Полная версия
Загадки земных глубин: почему о нефти и газе так много говорят?
Алёна Тунч
Загадки земных глубин: почему о нефти и газе так много говорят?
Научное редактирование:
Иван Александрович Яшков, кандидат географических наук, заместитель директора по научной работе Музея геологии, нефти и газа, г. Ханты-Мансийск
Редакция выражает благодарность Музею геологии, нефти и газа за помощь при подготовке издания
© Тунч А., текст, 2023
© Тимошина А.А., иллюстрации, 2023
© Яшков И.А., научное редактирование, 2023
© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2023
* * *
Вступление
– Привет! Давайте знакомиться. Меня зовут Тимофей Рыжиков, но друзья зовут меня просто Тим.
Если тебе тоже любопытно, как устроен мир взрослых и кем ты можешь стать, когда вырастешь, мы точно подружимся. Я много читаю, путешествую, знакомлюсь с разными людьми. Так я узнаю много интересного. Хочешь познавать мир вместе со мной? Тогда вперед!
– А про меня ты не забыл? Как первому через забор перелезать, так Болтун. Как спасать от крыс на помойке, так тоже Болтун… Скоро с тобой я стану не рыжим, а седым котом!
– Ну, не ворчи, не обижайся, родной. Конечно, без тебя никуда. Ты мой самый верный мохнатый спутник!
– Хорошо, что у меня есть способность выбираться из любых переделок. Иначе с таким любопытным хозяином и не выживешь. Куда мы отправимся в этот раз? Сколько мне брать валерьянки с собой?
– Болтун! Я часто слышу, как мои родители и их друзья говорят про нефть и газ. Но сколько спрашивал, толком объяснить не могут, что это за вещества такие и почему они так важны. Зато я точно знаю: кто работает в нефтегазовых компаниях, получает большую зарплату, а некоторые даже ездят в командировки по всему миру… А от профессии «геолог-нефтяник» вообще веет приключениями! Может, я вырасту и тоже смогу так работать? Открывать новые месторождения! Тогда будем тебе каждый день самые вкусные сосиски покупать…
– Сосиски – это хорошо, Тим. Знаешь, чем меня соблазнить. У тебя уже есть план?
– Давай для начала отправимся на ближайшую заправку. Я чувствую, что там нас ждет что-то интересное!
* * *
– Никого нет. Может, сейчас перерыв на обед? Давай подкрепимся и разведем костер, как будто у нас настоящий поход. Смотри, какой я молодец, даже спички захватил! Эй, Болтуша, ты чего?
– Фуххх… Едва успел затушить! Бедные мои лапки, обжег… Запомни: ни в коем случае нельзя ничего зажигать на заправке! Это очень опасно.
– Прости, я не увидел знак… Ой, смотри, а что там такое в луже?
– Осторожнее, а то испачкаетесь!
– Хорошо, что предупредили, а то я собрался лапы помыть в этой луже.
– Ух ты, а вы кто?
– Я Нефтяшка. Вместо крови во мне течет нефть, правда, она не обязательно черная, а может менять свой цвет.
– А меня зовут Огонек, я родился из природного газа, поэтому пламя у меня синего цвета.
– Я Тим, а это мой кот Болтун! Как удачно мы вас встретили! Мы как раз хотели больше узнать о нефти и газе.
– Не так уж сильно я хотел… Мне и дома на диване отлично лежалось.
– Что такое нефть? Как ее добывают? Почему она так дорого стоит? Как газ попадает в нашу плиту на кухне? Что за нефтяная лихорадка и как от нее лечиться?
– А ты, Тимоша, очень любознательный. Это хорошо. Мы обязательно постараемся ответить на все твои вопросы!
– Не смотрите, что мы такие маленькие. В каждой капле газа и нефти заключены все знания и опыт, начиная еще с самых древних времен.
– Нас ждет увлекательное путешествие в мир нефти и газа, где вначале я стану на время вашим проводником, а потом Огонек. Готовы?
– Конечно!
– Ради вкусных сосисок я подпишусь на очередную авантюру…
– Тогда повторяйте за мной:
Раз, два, три, четыре, пять,Собираться в путь опять.Солнце светит пусть для нас,Будут вечны нефть и газ!
Нефть
Что такое нефть?
– Ой, где это мы? Почему так темно?
– Хорошо, что мы, коты, умеем видеть в темноте.
– Мы сейчас глубоко под землей. Там, где находятся залежи важнейшего полезного ископаемого на нашей планете.
Мы используем нефть, чтобы получать топливо для транспорта. Из нефтепродуктов мы создаем множество материалов и вещей, которыми пользуемся каждый день.
Слово «нефть» пришло в Россию из персидского языка. «Naft» – так персы и арабы обозначали то, что извергается, выбрасывается наружу. Ведь изначально нефть добывали простым способом, когда она могла буквально «фонтанировать» из земли. Такое возможно, только если нефть находится очень близко к поверхности.
Римляне и греки называли нефть «каменным маслом». Видимо, уже в то время исследователи обратили внимание, что месторождения нефти располагаются в порах других пород. Выглядит это как пропитанная маслом «губка» из камня.
Так и родилось слово petroil: petrа («камень») + oleum («масло»). До сих пор оно используется в английском языке для обозначения нефти. Китайцы тоже называют нефть «каменным маслом», что на китайском языке звучит как «ши йоу».
СЫРАЯ НЕФТЬ ПОХОЖА НА РАСТИТЕЛЬНОЕ МАСЛО: ТАКАЯ ЖЕ ВЯЗКАЯ И ТЕКУЧАЯ. ОНА МОЖЕТ БЫТЬ ПРОЗРАЧНОЙ, СЛОВНО ВОДА. А БЫВАЕТ НЕФТЬ ПОЧТИ ЧЕРНАЯ И НАСТОЛЬКО ПЛОТНАЯ, ЧТО, ДАЖЕ ЕСЛИ ПЕРЕВЕРНУТЬ СОСУД, ЖИДКОСТЬ ОСТАНЕТСЯ НЕПОДВИЖНОЙ.
– Ух ты! Как же так получается? Что за фокус?
– В чем секрет фокуса? Все дело в разновидностях углеводородов, которые входят в состав нефтяного «коктейля», и как они сочетаются друг с другом. Давайте разбираться.
Из чего состоит нефть?
Нефть – сложное химическое соединение, причем нельзя вывести четкую формулу. В ее состав в среднем входит около 1000 компонентов, правда, многие элементы едва можно заметить, настолько их присутствие незначительно.
Основа нефти – это углерод, его может быть до 87 %. Именно этот химический элемент – словно фундамент, на котором строятся молекулы других соединений. Еще один важный элемент – водород, его в нефти меньше 14 %. Может присутствовать сера и азот, примерно по 1 %, они-то и придают «каменному маслу» необычный запах. А наличие тех или иных металлов, например железа, никеля, меди, хрома, влияет на оттенок нефти.
Еще в нефти могут содержаться вода и различные примеси, от которых нефть при добыче и переработке нужно очищать, чтобы получить желаемый продукт.
СОСТАВ НЕФТИ:
Какого цвета нефть?
– Тимоша, Болтун! А вы знаете, какого цвета нефть?
– Конечно знаем, черная!
– Многие, даже взрослые, уверены, что нефть должна быть непременно черного цвета. Но на самом деле нефть бывает разных оттенков. Это зависит от разных причин.
Например, ее состава, какие элементы и смолы есть внутри. А еще от того места, где находятся запасы, и на каком именно расстоянии от поверхности земли они лежат.
Чтобы лучше понять, какого цвета нефть, нужно налить вещество для пробы в прозрачный сосуд и посмотреть на свету, например, на солнце или на фоне лампы. При комнатном освещении любая нефть может показаться черной или коричневой.
Глубоко под землей можно обнаружить оранжевую нефть. Такого же оттенка, как твои волосы или шерсть у Болтуши. Это происходит за счет большего количества легких углеводородов. Такая нефть встречалась на некоторых месторождениях в Оренбургской области.
Выше, там, где содержание легких и тяжелых углеводородов в нефти примерно одинаково, это полезное ископаемое может иметь темно-зеленый оттенок. Например, такую нефть находят в Иране. Зеленый оттенок придает также высокое содержание в составе серы и определенных металлов.
Чаще всего в природе встречается нефть коричнево-бурых оттенков. Ученые заметили: чем больше в составе тяжелых углеводородов, тем темнее нефть.
В Азербайджане находили нефть даже необычного цвета с темно-синим отливом. Такую нефть еще называют бакинской, в честь столицы Азербайджана – Баку. Встречается синяя нефть очень редко. А вот самую темную нефть в России, ту самую черную, добывают в республике Татарстан.
Самой ценной считается нефть, у которой вообще нет никакого цвета, так что она почти прозрачная. Это значит, что в ней почти нет примесей, такая нефть требует минимальной очистки, что важно для производства и переработки в будущем. Но бесцветная нефть встречается в мире все реже. В России такую нефть находили в Западной Сибири.
7 ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ НЕФТИ
• Легко воспламеняется
• Горит и выделяет много энергии
• Не растворяется в воде
• Бывает разных цветов, от прозрачного до черного
• На вкус кисло-сладкая, с примесью горечи
• Способна растворяться, поэтому требует особого подхода к хранению и добыче
• Обычно имеет специфический запах с различными оттенками парафина, машинного масла, сероводорода
«Черное золото»
– Нефтяшка, возможно, ты слышал, как взрослые часто называют нефть «черным золотом». Но почему? Ведь золото – твердый металл, а нефть – жидкость. Что же у них общего?
– И нефть, и золото встречаются в природе довольно редко, стоят дорого. Добывать их непросто. Для добычи нефти нужно специальное оборудование, лопатой или топором тут не обойдешься. Это не в лес сходить, дров нарубить.
В XIX веке многие любители приключений мечтали разбогатеть и отправлялись на поиски золота и нефти, например, в Америку, Канаду или Африку. Их старания часто становились настолько навязчивыми и болезненными, что получили название «золотая лихорадка» и «нефтяная лихорадка». Кому-то из искателей везло, и он становился невероятно богатым. А кто-то тратил последние деньги и оставался ни с чем.
А еще в природе не существует золота черного цвета. Бывает белое, желтое и красное, а вот черное – нет. А вот нефть обычно имеет черный или темно-коричневый цвет. «Черное золото» – так люди хотели подчеркнуть уникальность и необычные свойства нефти.
Любопытно, что не так давно ювелиры научились делать золотые украшения и черного цвета. Для этого в сплав добавляют кобальт, чтобы изменить цвет, и хром, чтобы изделие получилось более прочным. Многие ценители готовы платить за «черное золото» большую цену. Ведь такие украшения выглядят необычно, редко бывают в продаже и доступны далеко не всем.
К тому же все, что ценно и редко, мы привыкли наделять качеством «золотой». Если кто-то поделился полезными советами или мудрыми мыслями, окружающие говорят: «Золотые слова». Прожив вместе 50 лет, наши бабушки и дедушки отмечают «золотую свадьбу». Родители и учителя призывают держаться «золотой середины», то есть избегать крайностей. Например, учить уроки, но делать перерывы на игры и отдых. Есть фрукты и ягоды, но не пытаться поглотить за один раз ведро клубники.
– Или два килограмма сосисок. Верно, Болтун?
– Ой, да сколько там в этих килограммах сосисок! Лучше, Нефтяшка, расскажи, как появилась нефть?
Откуда появилась нефть?
Ученые до сих пор спорят, как именно образовалась нефть. Одни считают, что нефть зародилась уже в тот момент, как только в космосе стала существовать наша планета Земля. А есть те, кто предполагает, что нефть – это вымершие динозавры, превратившиеся в жидкое топливо после долгих химических процессов.
Свою версию в 1876 году предложил и знаменитый российский ученый-химик Дмитрий Иванович Менделеев. По его мнению, когда образуются горы, по их трещинам постепенно просачивается вода. Уже на глубине, в недрах земли, при высокой температуре и давлении происходят химические реакции. В результате получаются углеводороды. Уже в виде нефти, по тому же пути, по трещинам-разломам, вещество поднимается обратно наверх, пока не упирается в горные породы, через которые уже не может выбраться наружу.
Но самой популярной версией остается биогенная теория. Там, где находят нефть, – обязательно должна была быть жизнь, ведь в ее составе высокое содержание органических соединений. Скорее всего, это были, конечно, не динозавры, а существа гораздо меньшие по размерам. Микроорганизмы вроде планктона и водорослей. Постепенно их останки скапливались, оседали на дно водоемов, океанов, чтобы уже там, под воздействием давления и температуры, превратиться в полезные ископаемые. Только представьте, как все гармонично устроено в природе!
Но, конечно, это процесс очень медленный. По подсчетам ученых, чтобы получить нефть из микроорганизмов, требуется от 50 млн до 350 млн лет. Это очень долго. Ни один человек за свою короткую жизнь не смог бы понаблюдать за этой реакцией от начала до конца.
– Нефтяшка, а ты знаешь, на сколько еще хватит запасов нефти? Что, если в недрах Земли больше не появится новых месторождений нефти?
– Специалисты считают, что запасов этого ископаемого хватит едва ли еще на 50 лет. А значит, человечеству нужно думать, где еще можно добыть нефть и чем ее получится заменить. Поэтому люди стремятся узнать, как все-таки образовалась нефть? Это помогло бы решить проблему.
Возможно, процесс образования нефти происходит постоянно, просто так медленно и так глубоко, что мы не можем этого увидеть и понять. В таком случае это возобновляемый ресурс. Сколько нефть ни добывай – она будет появляться снова. Тогда на Земле нефть будет всегда, и людям не о чем переживать.
РЕЦЕПТ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НЕФТИ
А сейчас, Тим и Болтун, я поделюсь с вами «рецептом» приготовления нефти. Этот долгий процесс состоит из нескольких стадий.
Так образуются места скопления нефти, откуда ее уже можно добывать. Их принято называть «месторождение», хотя рождается нефть в другом месте, а в таких «ловушках» только скапливается.
Как и когда начали добывать нефть
– Нефтяшка, а кто первый придумал добывать нефть?
– Предлагаю вместе отправиться в путешествие во времени. Мы перенесемся на несколько тысячелетий назад, чтобы узнать больше об истории нефти. Это только кажется, что нефть начали добывать совсем недавно. Уже 5000–6000 лет назад наши предки были знакомы с нефтью, но использовали так, как умели.
– Тимоша, не нравится мне эта идея с прошлым. Попадем еще к каким-нибудь древним людоедам или котоедам!
– Болтун, это же такой шанс! Мы обязательно должны все увидеть своими глазами! Как настоящие исследователи.
Как добывали нефть в древнем мире?
Не так давно археологи работали на раскопках древнего Вавилона, где обнаружили остатки строений, соединенных битумом. Удивительно, но люди нашли и начали использовать нефть больше 6500 лет назад! Видимо, кто-то из любопытных жителей обратил внимание, как из земли сочится необычная жидкость темного цвета. Местные жители называли это явление «смоляные фонтаны». А дальше, экспериментируя, поняли, что нефть может здорово пригодиться в быту.
Предположительно, это произошло в древнем государстве Месопотамия, где был построен знаменитый город Вавилон. Эта цивилизация находилась между двумя реками, Тигр и Евфрат, благодаря которым жители Месопотамии имели плодородные земли. Сейчас эти территории заняты новыми государствами: Турцией, Ираком, Сирией.
ПРОЙДИ ЛАБИРИНТ К НЕФТЯНОМУ МЕСТОРОЖДЕНИЮ!
Конечно, в те времена люди еще не знали обо всех свойствах нефти. Технологий и знаний не хватало. Но все равно торговля нефтью шла довольно бойко. Те государства, где нефти не было, тоже хотели получить ее для себя. Несколько городов на Ближнем Востоке начали продавать нефть тем, кому она была нужна. Благодаря заработанным деньгам города процветали и росли на глазах. Как использовали нефть, мы еще поговорим отдельно.
Темную жидкость, которая сама просачивалась на земную поверхность, собирали практически вручную. Люди копали лопатами колодцы, где скапливалась нефть. Часто нефть маслянистой пленкой покрывала водоемы, и ее аккуратно «вылавливали» из воды. А еще нефть извлекали из горных пород, которые впитывали горючее, словно губка. Легче всего было добывать «фонтанирующую» нефть. Она как будто сама «течет» в руки. Но не везде можно было найти такие запасы. Такие находки считались большой удачей.
– Видишь, Болтун, все совсем не так страшно. Тащи лопату и ведро, сейчас мы тоже будем добывать «черное золото».
– Тим, в Древнем Египте коты – священны. Тут есть даже богиня-кошка по имени Бастет. Нас надо любить, кормить и поклоняться, а не лопаты заставлять таскать!
– Нефтяшка, что-то мы так устали… А есть какие-то более легкие способы добычи нефти?
– Конечно! Я вам обо всем расскажу по порядку.
Первыми, у кого получилось качать нефть из недр Земли, стали прогрессивные китайцы. Случилось это в III–II веке до н. э., то есть больше 2000 лет назад. Причем с помощью скважин китайцы сначала добывали соль, а про нефть и не думали. Они качали соленую воду из глубин, а потом выпаривали из нее соль. Китайцам удавалось это делать с помощью бамбука с острым наконечником.
Конструкцию изобрел китайский инженер Ли Бин. Как это работало? Выкапывался колодец, в который вставляли трубу из дерева. Через нее с помощью специального механизма на каменное дно то опускали, то поднимали тяжелый металлический груз. Весил он около 200 кг, так что требовалось много людей и животных, чтобы вся конструкция заработала. Других источников энергии в то время не было, только физический труд. Груз действовал, словно сверло, и постепенно долбил крепкие горные породы. Воду или нефть, проступившую на дне колодца, откачивали с помощью бамбуковых труб.
Дело шло медленно. Если удавалось увеличить скважину на глубину 50–60 см – это был удачный день. В китайском музее, расположенном в городе Цзыгун, хранится копия одной из первых вышек для бурения. Причем построили ее китайцы без единого гвоздя!
Основные нефтепродукты
– Странно, почему люди считают нефть такой важной, Нефтяшка? Жидкость и жидкость. Да еще и несъедобная.
– Ты удивишься, Болтуша, но даже для изготовления твоих любимых сосисок и твоих любимых шоколадных конфет, Тимоша, нужна нефть. Я еще расскажу об этом дальше. Просто ее перерабатывают особым образом, чтобы получить другие нужные вещества и материалы. Есть несколько самых популярных нефтепродуктов: битум, мазут, гудрон и асфальт.
– Ого! Асфальт тоже делают из нефти?
– Да, Тим. И не только асфальт.
БИТУМЭтот материал получают из темных нефтепродуктов и довольно широко используют в строительстве и производстве. Битум нужен для гидроизоляции, чтобы защитить от проникновения воды. Например, из него делают специальную черепицу для домов. Еще битум пригождается для создания кабелей, красок и разных изделий из резины. Но чаще всего битум становится важной связкой между асфальтовым покрытием и дорожной основой. Битум – словно твердая смола, которая после застывания становится крепкой и прочной, словно камень.
МАЗУТ
Из остатков нефти после перегонки выделяют вязкую жидкость темного цвета. Это и есть мазут. Его используют как топливо для печей на производстве, а также на флоте, чтобы приводить в движение двигатели больших судов.
ГУДРОН
Гудрон – это самая тяжелая составляющая нефти, которая остается после выкипания. Вещество легко плавится, а после застывания становится твердым, похожим на асфальт с блестящим черным оттенком. В отличие от битума, гудрон – продукт не натуральный, а созданный человеком искусственно.
Гудрон высоко ценится в строительстве, чтобы делать надежную гидроизоляцию для колодцев, бассейнов, подвалов и крыш. Его используют для изготовления топлива, смазочных масел и других продуктов. Незаменим гудрон и при строительстве дорог.
АСФАЛЬТИзначально асфальт считался натуральной горной смолой, известной еще с древних времен. Пожалуй, это самый первый нефтепродукт, который освоили люди.
Ассирийцы, шумеры, финикийцы и египтяне одними из первых обнаружили, что асфальт можно использовать для строительства домов и кораблей. Например, пол в амбарах покрывали асфальтом, чтобы зерно не сгнило. А еще асфальт задействовали при создании картин и гравюр.
Одним из крупнейших известных месторождений было Мертвое море. Его даже называли «Асфальтовым». Куски асфальта всплывали прямо на поверхность воды. Один из последних кусков выловили в середине XX века, причем весил он 1000 кг!
Сегодня в природе асфальт добывают в этих странах: Россия, Израиль, Иордания, Франция, Канада, Венесуэла, Куба, США, Иран. А самые крупные залежи асфальта расположены в государстве Тринидад и Тобаго, где его добывают из озера Пич-Лейк. Когда-то на этом месте был грязевой вулкан. Асфальтом из этого водоема местные индейцы обмазывали свои каноэ.
Запасы этого асфальтового озера впечатляют: около 180 миллионов тонн! По подсчетам специалистов, этого хватит человечеству еще на 400 лет точно. Но на всякий случай люди научились делать искусственный асфальт. В его состав входит битум, песок, минеральный порошок и щебень.
В современном мире асфальт используют для строительства дорог, покрытия аэродромов, спортивных площадок, в качестве кровельного материала, чтобы защитить крыши домов, для изготовления различных замазок, лаков, красок и клеев.
Как использовали нефть?
– Нефтяшка, а зачем людям в древности нужна была нефть? У них ведь не было ни машин, ни самолетов.
– Человек отличается изобретательностью. Вот и люди пробовали и экспериментировали. Для чего они только не применяли нефть!
ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ. Нефтью пропитывали факелы, а чуть позже были придуманы примитивные светильники.
СМАЗЫВАЛИ КОЛЕСА НА ПОВОЗКАХ И КОЛЕСНИЦАХ. Нефть использовали при строительстве домов, чтобы защитить жилища от воды. Шумеры, жители Месопотамии, из нефти, песка и гравия делали кирпичи, а битумом промазывали швы.
ДЛЯ СОЗДАНИЯ МУМИЙ. Древние египтяне, смешивая нефть с другими смолами и маслами, создавали мумии.
УКРЕПЛЯЛИ БЕРЕГА ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ. Врачи пытались делать из горючей смеси лекарства. Например, для того, чтобы бороться с кожными заболеваниями и болью в суставах. Подобные рецепты, в чей состав входила нефть, придумывал и знаменитый древнегреческий врач Гиппократ.
ГЕРМЕТИК ДЛЯ ЛОДОК. Благодаря нефти вода не могла навредить кораблям, моряки спокойно путешествовали.
СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ. В VIII веке в Багдаде впервые начали строить дороги, добавляя в состав гудрон.
Древние постройки, для создания которых использовалась нефть
– Нефтяшка, получается, люди еще в Древнем мире строили из… нефти?
– Так и есть. В разных частях света, особенно на Ближнем Востоке, археологи находили сооружения, построенные с помощью нефтепродуктов. Это не только сама нефть, но и асфальт, битум и гудрон. Чего только не строили люди разных национальностей, жившие за несколько тысяч лет до нас! Дороги, дворцы, искусственные водоемы, крепости, дома… Есть несколько самых ярких находок, поражающих до сих пор.
