газ накопичуються в пористих породах, званих колекторами. Гарним колектором є пласт піщанику, укладений серед непроникних порід, як-от глини чи глинисті сланці, що перешкоджають відпливу нафти і є з природних резервуарів. Найбільш сприятливі умови для освіти родовищ нафти і є творяться у тому випадку, коли пласт піщанику зігнуть в складку, звернену склепінням догори. У цьому верхня частина такого бані буває заповнена газом, нижче розташовується нафту, та ще нижче — вода.

О тому, як утворилися родовища нафти і пального газу, вчені багато сперечаються. Одні геологи — прибічники гіпотези неорганічної походження — стверджують, що нафтові газові родовища утворилися внаслідок просочування із глибин Землі вуглецю і водню, їх об'єднання формі вуглеводнів та накопичення грошових в породах — коллекторах.

Другие геологи, більшість їх, вважають, що нафта, подібно вугіллю, виникла з органічної маси, похованою на глибину під морські опади, де з її виділялися горючі рідина й газ. Це органічна гіпотеза походження нафти і пального газу. Обидві ці гіпотези пояснюють частина фактів, але залишають без відповіді іншу їх часть.

Полная розробка теорії освіти нафти і пального газу ще на своїх майбутніх исследователей.

Группы нафтових і газових родовищ, подібно родовищам викопного вугілля, утворюють газонефтеносные басейни. Вони, зазвичай, присвячені прогибам земної кори, у яких залягають осадові породи; у складі є пласти хороших коллекторов.

В нашій країні давно відомий Каспійський нефтеносный басейн, розробка якого почалася районі Баку. У 1920;х роках відкрили Волго-Уральский басейн, який назвали Другим Баку. У 50-і роки було виявлено найбільший у світі Західно-Сибірський басейн нафти і є. Великі басейни, ще, відомий і за іншими районах країни — від берегів Льодовитого океану до пустель Середню Азію. Вони поширені як у материках, і під дном морів. Нафта, наприклад, видобувається із глибини Каспійського моря.

Россия займає одне з перших місць у світі з запасам нафти і є. Велике перевагу цих з корисними копалинами — порівняльне зручність транспортування газу. По трубопроводах нафту й війни газ надходять за тисячі кілометрів за фабрики, заводи і електростанції, де використовують як паливо, як для бензину, гасу, олій і для хімічної промисловості.

Добыча нафти і є. Як бурятів скважины

Очень цікава історія добування і нафтопереробки. Як і більшість інші джерела органічних речовин, вона була відома багатьом древнім народам. Розкопки на берегах Євфрату встановили, що з 6000—4000 років до зв. е. нафту застосовували як паливо. Є відомості, що маємо на Кавказі нафту використовувалася 2000 років тому. Арабський історик Истархи, котрий у Х в., свідчить, що віддавна бакинцы замість дров палили землю, просочену нафтою. Нафта здавна вивозили з Баку як освітлювального материала.

Бурение свердловин і промисловий видобуток нафти почалася, проте, набагато пізніше. У 50—60-х роках XX в. першому плані серед горючих копалин висунулися нафта та природний газ.

Работа автомобілів і літаків немислима без бензину, і гасу, на рідкому паливі працюють тепловози і кораблі. Переходять на дешеве газове паливо електростанції. З нафти і є роблять хімічні продукти, які роблять потім у синтетичні материалы.

Нефть та газу добувати простіше й дешевше, ніж уголь.

Главная машина у видобуток нафти і є — бурової верстат. Перші бурові верстати, що з’явилися сотні років тому вони, сутнісно, копіювали робітника, з ломом. Тільки брухт У цих перших верстатів був важче і за формою нагадував скоріш долото. Воно і називався — бурове долото. Його підвішували на линві, який то піднімали з допомогою ворота, то опускали. Такі машини називаються ударно-канатными. Їх можна зустріти де-не-де і нині, але вже вчорашніх днів техніки: аж надто повільно пробивають вони отвір камені, дуже багато витрачають енергії зря.

Гораздо швидше і вигідніше інший шлях буріння — роторний, у якому свердловина высверливается. До ажурної металевої четырехногой вишці висотою десь із десятиповерховий будинок підвішена товста сталева труба. Її обертає спеціальне пристрій — ротор. На нижньому кінці труби — бур. Принаймні того як свердловина стає глибше, трубу подовжують. Щоб зруйнована порода не забила свердловину, у ній насосом через трубу нагнітають глинистий розчин. Розчин полоще свердловину, забирає з її вгору по щілини між трубою і стінами свердловини зруйновану глину, піщаник, вапняк. Одночасно щільна рідина підтримує стінки свердловини, аби дати їм обрушиться.

Но і в роторного буріння є своєї вади. Що глибша свердловина, то воно працювати двигуну ротора, то повільніша йде буріння. Адже одна річ крутити трубу довжиною 5—10 м, коли буріння свердловини тільки розпочинається, і зовсім інше — крутити колону труб довжиною 500 м. Хіба робити, якщо глибина свердловини сягає 1 км? 2 км?

В 1922 р. радянські інженери М. А. Капелюшников, З. М. Волох і М. А. Корнєв вперше у світі побудували машину для буріння свердловин, у потрібно було крутити бурові труби. Винахідники помістили двигун не нагорі, а внизу, у самій свердловині — поруч із буровим інструментом. Тепер всю потужність двигун витрачав лише з обертання самого бура.

У цього верстата і двигун була незвичайна. Радянські інженери змусили той самий воду, що раніше лише вымывала із свердловини зруйновану породу, крутити бур. Тепер, як досягти дна свердловини, глинистий розчин крутив маленьку турбіну, прикріплену до самого буровому инструменту.

Новый верстат назвали турбобуром, згодом його вдосконалили, і нині у свердловину опускають кілька турбін, насаджених однією вал. Зрозуміло, що потужність такий «многотурбинной» машини в багато разів більше й буріння йде на багаторазово быстрее.

Другая чудова бурова машина — электробур, винайдений інженерами А. П. Островським і М. У. Александровим. Перші нафтові свердловини пробурили электробуром 1940 р. Але ця машини колона труб також обертається, працює тільки самий бурової інструмент. Але обертає їх водяний турбіна, а електричний двигун, поміщений у сталеву сорочку — кожух, заповнений олією. Олія постійно перебуває під високим тиском, тому навколишня вода неспроможна поринути у двигун. Щоб потужний двигун міг поміститися в вузької нафтової свердловині, довелося продовжувати його дуже високий, і двигун вийшов схожим на стовп: діаметр в нього, як в блюдця, а высота—6−7 м.

Бурение — основну роботу зосередили при видобутку нафти і є. На відміну, скажімо, від вугілля чи залізної руди нафта і природний газ непотрібно відокремлювати від навколишнього масиву машини чи вибухівкою, непотрібно піднімати на поверхню землі конвеєром чи вагонетки. Щойно свердловина досягла нафтоносного пласта, нафту, стиснута в надрах тиском газів і підземних вод, самотужки над силою рухається вверх.

По мері того як нафту виливається поверхню, тиск зменшується, і що залишилося в надрах нафту перестає текти вгору. Тоді через спеціально пробурені навколо нафтового родовища свердловини починають нагнітати воду. Вода тисне не на нафту і видавлює в поверхню по знову ожилої свердловині. Ну, а потім настає час, коли лише вода не може допомогти. Тоді, у нафтову свердловину опускають насос і починають викачувати з її нефть.

Хранение і транспортировка

Транспортировка нафти і є на нафтопереробні хімічні заводи і електростанції вельми зручне. По залізним і автомобільним дорогах нафту перевозять в цистернах, а, по морях і океанам—в нафтоналивних судах—танкерах. Але в часто нафту та газу можна подавати на будь-які відстані по трубам.

Нефтепроводы і газопроводы—магистрали з сталевих труб, покладених неглибоко у землі, — простягнулися упродовж десятків тисячі кілометрів.

А ось зберігати нафту й війни газ складніше, ніж вугілля й руду.

Для зберігання нафти і можуть отримуватися з нафтопродуктів, наприклад бензину, треба будувати спеціальні металеві резервуари. Вони на гігантські консервні банки. Стінки нафтосховищ забарвлюють сріблястою алюмінієвої фарбою, добре що відбиває стане сонячне проміння, щоб нафта і нафтопродукти не нагрівались. Для зберігання газу необхідні герметичні, газонепроницаемые резервуари. Щоб газ при хранений (і за перевезенні через моря, и океани) обіймав якнайменше місця, його сжижают, прохолоджуючи до температури — 160° З повагою та нижче. Скраплений газ бережуть у резервуарах з міцних алюмінієвих сплавів та спеціальної стали. Стінки роблять подвійні, а між стінками закладають який-небудь матеріал, погано проводить тепло, щоб газ не нагревался.

Но самі великі сховища зручніше і дешевше споруджувати під землею. Стінками підземних газосховищ служать непроникні пласти гірських порід. Щоб ці породи не вивалювалися і обрушувалися, їх бетонують. Є кілька способів зберігання скраплених газів під землею. У одних випадках сховище є порожнину, гірську вироблення, розташовану досить глибоко. У інших випадках — яму, котлован, закритий герметичною металевої кришкою, чи, краще сказати, крышей.

Переработка нафти і газа

В початку нафту і продукти її переробки (гас) застосовували висвітленню. Потім нафта та природний мазут почали вживати як паливо для парових котлів (пароплавних і паровозних), і навіть щоб одержати мастильних матеріалів. З появою двигунів внутрішнього згоряння, зокрема дизелів, продукти переробки нафти — гас, соляровое олію і більше важкі олії стали широко застосовувати як паливо. Саме ця викликало швидке розвиток видобування нафти й нафтопереробки. Найпростіший метод нафтопереробки — пряма гонка. Цей метод полягає в перегонці нафти при нагріванні в закритих казанах чи трубчастих печах. Спочатку отгоняются найбільш легкокипящие погони (бензин, нафта), потім тяжча — гас. Бензини складаються з вуглеводнів з 5—10 атомами вуглецю в молекулі, а гасові погоны—из вуглеводнів з 10—15 атомами вуглецю. Після перегонки залишається мазут — густий чорний рідина. Він вживається як паливо чи піддається нової перегонці, щоб виділити мастила: легкие—соляровые, важчі - веретенные і машинні і, нарешті, важкі — цилиндровые.

В початку нашого століття сталися докорінні зміни в нафтопереробці. Бистре поширення карбюраторних бензинових двигунів внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням для автомобілів (а в авіації) зажадало дуже багато бензину. Це привело насамперед до вдосконалення нафтовидобутку, бо за старому відкритому способі багато легкокипящих фракцій випаровувалося надворі. Однак це було досить. При прямий гонці виходило порівняно мало бензинових фракцій, і де вони могли задовольнити все зростаючий попит. Особливо гостро відчувався брак бензину на роки першої Першої світової. Тоді, у промисловість запроваджено крекинг-процесс — розкладання вуглеводнів нафти, під впливом високої температури. При нагріванні до 500—600° З углеводородные ланцюжка розриваються й утворяться осколки із меншим числом атомів вуглецю в молекулі, т. е. підвищується зміст легкокипящих фракцій. Промислове освоєння крекинг-процесса відразу підвищило ресурси бензину. Проте якість бензинів термічного крекінгу було завжди задовільним. А високоякісний бензин ж було авиации.

Русский хімік М. Д. Зелінський запропонував вдосконалити тріщання з допомогою прискорювачів процесу — каталізаторів. Як каталізатора він застосував хлористий алюміній. французькими інженерами було запропоновано алюмосиликатный каталізатор. У його присутності відбувалося освіту фракцій, містять високоякісний бензин, придатний авіаційних двигателей.

Однако життя йшла вперед. Бензинові двигуни внутрішнього згоряння ставали все быстроходнее, все міцніше й те водночас дедалі легша і від за величиною. Цього вдалося досягти, підвищуючи ступінь стискування палива на циліндрах двигуна. Однак у момент сильного та швидкого стискування паровоздушная суміш передчасно вибухала — детонировала. Це зумовлювало стукам в двигуні та втрати потужності. Боротьба детонацией на довгий час стало головним завданням поліпшення методів нафтопереробки. Виявилося, що різні вуглеводні, які у бензинах, детонують з різноманітною легкістю. Вуглеводні із дуже розгалуженими ланцюжками атомів, і навіть ароматні детонировали важче, ніж вуглеводні із нормальною ланцюжком атомів углерода.

Способность бензинів протистояти детонації характеризують так званим октановим числом: чим він вище, тим бензин краще. Отже, і: потрібно переробляти так, щоб одержувати бензини з можливо великими октановыми числами. Крім каталітичного крекінгу з’явилися нові процеси нафтопереробки — риформинг, платформинг. Особливого значення у яких отримали реакції ароматизації нафтових вуглеводнів, відкриті й розроблені радянськими хіміками. Промисловість стала навіть у шлях синтезу вуглеводнів з розгалуженою ланцюгом (изооктана і триптана), щоб використовувати їх як добавки до бензинів підвищити, таким чином, антидетонационные властивості. Особливо успішно почали застосовувати спеціальні добавки до палива — звані антидетонаторы. Додані в невелику кількість до бензину, вони значно підвищують його октанове число. Такий тетраетилсвинець (скорочено ТЕС). Бензин з цим антидетонатором (этилированный) дуже уїдливий. Будьте завжди обережні з этилированным бензином: не обливайте їм руки, намагайтеся, щоб бензин випадково потрапляв вас у рот чи в глаза.

Теперь знайдено найкращий антидетонатор, ніж ТЕС. Це речовина зі складною назвою — циклопентадиенилтрикарбонил марганцю, чи ЦТМ. Як очевидно з назви, це органічне речовина містить марганець. Незабаром з’явиться у гаражах «марганцеві» бензины.

Казалось, переробка вирішила всі проблеми, поставлені перед ній автомобільними і авіаційними конструкторами. Та життя йшла вперед, і зміну двигунам внутрішнього згоряння прийшли реактивні і ракетні двигуни. Виявилося, що саме непотрібні високі октановые числа. Навпаки, краще паливо — це вуглеводні з прямими малоразветвленными ланцюжками атомів вуглецю чи кільчасті, до того ж не бензинові фракції, а гасові і солярні. Усі навпаки! І знову пошук, знову відкриття, знову зміни нефтепереработки.

И це ще все! До цього часу йшлося і про застосуванні нафтопродуктів на яких як паливо. Змінювалися типи двигунів: від парових машин до дизелям, до бензиновим моторам, потім до реактивним двигунам. Однак у них використовувалося лише тепло образующееся при згорянні топлива!

Для химика-органика спалювання нафтових вуглеводнів — непрощенне марнотратство. Ці ж вуглеводні потрібні для хімічного синтезу! З на них можна зробити багато цінних хімічних продуктів! І нафтохімічний синтез виступив потужним конкурентом транспорту в споживанні нафти. Насамперед пішли у справа нафтові гази, які з вуглеводнів із малими ланцюжками атомів вуглецю — від 1 до 5. З етилену СН2 = СН2 можна отримувати етиловий спирт, та якщо з нього — синтетичний каучук (СК). З етилену ж виходить прекрасний відомий полімер поліетилен. З пропилену СН3СН = СН2 можна отримати роботу изопропиловый спирт і ацетон; пропілен потрібен для фенолу, нарешті, нього можна отримати поліпропілен і акрилонитрил—сырье для синтетичної вовни. Інші нафтові гази теж знаходять важливе використання у нафтохімічному синтезі. Отже нафтопереробку потрібно вести інакше. Потрібно отримувати якнайбільше газів, молекули яких містять подвійні зв’язок між атомами углерода.

Между нафтою — паливом і нафтою — хімічним сировиною почалася напружена борьба.

Конечно, в час й у найближчим часом нафту використовуватимуть переважно як паливо. Проте частка нафти, що на хімічну переробку, безупинно возрастает.

А зовсім нещодавно з’явилася іще одна можливий споживач нафти. Він поки що «немовля», і його багато нафти непотрібно. Але хто знає? Це мікробіологічна переробка нафти… білки. Знайшлися бактерії, що добре живуть на нафти споживаючи її для харчування. Нафта зникає, бактерії ростуть. Поступово (і ні вже повільно) зникає значної частини нафти, і замість неї утворюється маса клітин бактерій, яка містить багато білка, яких можна використовувати як корм. У час чиняться спроби виростити такі бактерії, які поглинали із нафти лише непотрібні домішки. Це можуть призвести до появи мікробіологічних нефтеочистительных заводів, побічної продукцією яких буде кормової белок.

До цього часу йшла промову про газах нафтопереробки. Проте й природного газу, утворює величезні скупчення в товщі землі. Природний газ основному складається з метану СН4. Він видобувається в величезних кількостях і використовують як пальне для промислових і побутових цілей. Разом з нафтовими газами, супутніми нафти, і газам нафтопереробки природного газу є важливим джерелом для синтезу різноманітних органічних речовин. Найбільший хімічний споживач газу — промисловість полімерних матеріалів.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.