Нефтяная промышленность - Экология - Скачать бесплатно
ОУ Муниципальная средняя (полная)
Общеобразовательная школа № 88.
Реферат по физике.
Энергетика ТЭК: Нефть. Нефтяная промышленность.
Автор: Димитров Иван.
Научный руководитель: Чукин Василий Васильевич.
Челябинск. 1999 год.
Аннотация.
В данном реферате рассказывается о том, что представляет собой
нефть. Выссказаны различные мнения учёных об образовании нефти. Отдельный
раздел реферата посвящён рассмотрению вопросов получения синтетической
нефти. Рассмотрены проекты замены нефти как топлива другими источниками
энергии. Рассматриваются экологические последствия добычи и использования
нефти.
The summary.
In the given abstract it is told that represents petroleum. Saying
the various judgements of the scientists about formation of petroleum. The
separate section of the abstract is devoted to consideration of problems of
deriving of synthetic petroleum. The projects replacements of petroleum as
fuel by other power sources are considered. The ecological consequences of
production and use of petroleum are considered.
Оглавление.
Введение. ………………………………………………………..стр. 4
Часть 1. Нефть. ………………………………………………….стр. 9
1. Что такое нефть? ………………………………………стр. 9
Горючие породы. ………………………………...стр. 9
2. Как образуется нефть? …………………………………стр. 11
Осадочные бассейны – родина нефти.
………….стр. 13
Современный взгляд на образование нефти.
…....стр. 15
3. Нефть – пища века. …………………………………….стр. 19
Часть 2. Нефтяная промышленность. ……………стр. 22
1. Её определение и состав. ………………………………стр. 22
2. Сложное положение в отрасли. ………………………..стр. 23
3. Нефтедобыча. ……………………………………………стр. 25
Её развитие и причины спада. …………………………..стр. 25
Размещение основных нефтеных баз России. …………стр. 29
Транспортировка нефти трубопроводами. …………….стр. 36
Характеристики и преимущества. ……………………...стр. 36
Развитие и размещение основных нефтепроводов. ……стр. 37
Часть 3. Другие источники нефти. ……………………стр. 40
1. «Небесная» нефть. …………………………………………….стр. 40
2. Нефть из камня. ……………………………………………….стр. 43
3. Дрова? Это неплохо. …………………………………………...стр. 46
Часть 4. Последствия интенсивной добычи. …стр. 51
1. Смертоносные туманы. ……………………………………..стр. 54
2. Чёрные океаны. ……………………………………………...стр. 59
3. Нефть, природа и человек. ………………………………….стр. 68
Заключение. …………………………………………………………..стр. 70
Список использованной литературы. …………………………………….стр. 74
Приложения. ........................................……………………………………стр. 75
Введение.
XX в. насыщен многими событиями, которые будоражили и потрясали
земную цивилизацию. Шла борьба за передел мира, за сферы экономического и
политического влияния, за источники минерального сырья. Среди этого,
клокочущего страстями, человеческого общества выделяется одна доминанта:
стремление обладать ресурсами „черного золота", столь необходимого для
прогрессивного развития промышленности. Образ молоха индустрии, алчущего
нефтяного допинга, рельефно выразил В.В. Маяковский в своих знаменитых
строках:
На кой они хрен мне,
финики эфти?!
Нефти хочу!
Н-е-ф-т-и!!!
Воистину ее жаждали все промышленные державы мира. Человек попадал в
жестокую зависимость от этого минерального сырья. Особенно остро это
ощутилось в период „топливного кризиса", разразившегося в начале 70-х гг.
Цены на сырье резко подскочили вверх, вызвав рост дороговизны жизни во всем
мире.
Если в средние века, когда людей манил блеск золота и алмазов, в
авантюры по добыче этих полезных ископаемых втягивались отдельные люди и
лишь как исключение некоторые государства, то в наши дни в погоню за
„черным золотом" вовлечены практически все промышленно развитые страны
мира.
Нефть известна давно. Археологи установили, что ее добывали и
использовали уже за 5- 6 тыс. лет до н.э. Наиболее древние промыслы
известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-ань.
Считают, что современный термин „нефть" произошел от слова „нафата", что на
языке народов Малой Азии означает просачиваться. Упоминание о нефти
встречается во многих древних рукописях и книгах. В частности, уже в Библии
говорится о смоляных ключах в окрестностях Мертвого моря.
Ни одна проблема, пожалуй, не волнует сегодня человечество
так, как топливо. Топливо – основа энергетики, промышленности, сельского
хозяйства, транспорта. Без топлива немыслима жизнь людей. [12. Стр. 33]
Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов
(атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и
отливов, ветряную и другие нетрадиционные источники). Однако главную роль в
обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные
ресурсы. Это четко отражает "приходная часть" топливно-энергетического
баланса.
Топливно-энергетический комплекс тесно связан со всей промышленностью
страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств. На ТЭК
приходиться 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции
России. Он использует 10% продукции машиностроительного комплекса, 12%
продукции металлургии, потребляет 2/3 труб в стране, дает больше половины
экспорта РФ и значительное количество сырья для химической промышленности.
Его доля в перевозках составляют 1/3 всех грузов по железным дорогам,
половину перевозок морского транспорта и всю транспортировку по
трубопроводам.
Топливно-энергетический комплекс имеет большую районообразовательную
функцию. С ним напрямую связано благосостояние всех граждан России, такие
проблемы, как безработица и инфляция.
Наибольшее значение в топливной промышленности страны принадлежит трем
отраслям: нефтяной, газовой и угольной, из которых особо выделяется
нефтяная.
Нефтяные базы были опорой советского руководства. Дешевая нефть
обеспечивала оттяжку структурной перестройки энергоемкой промышленности
СССР. Эта нефть привязывала страны восточного блока. Валютные доходы от ее
экспорта позволяли обеспечивать потребительский рынок импортными товарами.
С тех пор изменилось многое. Радикально перестраивается внутренняя
структура государства. Разворачивается процесс реорганизации российского
административного пространства. Появляются новые региональные образования.
Но нефть по-прежнему - важнейший источник валюты для страны.
Действительно, отрасли ТЭК дают не менее 60% валютных поступлений, в
Россию, позволяют иметь положительное внешнеторговое сальдо, поддерживать
курс рубля. Высоки доходы в бюджет страны от акцизов на нефть и
нефтепродукты. [9. Стр. 103]
Велика роль нефти и в политики. Регулирование поставок нефти в страны
ближнего зарубежья является, по сути дела, важным аргументом в диалоге с
новыми государствами.
Таким образом, нефть - это богатство России. Нефтяная промышленность РФ
тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства, имеет огромное
значение для российской экономики. Спрос на нефть всегда опережает
предложение, поэтому в успешном развитии нашей нефтедобывающей
промышленности заинтересованы практически все развитые государства мира.
Россия пока не выступала как активный самостоятельный субъект в мировой
энергетической политике, хотя малейшие социально-экономические и
политические обострения в Москве или Тюмени тут же отражаются на стоимости
нефти на биржах Нью-Йорка или Лондона.
До настоящего времени нефтяную политику определяли два картеля -
западный и восточный. Первый объединяет 6 крупнейших нефтяных компаний, на
которые приходятся 40% нефтедобычи стран, не входящих в ОПЕК. Совокупный
объем продаж этих компаний в 1991 году составил почти 400 млрд. долларов. В
восточный картель (ОПЕК) входят 13 стран, дающих 38 процентов всей мировой
добычи и 61 процент мирового экспорта нефти. Добыча России состовляет 10%
мировой, поэтому можно с уверенностью сказать, что страна занимает сильные
позиции на международном рынке нефти. Например, эксперты ОПЕК заявили, что
государства, входящие в эту организацию, не смогут восполнить нехватку
нефти, если мировой рынок покинет РФ (см. приложение 1; [7. Стр. 10] ).
Кроме того, в обозримом будущем нефть заменить нечем. Мировой спрос
будет расти на 1,5 процента в год, а предложение существенно не возрастет.
До энергетического кризиса 1973 года в течение 70 лет мировая добыча
практически удваивалась каждые десять лет. Однако сейчас из стран - членов
ОПЕК располагающих 66% мировых запасов, лишь четыре страны могут ощутимо
увеличить объем нефтидобычи (Саудовская Аравия, Кувейт, Нигерия, Габон).
Тем более существенной становиться роль России, иначе ряд экспертов не
исключают возможность скорого возникновения очередного энергетического
кризиса.
Итак, нефть и российская нефтяная промышленность имеют важнейшее
значение для нашей страны и всего мира в целом. [3. Стр. 164-167]
Успехи нефтяников бесспорны и в области поиска новых крупных
месторождений нефти и газа, и в области их разработки. Тем не менее время,
когда запасы этих уникальных природных соединений истощатся, с каждым годом
становится все ближе. Уже сейчас ученые многих стран задумываются над
проблемой получения УВ искусственным путем. В лабораторных условиях была
доказана принципиальная возможность этого. Вспомним хотя бы опыты К.
Энглера по перегонке сельдевого жира. Но нам нужна нефть в промышленных
масштабах.
Начав эксплуатацию месторождений нефти и газа, человек, сам того не
подозревая, выпустил джина из бутылки. Поначалу казалось, что нефть
приносит людям только выгоду, но постепенно выяснилось, что использование
ее имеет и оборотную сторону. Чего же больше приносит нефть, пользы или
вреда? Каковы последствия ее применения? Не окажутся ли они роковыми для
человечества?
Спору нет: нефть и газ - наиболее эффективное и наиболее удобное на
сегодня топливо. К сожалению, более 90 % добытых нефти и газа сжигаются в
промышленных топках и в двигателях автомашин. В связи с этим и в ближайшие
десятилетия УВ будут составлять львиную долю в топливном балансе
человечества. Разумно ли использовать нефть и газ лишь как источник
энергии? Стало крылатым высказывание Д.И. Менделеева о том, что сжигать
нефть и газ - это все равно, что растапливать печь ассигнациями. К этой
мысли специалисты возвращаются и теперь. Американский ученый Ральф Лэпп в
одной из своих статей пишет: „Я считаю варварством сжигание уникального
наследия Земли - углеводородов - в форме нефти и природного газа. Сжигание
этих молекулярных структур только для получения тепла следует считать
преступлением". Красноречивее не скажешь.
Часть 1. Нефть.
1.Что такое нефть?
Горючие породы.
Нефть - это горная порода. Она относятся к группе осадочных пород
вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. Мы привыкли
считать, что порода - это твердое вещество, из которого состоит земная кора
и более глубокие недра Земли. Оказывается, есть и жидкие породы, и даже
газообразные. Одно из важных свойств нефти - способность гореть. Таким же
качеством обладает и ряд других осадочных пород: торф, бурый и каменный
уголь, антрацит. Все вместе горючие породы образуют особое семейство,
получившее название каустобиолитов (от греческих слов „каустос" - горючий,
„биос" - жизнь, „литое" - камень, т. е. горючий органический камень). Среди
них различают каустобиолиты угольного ряда и нефтяного ряда, последние
называются битумами. К ним-то и относится нефть.
Все каустобиолиты содержат углерод, водород и кислород, но в разном
соотношении. В химическом отношении нефть - это сложная смесь углеводородов
и углеродистых соединений, она состоит из следующих основных элементов:
углерод (84-87 %), водород (12-14 %), кислород, азот и сера (1-2 %),
содержание серы возрастает иногда до 3-5 %. В нефтях выделяют
углеводородную, асфальто-смолистую части, порфирины, серу и зольную часть.
Главную часть нефтей составляют три группы УВ: метановые, нафтеновые
и ароматические.
Метановые УВ (алкановые или алканы) химически наиболее устойчивы, они
относятся к предельным УВ и имеют формулу CnH2n+2. Если количество атомов
углерода в молекуле колеблется от 1 до 4 (СН4- СН4Н10), то УВ представляет
собой газ, от 5 до 16 (C5H16-C16H34) то это жидкие УВ, а если оно выше 16
(С17Н36 и т.д.) - твердые (например, парафин).
Нафтеновые (циклановые, или алициклические) УВ (CnH2n) имеют кольчатое
строение, поэтому их иногда называют карбоциклическими соединениями. Все
связи углерода с водородом здесь также насыщены, поэтому нафтеновые нефти
обладают устойчивыми свойствами.
Ароматические УВ, или арены (СnНn), наиболее бедны водородом. Молекула
имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода. Они так и называются -
ненасыщенными, или непредельными УВ. Отсюда их неустойчивость в химическом
отношении.
Асфальто-смолистая часть нефтей - это темноокрашенное вещество. Оно
частично растворяется в бензине. Растворившаяся часть называется
асфальтеном, нерастворившаяся - смолой. В составе смол содержится кислород
до 93 % от общего его количества в нефтях.
Порфирины – особые азотистые соединения органического происхождения.
Считают, что они образованы из хлорофилла растений и гемоглобина животных.
При температуре 200-250оС порфирины разрушаются.
Сера широко распространена в нефтях и в углеводородном газе и
содержится либо в свободном состоянии, либо в виде соединений (сероводород,
меркаптаны). Количество ее колеблется от 0,1% до 5 %.
Зольная часть - остаток, получающийся при сжигании нефти. Это различные
минеральные соединения, чаще всего железо, никель, ванадий, иногда соли
натрия.
К физическим свойствам нефтей относят плотность, вязкость, температуры
застывания, кипения и испарения, теплотворную способность, растворимость,
электрические и оптические свойства, люминесценцию и др.[13. Стр. 25-28]
2.Как образуется нефть?
История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемы
разгораются жаркие споры. Такие споры идут и о происхождении нефти. Они
начались в конце прошлого столетия и продолжаются до сих пор, то затихая,
то вспыхивая вновь.
Один из первых, кто высказал научно обоснованную концепцию о
происхождении нефти, был М.В.Ломоносов. В середине восемнадцатого века в
своём тракте «О слоях земных» великий русский учёный писал: „Выгоняется
подземным жаром из приготовляющихся каменных углей она бурая и черная
масляная материя ... и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и
сухих затверделых материй, каковы суть каменное масло, жидовская смола,
нефть, гагат, и сим подобное, которые хотя чистотой разнятся, однако из
одного начала происходят". Таким образом, более 200 лет назад была
высказана мысль об органическом происхождении нефти из каменного угля.
Исходное вещество было одно: органический материал, преобразованный сначала
в уголь, а потом в нефть.
М.В. Ломоносов был не единственный, кто высказывался по интересующему
нас вопросу в XVIII в. Правда, другие гипотезы того времени носили
курьезный характер. Один варшавский каноник утверждал, что Земля в райский
период была настолько плодородна, что на большую глубину содержала жировые
примеси. После грехопадения этот жир частично испарился, а частично
погрузился в землю, смешиваясь с разными веществами. Всемирный потоп
содействовал превращению его в нефть.
Известны и другие не менее „научные" гипотезы о происхождении нефти.
Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывает об одном
американском нефтепромышленнике конца прошлого века, считавшем, что нефть
возникла из мочи китов на дне полярных морей. По подземным каналам она
проникла в Пенсильванию.
В XIX в. среди ученых были распространены идеи, близкие к
представлениям М.В. Ломоносова. Споры велись главным образом вокруг
исходного материала: животные или растения? Немецкие ученые Г. Гефер и К.
Энглер в 1888 г. поставили опыты, доказавшие возможность получения нефти из
животных организмов. Была произведена перегонка сельдевого жира при
температуре 400 °С и давлении 1 МПа. Из 492 кг жира было получено масло,
горючие газы, вода, жиры и разные кислоты. Больше всего было отогнано масла
(299 кг, или 61 %) плотностью 0,8105 г/см3, состоящего на девять десятых из
УВ коричневого цвета. Последующей разгонкой из масла получили предельные УВ
(от пентана до нонана), парафин, смазочные масла, в состав которых входили
олефины и ароматические УВ. Позднее, в 1919 г. академиком Н.Д. Зелинским
был осуществлен похожий опыт, но исходным материалом служил органогенный ил
преимущественно растительного происхождения (сапропель) из озера Балхаш.
При его перегонке были получены: сырая смола - 63,2 %; кокс - 16,0%; газы
(метан, оксид углерода, водород, сероводород) - 20,8 %. При последующей
переработке смолы из нее извлекли бензин, керосин и тяжелые масла.
Таким образом, уже в конце прошлого столетия четко обособились два
полярных взгляда на проблему происхождения нефти: органическая и
неорганическая гипотезы. Заслуживает упоминания космическая гипотеза В.Д.
Соколова, высказанная им в 1892 г. По мнению этого ученого, в составе
первичного газопылевого облака, из которого образовалась Земля и другие
планеты Солнечной системы, находились УВ. По мере формирования Земли они
оказались в ее глубинном веществе, составляющем вторую оболочку планеты -
мантию. В дальнейшем при остывании мантии УВ начали выделяться из нее и
проникать по трещинам в рыхлые породы коры. Как видим, гипотеза В.Д.
Соколова - одна из разновидностей представлений о минеральном синтезе
нефти.
Несмотря на существование различных мнений, большинство специалистов-
нефтяников разделяют органическую теорию происхождения нефти. В современном
толковании она разработана в трудах многих отечественных ученых: А.А.
Бакирова, И.О. Брода, Н.Б. Вассоевича, В.В. Вебера, Н.А. Еременко, М.К.
Калинко, А.Э. Конторовича, И.И. Нестерова, С.Г. Неручева, А.А. Трофимука,
В.А. Успенского и зарубежных исследователей: Г. Крейчи-Графа, П. Смита, А.
Траска, Дж. Ханта, Б. Тиссо, У. Коломбо, А. Леворсена и др.[13. Стр. 28-31]
Осадочные бассейны – родина нефти.
Любое море заселено множеством животных и растений. Из всей морской
биомассы в образовании нефти ведущая роль принадлежит микроорганизмам -
планктону, 90 % которого занимают микроскопические водоросли
(фитопланктон). Именно планктон является основным источником органического
вещества (0В), которое содержится не только в осадочных илах на дне морей
или озер, но и в самой воде. В Атлантическом и Тихом океанах в 1 м3 воды
растворено 2 г органики, в водах Балтики и Каспия - 5-6 г, а в Азовском
море - 10 г. Интересно, что в составе растворенного 0В обнаружены жирные
кислоты, имеющие большое сходство с жирами планктона. В донных осадках
концентрация 0В еще выше. Это понятно, ведь большая часть отмирающих
организмов опускается на дно. Для захоронения органики предпочтительны
мелководные условия. Здесь вообще активнее идут процессы образования
осадков (глинистых, песчаных, известковых и т.д.), что способствует
относительно быстрому захоронению 0В и предохранению его от разложения. На
глубине, кроме того, органика успевает в значительной степени раствориться
и рассеяться в воде благодаря деятельности бактерий. Ежегодно в Мировом
океане образуется в среднем до 150 г 0В на 1 м2 дна, захороняется же в
осадках около 1 %.
Теперь посмотрим, что же происходит с 0В, которое оседает на морское
дно. Органика сравнительно быстро захороняется глинистыми, песчаными или
карбонатными осадками, которые приносятся с континентов или образуются
непосредственно в море. В составе органики имеются различные вещества,
наибольший интерес для последующего нефтеобразования представляют
битумоиды, которые извлекаются из 0В различными растворителями
(хлороформом, бензолом, эфиром). Источником битумоидов являются липоиды -
жиро-подобные соединения. В тканях организмов содержание липоидов
достаточно велико. В диатомовых водорослях, например, оно составляет 10-35
% от сухой массы. Количество битумоидов в донных осадках колеблется от 2 до
20 % всей органики. Кроме битумоидов в 0В содержатся уже готовые
углеводороды (от 0,1% до 3 %). В среднем на 1 м3 породы приходится 300 г, а
в некоторых случаях до 15 кг УВ. Общее же содержание рассеянных УВ в
осадочных породах континентов, по данным профессора Н.Б. Вассоевича,
составляет 70-80*1012 т, что в несколько десятков раз превышает
установленные запасы нефти (около 2,2*1012 т). Отсюда видно, что
накопившегося 0В было достаточно для образования выявленного количества
нефти.
Дисперсные УВ в осадочных породах и современных илах морей сходны с
нефтяными УВ, поэтому их стали называть рассеянной нефтью, или микронефтью.
Если учесть еще, что горные породы гидрофильны, т.е. смачиваются водой,
а не нефтью, то к горному давлению следует прибавить и капиллярные силы,
которые усиливают отжатие нефти.
Процесс ухода нефти из материнских пород (т.е. из тех, в которых она
образовалась) получил название первичной миграции, или эмиграции. Долгое
время вероятность этого процесса ряд ученых ставили под сомнение, это была
своеобразная ахиллесова пята органических гипотез происхождения нефти.
Однако в последние годы исследованиями геологов ИГИРГИ и ВНИГРИ доказана
возможность эмиграции нефти в виде растворов в сжатых газах и в воде. Попав
в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь. Путешествие по
коллекторам продолжается до тех пор, пока нефть не попадет в ловушку -
пласт, который способен удержать нефть в виде залежи. Таким образом, как
замечает Н.Б. Вассоевич: „Предыстория нефти начинается еще в живом
веществе, синтезирующем исходные для нее биохимические соединения, а
история нефти - с фоссилизации биогенного органического вещества в
осадках".
По мнению ряда ведущих отечественных и зарубежных нефтяников, проблема
происхождения нефти в принципе решена. С позиций органической теории
производится оценка перспектив нефтегазоносности малоизученных регионов,
определяются стратегия и тактика поисково-разведочных работ.[13. Стр. 31-
36]
Современный взгляд на образование нефти.
Характерной чертой современного развития геологии является формирование
нового геологического мышления, в основу которого положено представление о
горизонтальном движении отдельных блоков литосферы, так назьюаемых
литосферных плит. В недрах нашей планеты без устали происходит круговорот
вещества - конвектйвное движение. Оно начинается на глубине около 3 тыс. км
на границе адра и мантии, откуда горячий и относительно легкий материал
всплывает вверх и через 15-16 млн.лет достигает подошвы литосферы - верхней
и наиболее тонкой земной оболочки. Растекаясь по ее подошве, мантийное
вещество за счет сил вязкого трения „разрывает" литосферу на несколько
плит, которые раздвигаются от области выхода глубинного потока и дрейфуют в
горизонтальном направлении. В этом месте образуются вначале своеобразные
структуры в виде огромных провалов - рифты, а потом они трансформируются в
океан. В наши дни типичные континентальные рифты известны в Восточной
Африке, где они обычно заполнены водой (озера Ньяса,
|
