Olaj- és gáztermelés
Az olaj természetes, gyúlékony olajos folyadék, amely nagyon különböző szerkezetű szénhidrogének keverékéből áll. A molekulák rövid szénláncú szénláncok, hosszúak és normálak, elágazóak, és gyűrűkben vannak zárva, és több gyűrűsek. A szénhidrogének mellett az olaj kis mennyiségben oxigén- és kénvegyületeket és nagyon kevés nitrogént tartalmaz. Olaj és éghető gáz a földi székletben együtt és külön-külön találhatók meg. A természetes éghető gáz gázhalmazállapotú szénhidrogénekből - metánból, etánból, propánból áll.
Olaj és éghető gáz halmozódik fel porózus kőzetekben, úgynevezett kollektorok. Egy jó tározó egy homokkő réteg, amely az áthatolhatatlan kőzetek között van, például agyagok vagy kavicsok, amelyek megakadályozzák az olaj és a gáz természetes víztározókból való elszökését. Az olaj- és gázlelőhelyek kialakulásának legkedvezőbb feltételei, amikor a homokkőágyat a tető felé néző hajtással lehajlik. Ugyanakkor, az ilyen kupola felső része gázzal van töltve, az alatt van az olaj, és még az alacsonyabb víz is.
A tudósok sokat vitatkoznak arról, hogyan alakultak ki olajok és éghető gázok. Egyes geológusok - támogatói szervetlen eredetű - azt állítják, hogy az olaj és a gáz mezők vannak kialakítva szivárgás következtében a mélységben a Föld szén- és hidrogénatomokat, azok társulását alkotnak szénhidrogének és felhalmozódását a kőzetek - gyűjtők.
Más geológusok, akik többségük szerint, úgy vélik, hogy az olaj, mint a szén, eredetileg a tengeri üledékek alatt mélyen elhelyezett szerves tömegből származott, ahol éghető folyadékot és gázt bocsátottak el tőle. Ez egy szerves hipotézis az olaj és az éghető gáz eredetéről. Mindkét hipotézis megmagyaráz néhány tényt, de a másik részt nem válaszolják meg.
Az olaj és az éghető gáz kialakulásának elméletének teljes fejlesztése még mindig a jövőbeli kutatókra vár.
Az olaj- és gázmezők csoportjai, mint például a fosszilis szén lerakódása, gázolaj-medencéket alkotnak. Rendszerint csak a földkéreg eltérítésére szorítkoznak, amelyben üledékes kőzetek fekszenek; összetételükben jó tározók rétegei vannak.
Hazánkban már régóta ismert a kaszpi-tengeri olajmedence, amelynek fejlődése a bakui térségben kezdődött. Az 1920-as években megnyílt a Volga-Urál-medence, amelyet második baknak neveztek. Az 1950-es években felfedezték a világ legnagyobb nyugat-szibériai olaj- és gázmedencéjét. Ezenkívül a nagy medencék ismertek az ország más részein - a Jeges-tenger partjától a közép-ázsiai sivatagokig. Mind a kontinenseken, mind a tengerfenéken elterjedtek. Az olaj például a Kaszpi-tenger aljából kivonódik.
Oroszország az olaj- és gázkészletek egyik első helyén foglal helyet. Ezeknek az ásványi anyagoknak nagy előnye a szállításuk összehasonlító kényelme. Csővezetékeken keresztül az olaj és a gáz több ezer kilométert jelent a gyárakhoz, üzemekhez és erőművekhez, ahol üzemanyagként használják őket, mint benzin, kerozin, olajok és a vegyipar termelésének alapanyagai.
Olaj és gáz kitermelése. Hogyan Wells Bore
A kútfúrás és az ipari olajtermelés azonban sokkal később kezdődött. A XX. Század 50-es és 60-as években. Az olaj és a gáz élen jár a fosszilis tüzelőanyagok között.
Az autók és a repülőgépek munkája elképzelhetetlen benzin és kerozin, a dízelmozdonyok és a hajók számára folyékony üzemanyaggal üzemel. Egy erőműből olcsó gázzal üzemelnek. A kőolajból és a gázból kémiai termékeket gyártanak, amelyek ezután szintetikus anyagokká alakulnak át.
Az olaj és a gáz könnyebben kinyerhető és olcsóbb, mint a szén.
Az olaj- és gáztermelés fő gépe egy fúróberendezés. Az első, több száz évvel ezelőtti fúróberendezések lényegében lemásolták a munkásokat egy feszítővaszal. Csak az első szerszámgépeken lévő törmelék nehezebb volt, és alakja inkább vésőhöz hasonlított. Ezt fúrónak nevezték. Megkötözött egy kötélen, amelyet kapun emeltek, majd leeresztették. Az ilyen gépeket sokk-kábelnek nevezik. Itt és ott találhatók itt, de most, de ez a tegnapi technológia: nagyon lassan áthatolnak egy lyukon a kőben, hiába töltenek sok energiát.
Sokkal gyorsabban és jövedelmezőbb egy másik fúrásmód - forgó, amelyben a kút fúrása. A nyitott fém négy lábú, tízemeletes magasságú tornyok vastag acélcsöveket lógtak. Egy speciális eszközt forgat - a rotor. A cső alsó végén egy fúró van. Amint a mélyedés mélyebbé válik, a cső meghosszabbodik. Annak érdekében, hogy az elpusztult szikla ne zárja el a kútat, az agyag oldatot átszivattyúzzák a csövön át a csőn. Az oldat kifolyik a kútból, elszállítja a cső és a kút falai közötti rést, a megsemmisített agyagot, a homokkőt, a mészest. Egyidejűleg sűrű folyadék támaszkodik a kút falaira, megakadályozva azok összeomlását.
De a forgó fúrás hátránya is. Minél mélyebb a kút, annál nehezebb a rotormotor működtetése, annál lassabb a fúrás. Végül is egy dolog 5-10 m hosszú csövet forgatni, amikor egy kút fúrása éppen most kezdődik, és elég egy másik, hogy egy 500 méter hosszú csőrendszert forgatunk. És mi van akkor, ha a kút mélysége eléri az 1 km-t? 2 km?
1922-ben a szovjet mérnökök Mikhail Kapelyusszkijkov, az SM Volokh és a NA Kornev építtették az első gépet a világon a fúrólyukak fúrásához, amelyekben nem volt szükség a fúrócsövek forgatására. A feltalálók a motort nem a tetején, hanem az alján, a fúrólyukon - a fúrószerszám mellé helyezték. Most minden olyan erő, amelyet a motor csak a vetőgép forgatására fordított.
Ez a gép szokatlan motorral rendelkezett. A szovjet mérnökök ugyanazt a vizet kényszerítették, ami a lyukból elpusztított kőzetet lemosva forgatta a fúrót. Most, mielőtt elérte volna a kút alját, az agyag oldat egy kis turbint forgatott, amely magához a fúrószerszámhoz volt kötve.
Az új gépet turbófúrónak nevezték, az idővel tökéletesítették, és most több turbinát helyeznek a kútba, egy tengelyre ültetve. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen "többturbina" gép teljesítménye sokszor nagyobb, és a fúrás sokszor gyorsabb.
Egy másik figyelemre méltó fúrógép egy elektromos fúrógép, amelyet az A. P. Ostrovsky és N.V. Aleksandrov mérnökök találtak fel. Az első olajkútokat 1940-ben elektromos fúróval fúrták. Ez a csőgép nem forog, csak a fúrószerszám működik. De ez nem egy vízturbina, amely forog, de egy villanymotor van elhelyezve egy acél inget - egy burkolat töltött olajjal. Az olaj mindig nagy nyomás alatt van, így a környező víz nem tud behatolni a motorba. Annak érdekében, hogy egy erőteljes motort illesszen be egy keskeny olajfúrásba, nagyon magasra kellett emelkednie, és a motor olyan volt, mint egy oszlop: átmérője ugyanaz, mint egy csészealj, és magassága 6-7 m.
A fúrás a fő munka az olaj és a gáz kitermelésében. Ellentétben mondjuk a kőolaj és földgáz szén vagy vasérc nem lehet elválasztani a környező tömb gépek és robbanóanyagok nem kell emelni, hogy az a föld felszínén, vagy a szállítószalag kocsik. Miután a jól elérte olajtartály, olaj, sűrített belsejében a nyomás a gázok és a talajvíz magát erővel odarohan.
Ahogy az olaj kifolyik a felszínre, a nyomás csökken, és a bélben maradt olaj leáll. Ezután az olajmező körül fúrt kutakon vízzel beadnak. A víz nyomást gyakorol az olajra és újonnan újjáélesztett kútra préseli fel a felületre. És akkor jön egy idő, amikor csak a víz már nem tud segíteni. Ezután a szivattyú leeresztésre kerül az olajkútba és elkezdi az olaj kijuttatását.
Tárolás és szállítás
A kőolaj és a gázolaj szállítása olajfinomítókra és erőművekre nagyon kényelmes. Vasúton és utakon olajokat szállítanak tartályokban, tengeri és óceánban - olajszállító tartályokban. De sok esetben olaj és gáz bejuthat a csövek bármely távolságába.
Az olajvezetékek és a gázvezetékek - acélcsövekből álló törzsek - a terepen több ezer kilométerre feszítettek.
De az olaj és a gáz tárolása nehezebb, mint a szén és az érc.
Az olaj és a kőolajtermékek, például a benzin tárolásához speciális fém tartályokat kell készíteni. Olyanok, mint óriás dobozok. Az olajraktárak falai ezüstszínű alumínium festékkel vannak festve, amely jól tükrözi a nap sugarát, így az olaj és az olajtermékek nem melegednek fel. A gáz tárolásához tömített, gázzáró tartályok szükségesek. A gáz tárolásakor (és a tengeri és óceánokon keresztül történő szállításnál) a lehető legkevésbé tartható, 160 ° C-os vagy annál alacsonyabb hőmérsékletre hűtve. A cseppfolyósított gázt erős alumíniumötvözetek és különleges acél tartályokban tárolják. A falak duplaak, és a falak között valami anyagi, gyengén vezetőképes hő, hogy a gáz ne melegedjen fel.
De a legnagyobb gáztárolók sokkal kényelmesebbek és olcsóbbak a földalatti építéshez. A földalatti gáztárolók falai vízhatlan rétegek. Hogy ezek a kőzetek nem esnek ki, és nem összeomlanak, betonozottak. A cseppfolyósított gázok földalatti tárolására számos lehetőség van. Bizonyos esetekben a boltozat üreg, egy sziklabánya elég mélyen található. Más esetekben - egy gödör, egy gödör, lezárt fémfedéllel, vagy, jobb, mondhatni, egy tető.
Olaj és gáz finomítása
Kezdetben az olaj és a feldolgozás termékei (kerozin) világításra használták. Ezután az olaj és a fűtőolaj gőzkazánok (gőzhajók és mozdonyok), valamint kenőanyagok gyártásához használt üzemanyagként kezdtek használni. Az Advent a belső égésű motorok, beleértve a dízelmotorok, olajtermékek - kerozin, gázolaj és nehéz olajat váltak széles körben használják üzemanyagként. Ez okozta az olajtermelés és a finomítás gyors fejlődését. Az olaj feldolgozásának legegyszerűbb módja közvetlen verseny. Ez az eljárás a zárt kazánokban vagy cső alakú kemencékben történő melegítés során az olaj lepárlását jelenti. Először a legkisebb forró epauletteket (benzin, benzin) desztillálják, majd a nehezebb kerozint. A motorbenzinek állnak szénhidrogének, 5-10 szénatomot tartalmaznak a molekulában, és a kerozin-pántok szénhidrogénekből 10-15 szénatomos. A desztilláció után maradék fűtőolaj marad - vastag fekete folyadék. Ezt használják tüzelőanyagként vagy alá egy további desztillációs izolálására kenőanyagok: világos-solyarovoe nehezebb - orsó, és a gép és végül, nehéz - hengeres.
Az orosz kémikus, ND Zelinsky a katalizátor-gyorsítók segítségével javította a repedéseket. Katalizátorként alumínium-kloridot használ. A francia mérnökök egy alumínium-szilikát katalizátort javasoltak. Az ő jelenlétében magas minőségű benzint tartalmazó, a repülőgép-motorokhoz megfelelő frakciókat hoztak létre.
Az élet azonban folytatódott. A benzin belső égésű motorjai gyorsabban, erőteljesebbé váltak, ugyanakkor könnyebbé és kisebb méretűvé váltak. Ezt a motorhengerben lévő tüzelőanyag kompressziós arányának növelésével érte el. Az erős és gyors tömörítés idején azonban a gőz-levegő keverék idő előtt felrobbant és felrobban. Ez vezetett a motor kopogásához és a teljesítményvesztéshez. A roncsolás elleni küzdelem hosszú ideje a fő feladata lett az olajfinomítás módszereinek javítása. Kiderült, hogy a benzinben található különböző szénhidrogének különböző könnyedséggel detonálnak. Az erősen elágazó lánchosszúságú szénhidrogének, valamint az aromás vegyületek nehezebb detonálni, mint a normál szénláncú szénhidrogének.
A benzinok ellenálló képességét az ún. Oktánszám jellemzi: annál jobb, annál jobb benzin. Tehát az olaj is: meg kell dolgozni úgy, hogy valószínűleg nagy oktánszámú benzineket kapjon. A katalitikus krakkolás mellett új olajfeldolgozási folyamatok is megjelentek: reformálás, platformozás. Különös jelentőséggel bírtak a kőolaj szénhidrogének aromatizálása, amelyet a szovjet vegyészek felfedeztek és fejlesztettek ki. Az ágazat még elkezdte az elágazó szénláncú szénhidrogéneket (izooktán és tripszin) szintetizálni annak érdekében, hogy adalékként használják fel a benzineket, és ezáltal fokozzák a kopogásgátló tulajdonságokat. Különösen sikeresen kezdte a speciális adalékanyagokat az üzemanyaggal - az úgynevezett antiknock adalékokkal. Kis mennyiségben benzinnel kiegészítve jelentősen növelik oktánszámát. Ez tetraetil ólom (rövidítve TPP). A benzinnel ez az anti-detonátor (ólommal) nagyon mérgező. Mindig legyen óvatos az ólmozott benzinnel: ne öntsük rá a kezüket, próbáljuk meg, hogy véletlenül ne kapjon benzint a szájába vagy a szemébe.
Most a legjobb antiknock detonátor található, mint a hőerőmű. Ez az anyag komplex névvel - ciklopentadienil-trikarbonil-mangán, vagy CTM. Mint a neve is sugallja, ez a szerves anyag mangánt tartalmaz. Hamarosan megjelennek a garázsok "mangán" benzinek.
Úgy tűnt, hogy az olajfeldolgozás megoldotta az összes problémát, amit az autó- és repüléstervezők tettek. De az élet megy előre, és a belső égésű motorokat a sugárhajtású és rakétamotorok váltották fel. Kiderült, hogy itt nincs szükség magas oktánszámra. Éppen ellenkezőleg, a legjobb üzemanyag egyenes, enyhén elágazó szénláncok vagy gyűrűs szénhidrogének, nem benzinfrakciók, hanem kerozin és nap. Körülbelül! És ismét a keresés, ismét a nyitó, ismét az olaj-finomítás változásait.
És ez nem minden! Mostanáig a kőolajtermékek tüzelőanyagként történő felhasználása volt. Megváltoztatta a motorok típusát: a gőzgépről a dízelmotorokra, a benzinmotorokra, majd a sugárhajtókra. De csak az üzemanyag elégetése által termelt hőt használják!
Egy szerves vegyész számára az ásványolaj-szénhidrogének elégetése feledezhetetlen hulladék. Végül is ezek a szénhidrogének annyira szükségesek a kémiai szintézishez! Ezek közül sok értékes vegyipari terméket készíthet! És a petrolkémiai szintézis erőteljes versenyző volt a közlekedésben az olajfogyasztásban. Először is, kis szénláncú szénhidrogénekből álló olajgázok - 1-5-ből indultak, az etilénből СН2 = СН2 etil-alkoholt, és ebből - szintetikus gumi (СК). Az etilénből a jól ismert polimer polietilént kapjuk. A propilén CH3CH = CH2 izopropil-alkohol és aceton előállításához lehetséges; propilénre van szükség a fenol előállításához, végül polipropilén és akrilnitril nyersanyagok nyerhetők be szintetikus gyapjú előállítására. Más petrol gázok szintén fontos szerepet töltenek be a petrolkémiai szintézisben. Ezért az olajfinomítást másképp kell elvégezni. Meg kell szerezni annyi gázt, amennyire lehetséges, amelyek molekulái kettős kötést tartalmaznak a szénatomok között.
Az olaj - az üzemanyag és az olaj - a vegyi alapanyagok között feszült küzdelem kezdődött.
Természetesen jelenleg és a közeljövőben az olajat főként üzemanyagként fogják használni. A kémiai feldolgozásra fordított olajmennyiség azonban folyamatosan növekszik.
És újabban újabb lehetséges olajfogyasztó jelent meg. Még mindig "baba", és nem kell sok olaj. De hogyan kell tudni? Ez az olaj mikrobiológiai feldolgozása. fehérjéket. Volt baktériumok, amelyek jól élnek az olajjal, fogyasztva ételt. Az olaj eltűnik, a baktériumok növekednek. Fokozatosan (és nem túl lassan) az olaj jelentős része eltűnik, és ahelyett, hogy baktériumsejtekből álló baktérium alakul ki, amely sok fehérjét tartalmaz, amely táplálékként használható. Jelenleg kísérleteket tesznek olyan baktériumok termesztésére, amelyek csak az olajból felesleges szennyeződéseket szívják fel. Ez mikrobiológiai olajfinomítók megjelenéséhez vezethet, amelyek melléktermékei takarmányfehérjék.
Eddig a finomítói gázokról beszéltek. Ugyanakkor földgáz is van, amely hatalmas felhalmozódásokat okoz a föld vastagságában. A földgáz elsősorban metán CH4-ből áll. Hatalmas mennyiségben bányászik, ipari és háztartási célra üzemanyagként. Az olajgázokkal, a kapcsolódó ásványolajjal és a finomítói gázokkal együtt a földgáz a különböző szerves anyagok szintézisének fontos forrása. A gáz legnagyobb vegyipari fogyasztója a polimer anyagok iparága.