Энергетические ресурсы Земли (стр. 2 )

Влажность W - это количество влаги (воды) в топливе, выражен­ное в процентах. Повышенная влажность снижает теплоту сгорания топ­лива и вызывает большие трудности при сжигании. Высокую влажность (до 50%) имеют бурые угли и торф, поэтому теплота сгорания их не­велика (8-10 МДж/кг). Влажность каменных углей значительно ниже и составляет 5 - 8%.

Для сравнения топлив с различной влажностью, зольностью и сернистостью используют приведенные характеристики, под которыми понимают характеристики рабочей массы топлива, отнесенные к низшей теплоте его сгорания. Приведенные влажность WПР, зольность АПР и сернистость SПР, ( %*кг)/МДж, определяются по следующим формулам:

(1.8)

Топлива с WПР < 0.7 считаются маловажными, а с WПР > 1.9 – высоковажными. Топлива с AПР £ 1 называют малозольными, а с AПР ³ 5 высокозольными.

1.1. Нефтяное топливо

Сырая нефть, поступающая из скважин, представляет собой смесь углеводородов от летучих газолинов до очень вязких гудронов. В ее состав входят парафины, циклопарафины, или лигроины, и ароматичес­кие смолы. В небольших количествах в ней содержатся также другие элементы, химически связанные с молекулами углеводородов: сера (до 6%), кислород (до 4%), азот (до 1%) и следы некоторых металлов. По своим характеристикам нефть неоднородна, и эта неоднородность обусловлена различным растительным происхождением её. Содержание парафина, серы, вязкость, цвет и многие другие характеристики значительно различаются, что определяет возможность производства тех или иных нефтепродуктов.

Нефть в сыром виде не находит широкого применения, но она мо­жет быть превращена в ценные нефтепродукты путем переработки, ко­торая включает три основных процесса: физическое разделение смеси, риформинг и ректификацию.

Нефть в жидком состоянии залегает в геологических осадочных породах, которые широко распространены. Поскольку этот тип геоло­гических формаций и их размещение на земном шаре хорошо изучены, можно произвести оценку суммарных ресурсов нефти. Оценки такого рода существуют, и согласно им общие геологические ресурсы нефти составляют 180 -290 млрд. т. Вероятно, суммарная мировая добыча неф­ти с 1857 г. (года начала добычи) до того момента в будущем, когда промышленная эксплуатация месторождений перестанет быть экономи­чески рентабельной, будет находиться в рамках этих двух крайних оценок: Введение

где Q¥ - общие геологические запасы; dQp/dt - темпы добычи нефти.

Рис. 1.1. Полные циклы мировой добычи нефти

На рис.1.1 приведены прогнозируемые циклы мировой добычи нефти исходя из C¥ = 185 млрд. т (кривая 1) и C¥ = 288 млрд. т (кривая 2). Как видно из этого рисунка для нижней оценки C¥ = 185 млрд. т 80% всех мировых ресурсов нефти будет извлечено из земли в 2020 г., а для верхней оценки C¥ = 288 млрд. т - в 2026г.

Данные оценки являются ориентировочными, так как открытие новых месторождений нефти продолжается. Кроме того, они не учитывают за­пасы нефти в твердом состоянии в битуминозных песках и сланцах. Процесс дистилляции битуминозных песков и сланцев не вызывает принципиальных технических трудностей, однако стоимость нефти, по­лучаемой таким образом, значительно возрастает. Ниже дана оценка разведанных запасов нефти в мире по состоянию на начало 1980 г., млрд. т:

СССР....................................................................................................... 5,7

Западная Европа.................................................................................... 1,9

Африка.................................................................................................... 7,9

Ближний Восток.................................................................................... 49,2

Азия. Дальний Восток.......................................................................... 3,2

Океания.................................................................................................. 2,2

США....................................................................................................... 3,7

Латинская Америка............................................................................... 9,2

Добыча нефти по основным регионам мира %. составляла:

СССР....................................................................................................... 19

Остальные страны Европы................................................................... 3

Страны Ближнего и Среднего Востока.............................................. 35,2

Остальные страны Азии....................................................................... 8,2

США....................................................................................................... 14,3

Венесуэла............................................................................................... 3,8

Остальные страны Американского континента................................ 6,5

Ливия...................................................................................................... 3,2

Нигерия.................................................................................................. 3,2

Остальные страны Африки.................................................................. 3,6

Из этих данных видно, что на страны Азии, Африки и Южной Аме­рики, в основном экспортирующие нефть, приходится около 2/3 ее ми­ровой добычи. Стоимость добычи нефти также резко неравномерна. На­именьшая стоимость добычи в районах Ближнего и Среднего Востока, наибольшая - в ряде районов США и Западной Европы.

Доля нефти в мировом энергетическом балансе составляет около 40%. В связи с ограниченными запасами и ростом цен на нее многие страны пошли по пути "бега от нефти", т. е. по пути замены ее дру­гими энергоносителями. Больших успехов в этом направлении добились Япония и Германия.

Как видно из приведенного анализа, мировые ресурсы нефти ог­раничены. Разведанные запасы нефти составляют около 60% ее общих ресурсов. Эффективной мерой, с помощью которой можно добиться их скорейшего увеличения, является внедрение методов, повышающих неф­теотдачу пластов. Способы добычи, применяемые в настоящее время, позволяют извлекать из пластов всего около 30% нефти, оставляя в земле 70% содержащихся в ней запасов. Новые методы, способствующие увеличению нефтеотдачи пластов на 10 - 20% путем закачки воды и газа под давлением, могут повысить, мировые извлекаемый запасы неф­ти не менее чем на 30-60 млрд. т. В результате этого обеспеченность мира извлекаемыми запасами нефти может быть продлена на 10-20 лет. Большие надежды на рост запасов нефти связываются с разработками континентальных шельфов в США, России, Норвегии и других странах.

Рассмотрим состояние дел с нефтедобычей в бывшем СССР и в РФ.

В довоенный период в СССР в основном были известны запасы нефти лишь на Кавказе. В послевоенное время были открыты запасы нефти в Поволжье (Татарстан и Башкирия), Казахстане, а затем в Ко­ми АССР и на севере Западной Сибири (Тюменская и Томская области). В стране была создана Единая нефтеснабжающая система. В табл.1.1 приведены данные о динамике добычи нефти в бывшем СССР и РФ, млн. т.

Таблица 1.1

СССР	РФ
1970	1980	1984	1985	1990	1993	1995	2000
353	603	613	542	515	300	170-180	330-360

Потребности РФ в нефтяном топливе и сырье для нефтехимии в будущем будут возрастать. Сырьевая база нефтедобычи по объемным показателям в целом удовлетворительная, однако в перспективе будет происходить ухудшение структуры промышленных запасов нефти, что вызовет рост затрат на подготовку запасов и особенно добычу. Поэ­тому необходимо расширение геологоразведочных работ. Динамика до­бычи нефти будет зависеть от сроков подготовки и широкого освоения наиболее совершенных технологий повышения нефтеотдачи пластов: го­ризонтального бурения, гидроразрыва пластов, разработки глубоко залегающих нефтяных пластов и залежей тяжелой, нефти, мобильного оборудования для разработки мелких месторождений и т. д. Основное значение в обеспечении страны моторным топливом и сырьем для неф­техимии будет иметь углубление нефтепереработки с 63% в настоящее время до 74-76% в 2000 г. и до 84 - 87% в 2010 г., это вызовет не­обходимость коренной реконструкции действующих нефтеперерабатывающих заводов.

1.2. Природный газ

Природный газ, в основном метан, обнаруживается во многих случаях вместе с месторождениями нефти. Однако некоторые специа­листы считают, что месторождения нефти и газа не связаны между со­бой. Новейшие достижения в области энергетики, а также создание газопроводов большого диаметра и больших океанских танкеров, в ко­торых можно поддерживать достаточно низкую температуру, чтобы пе­ревозить сжиженный газ, обеспечивают хорошие перспективы для ис­пользования большей части всего имеющегося в недрах земли газа. Более тяжелые компоненты природного газа - этан, бутан, пропан и др. - при нормальных температуре и давлении (20°С и 0,1 МПа) находятся в жидком состоянии. При выходе природного газа из скважин их удаляют из газового потока для того, чтобы их конденсат не зат­руднял передачу газа.

В последнее время газ вместе с нефтью и углем является одним из трех основных мировых источников энергии. Это вызвано действием следующих факторов:

1) значительным ростом рентабельно извлекаемых запасов;

2) относительным увеличением спроса на газ, прежде всего в основных центрах потребления энергии, вызванным преимуществами этого вида топлива, включая универсальность применения, безотходное сжигание и эффективную транспортировку по подземным газопроводам;

3) возрастанием внимания рынка к ранее сжигавшемуся в факелах попутному нефтяному газу;