Как нашли нефть история

Согласно первой — органической, или биогенной, — из останков древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или захоронялись в континентальных условиях. Затем перерабатывались сообществами микроорганизмов и преобразовывались под действием температуры и давлений в результате тектонического опускания вглубь недр, формируя богатые органическим веществом нефтематеринские породы.

Необходимые условия для превращения органики в нефть возникают на глубине 1,5–6 км в так называемом нефтяном окне — при температуре от 70 до 190°C. В верхней его части температура недостаточно высока — и нефть получается «тяжелой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов.

Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Затем под воздействием различных сил, в том числе градиента давления, углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.

С точки зрения современных сторонников неорганической, или минеральной, гипотезы, углеводороды образуются из содержащихся в мантии Земли воды и углекислого газа в присутствии закисных соединений металлов на глубинах 100–200 км. 

Высокое давление в недрах земли препятствует термической деструкции сложных молекул углеводородов. В свою очередь сторонники органики не отрицают, что простые углеводороды, например метан, могут иметь и неорганическое происхождение. Опыты, направленные на подтверждение абиогенной теории, показали, что получаемые углеводороды могут содержать не более пяти атомов углерода, а нефть представляет собой смесь более тяжелых соединений. Этому противоречию объяснений пока нет.

Полезное ископаемое – нефть

Нефть– это маслянистая жидкость, горючее вещество, которое считается полезным ископаемым. Несмотря на то, что ее называют «черным золотом», она может быть и другого цвета (коричневого, вишневого, изумрудного, янтарного) или же абсолютно прозрачным. Окраска зависит от смолистых веществ, которые в ней содержатся.

Ее находят на глубине до 6 км под поверхностью, но чаще всего – до 1-3 км. Ученые уверены, что процесс образования нефти занимает от 50 до 350 млн. лет. Ее состав довольно сложный, но примерно 84-87% — это углерод, кроме этого водород, азот, сера и другие составляющие.

О нефти люди знали давно. Около 6 тыс. лет до н.э. ее применяли при строительстве, как связующее вещество, а в Древнем Египте она была нужна для бальзамирования умерших. Египтяне придумали примитивные лампы, топливом для которых была нефть. Первую нефтяную вышку соорудили китайцы в 347 году, используя стволы бамбука. Они называли нефть «ши йоу», что означало «горное масло».

Первое время нефть добывали для производства керосина. Полученный во время переработки бензин считался побочным продуктом, дешевым и никому ненужным. При помощи бензина избавлялись от вшей или же оттирали жирные пятна на ткани. Многие нефтяные компании просто сбрасывали его в реку, это было дешевле, чем пытаться его продать.

Все изменилось после того, как стали популярны двигатели внутреннего сгорания, работающие на нефтяном топливе. Сейчас из нефти изготавливаются самые неожиданные вещи. Это и одежда из полиэстера, и нейлоновые колготки, и губная помада, подводка для глаз, и даже жевательная резинка. Пластмасса появился тоже благодаря нефти, а знакомые нам полиэтиленовые пакеты изготавливаются из продуктов переработки этого полезного ископаемого.

Как появилась нефть

Есть вопросы, на которые ученые до сих пор не нашли точного ответа. Они строят предположения, гипотезы, некоторые из которых становятся более популярными, другие же отвергаются научным сообществом. Так и с нефтью. Имеется ряд теорий ее происхождения, но основными считаются 3 из них.

Биогенная или органическая

Впервые ее смог четко сформулировать знаменитый ученый М.В. Ломоносов. Это одна из самых популярных и поддерживаемых учеными теорий. Согласно этой гипотезе нефть появилась из-за разложения на дне водоемов животных и растений.

Остатки скапливались и собирались, постепенно уплотнялись, потом частично разлагались, попадали на глубину 3-4,5 км. При температуре 140-160 градусов углероды отделялись от органической массы, получалась нефть, заполнявшая все подземные пустоты.

Немецкие ученые Энглер и Гефер смогли доказать верность этой теории. После перегонки рыбьего жира под давлением и высокими температурами они получили вещество, напоминающее нефть. Русский ученый Н.Д. Зелинский провел свои опыты, используя растительность с озера Балхаш. Он смог добыть из них керосин, бензин и метан.

Абиогенная или неорганическая

Эту теорию происхождения нефти, которую также называют карбидной, предложил Д.И. Менделеев. Она также популярна среди ученых. Менделеев был уверен, что наша планета состоит из расплавленного железа, а его спутниками являются карбиды. Нефть – это продукт, получившийся после реакции воды, попавшей в разломы горных пород, и карбидов железа.

Кто и когда впервые начал добывать нефть?

Практически всем благам цивилизации, которые имеются у нас сегодня, мы обязаны нефти. Начиная с XX века эта маслянистая горючая жидкость является самым важным полезным ископаемым. Из него изготавливается топливо для всех видов транспорта, различные виды материалов вроде пластмассы, красители, моющие средства, а также многое другое. Если верить историческим документам, человечество начало добывать и использовать нефть в IV веке нашей эры. Именно тогда жители Китая использовали это вещество в качестве оружия, бросая наполненные им емкости во врагов, заранее его поджигая. Потом, уже другие народы, использовали нефть для освещения домов, добавляя его в примитивные светильники в качестве топлива. Промышленная добыча нефти была начата только в XIX веке, но кто занялся этим первым, однозначно сказать невозможно. Но давайте попробуем разобраться в предположениях.

Современная скважина для добычи нефти

Как использовали нефть в древности?

Как я уже отметил в начале статьи, первыми добытчиками нефти в мире считаются жители Китая. Они открыли нефть случайно, пытаясь найти под землей воду, чтобы извлечь из нее соль. Чтобы достичь цели, они использовали чуть ли не первую в мире нефтяную скважину. Она представляла собой стволы бамбука с металлическими наконечниками для проделывания отверстия. Вместе с солью на поверхность иногда выходила маслянистая жидкость черного цвета и специфическим запахом — это и была нефть. Помимо использования в качестве оружия, жители Китая применяли его как топливо для ламп.

В древности нефть использовали в качестве оружия

Еще одно упоминание добычи нефти есть в работах венецианского путешественника Марко Поло. В конце XIII века он посетил персидский город Баку и увидел, как на берегу Каспийского моря люди собирали «черное вещество, которое просачивалось из земли». Впоследствии, оно использовалось для освещения домов и лечения кожных заболеваний. В правдивости слов путешественника сомнений нет. Дело в том, что на территории Баку действительно добывается целительная нефть, которая называется нафталановой. Этот сорт нефти также используется для лечения заболеваний нервной системы, опорно-двигательного аппарата, гинекологических проблем и так далее. Лечение нефтью является разновидностью тепловой терапии.

Путешественник Марко Поло

Первая промышленная добыча нефти

Долгое время человечество не понимало, какую еще пользу можно извлечь из нефти. Осознание пришло только ближе к началу XX века, когда начали появляться первые автомобили, военная техника, пластмасса и так далее. Одной из первых компаний по добыче нефти стала Seneca Oil. На момент ее основания интерес к нефти был низок, но бывший железнодорожник Эдвин Дрейк чувствовал потенциал этого вещества и купил несколько акций компании. Получая оплату в размере 1000 долларов в год, он занимался поиском нефти не на поверхности, а в глубинах земли. Сначала попытки не приносили никакого результата, поэтому от его услуг компания Seneca Oil отказалась.

Эдвин Дрейк — первый человек, который добыл нефть в Америке

Однако, как обычно и бывает в таких ситуациях, именно после этого Эдвин Дрейк нашел месторождение нефти на территории флоридского города Тайтусвилл. Это произошло 27 августа 1859 года. Он основал собственную компанию и добывал по 25 баррелей нефти в день. Только вот он не успел запатентовать свою технологию добычи нефти и потерял все деньги на биржевых спекуляциях. К счастью, за заслуги перед нефтяной индустрией, власти штата Пенсильвания учредили ему пенсию в размере 1500 долларов в год.

Добыча нефти в Тайтусвилле

Тот факт, что Эдвин Дрейк является первым человеком, который добыл нефть, не является общепринятым. Дело в том, что есть множество свидетельств о том, что первая промышленная добыча нефти была произведена в других государствах вроде Российской империи, Германии и Канады.

Читайте также: Бактерии способны перерабатывать нефть в метан

Первая нефтяная скважина в Азербайджане

Например, есть популярное мнение, что современная добыча нефти была проведена в месторождении Биби-Эйбат, что находится на территории Азербайджана. Если верить источникам, в 1803 году некий купец Касымбек соорудил на море два нефтяных колодца. В 1844 году, под руководством статского советника Василия Семенова, там началось бурение глубокой скважины. Первая нефть была добыта 14 июля 1848 года ударным методом. Это значит, что добытчики обрушили в забой тяжелый буровой снаряд, который своим весом раздробил породу. Лишняя порода извлекалась до тех пор, пока не появилось «черное золото».

Добыча нефти в месторождении Биби-Эйбат в XIX веке

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Нефть была и остается самым главным полезным ископаемым. Как бы человечеству не хотелось отказаться от нее, чтобы сберечь природу, сделать это будет непросто. На данный момент инженеры активно развивают электрические автомобили, которые должны уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу нашей планеты. Но многие не учитывают, что используемые в них батареи имеют небольшой срок службы, а при утилизации окружающей среде тоже наносится большой вред. Так как от нефти сегодня зависит очень многое, человечество вряд ли сможет отказаться от нее в ближайшие 100 лет. А хороших альтернативных источников энергии, как показывает практика с электрическими автомобилями, сегодня очень мало.

Каждая страна пытается всячески подчеркнуть свой вклад в общемировую копилку знаний. Так как многие решения «купить» принимаются на эмоциональном уровне, вклад в мировую науку и инженерное дело —  вопрос не сколько престижа отдельных специалистов, сколько поддержания стоимости бренда страны в целом.

Поэтому и борьба за первенство в нефтегазовой отрасли идет не только за текущую рыночную долю или будущую добычу, но и за прошлые изобретения. Есть сотни примеров, когда одни и те же уравнения или подходы называются по-разному в разных языках. Кто же был первым? И насколько это вообще важно?

Первая нефтяная скважина

Нефть добывалась с незапамятных времен с поверхности в местах естественного просачивания. Известны упоминания о добыче нефти из построенных колодцев глубиной до 50 метров (в районе Баку с 1594 года).

Считается, что первую промышленную эксплуатационную скважину построил в 1858 году Эдвин Дрейк. После выхода на пенсию железнодорожник Дрейк мог путешествовать по стране бесплатно. Это и случайная встреча в отеле дало Дрейку работу геологоразведчика, оклад в $1000 в год и несколько акций компании Seneca Oil.

Строительство глубоких скважин в Пенсильвании до Дрейка считалось неразрешимой задачей из-за быстрого обрушения грунта. Промышленными новациями Дрейка стало применение парового двигателя вместо ручного привода и обсаживание ствола скважины наращиваемой чугунной трубой в процессе углубления ствола. Именно так 2500 лет назад китайцы бурили скважины глубиной до 500 метров для добычи рассола. Как повествуют китайские летописи, иногда в обсаженной бамбуком скважину прорывался горючий газ или нефть. Неудивительно, что единственным буровиком, согласившимся на авантюру Дрейка, был Вильям Смит — специалист по бурению скважин на соль.

Штанговый насос на эксплуатационной скважине. Насос приводится в движение паровой машине, которая топится дровами. Tarr Farm, Долина Нефтяной ручей (Oil Creek Valley), Пенсильвания, 1868. Фотография из музея Скважины Дрейка.

Между тем первая разведочная скважина, находится рядом с г.Баку. Она была построена под руководством инженера Василия Семенова, на ту же глубину — 21 метр. Из докладной записки наместника на Кавказе князя Воронцова от 14 июля 1848 г.: «… Директор Бакинских и Ширванских минеральных промыслов доносил, что пробурена на Биби-Эйбате буровая скважина, в которой найдена нефть».

Паровую же машину для бурения в России впервые применили лишь в 1859 году близ г. Подольска. Первая эксплуатационная скважина была построена в России на Кубани в 1864 году. Отставание в применении механизированного бурения определило и последующее отставание в применении других технологий добычи нефти. В них до поры просто не видели необходимости.

Пласт на разрыв

Ранние технологии бурения приводили к загрязнению призабойной зоны фильтратом бурового раствора на несколько метров вглубь пласта. Кроме того, скважины, пробуренные ударно канатным способом, не полностью вскрывали весь пласт, т.к. иначе обсадная колонна Дрейка перекрывала бы продуктивную зону. Дебит скважины из-за этого мог быть в десятки раз ниже возможного.

В 1865 году отставной полковник Э. Робертс получает патент № 59,936 на «торпедирование» призабойной зоны скважины. Услуга стоимостью $100-200 и роялти в 1/15 будущей добычи была столь популярна, что на рынке появилось множество шабашников («moonlighters»), нарушающих патент и технологию обращения с оружейным порохом и нитроглицерином. Робертсу пришлось нанимать детективов агентства Пинкертона и потратить в общей сложности $250 000 на судебные издержки, организовав крупнейшую в истории США защиту патента. Метод прекратил применяться лишь 5 мая 1990 года когда закончились складские запасы снятого с производства нитроглицерина.

Следующей технологией стало перфорирование обсадной трубы с помощью многозарядного перфоратора, что позволило спускать обсадную колонну ниже продуктивной зоны и вскрывать при этом весь пласт. C 1930 по 1956 год Ira McCullough получает множество патентов на перфораторы. Однако пласт перфорируется недостаточно глубоко, и добыча остается в несколько раз ниже потенциальной.

Для решения этой проблемы в 1947 году Floyd Farris и Joseph B. Clark (Stanolind Oil and Gas Corporation) нанимают компанию Halliburton для создания в пласте искусственной трещины – гидроразрыва пласта (ГРП), проходящей сквозь повреждение и заполненной более проводящим расклинивающим материалом — пропантом. Для этого нужно было поднять давление жидкости на забое выше горного давления и держать трещину открытой несколько часов, пока пропант закачиваемый с жидкостью займет свое место и насосы можно будет выключать.

Полевой эксперимент по гидроразрыву был проведен в 1947 году на газовом месторождении в Канзасе. Выкладки по газовому месторождению Hugoton, Канзас (глубины 730 метров) показывали необходимое давление 50-100 атм на устье (130-180 атм на забое) и объемы закачки несколько кубометров геля на базе дизельного топлива, смешанного с речным песком. Процесс был запатентован нефтяной компаний и тут же переуступлен по лицензии Halliburton. Первая промышленная операция 17 марта 1949 года в 12 милях от г. Данкэн, штат Оклахома. В тот же день вторая операция была проведена в соседнем Техасе.

К 1980 году на 500 000 скважин США было проведено более 150 000 операций ГРП. Повторные ГРП были проведены на 35% из них. Первая операция по созданию трещины третий раз в той же скважине (tri-frac) проведено в 1955 году. Максимальное количество операций ГРП было отмечено в 1955 г. — примерно 54 000 ГРП в год.

В СССР ГРП начали применять с 1952 г. Задолго до изобретения современных компьютеров, в 1955 году советские ученые Христианович и Желтов разработали первую двухмерную модель — KGD (Kristianovitch-Geertsma-de Klerk). В 1961 вторую 2D модель — PKN разработали Perkins и Kern, с модификаций Nordgren (1971). По прошествии полувека на рынке конкурируют десятки программ для псевдо-3D дизайна и оптимизации ГРП на базе модели PKN, подавляющее большинство создается и дорабатывается в США и Канаде. Более точное, полностью трехмерное одновременное моделирование геомеханики, гидравлики и процесса переноса требует вычислений длиной в несколько месяцев и не используется на практике.

Основной вектор развития моделей – более точный и быстрый прогноз многостадийных операций на нескольких горизонтальных скважинах одновременно (zip fracs). Также интересно описание интерференции трещин (stress shadowing) и транспорт пропанта, а также комбинирования вспомогательных технологий, включая закачку трассёров, использование оптоволокна, и микросейсмический мониторинг. В более далекой перспективе – потребуется переизобрести ранее протестированное использование пен на базе CO2 и азота.

Пик применения ГРП в СССР пришелся на 1959 г. С начала 1970-х и до конца 1980-х ГРП в СССР практически не проводилось, в связи с вводом в разработку крупных нефтяных месторождений Западной Сибири. Возрождение практики применения ГРП в России началось уже после падения цены на нефть, в конце 1980-х. За 1988-1995 гг. в Западной Сибири было произведено более 1,6 тыс. операций ГРП.

Во процессе раздела НК ЮКОС и передачи его активов НК Роснефть, ряд высокопоставленных чиновников называл ГРП «варварским» и «хищническим» методом добычи, что, однако, не помешало увеличить количество и тоннаж операций на тех же месторождениях в России с 5 000 в 2006 году до примерно 15 000 в 2016 году.

Из опыта разработки месторождений США в России может быть потенциал реперфорации и повторных ГРП, как это практикуется через 5-10 лет после первичной стимуляции скважины. За счет геомеханического моделирования возможно предсказать насколько новая трещина отклонится от старой, а гидродинамическая модель покажет зоны, которые необходимо доохватить заводнением. И если крылья новой трещины подцепят слабодренированные пропластки, резко сократится обводненность и содержание газа в добываемой жидкости. Это будет сигналом, что повторная операция не только увеличила темп отбора, но и извлекаемые запасы этого участка месторождения. Стоит ли говорить, что «варварский метод», без которого редко обходится новая скважина в России, уже привел к перевороту рынка, обрушению цены и началу экспорта американской нефти. С учетом высокой обводненности и низкого дебита по нефти в скважинах, пробуренных в 2012 году и ранее, технические риски большинства повторных ГРП невысоки – терять особо нечего.

Наращивая объемы

Благодаря тому, что нефть часто легче воды, давление в пласте способно доставить нефть на поверхность фонтаном. Но при этом дебит нефти получается в пять раз ниже максимально возможного, и энергии пласта хватает ненадолго. Для традиционных коллекторов – несколько месяцев, для сланцевых месторождений – до нескольких лет.

И опять промышленным новатором выступил Дрейк, взяв с кухни ручную помпу. Создав с поверхности разряжение в одну атмосферу, он увеличил добычу с 10 до 25 баррелей в день, оставив весь городок Titusville без оборотных бочек под виски. Этот пример хорошо показывает опасность сравнения только данных по дебиту. Без данных по давлению – финансовые аналитики могут легко ошибиться в несколько раз, сравнивая фонтанирующую через штуцер скважину со скважиной, работающей в пустой забой (AOF).

Насос на поверхности может создать разряжение и прибавить атмосферное давление к энергии самого пласта. Создать же большее разряжение можно насосом в скважине, но как привести его в движение? Первое решение – механическая передача с поверхности, но тогда нужна длинная штанга, ход которой и ограничит максимальный дебит. В 1865 году, только когда перестали фонтанировать скважины из первой волны промышленного бурения, американцы начали массовое использование погружных плунжерных насосов, с поршнем, приводимым в действие двигателем с поверхности через балансир от бурового станка и деревянную штангу (см. рисунок 1). В России новация нашла свой рынок только в 1874 году.

А что если скважины становятся все глубже и глубже и требуется создать давление в несколько сотен атмосфер? И буровики научились бурить наклонные скважины под нужным углом?

Тогда разумно поместить и насос, и двигатель в саму скважину. Для этого требуется сверхмалый размер устройства и большая мощность на единицу объема. Электрический двигатель был единственным на тот момент вариантом. В 1911 году Армаис Арутюнов открывает в Екатеринославле свою компанию и создает высокооборотный компактный электрический мотор, который может работать полностью погруженным в воду. А в 1916 году, доводит до ума работающую на одном валу пару: мотор и центробежный насос. При этом мощный мотор располагается ниже насоса и охлаждается набегающим потоком жидкости.

В 1919 году Арутюнов эмигрируют сначала в Берлин, затем, в 1923 году в Лос-Анджелес, где пытался убедить внедрить свою разработку. Везде следовал отказ был со словами, что устройство противоречит известным законам электричества. Примечательно, что за 50 лет до этого в Австрии профессор Грацкого университета Яков Пешль прочитал лекцию о неосуществимости использования переменного тока в электродвигателях одному из своих студентов. Студента звали Никола Тесла, а имя профессора Пешля навсегда останется в истории инженерного дела.

В 1928 году Арутюнов переезжает в Оклахому и с партнером Frank Phillips (директор Phillips Petroleum Co.) открывает свою компанию. В 1930 компания была переименована в REDA pump Co. (от Russian Electrical Dynamo of Arutunoff). В ней нашли работу сотни уволенных в Великую депрессию американских рабочих. К концу 30х годов REDA имела более 90 патентов, а Арутюнов ни в чем себе не отказывал до конца жизни. Его портрет висит в Зале Славы штата Оклахома.

Марка электроцентробежных насосов (ЭЦН) REDA была единственной на рынке США до 1957 года, и спустя столетие после создания прототипа все еще входит в продуктовую линейку Schlumberger. Примечательно то, что месторождение North Burbank Unit, на котором разбогател Frank Phillips, до сих пор дает нефть при помощи закачки CO2 (см. статью НГВ «Парниковый эффект в добыче нефти» в номере #13/14 за 2017 г.) и напора, создаваемого ЭЦН REDA.

Первый ЭЦН в СССР был спущен в 1943 г., когда из США по ленд-лизу были получены 53 насоса REDA. Отечественный аналог спущен 20 марта 1951 г. в скважину № 18/11 Грознефти. Западносибирскую провинцию стали осваивать гораздо позже месторождений Оклахомы и Техаса, поэтому дебиты остаются выше, чем на в США и требуют мощных насосов. До сих пор в России больше 80% нефти добываются ЭЦН. Ими оснащено более 80 000 скважин.

Сланцевая революция резко повысила дебиты скважин США, а дешевая нефть резко снизила зарплаты в России, так что для производителей ЭЦН России: Борец (ООО «Лысьванефтемаш»), Новомет (одноименная компания, г. Пермь), Алмаз (г. Радужный, ХМАО) и Алнас (ГК Римера – часть Холдинга ЧТПЗ) открывается уникальное окно возможностей. Но только если они смогут конкурировать шириной диапазона дебита при высоком газовом факторе с REDA (Schlumberger) и Centrilift (Baker Hughes), и ценой с китайскими производителями. Одним из барьеров входа будет, как не странно, отсутствие опыта работы по установке и обслуживанию ЭЦН у американцев. Для них эра массового применения ЭЦН закончилась в 1970х годах, но начинается снова, причем в тех же самых районах нефтедобычи, что и полвека назад.

Новые технологии и пилотные образцы часто появляются за пределами США, но удивительно системно штаты становятся местом их массового применения, доработки и превращения в массовый экспортных продукт. Изобретатели-счастливчики возможно и делает один уникальный прорыв, но истинные перевороты в индустрии делают люди, систематически перепробовавшие сотни и тысячи подходов и нашедшие верную комбинацию известных ранее технологий. Поэтому не сильно важно где технология родилась, важно кто первым догадался скрестить ее с несколькими уже известными и довести продукт для массового использования.

Американцы связывают рождение нефтяной индустрии с Дрейком не потому, что он был выдающимся изобретателем или хотя бы успешным бизнесменом. У него не было деловой хватки и метод бурения остался незапатентованным. Проигравшись на бирже в 1863 году, он был вынужден в старости жить на специальную пенсию штата $1,500/год (немыслимая по тем временам щедрость), в полтора раза выше своего стартового оклада от Seneca Oil.

Дрейк стал известен потому, что пошел против мнения специалистов по бурению водяных скважин, проскакал 90 миль в поисках буровика-соледобытчика, который возьмется за безумный заказ. Кроме того, он совместил известный способ бурения с известной технологией откачки воды. Добыча увеличилась в разы и стала коммерческой.

История помнит бакинские промыслы, советских математиков и российских инженеров, но рынку не нужны идеи, или удачные поисковые скважины. Нужна добыча, безотказно работающие устройства и программные пакеты, содержащие как детальную физику процесса, так и скоростные солверы для решения матричных уравнений. Но и это не главное, если в программе не будет сотен известных индустрии жидкостей ГРП и типов пропантов с библиотеками свойств, а учебник будет скорее рекламным буклетом.

Пользователю необходимо проводить оптимизацию для десятка сценариев, а не биться с неудобным в каждодневной работе инструментом и гадать над непонятными параметрами и исходными данными. Альтернатива новым методам есть – это старый добрый принцип, известный на всех языках — «мы всегда так делали». Поэтому чтобы не отстать, стоит работать на будущее, а не цепляться за великое прошлое.

Текст статьи отражает мнение автора и не отражает официальную позицию Texas A&M University

Нефть — темная, масляная кровь земли. За нее уничтожали и разрушали монополии, пускали на ветер состояния и губили династии. Для чего нефть была нужна в Древнем Египте? Что с ней делали в Античном Риме? И как начинали свое черное дело усатые американские промышленники? Разбираю полный цикл добычи нефти в прошлом.

Petroleum. В переводе с древнегреческого – «каменное масло». Ныне нефть. Жидкость из недр Земли, без которой на этой планете не двигается практически ни один механизм (спорно, но обсудим ниже). В разные времена ее ценность бывала разной, а иногда становилась эквивалентом человеческой жизни. Она была известна 6 000 лет назад, а актуальна и сегодня. В 19 веке дельцы из США чуть ли не одухотворяли ее, в 20 веке из-за нее (в том числе) начинались войны, в 21 мы пытаемся с ней расстаться.

Предупреждение. Текст изобилует словами «нефть», «углеводороды», «вышки», «римляне», «византийцы», «ковбои», «доллары», «баррели». Кому-то они могут показаться сложными, особенно когда соединяются в общей канве текста. Приведены некоторые подробные характеристики и иные цифры. Информация собрана из источников следующего типа – 2 археологических научных работы, 1 сайт ВУЗа, 2 сайта нефтепроизводителей, 8-10 статей вольного плана.

Как построена статья.

1. Нефть, что «это» и как «это» добывают.

2. Нефть в те времена, когда люди кидались камнями.

3. Нефть в Древнем Египте.

4. Нефть в те времена, когда в Риме писали законы и строили цивилизацию, а остальные кидались камнями.

5. Нефть в темные века и средневековье.

6. Эпоха начала добычи нефти. Wild, wild… В общем, про США.

7. «Standard Oil» – just стартап.

8. Самая дорогая бочка нефти.

9. Вольные мысли на тему «зеленой» энергии вместо нефти со статистикой.

Немного погрузимся в историю и представим себя в роли нефтедобытчика начала 19 века. У нас есть американская мечта, ветер кидает песок прерий нам в лицо, конкуренты не дремлют, а Эндрю Карнеги уже начал лить сталь, чтобы прокладывать к месторождениям рельсы железных дорог.

Ремарка от автора.

Определим границы нашего исследования – мы собираемся создавать свой нефтедобывающий стартап до XX века. XXI век, эпоха, в которой нефть добывали все и везде, а танки прорывались к месторождениям, нам не интересна.

Некоторые детали процесса добычи переведены на понятный язык. В комментариях можно ткнуть автора носом в глубоко-технологические неточности (если обнаружите их).

Определим понятийную базу. «Баррель» — это 159 литров. Доллар в 1850 году имел покупательную способность 28 долларов сегодня (инф. сайта GoldenFront). Древние греки жили до древних римлян. Древние римляне жили в период с 1300 г. до н.э. по 476 г. н.э., Древние египтяне – на пару тысяч лет раньше и греков, и римлян, и параллельно с ними.

Поехали.

Нефть, что «это» и как «это» добывают.

Нефть — это ископаемое топливо. Оно состоит из смеси углеводоров и молекулярных химических соединений, относиться к «петролитам». Залегает на глубине от 10 метров, до 5-6 километров. Чисто-черная жидкость может быть разной вязкости и плотности (0,65-1,05 г/см3). Цвет тоже может меняться – от черного до светло коричневого и даже светлого желто-зеленого.

Откуда она появилась в недрах земли? Если ответить просто, без научных экивоков – из перегноя биологических останков. Сотни миллионов лет на планете гниют остатки растений, животных, динозавров и прочих биологических элементов экосистемы. Вся эта биомасса опускается в недра и спустя большое количество химических процессов, превращается в нефть.

Как добывают нефть сегодня?

Первичный метод – под давлением нефть сама «вылетает» из скважины, прямо как в фильмах, а на поверхности ее ждут довольные саудиты в белых тобах. Ну или при помощи погружных насосов ее поднимают непосредственно из скважины. Это самый дешевый способ.

Вторичный метод – в пласт под давлением через скважину закачивают воду или газ. И вуаля, нефть опять обретает давление и устремляется наверх. Естественно, это стоит дороже.

Третичный метод – массу, которую не выкачали первыми двумя способами нагревают путем подачи горячего пара, либо сжигают часть нефти под землей. Эффект тот же – повышается давление, и черная маслянистая масса устремляется вверх, навстречу сибирским холодам и бородатым улыбчивым геологам.

По данным «Форбс», стоимость добычи барреля нефти в Саудовской Аравии, Ираке и Иране не превышает 10$ за единицу (доходит до мизерных 2-3$ на некоторых месторождениях), в России – 10-15$, в Канаде и Норвегии – 20-25$. В арктическом поясе – до 40$.

Матчасть победили, переходим к интересному.

Нефть в те времена, когда люди кидались камнями.

Кидались, да не все.

Некоторые представители рода человеческого, 6 000 лет назад использовали битум в качестве строительного материала. Жидкость, выступающую на поверхность песков и образующую небольшие «бассейны» использовали древние шумеры и жители долины реки Евфрат (территория современных Сирии и Ирака). Более вязкую субстанцию смешивали с песком или гравием и формировали из нее кирпичи. Битумом же обмазывали и швы построек, а также дно лодок. Более жидкую «нефть» использовали в качестве источника огня.

Кто и когда это выяснил? И почему это не сказки.

С 1899 по 1917 год экспедиция археолога Роберта Кольдевея из Германского восточного общества обнаружила предполагаемые руины Вавилона. Все последующие годы на этой территории и в прилегающих местах ведутся активные раскопки. Ученые идентифицировали присутствие битума и прочих нефтепродуктов в элементах построек. Точно так же, восточнее, в долине реки Инд обнаружены бассейны со стенами, которые покрыты асфальтом (развалины города Мохенджо-Даро).

Делаем вывод, что 5-6 тысяч лет назад на ближнем востоке нефть и ее элементы, применяли в строительстве практически всех крупных объектов – дорог, зданий, дворцов.

Нефть в Древнем Египте.

Если мы говорим о древнем Ближнем Востоке, то тут все понятно – нефть естественным путем выступала на поверхность. С Египтом дело сложнее, сегодня это государство добывает петролеум в шельфовой зоне (месторождения Зохр и Атолл) и из скважин. Археологами не обнаружено древних бассейнов, выходящих на поверхность. Но в постройках египтян, точно так же присутствуют битум и асфальт. А кроме того, в некоторых гробницах и усыпальницах обнаружены следы жидкой нефти — ее использовали в целях бальзамирования.

Ближайшее (по логистическим возможностям древней египетской цивилизации) месторождение нефти, где она выходила на поверхность и образовывала бассейны, являются окрестности Мертвого моря. Резонно предположить (что и сделали ученые) — жидкость везли именно оттуда.

Не позавидуешь рабам, которые везли караваны с бочками нефти в адскую жару по пескам. Расстояние там, на секундочку, 450-500 километров по прямой.

Нефть в те времена, когда в Риме писали законы и строили цивилизацию, а остальные кидались камнями и кричали на лес.

С греками история отдельная. Сразу оговорюсь, мы рассматриваем всех исторических греков вместе. То есть, Древняя Греция – Древний Рим – Византия.

В более ранние периоды (V век до н.э.) о нефти, как о загадочном «каменном масле», которое используют в Персии, пишет «отец истории».

Через пол тысячелетия ее упоминает Плутарх (надо же, от Геродота до Плутарха почти столько же лет, сколько от нас до Смуты 1612 года).

Римские лекари (в т.ч. Гиппократ) даже оставили несколько рецептов о нефти, как о лекарстве.

Но главное и самое яркое достижение в использовании нефти греками, было достигнуто в Византии. Они изобрели суперскилл раннего средневековья – «греческий огонь». Его состав, как и конструкция самого орудия были утрачены.

Смысл заключался в том, что на боевой корабль «Дромон» устанавливалось орудие (вероятно, пневматического характера), которое могло на несколько десятков метров «выплевывать» огненную струю из медной трубы, от которой загоралось даже море (видимо смесь нефти с другими веществами – серой, фосфидом кальция). Так уничтожались флоты варваров, пытавшихся прорваться к Константинополю. 11 июня 941 года флот князя Игоря, сына Рюрика был сожжен у берегов Фракии (Болгария).

Тайну производства «греческого огня» берегли как зеницу ока, производством горючей смеси ведало одно имперское ведомство, производством орудия другое, а прислугу готовило третье. Полную схему знала только византийская семья Каллиникос (видимо изобретатели).

Свой основной смысл греческий огонь утратил на исходе 14-15 веков, когда появился порох и ранняя артиллерия. Скоро и сама Византия канула в лету.

Нефть в темные века, средневековье и XVI-XVIII вв.

Как и многие достижения человечества, с падением Рима (476 г.) и последующим увяданием Византии, нефть почти пропала со страниц истории.

В этот период информация о ней отрывочна и фрагментарна. Вероятно, по большей части нефть использовали только в отдельных местностях для освещения домов.

В России нефть упоминается в официальных документах Пушкарского Приказа — «нефти кизылбажской 162 пуда, 32 гривенка полугривенкой», в деловых записях Оружейной Палаты — «a той нефти расход писать у себя имянно», и в Таможенных книгах — «ярославец Иван Игнатьев явил и продал на Устюге полсема фунта нефти». К чему остались эти записи – до нас не дошло (я имею ввиду «не дошло» сквозь время).

Интересный факт, в первом номере газеты «Ведомости» в 1702 году упоминается, что на реке Сок, в Поволжье была обнаружена нефть.

Еще в 1745 году купец Федор Прядунов получил разрешение на добычу нефти со дна реки Ухта, а в 1823 открыт первый нефтеперерабатывающий завод в Моздоке.

Это так, для общего понимания, что в России тоже не оставались в стороне.

Эпоха начала промышленной добычи нефти. Wild, wild… В общем, про США.

Почти добрались. Пыль летит в лицо, повозка со скрипом катит по прерии. В это время солнце злое, оно буквально выжигает и без того обветренные скулы Джона Смита. Грубый мужчина оглядывается назад, на полу повозки связками лежит инструмент. Он едет за нефтью.

Штат Колорадо, срединные США. По-настоящему дикий запад. В центре 19 века именно на этих территориях началась добыча и разведка нефти. За десять лет до этого так же стартовала «золотая лихорадка» в Калифорнии, теперь вот началась «нефтяная». Сотни людей покоряют Колорадо, Огайо, Пенсильванию, Канзас, Юту. В 1859 году на месторождении Ойл-Крик добывают 270 тонн нефти, в 1875 уже 1,6 млн. тонн. На фоне общей обстановки на диком западе, индейцев, Гражданской войны, добыча превращается в ад на земле. Фонтаны бьют со всех сторон, рабочая сила не стоит ничего, а стоимость нефти только растет.

Самая первая скважина глубиной 21 метр позволяла добывать около 15 баррелей в день. 2 385 литров. Нефть добывают разными путями и примитивно черпают ведрами, и качают вышками-насосами (технология, по сути, такая-же как сейчас на первичном этапе добычи).

Возникает небольшая неувязка. Зачем американцам нефть в середине 19 века? Двигателей внутреннего сгорания еще нет, паровозы ездят на угле, для освещения используются китовый жир и воск.

А все дело в том, что в 1849 году канадский геолог Абрахам Геснер, дистиллировав нефть получил керосин. Ну получил и получил, что в этом такого?

Керосин на тот момент: а) стал горючей жидкостью без нагара и копоти, что позволило комфортно использовать его для приготовления пищи; б) стоил в 6 раз дешевле китового жира (0,07$ за галлон керосина при 0,4$ за жир, да и киты, собственно, заканчивались). Кстати, бензин, остается «побочным» продуктом именно при производстве керосина.

Это и дало толчок к добыче, а дальше с развитием технологий разработка скважин только масштабировалась.

В «нефтяной лихорадке» и хаотической добыче нефти на среднем западе, точку поставил Standard Oil.

Standard Oil – just стартап.

Не просто стартап. Самый мощный стартап и поныне (хотя может Илон Маск немного их подвинет).

1870 году в сферу нефтедобычи приходит Джон Рокфеллер. Ему 31 год, и он готов к действию. Совместно с братьями он скупает разорившиеся нефтяные компании, договаривается с железными дорогами и через 7 лет контролирует 90% нефтяного рынка США.

В 1894 году Дж. Рокфеллер становиться первым долларовым миллиардером в мире и продолжает расти.

Понятие антимонопольного законодательства на планете возникло именно из-за Standard Oil, в 1911 году суд дробит ее на 39 мелких компаний и лишает монополии. К тому моменту в компании работает 60 000 сотрудников.

Джон умирает в 1937 году в возрасте 97 лет.

С того момента история нефти превращается в историю политики, борьбы и войн. Будут еще и Рудольф Дизель, и Генри Форд, и Royal Dutch Shell и Румыния, и Баку. Но это уже совсем другая история.

Самая дорогая бочка нефти.

За всю историю торгов, самая высокая цена нефти (WTI) сложилась 11 июля 2008 года и составила 147 долларов за баррель. После такой ценовой «вспышки», в декабре 2008 года нефть торговалась уже по 36 долларов за баррель.

Вольные мысли на тему «зеленой» энергии вместо нефти со статистикой.

Нефть, конечно, жидкость хорошая. И без нее не работают практически никакие механизмы в мире или без ее участия не производятся никакие базовые детали для механизмов. Но для поддержания дискуссии, я хочу привести статистику по количеству электромобилей в мире на данный момент. Обсудим?

Всего в мире – 1,2 млрд. автомобилей из них 16 млн. электромобилей (1,3%).

В 2021 году в мире продано 6,6 млн. электромобилей (из них 936 тыс. Tesla).

В 2021 году в Китае продано 3,4 млн. электромобилей.

В 2021 году в США продано 352 тыс. Tesla.

Доля электромобилей в Норвегии – 72%.

Доля электромобилей в Швеции – 45%.

Доля электромобилей в Нидерландах – 30%.

Статистика приведена специально разрозненная, чтобы понять, что рынок электромобилей не однороден. Статистика взята с сайтов «autoreveiw» и «autonews».

Лично я считаю, что нефть и иже с ней, в ближайшие 10 лет уйдут в прошлое.

Спасибо за внимание.

Краткая история нефти: как она влияла на мир?

Привет, Хабр! В предыдущем материале мы рассказали, как в нашей жизни появился бензин. Его появление, в том числе, обратило внимание человечества на нефть как источник топлива. И тем самым определило дальнейший ход развития цивилизации вплоть до нашего времени.

Вот об этом мы и постараемся ёмко рассказать в сегодняшнем материале! Приятного чтения

Ревущие сто лет назад

К началу «ревущих двадцатых» нефтяная отрасль в развитых странах переживала свой первый настоящий расцвет – Первая Мировая война окончательно убедила цивилизацию в преимуществах техники с двигателями внутреннего сгорания перед конной пехотой. И преимуществах бензина перед углём, который также не выдержал жестокой (буквально) конкуренции.

Конкуренции не выдержали и потрёпанные сражениями державы Старого Света на мировой арене. Главенство ныне принадлежало Соединённым Штатам, в которых гладко и стремительно развивались нефтедобыча, дорожное строительство и массовое производство автомобилей. Причём все отрасли подгоняли друг друга до масштабов экономического бума.

Hidden text

Дисклеймер: Мы уделяем особое внимание США только потому, что к 1929 году на них приходилось 78% автомобилей мира. А на автомобилях соответственно, держалось потребление топлива.

Так нефтяные электростанции насытили Штаты энергией и позволили повсеместно внедрять на предприятиях электроприводы и конвейеры, а они, в свою очередь, подняли производительность труда на совершенно фантастический для человечества уровень.

Посудите сами: если в 1915 году на сборку одного Ford Model T уходило в среднем 14 часов, то уже к 1925 году полностью собранная машина сходила с конвейера каждые 10 секунд.

Динамика выглядит впечатляюще даже из 2022-го. Но вернёмся, пожалуй, обратно – на век раньше.

Торг, Депрессия и гнев

Вернулись прямиком в 1929 год. Удобно взять период перед великим биржевым крахом, чтобы оценить экономические показатели на их локальном пике.  К тому моменту личный автомобиль имелся уже у каждого пятого американца, а общее потребление нефти выросло на 150% по сравнению с 1919 годом – до 2,58 млн баррелей в день.

Если миллионы баррелей представить сложно, то представьте себе классические автозаправки из голливудских фильмов. Их количество, например, выросло в 1921-1929 гг. с 12 000 до 143 000.

Великую депрессию американская нефтяная промышленность также встретила в любопытном состоянии. С одной стороны, на нефтяников давил общий спад в экономике, а с другой – регулярное открытие новых месторождений. К примеру, в 1920 году баррель нефти в США стоил $3,36, а в мае 1933 года – внимание – $0,04. Поскольку себестоимость добычи была примерно в десятки раз больше, нефтяникам пришлось обращаться к помощи государства во избежание своего банкротства и краха отрасли в целом.

Это помогло – сперва цены стабилизировались в результате государственного ограничения торговли нефтью, а затем –  с помощью «Нефтяного соглашения» между штатами, которые теперь были согласны сообща регулировать объёмы добычи. Ситуация наладилась, и компании вновь могли смотреть в будущее – в том числе, в сторону новых месторождений за рубежом.

Так в непростые 1930-е, помимо прочего, произошло ещё одно важное событие, которое сыграло поворотную роль в мировой истории. В 1932 году нефть нашли в Бахрейне, небольшом островном государстве в Персидском заливе. Для амбициозных западных компаний это было знаком, что залежи нефти могут найтись и на Арабском полуострове, где геологические особенности были примерно такими же.

Изыскательные работы требовали много времени и зачастую заканчивались разочарованием, но в 1938 году, с разницей в пару недель, гигантские месторождения нашли в Кувейте и Саудовской Аравии. В апреле 1939 года за нефтью из Саудовской Аравии прибыл первый западный танкер. Вентиль для перекачки поворачивал лично король Ибн Сауд.

Уже скоро нефть с Аравийского полуос­трова подпитывала военную машину союзных сил в Европе и на Ближнем Востоке в течение Второй Мировой. Во многом именно стратегические запасы нефти и налаженные линии поставок определили исход войны, как и дефицит топлива у Германии и Японии. Уроки Второй мировой и последующая конфронтация США и СССР приковали внимание почти всех стран мира к нефти как одному из ключевых элементов национальной безопасности, внешнеэкономических интересов, да и международных отношений в целом.

В первую очередь это внимание сосредоточилось на Ближнем Востоке, где основным центром американской политики стала Саудовская Аравия с её необъятными ресурсами «чёрного золота». В 1950 президент Гарри Трумэн гарантировал королю Ибн Сауду полную экономическую и военную поддержку со стороны Соединённых Штатов, чтобы нефтяные месторождения региона случайно не оказались в руках оппонента. Они были настолько ценны со стратегической точки зрения, что американские чиновники всерьёз рассматривали разрушение всех аравийских нефтяных месторождений на случай конфликта с СССР в регионе. Но к счастью, не пришлось. В итоге на крепком союзе американцев и саудитов начало строиться послевоенное благополучие западных стран.

Колосс на глиняных ногах

Период с 1945 по 1973 год называют по-разному: и «славным тридцатилетием», и «долгим бумом», и «золотым веком капитализма». Растущая глобализация, становление социального государства, демографический подъём и формирование зажиточного среднего класса способствовали экспоненциальному росту потребления.

Потребление росло с такой скоростью, что уже в 1948 году импорт «чёрного золота» в США впервые превысил экспорт, и Америка попала в зависимость от иностранной нефти. В других странах Запада эхом отзывались те же тенденции. Нефтепродукты были фундаментом экономического роста и модернизации промышленности, а потому каждый крупный нефтяник чувствовал себя кем-то вроде Илона Маска.

Технологии, в которые бешено инвестировала отрасль, помогли увеличить выход качественного топлива из одного барреля сырой нефти примерно с 50% до 90%. В результате дешёвое топливо позволило опоясать весь мир транспортно-логистическими цепочками.

Уже к концу 1960-х уровень жизни в индустриальных странах стал по-настоящему утопичным для всех, кто застал XX век в периоды турбулентности. Средние обыватели впервые могли позволить себе дома, автомобили, бытовые приборы, а порой и предметы роскоши. Фактически, большинство простых благ, к которым мы привыкли, стали достоянием масс именно в этот короткий период мировой истории.

Потребление всех этих благ, конечно, напрямую зависело от уже знакомой нам субстанции. Объёмы потребления нефти с 1949 по 1972 выросли в 5,5 раз, если говорить в мировых масштабах. Причём это сильно усреднённый показатель. В Западной Европе, к примеру, они выросли в 15 раз – с 970 000 до 14,1 млн баррелей в день, а в Японии – в 137 раз, с 32 000 до 4,4 млн баррелей в день. Вы скажете «эффект низкой базы», а мы ответим «всё равно впечатляющая динамика!». И, к тому же, весьма иллюстративная.

Но утопия, которая фактически держалась на одном ресурсе, рано или поздно была обречена на столкновение с новой реальностью. Это показало нефтяное эмбарго 1973 года, когда арабские страны одновременно ограничили добычу и продажу нефти странам Запада, что привело к четырёхкратному росту цены барреля и последующему срыву поставок по всему миру.

Несмотря на то, что ограничения фактически продлились 4 месяца, они усугубили уже зреющие кризисные тенденции. В итоге с января 1973 по декабрь 1974 индексы ведущих фондовых бирж потеряли от 45% (Dow Jones) до 83% (Hang Seng) своей стоимости, а экономика индустриальных стран впервые за долгое время столкнулась со стагфляцией, за которой маячил знакомый призрак Великой депрессии.

Так «славное тридцатилетие» завершилось грандиозным падением, а мир ждали всё новые потрясения и чудеса, всё так же неизменно связанные с нефтью.

Среди этих чудес – становление нефтехимии как отрасли, обеспечивающей производство большинства потребительских благ, которые нас окружают.

Но об этом – в следующих сериях

Если вам понравилась статья, дайте знать — так мы будем чаще радовать вас материалами об истории нефтепереработки и нефтехимии!