Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Доклад-сообщение на тему нефть — полезное ископаемое 3, 4 клас

Происхождение и образование нефти (теории и гипотезы):

Существует две гипотезы – теории происхождения (образования) нефти: биогенная (органическая) теория и абиогенная (неорганическая, минеральная, карбидная) теория.

Впервые биогенную теорию происхождения нефти и природного газа в 1759 году высказал М.В. Ломоносов. В далеком геологическом прошлом Земли погибшие живые организмы (растения и животные, преимущественно – водоросли и зоопланктон) опускались на дно водоемов, образуя илистые осадки. В результате различных химических, физико-химических и биохимических процессов они разлагались в безвоздушном пространстве. Из-за движения земной коры эти остатки опускались все глубже и глубже – на глубину до 6 километров, где под действием высокой температуры (до 250 оС) и высокого давления превращались в углеводороды: природный газ и нефть. Низкомолекулярные углеводороды (т.е. собственно природный газ) образовывался при более высоких температурах и давлениях. Высокомолекулярные углеводороды – нефть – при меньших. Углеводороды, поднимаясь вверх к поверхности земли из-за своей меньшей плотности, мигрировали через вышележащие осадки, проникали в пористые осадочные горные породы, называемые коллекторами, и, встречая на своем пути непроницаемые пласты (где дальнейшее движение вверх оказывалось невозможным), попадали в ловушки, где образовывали залежи (скопления) – месторождения нефти и газа. Собственно месторождение – это не место рождения, а место скопления нефти и газа. Если во время такой миграции углеводороды не встречали толщу непроницаемых пластов (т.е. не попадали в ловушку), то, в конце концов, выходили на поверхность. На поверхности они подвергались воздействию различных внешних факторов, в результате чего рассеивались и разрушались.

Минеральную теорию происхождения нефти и природного газа сформулировал в 1877 году Д.И. Менделеев. Он исходил из того, что углеводороды могут образовываться в недрах земли в условиях высоких температур и давлений в результате взаимодействия перегретого пара и расплавленных карбидов тяжелых металлов (в первую очередь железа). В результате химических реакций образуются окислы железа и других металлов, а также различные углеводороды в газообразном состоянии. При этом вода попадает глубоко в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре. Образовавшиеся углеводороды, находясь в газообразном состоянии, в свою очередь по тем же трещинам и разломам поднимаются наверх в зону наименьшего давления, образуя в конечном итоге газовые и нефтяные залежи. Данный процесс, по мнению Д.И. Менделеева и сторонников гипотезы, происходит постоянно. Поэтому, уменьшение запасов углеводородов в виде нефти и газа человечеству не грозит.

ИСТОРИЯ НЕФТИ

Нефть известна человеку с древнейших времен

Люди уже давно обратили внимание на черную жидкость, сочившуюся из-под земли. Есть данные, что уже 6500 лет назад люди, жившие на территории современного Ирака, добавляли нефть в строительный и цементирующий материал при строительстве домов, чтобы защитить свои жилища от проникновения влаги

Древние египтяне собирали нефть с поверхности воды и использовали ее в строительстве и для освещения. Нефть также использовалась для герметизации лодок и как составная часть мумифицирующего вещества.

Во времена древнего Вавилона на Ближнем Востоке велась довольно интенсивная торговля этим «черным золотом». Некоторые города уже тогда буквально вырастали на торговле нефтью. Одно из семи чудес света, знаменитые Висячие сады Серамиды (по другой версии — Висячие сады Вавилона), также не обошлись без использования нефти в качестве герметизирующего материала.

Не везде нефть собирали только с поверхности. В Китае более 2000 лет назад при помощи стволов бамбука с металлическим наконечником бурили небольшие скважины. Изначально скважины предназначались для добычи соленой воды, из которой извлекалась соль. Но при бурении на бОльшую глубину из скважин добывали нефть и газ. Неизвестно нашла ли нефть применение в древнем Китае, известно только, что газ поджигали для выпаривания воды и извлечения соли.

Примерно 750 лет назад известный путешественник Марко Поло в описании своих путешествий на Восток упоминает использование нефти жителями Апшеронского полуострова в качестве лекарства от кожных болезней и топлива для освещения.

Первые упоминания о нефти на территории России относятся к XV веку. Нефть собирали с поверхности воды на реке Ухта. Также как и другие народы, здесь ее использовали в качестве лекарственного средства и для хозяйственных нужд.

Хотя, как мы видим, нефть была известна с древнейших времен, она находила довольно ограниченное применение. Современная история нефти начинается с 1853 года, когда польский химик Игнатий Лукасевич изобрел безопасную и удобную в обращении керосиновую лампу. Он же по данным некоторых источников открыл способ извлекать из нефти керосин в промышленных масштабах и основал в 1856 году нефтеперегонный завод в окрестностях польского города Ulaszowice.

Еще в 1846 году канадский химик Абрахам Геснер придумал, как получать керосин из угля. Но нефть позволяла получать более дешевый керосин и в гораздо большем количестве. Растущий спрос на керосин, использовавшийся для освещения, породил спрос на исходный материал. Так было положено начало нефтедобывающей промышленности.

По данным некоторых источников первая в мире нефтяная скважина была пробурена в 1847 году в районе города Баку на берегу Каспийского моря. Вскоре после этого в Баку, входящем в то время в состав Российской империи, было пробурено столько нефтяных скважин, что его стали называть Черный город.

Тем не менее, рождением российской нефтяной промышленности принято считать 1864 год. Осенью 1864 года в Кубанской области был осуществлен переход от ручного способа бурения нефтяных скважин к механическому ударно-штанговому с использованием паровой машины в качестве привода бурового станка. Переход к этому способу бурения нефтяных скважин подтвердил свою высокую эффективность 3 февраля 1866 года, когда было закончено бурение скважины 1 на Кудакинском промысле и из нее забил фонтан нефти. Это был первый в России и на Кавказе фонтан нефти.

Датой начала промышленной мировой нефтедобычи, по данным большинства источников, принято считать 27 августа 1859 года. Это день, когда из пробуренной «полковником» Эдвином Дрейком первой в США нефтяной скважины был получен приток нефти с зафиксированным дебитом. Эта скважина глубиной 21,2 метра была пробурена Дрейком в городе Тайтусвиль, штат Пенсильвания, где бурение водяных скважин часто сопровождалось проявлениями нефти.

Новость об открытии нового источника нефти с помощью бурения скважины разнеслась по округе Тайтусвиля со скоростью лесного пожара. К тому времени переработка, опыт обращения с керосином и подходящий тип лампы для освещения уже были отработаны. Бурение нефтяной скважины позволило получить достаточно дешевый доступ к необходимому сырью, дополнив, таким образом, последний элемент в зарождение нефтяной отрасли.

Первые способы добычи

«Если в стране будет найден источник нефти,
 царь ее сделается всемогущим»
Примета вавилонян

До конца Средневековья люди собирали нефть и асфальт только в местах их естественных выходов на поверхность – из горных пород и водных источников. Позже появился более продвинутый способ добычи – колодезный.

История нефти

По описанию Геродота на греческом острове Занте (совр. Закинф) в Ионическом море люди добывали нефть длинными шестами с миртовой веткой на конце. С веток нефть сливали в неглубокую яму, и по мере ее наполнения разливали по сосудам.

Знакомы с нефтью уже в XV веке были индейцы племени Сенека, населявшие территории от современного штата Нью-Йорк до реки Аллегейни штата Пенсильвания. Сенеки для сбора нефти приспособили перья и ткань. Если на поверхности водоема обнаруживалось черное пятно, его накрывали тканью. Затем, когда ткань пропитывалась нефтью, ее отжимали в корыто. Нефть добавляли в краску для тела или использовали при растираниях как тонизирующее средство. А вязкий природный битум служил материалом для крепления наконечников стрел и копий.

В трудах древних историков (Корнелий Тацит, Страбон) часто встречаются упоминания о добыче битума в Мертвом море. Отделившиеся куски битума всплывали на поверхность, людям оставалось только их собрать. Кочевники Набатеи, населявшие в IV веке до н.э территорию от Мертвого моря до Акабского залива, продавали битум в Египет.

На месте древнего поселения Тиритаки (совр. Керченский полуостров), основанного около VI века до н.э., при раскопках была найдена амфора с нефтью. Вероятно, нефть в ней сохранилась благодаря тому, что амфора долгое время лежала в земле под углом, а соломенная пробка пропиталась нефтью. Окисляясь, нефть превратилась в твердую смолу, обеспечив полную герметичность сосуда. Предполагается, что здесь использовался ямный способ добычи – в вырытую неглубокую яму, быстро наполнявшуюся нефтью, опускали куски шерсти или войлока, а затем отжимали в сосуды. Подобные ямы были найдены на Таманском полуострове, Иране, Ираке, Ферганской долине.

В «Истории» Геродота рассказывается о нефтяных колодцах Персии. Нефть из колодца вычерпывали половиной винного бурдюка, а затем отстаивали, чтобы примесь асфальта и песка осела, а нефть осталась на поверхности.

Арабский географ Масуди (X век н.э) и Марко Поло (путешествующий по миру в 1272 г.) упоминают о нефти в Баку. По их словам здесь находилось два источника: из одного добывали черную и синюю нефть, из другого – белую и желтую. Марко Поло писал, что добытую нефть грузили на верблюдов и развозили по всей стране. Вплоть до XIX века Баку являлся крупным поставщиком нефти в Иран, Индию, государства Средней Азии. В Индии нефть ценили последователи зороастризма, пользуясь ею для поддержания «вечного огня» в своих обрядах.

В Европе, на территориях современных Германии, Польши, Румынии, Италии и Франции, в средние века были известны выходы нефти. Технологию добычи здесь переняли от арабов. Даже когда питьевую воду уже стали получать с помощью скважин, нефть все еще добывали с помощью собирания с поверхностей водоемов и ям.

Другая, долгое время остававшаяся закрытой от других, древняя цивилизация Китая также не была в стороне. Пока в других частях света нефть отжимали из тряпок и черпали из колодцев, в Китае уже освоили бурение. В 250 году до н.э. инженер-строитель Ли Бин изобрел ударно-канатный способ бурения скважин. И, хотя для этого использовались бамбуковые шесты с медными приспособлениями, а бурить одну скважину могли годами, удавалось проникнуть на глубину в 1000 метров. Для сравнения — глубина первой давшей нефть скважины Э. Дрейка составляет всего 21 метр. Помимо этого Китай первым научился транспортировке газа при помощи трубопровода из бамбука. После маньчжурского завоевания в XVIII веке китайцы утратили свои знания, а добыча нефти и газа практически прекратилась. И только в XIX веке технология бурения была снова привезена в Китай из Европы.

История нефти и медицина

«Если масло при выливании в воду облик нефти примет – больной умрет»

Отрывок из Вавилонского текста.

Греческие и византийские писатели называли нефть «фармакон», то есть лекарство. Ее использовали в качестве пластыря, состоящего из смеси нефти или битума и ячменной муки, чтобы остановить кровотечение. В древнем Египетском учебнике по медицине она упоминается как компонент мази для глаз. В древности нефтью пытались лечить экзему и проказу.

Гиппократ рекомендовал включать нефть в состав мазей, а при болезнях кишечника и желчного пузыря принимать ее внутрь.

В I веке до н.э. римский ученый-энциклопедист Плиний старший отмечал, что битум помогает при дезинфекции ран, снимает зубную боль, останавливает диарею и хронический кашель, ревматизм, а также избавляет от катаракты.

Знали о лечебных свойствах нефти и европейцы. «Масло святого Квирина» — так люди называли нефть, добываемую в баварском Тегернском озере и употребляемую против многих болезней. В Румынии пытались ею лечить даже туберкулез.

Нет сколько-нибудь точных данных об употреблении нефти в медицинских целях на Руси. Археологами был найден древнеславянский горшок с надписью «Гороухща». Некоторые ученые считают, что это название переводится как «горючая» (т.е. нефть). Другие настаивают, что это всего лишь горчица или имя владельца.

Несмотря на широкое применение по всему земному шару в древности и средневековье, добыча ее по всему миру не превышала 10 тысяч тонн. И хотя, интерес к ней рос, ее масштабное применение оставалось невозможным до начала промышленной революции.

Как образуется природный газ?

Давайте для сравнения рассмотрим  происхождение и этого ценного природного энергоносителя. Согласно сложившемуся сейчас мнению,  опустившиеся на морское дно умершие живые организмы, попали в такую среду,  где нет кислорода и микроорганизмов, в результате чего их распада не происходило (из-за отсутствия окислительных процессов и воздействия микробов).  Как итог – накапливались илистые осадки. В процессе движений геологических пластов земной коры, эти осадки  опускались на все большую и большую глубину,  проникая при этом в недра Земли.

В течение многих миллионов лет этот ил находился под  воздействием высоких температурных значений  и высокого давления, вызывавшее в этих осадках определенные химические и физические процессы. Содержавшийся в этих отложениях углерод начинал образовывать соединения с водородом (углеводороды). Высокомолекулярные  углеводороды  это жидкие вещества, которые входят в состав нефти. А низкомолекулярные углеводороды – это как раз газообразные химические соединения, из которых и образуется  всем известный природный газ.

Именно поэтому в местах нефтедобычи всегда есть и углеводородные газы, называемые попутными, хотя на нашей планете есть и залежи чистого природного газа, без наличия в них жидкого нефтяного сырья. Эта теория как раз подтверждает биогенную гипотезу М.В. Ломоносова, поэтому однозначного ответа на вопрос о происхождении нефти до сих пор нет.

Так какие можно сделать выводы из всего вышесказанного?

Если верна теория Ломоносова, то человеческой цивилизации необходимо срочно искать альтернативные источники энергии, поскольку если запасы природных углеводородов будут исчерпаны, мировую экономику ждет очень глубокий кризис. Исходя из худшего, мировая наука активно работает в этом направлении. Уже сейчас научились делать топливо из растений, использовать энергию ветра и приливных волн для выработки электрической энергии, далеко продвинулись разработки в области электрического автомобилестроения, и работы в этой сферы постоянно продолжаются.

Мало кто сомневается, что человеческий ум, запустивший ракету в космос и опустившийся на дно мирового океана, найдет выход из этой ситуации, какая бы теория происхождения нефти и природного газа не оказалась истинной. К примеру, водорода, из которого можно делать топливо, в водах мирового океана предостаточно.

Тут вопрос в другом – когда научно-технический прогресс сделает альтернативные источники энергии такими же дешевыми и доступными, как углеводороды. И если это произойдет позже, чем закончатся запасы привычных энергоресурсов, то переход мировой экономики на новые источники энергии может оказаться весьма болезненным.

Список используемой литературы:

  • Нефть и Нефтепродукты — Википедия
  • Хаустов, А. П. Охрана окружающей среды при добыче нефти/ Хаустов, А. П., Редина, М. М. Издательство: «Дело», 2006. 552 с.
  • Алекперов, В.Ю. Нефть России: прошлое, настоящее и будущее /Алекперов В.Ю. М.: Креативная экономика, 2011. – 432 с.
  • Издательство: «Нефть и газ», 2006. 352 с. Сургутнефтегаз.
  • Экономидес, М. Цвет нефти. Крупнейший мировой бизнес: история, деньги и политика/ Экономидес М., Олини Р. Издательство: «Олимп-Бизнес», 2004. 256 с.
  • Эрих В.Н. Химия нефти и газа. — Л.: Химия, 1966. — 280 с. — 15 000 экз.

Групповой углеводородный состав

Согласно исследованиям групповой состав нефти можно выразить тремя большими соединениями углеводородов:

  • предельных;
  • непредельных;
  • ароматических.

Предельные углеводороды

Очень часто их называют метановыми из-за простого строения, а химическое название группы – алканы. Формула метана по структуре напоминает амебу – в качестве ядра выступает атом углерода, роль протоплазмы играют 4 атома водорода. Цепочку структуры алканов нормального строения можно выразить по формуле CnH2n+2, т.е. каждый последующий углеводород будет иметь больше предыдущего на 1 атом углерода, окруженный оболочкой из атомов водорода. Представители этого ряда встречаются как в газообразном виде – СН4-С4Н10, так и в жидком состоянии – С5Н12-С17Н36. Начиная с С18Н38, углеводороды обретают вид кристалла, входящего в состав парафина. Отсюда происходит их название – парафиновые углеводороды.

Наличие изомеров можно назвать их отличительной особенностью. Начиная с 4-го по порядку члена, углеводороды имеют одинаковые формулы, но отличаются по строению молекул. При этом главный член ряда построен в виде несложной цепочки, а изомеры имеют ветвистую цепь.

Изомеры отличаются от нормальных углеводородов по структуре, а также по прочности связей, что приводит к отличию и в свойствах. У них более низкая температура плавления и кипения. Разнообразие этих углеводородов вызывает повышенный интерес к ним, главным образом, из-за возможности создания новых видов топлива, а также схожестью некоторых изомеров с органическими веществами по строению. Сегодня лучшие бензины получают из изомеров. Несмотря на это изомеры остаются не изученными до конца, так как 11-й член ряда имеет 159 видов, 18-й (октодекан) – более 60 тысячи разновидностей изомеров.

Непредельные углеводороды

Они имеют структуру по формуле CnH2n. Они представляют собой циклические насыщенные углеводороды, у молекул которых не достает 2-х атомов водорода. Эти углеводороды называются нафтеновыми кислотами или алкенами. В природной нефти они отсутствуют, их образование связано со вторичной обработкой сырья. Нафтены могут иметь несколько колец. Этим объясняется название полициклических аренов (ароматических углеводородов) со структурными формулами CnH2n2, CnH2n_4. Эта группа углеводородов имеет и другое название – циклопарафины в связи с тем, что их кольца способны удерживать вокруг себя цепочки метановых углеводородов. Этим вызваны их большая плотность, высокая температура кипения и плавления в сравнении с метановыми углеводородами. Циклопарафины легко вступают во взаимодействие с галогенами и кислородом. В обычных условиях они находятся в жидком состоянии.

Ароматические углеводороды

Название этих углеводородов происходит из греческого «арома», т.е. пахучее вещество. Их структурная формула представлена в виде CnH2n-m, где m – четное число. Характерным представителем этих углеводородов является бензол – С6Н6 и его гомологи (производные). В ароматических углеводородах имеет место сильный дефицит атомов водорода. Несмотря на это они химически не активны, в нормальных условиях находятся в жидком состоянии с температурой застывания от -25 до -88 °С.

От соотношения этих 3-х групп углеводородов происходит название нефти: метановый, нафтеновый или ароматический. Возможно и комбинированное название, если в составе нефти к преобладающей группе имеется не менее 25% другого углеводорода. Например, метанонафтеновый бензин.

Элементарный состав

Хотя существует множество видов углеводородов, элементарный состав нефти не отличается многообразием. Элементный состав нефти состоит из следующих компонентов:

  • углерода – 83-87%;
  • водорода – 11-14%;
  • смолисто-асфальтовых веществ – 2-6%.

Последние из перечисленного компонентного состава нефти представляют собой органические соединения углерода, водорода, серы, азота и различных металлов. К ним можно отнести нейтральные смолы, асфальтены, карбены и карбоиды.

При сгорании нефти образуется зола, но на ее долю приходится сотые доли процента. Она состоит из оксидов различных металлов. В нефти имеется небольшое количество сероводорода. Взаимодействуя с металлами, сера вызывает очень сильную коррозию. Она имеет резкий запах. Различают несколько групп нефти по содержанию серы: несернистые (до 0,2 %), малосернистые (0,2 — 1,0 %), сернистые (1,0 — 3,0 %), высокосернистые (более 3 %). Азот является безвредной и инертной примесью, его доля составляет не более 1,7 %.

Развитие топливной промышленности

(Первые нефтяные вышки)

Топливная промышленность зародилась в 1859 году. Тогда в Пенсильвании случайно была пробурена нефтяная скважина, после чего началось освоение всего региона.

В России нефть добывалась еще с 8 века, используя колодцы Апшеронского полуострова. Позже нефть начали добывать на реке Ухте, на полуострове Челекен, на Кубани. Сначала нефть добывали используя цилиндрические ведра. В 1865 году в США начали использовать механический способ добычи нефти — с помощью глубиннонасосной эксплуатации.

(Нефть тогда, действительно, била ключом)

В 1901 году дореволюционная Россия занимала первое место по нефтяной добыче. В 1913 году нефть в больших количествах добывалась в Бакинском районе, Грозненском и Майкопском. Существовали нефтяные монополии, разрабатывающие новые нефтяные залежи. Однако это привело к быстрому падению пластового давления. Сотрудничество с заграничными компаниями привело нефтяную промышленность России в упадок. Поэтому в 1918 году В.И. Ленин подписан декреты о национализации нефтяной промышленности. С этого момента начался процесс восстановления этого звена. Ударное бурение было заменено вращательным способом добычи ископаемого, начался период использования глубинных насосов и газлифта.

К 1929 году реконструкция была завершена. Благодаря нововведениям уже к 1940 году Россия снова вышла на высший уровень по нефтедобыче.

Несмотря на то, что в годы Великой отечественной войны 1941-1945 годов многие нефтяные промыслы были выведены из строя, дореволюционная Россия продолжала добывать природный ресурс в достаточно больших количествах. Продолжался поиск новых месторождений, что позволяло обеспечить прирост добычи нефти в каждую пятилетку — более 100 млн. тонн.

(Открытие нефтяных зарождений в Сибири 1953 г.)

Открытие зарождений в Западной Сибири в 1953 году принесли СССР еще более положительные результаты. Здесь добывали как нефть, так и газ. В этот период массово использовалось наклонное бурение, которое позволяло добыть ископаемое в более короткий срок.

И к 1980 году СССР стало крупной нефтяной державой. Начинается использование новых индустриальных методов добычи нефти, проводится автоматизация промышленности.

Появление нефтяного транспорта приводит к зарождению сети магистральных нефтепроводов, соединяющих нефтеперерабатывающие заводы между собой.

В 1878 году на Бакинских нефтепромыслах появился первый нефтепровод, а к 1917 протяженность советских нефтепроводов составляла более 600 км.

(Нефтяные вышки в Техасе, США, XX век)

В странах Европы нефтяная промышленность начала интенсивно развиваться в 1950 годы. В этот период наиболее богатыми нефтяными странами была Румыния, Болгария, Албания, Венгрия, Польша, Чехословакия и Югославия.

Капиталистические страны также имели нефтяные запасы, большая часть которых находилась в Саудовской Аравии, Кувейте и Мексике. США, Венесуэла, Ливия, Ирак и Иран также имели крупные нефтяные запасы.

Другие области применения

Технология укладки дорог полностью зависит от нефтедобычи. Гудроны, асфальты, битумы являются результатом переработки чёрного золота.

Обычные пакеты, которыми пользуются миллионы людей ежедневно на всей планете— результат переработки нефти.

Моющие средства, в которых задействованы нефтепродукты, обладают более высокими моющими свойствами, лучше справляясь с загрязнением.

Краски, в которых использованы нефтепродукты отличаются повышенной стойкостью, разнообразием цветовой палитры и относительной дешевизной. Также производятся лаки и растворители.

Все виды современных свечей, кроме церковных, изготавливаются из парафина.

Несмотря на существующее разнообразие производимых красок, некоторые художники освоили технику живописи с использованием нефти. Наиболее подходящей для таких целей считается якутская.

Кокс, который является отходом нефтепереработки, используется в производстве электродов.

Нефтепродукты по объёму применения в производстве товаров и различных средств набирают все большие обороты ежегодно. Во все сферы производства и жизнедеятельности человека вхожи вещи, продукты и материалы полностью или частично, изготовленные из производных нефти. Жизнь современного человека уже невозможно представить без пластмассы и всех тех благ, что она даёт. Но самым основным потребляемым товаром все же остаётся топливо.

Рейтинг: /5 —
голосов

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации