Происхождение нефти

Глава 1

1.ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ

Слово “нефть” появилось в русском языке в XVII веке и происходит от арабского “нафата”, что означает “извергать”. Так назвали в IV–III тыс. до н. э. жители Двуречья – древнего очага цивилизации – маслянистую через легковоспламеняющуюся жидкость, которая действительно иногда извергается на поверхность земли в виде фонтанов. Сейчас на его территории располагаются крупнейшие нефтеперерабатывающие страны Ирак и Кувейт.

Происхождение нефти

Миллионы лет назад растения и животные, обитавшие в древних морях, после смерти  оседали на дно, разлагались и заносились илом. Постепенно ил превратился в твердые породы, которые под действием тепла, идущего из недр Земли, за миллионы лет превратились в нефть. Основным исходным веществом нефти является планктон, обеспечивающий накопление осадков сапропелевого типа, характеризующегося высоким содержанием водорода. Пластовая нефть, находящаяся в залежах на различной глубине, в различной степени насыщена газообразными углеводородами.

2.География мировых ресурсов.

В начале XIX века нефть добывалась в 19 странах, в  основном с помощью колодцев. Главными районами нефтедобычи были Баку в Российской империи, Пенсильвания в США и Индонезия. В настоящее время насчитывается свыше 8о нефтедобывающих стран во всех частях света кроме Антарктиды.

Больше всего нефти сосредоточено в Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, в Западной Сибири и Казахстане. Крупнейшее месторождения есть также в Северной и Южной Америке и Северном море у берегов Европы.

  Главная особенность географии мировых ресурсов нефти заключается в том, что большая часть из них приходиться на развивающиеся страны, в первую очередь Ближнего востока. Ведущее же место по добыче нефти занимают США, Саудовская Аравия, Россия. Растет добыча нефти в КНР.  В США добыча нефти ведется на ге, а в последние годы на шельфе Аляски.

Нефть - основное природное богатство Ближнего востока, при этом в Саудовской Аравии находится около четверти мировых запасов нефти. В число ведущих поставщиков нефти входят также Ирак, Иран, Кувейт, Оман, Катар, Бахрейн и Объединенные Арабские Эмираты.

Нефтедобыча на территории России достигла своего максимума в 1987г. - тогда наша страна находилась на первом месте в мире.

Около 2/3 российской нефти добывается в Среднем Приобье, в основном на территории Ханты-мансийского автономного округа, частично в Ямало-ненецком округе  и в Томской области. Второй крупный район нефтедобычи - Волго-уральский. Здесь нефть начала добываться с 50-х гг. Остальные районы нефтедобычи в совокупности дают менее 10% и не определяют ситуацию в целом. Однако нефтедобыча в них оказывает воздействие на развитие самих этих регионов. Перспективными районами добычи в России считаются шельф побережья Баренцева моря и Охотского моря. Интенсивная нефтеразведка ведется в Нижнем Поволжье. Возможно, что большие запасы хранит в себе полуостров Таймыр.

2.Физические свойства нефти.

Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета, с характерным запахом. Она немного легче воды и практически в ней не растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у неё нет определенной температуры кипения.

3.Применение нефтепродуктов.

Нефтяная промышленность зародилась в середине ХIХ века. Из нефти получали осветительное масло, названое в России “фотогеном”, а в Америке – “керосином”. Добывалась нефть в небольших количествах в основном из неглубоких колодцев. Промышленная революция и широкое использование паровых машин потребовали более качественного горючего для освещения фабрик, а также смазочных веществ. В практику вошли буровые скважины. Нефть являются основой топливно–энергетического комплекса (ТЭК - 48% в перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости добычи.), это еще и основа сырья для органического синтеза.

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8 % от объема мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10—20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые;

ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы,

этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Истощение ресурсов нефти, рост цен на нее и др причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

  4.Нефть и политика.

В XX веке ни один другой вид первичных энергоресурсов не оказал столь большого влияния на экономическое и социальное развитие как нефть. Она определяет политику государств, особенно тех, которые природа обделила нефтяными местонахождениями. Нефть добывают в 80 странах мира. Но географию этой отрасли определяют страны “первой десятки”, для большинства из которых нефтяная промышленность стала важной, а иногда и единственной отраслью международной специализации (Ирак, ОАЭ, Катар).Одна из особенностей географии мировой нефтяной промышленности заключается в том, что более 4/5 запасов  добычи нефти приходится на развивающиеся страны. Эти страны, в особенности страны – члены ОПЕК, выступают и в качестве ее главных экспортеров: 

ОПЕК: Алжир, Венесуэла, Габон, Индонезия, Ирак, Ирак, Катар, Кувейт, Ливия, Нигерия, ОАЭ, Оман, Саудовская Аравия. В международную торговлю поступает 40 % всей добываемой нефти. 

  Страны ОПЕК устанавливают квоту на добычу. Ни больше, ни меньше, для поддержания уровня мировых цен на сырую нефть в зависимости от качества. Поднимать добычу нельзя – цены поползут вниз, снижать – значит, лишится доход

Проблемы.

Энергетическая проблема является одной из самых острых. Бурно развивающаяся экономика в ХХI веке требует все больше энергозатрат. Наука предупреждает, что при современных объемах энергопотребления разведанных запасов органического топлива на Земле хватит примерно на 150 лет, в том числе нефти – на 35, газа – на 50. Таким образом, ограниченность природных запасов углеводородного сырья составляет сегодня главный стержень глобальной энергопроблемы.

Наступает период энергосберегающих технологий и всемирной экономии энергии.

Пути энергосбережения:

выпуск более экономичных автомашин; усовершенствование в коммунальном хозяйстве; структурные изменения в экономике (рост доли менее энергоемких отраслей); развитие атомной энергетики; использование неисчерпаемых природных ресурсов (солнечная радиация, тепло Земли).

Высокие мировые цены на нефть способствовали быстрому росту разведки и добычи ее в странах, не входящих, в ОПЕК. Поэтому долгосрочное прогнозирование энергетики в значительной степени зависит от прогнозов цен на нефть на мировом рынке.

Перспективы

В течение ближайших 30–40 лет, возможно, произойдут следующие изменения:

стабилизируется рост потребления; увеличится доля новых технологий для производства энергии; увеличатся масштаб и стоимость транспортировки; возрастет эффективность использования; все большее значение будут приобретать трансконтинентальные газопроводы общей протяжностью 26 тыс. км; увеличится доля альтернативных источников энергии (атомная), нетрадиционных ресурсов (солнечная энергия, энергия ветра).

По итогам проведенного анализа можно сделать следующие выводы.

Ситуация на мировом нефтяном рынке и реальные интересы его основных участников позволяют прогнозировать стабильно высокий уровень на нефть в ближайшей перспективе. Поэтому ожидается благоприятная конъюнктура для производителей и экспортеров нефти, в том числе, в регионах с более высокими издержками добычи, к которым относится и Казахстан. Нефть в период до 2020 года будет доминирующим источником энергии. Однако, в связи с ужесточением экологических требований, развитием научно-технического прогресса и другими факторами, ожидается постепенная замена нефти в качестве основного источника энергии на, так называемые, нетрадиционные источники. Для избежания монопольной зависимости мировой экономики от нефти ОПЕК часть государств будет стремиться к диверсификации источников нефтеснабжения, что в свою очередь обусловит возможность освоения относительно труднодоступных месторождений, альтернативных нефти ОПЕК. В этом плане можно ожидать усиление внимания к Каспийскому региону.

4.Увеличение экспорта нефти из каспийского региона в будущем приведет к более острой конкуренции на мировом рынке нефти за рынки сбыта. Особенно конкурентная борьба вероятна со странами ОПЕК, имеющими существенные конкурентные преимуществ

5.Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду.

Встает угрожающий вопрос: что делать с этими „черными океанами"? Как спасти их обитателей от гибели?

Нефтяная промышленность зародилась в середине ХIХ века. Из нефти получали осветительное масло, названое в России “фотогеном”, а в Америке – “керосином”. Добывалась нефть в небольших количествах в основном из неглубоких колодцев. Промышленная революция и широкое использование паровых машин потребовали более качественного горючего для освещения фабрик, а также смазочных веществ.

В практику вошли буровые скважины. Нефть являются основой топливно–энергетического комплекса (ТЭК), это еще и основа сырья для органического синтеза.

Нефтяная плёнка нарушает обмен теплом, влагой и газами между средой и атмосферой, в результате нарушается биологическое равновесие водоёма. Установлено, что нефтяное загрязнение на 60% уменьшает испарение воды с её поверхности. При этом усиливается нагрев водной поверхности и соприкасающихся с ней воздушных масс и, как следствие, уменьшается содержание в них водяных паров. Проходя над континентами, такие воздушные массы дадут меньше осадков, а перепад температур будет способствовать возникновению частых циклонов. Пары нефти и нефтепродуктов вызывают у человека заболевание органов дыхания и центральной нервной системы, повышая утомляемость.

Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. т нефти.

Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря. Атлантического океана и их берега. Литр нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана. Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При концентрации ее в морской воде в количестве 0,1-0,01 мл/л икринки погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить, достаточно вылить 1 л нефти. В водоёмах процесс самоочищения протекает при наличии достаточного количества кислорода и только в тёплое время года. На помощь природе должен прийти человек.

Строятся различные планы:

Во Франции создана специальная центрифуга марки „Циклонет". Она устанавливается на самоходной портовой барже вместе с группой насосов, которые собирают с поверхности воду  вместе с пленкой нефти. Попадая затем во вращающиеся барабаны устройства, смесь быстро разделяется, производительность 200 M/ч;

Шведские и английские специалисты для очистки морских вод от нефти предлагают использовать старые газеты, куски обертки, обрезки с бумажных фабрик. Все это измельчается на тонкие полосы длиной 3 мм. Брошенные на воду, они способны впитать в себя 28-кратное количество нефти по сравнению с собственной массой. Затем топливо из них легко извлекается прессованием. Хорошие результаты дает применение диспергаторов - особых веществ, связывающих нефть; обработка нефтяных пленок железным порошком с последующим собиранием „опилок" магнитом. Большие надежды возлагаются на биологическую защиту: в лабораториях фирмы „Дженерал электрик" (США) создан супермикроб, способный расщеплять молекулы УВ. Русские ученые установили, что некоторые жители морей вовсе не страдают от нефтяного загрязнения. В Каспии, например, живет моллюск - кардиум. Это крошечное существо, получившее свое название за сердцевидную форму раковинки, играет важную роль в очистке морской воды, добывая себе таким образом и пищу, и кислород для дыхания.

Лабораторный практикум.

  Лабораторный опыт № 1.

  “Исследование физических  свойств нефти».

Ход работы	Наблюдения	Выводы
1. Рассмотрите образец сырой нефти в пробирке.  Отметьте цвет. Взболтайте. Снова отметьте цвет. Осторожно понюхайте.
2. Отберите стеклянной палочкой пробу нефти и разотрите её между пальцами. Отметьте цвет и запах. Пальцы вытирайте фильтровальной бумагой.
3. Перенесите пробу нефти в кристаллизатор с водой. Запишите наблюдения.
4. Посмотрите демонстрационный опыт, который покажет учитель, и запишите наблюдения, связанные с горючестью нефти.

Инструкционная карточка

  Экологический опыт:

  «Влияние нефти и нефтепродуктов на живые организмы». 

Цель: исследовать влияние нефти и нефтепродуктов  на живые

  организмы.

  Оборудование: четыре химических стакана, водные растения и

  организмы, нефть, солярка, керосин.

Возьмите четыре химических стакана одинакового объёма.

Наполните их водой одного объёма. Опустите в них одинаковые виды водных растений и животных (улитки). Первый стакан – контрольный; во второй –нефть, в третий – керосин, последний – солярка. Следите за происходящими изменениями и отмечайте их каждые три дня. Сравните стаканы и живые организмы в них между собой. Как повлияла нефть на организмы? Сделайте выводы.

Инструктивная карточка.

  Лабораторный опыт:

Моделирование промышленных  процессов  очистки  газовых

выбросов (получение и адсорбция оксида серы (IV)).

  Цель: Смоделировать один из способов очистки

  отходящих газов путём адсорбции.

  Оборудование: Прибор для получения газа, пробирки с веществами: растворы 

  щелочей, аммиака, перманганата калия, вода с лакмусом, кри-

  сталлогидрат сульфита натрия.

  Ознакомьтесь с ходом работы по инструктивной карточке.

В прибор для получения газа поместите 1 г кристаллогидрата сульфита натрия. Сразу прилейте 5 мл  концентрированной серной кислоты. Опустите газоотводную трубку в пробирки с веществами: гидроксид калия, известковое молоко, гидроксид аммония, перманганат калия, воду с лакмусом. Засеките время прохождения химических реакций.

Рисунок 1

Запишите уравнения химических реакций. Отметьте, с какими веществами реакция шла лучше. Можно ли эти вещества использовать в промышленности?

Отчет о работе.

Лабораторный опыт №2

Моделирование промышленных  процессов  очистки  газовых выбросов (получение и адсорбция оксида серы (IV)).

Вещества	Исходное состояние	Конечный результат	Время реакции (секунды)
NH3.H2O	35
NaOH	25
Ca( OH)2	10
KMnO4	30
H2O с лакмусом	80

Вывод:  оксид серы(IV) поступает в воздух в результате сжигания топлива. Его считают одной из основных действующих частей токсических туманов и одним из активных компонентов формирования смога. Взаимодействуя с атмосферной влагой оксид серы(IV) образует кислотные осадки. 

Оксид серы(IV) может  нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, способствует возникновению бронхитов, респираторных заболеваний, снижению иммунозащитных свойств организма.

Поглощение газа растворами щелочей  для лаборатории приемлемы, однако в промышленных масштабах они нерентабельны, так как производство щелочей обходится достаточно дорого, а в случае использования известкового молока образующийся сульфит кальция, как правило, идёт в отвалы, занимая большие территории выводя серу из её круговорота.

  К наиболее эффективным методам утилизации оксида серы(IV) можно отнести аммиачный

SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3;

(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3;

2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O

(NH4)2SO4 – сульфат аммония - используется как минеральное удобрение.

Лабораторный опыт. «Проблемы нефтяных загрязнений».

Цель работы: ликвидация последствий аварии (очистка поверхность от нефти, спасение природных объектов).

Оборудование: ёмкость, имитирующая океан; «танкер» с нефтью; объекты для очистки от нефти; материалы для сбора нефти (ложки, ватные тампоны, древесные опилки) и очистки от неё (стиральный порошок, шампунь, сода).

Ход работы:

«Заселите» океан. Спустите «танкер» с нефтью на воду. Нефтяная авария (предложите свой вариант катастрофы) Создайте штормовые условия (с помощью оборудования вентилятором (феном) или раскачивания ёмкости) Приступите к ликвидации аварии, чётко распределив между собой обязанности:

А) попытайтесь собрать нефть с помощью ложек, древесных опилок, ватных тампонов;

Б) очистите природные объекты от нефти с помощью стирального порошка, соды, шампуня (для этого используйте тарелки с ватными тампонами)

Заполните карту эффективности

Способ очистки	Его эффективность

Ответьте на вопросы:

А) какой способ вы считаете наиболее эффективным при ликвидации нефтяного пятна;

Б) какие ещё способы очистки вы можете предложить;

В) кто, по вашему мнению, должен быть ответственным за ликвидацию аварий?

Уберите рабочее место.

Проблемные вопросы 

. В России, США, Канаде, главные магистральные трубопроводы большей частью связывают регионы добычи нефти и газа с районами их потребления, в Западной Европе – морские порты с районами потребления, а в развивающих странах, напротив, районы добычи – с морскими портами. Объяснить эти различия.

2.Известно, что отрасли ТЭК относятся к “грязным” производствам, но развитие мирового хозяйства обусловливает рост потребности в них.  Следовательно, добыча нефти и газа будут расти. Однако условия добычи ухудшаются. Как решить эти противоречия?  Ваша точка зрения?

Как и большинство других полезных ископаемых, нефть распределена на Земле неравномерно. Она встречается обычно в виде больших месторождений. Кроме того, далеко не всегда распределение запасов по регионам совпадает с распределением спроса на нее. Поэтому различные страны заключают между собой торговые соглашения, договоры об экспорте и импорте.

Рис.1 Распределение запасов нефти

Список использованной литературы:

Учебники географии 9, 10 класс. Периодическая печать. Детская энциклопедия «Я познаю мир» Интернет. «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия» Современная гуманитарная академия «Школьный химический эксперимент».