Нефтяной выход — это место, где естественные жидкие или газообразные углеводороды выходят в атмосферу и на поверхность Земли, обычно под низким давлением или потоком. Выходы обычно происходят над наземными или морскими структурами накопления нефти. [1] [ проверка не удалась ] Углеводороды могут выходить вдоль геологических слоев или через них через трещины и разломы в породе или непосредственно из выхода нефтеносной породы.
Нефтяные выходы довольно распространены во многих районах мира и эксплуатируются человечеством со времен палеолита . Полный сборник выходов по всему миру был опубликован в 2022 году. [2] Природные продукты, связанные с выходами, включают битум , смолу , асфальт и деготь . В местах, где выходы природного газа достаточно велики, часто сохраняются природные «вечные огни» . Наличие поверхностной нефти часто включалось в названия мест, которые развивались; эти места также связаны с ранней добычей нефти и газа, а также с научными и технологическими разработками, которые переросли в нефтяную промышленность .
Эксплуатация битуминозных пород и природных просачивающихся месторождений восходит к временам палеолита. Самое раннее известное использование битума (природного асфальта) было неандертальцами около 70 000 лет назад, когда битум был приклеен к древним инструментам, найденным на неандертальских стоянках в Сирии . [3]
После прибытия Homo sapiens люди использовали битум для строительства зданий и гидроизоляции тростниковых лодок , среди прочего. [4] Использование битума для гидроизоляции и в качестве клея датируется по крайней мере пятым тысячелетием до н. э. в раннем индском сообществе Мехргарх , где его использовали для выстилания корзин, в которых они собирали урожай . [5] Материал также использовался еще в третьем тысячелетии до н. э. в скульптуре, для кладки кирпичных стен, для гидроизоляции ванн и стоков, в ступенях лестниц и для судостроения. Согласно Геродоту , и подтвержденному Диодором Сицилийским , более четырех тысяч лет назад натуральный асфальт использовался при строительстве стен и башен Вавилона ; около Ардерикки (недалеко от Вавилона) были нефтяные ямы , а также смоляной источник на Закинфе ( Ионические острова , Греция). [6] Большое количество этого металла было найдено на берегах реки Исс [ необходима ссылка ] , одного из притоков Евфрата .
В древние времена битум был в первую очередь месопотамским товаром, который использовали шумеры и вавилоняне , хотя его также находили в Леванте и Персии . Вдоль рек Тигр и Евфрат эта область была усеяна сотнями выходов чистого битума. [ требуется цитата ] Месопотамцы использовали битум для гидроизоляции лодок и зданий. Древние персидские таблички указывают на медицинское и осветительное использование нефти в высших слоях их общества. В Древнем Египте использование битума было важно при создании египетских мумий — на самом деле, слово мумия происходит от арабского слова mūmiyyah , что означает битум. [4] Нефть из выходов эксплуатировалась в римской провинции Дакия , ныне в Румынии , где ее называли пикула .
В Восточной Азии такие места были известны в Китае, где самые ранние известные пробуренные нефтяные скважины датируются 347 годом н. э. или ранее. [7] Говорят, что древние записи Китая и Японии содержат много намеков на использование природного газа для освещения и отопления. Нефть была известна как сжигающая вода в Японии в 7 веке. [6] В своей книге «Очерки о бассейне мечты», написанной в 1088 году, ученый-полиматик и государственный деятель династии Сун Шэнь Ко ввел слово 石油 ( Shíyóu , буквально «каменное масло») для нефти, которое остается термином, используемым в современном китайском языке.
В юго-западной Азии первые улицы Багдада 8-го века были вымощены смолой , полученной из естественных просачивающихся полей в регионе. В 9-м веке нефтяные месторождения эксплуатировались в районе современного Баку , Азербайджан . Эти месторождения были описаны арабским географом Абу аль-Хасаном Али аль-Масуди в 10-м веке и Марко Поло в 13-м веке, который описал выработку этих скважин как сотни грузовых кораблей. Перегонка нефти была описана персидским алхимиком Мухаммадом ибн Закарией Рази (Разес). [8] [ ненадежный источник ] Было производство химикатов, таких как керосин в перегонном кубе ( al-ambiq ), [9] [ неполная краткая цитата ] который в основном использовался для керосиновых ламп . [10] Арабские и персидские химики также перегоняли сырую нефть, чтобы производить горючие продукты для военных целей. Благодаря исламской Испании перегонка стала доступна в Западной Европе к 12 веку. [6] Она также присутствовала в Румынии с 13 века, где была зарегистрирована как păcură. [11]
В Европе нефтяные просачивания широко разрабатывались около эльзасского города Пехельбронн , где процесс разделения паров использовался в 1742 году. [12] В Швейцарии около 1710 года швейцарский врач и учитель греческого языка, родившийся в России, Эйрини д'Эйринис открыл асфальт в Валь-де-Траверс ( Невшатель ). Он основал там битумную шахту Де-ла-Преста в 1719 году, которая действовала до 1986 года. [13] [14] [15] [16] Нефтеносные пески здесь добывались с 1745 года под руководством Луи Пьера Ансильона де ла Саблоньера по особому назначению Людовика XV . [17] Нефтяное месторождение Пехельбронн действовало до 1970 года и было местом рождения таких компаний, как Antar и Schlumberger . В 1745 году при императрице Елизавете Федор Прядунов построил в Ухте первую нефтяную скважину и нефтеперерабатывающий завод . В процессе перегонки «каменного масла» (нефти) он получил вещество, похожее на керосин, которое использовалось в масляных лампадах русских церквей и монастырей (хотя в домах все еще использовались свечи). [18]
Самое раннее упоминание о нефтяных выходах в Америке встречается в рассказе сэра Уолтера Рэли об озере Пич на Тринидаде в 1595 году. Тридцать семь лет спустя рассказ о посещении францисканцем Жозефом де ла Рошем д'Альоном нефтяных источников Нью-Йорка был опубликован в « Истории Канады» Сагарда . В Северной Америке первые европейские торговцы мехом обнаружили канадских первых наций, использующих битум из обширных нефтяных песков Атабаски для водонепроницаемости своих берестяных каноэ. [19] Шведский ученый Петер Кальм в своей работе 1753 года «Путешествия в Северную Америку » показал на карте нефтяные источники Пенсильвании. [6]
В 1769 году экспедиция Портола , группа испанских исследователей под руководством Гаспара де Портола , сделала первое письменное упоминание о смоляных ямах в Калифорнии. Отец Хуан Креспи писал: «Пересекая бассейн, разведчики сообщили, что видели несколько гейзеров смолы, выходящих из-под земли, как источники; она вскипает расплавленной, и вода течет в одну сторону, а смола в другую. Разведчики сообщили, что они наткнулись на многие из этих источников и видели большие болота из них, достаточно, как они сказали, чтобы законопачивать много судов. Нам самим не так повезло, что мы увидели эти смоляные гейзеры, как бы мы этого ни хотели; поскольку они находились на некотором расстоянии от нашего пути, губернатор [Портола] не хотел, чтобы мы проходили мимо них. Мы окрестили их Los Volcanes de Brea [Смоляные вулканы]». [20]
В течение девятнадцатого и начала двадцатого века выходы нефти в Европе эксплуатировались повсеместно, и велась рытье, а затем и бурение скважин вблизи мест их залегания, что привело к открытию многочисленных небольших нефтяных месторождений, например, в Италии. [21] [22]
Современная история добычи нефти, в связи с извлечением из просачиваний, началась в 19 веке с очистки керосина из сырой нефти еще в 1823 году, и процесса очистки керосина из угля новошотландцем Авраамом Пинео Геснером в 1846 году. Только после того, как Игнаций Лукасевич усовершенствовал метод Геснера, разработав способ очистки керосина из более доступных просачиваний «каменного масла» («петр-олеума») в 1852 году, первая шахта по добыче каменного масла была построена недалеко от Кросно в центральноевропейской Галиции (Польша/ Украина ) в 1853 году. В 1854 году Бенджамин Силлиман , профессор естественных наук в Йельском университете , был первым американцем, который фракционировал нефть путем перегонки . Эти открытия быстро распространились по всему миру.
Первая в мире коммерческая нефтяная скважина была пробурена в Польше в 1853 году, а вторая — в соседней Румынии в 1857 году. Примерно в то же время в Ясло в Польше были открыты первые в мире, но небольшие, нефтеперерабатывающие заводы, а вскоре после этого в Плоешти в Румынии был открыт более крупный. Румыния стала первой страной в мире, чья добыча сырой нефти была официально зарегистрирована в международной статистике, а именно 275 тонн. [23] [24] К концу 19 века Российская империя, особенно в Азербайджане , вышла на лидирующие позиции по производству. [25]
Первая нефтяная «скважина» в Северной Америке была вырыта Джеймсом Миллером Уильямсом в Ойл-Спрингс, Онтарио , Канада, в 1858 году . Нефтяная промышленность США началась с бурения Эдвином Дрейком 69-футовой (21 м) нефтяной скважины в 1859 году [26] на Ойл-Крик около Титусвилля, Пенсильвания , оба названы в честь своих нефтяных выходов.
Другие источники нефти, первоначально связанные с выходами нефти, были обнаружены в районе Зорритос в Перу в 1863 году, в Голландской Ост-Индии на Суматре в 1885 году, в Персии в Масджед-Солеймане в 1908 году, а также в Венесуэле, Мексике и провинции Альберта в Канаде.
К 1910 году они также разрабатывались на промышленном уровне. Первоначально эти нефтяные источники и продукты использовались для заправки ламп, но с развитием двигателя внутреннего сгорания их предложение не могло удовлетворить возросший спрос; многие из этих ранних традиционных источников и «местных находок» вскоре были вытеснены технологиями и спросом.
Просачивание нефти происходит в результате нарушения герметичности над резервуаром , что приводит к третичной миграции углеводородов к поверхности под воздействием связанной с этим силы плавучести . Герметичность нарушается из-за эффектов избыточного давления, добавляемого к силе плавучести, преодолевая капиллярное сопротивление, которое изначально удерживало углеводороды в герметичном состоянии.
Наиболее распространенной причиной избыточного давления является быстрая загрузка мелкозернистых осадков, не позволяющая воде достаточно быстро выходить, чтобы уравнять давление вскрыши . [ 27] Если захоронение останавливается или замедляется, то избыточное давление может уравняться со скоростью, которая зависит от проницаемости вышележащих и прилегающих пород. Вторичной причиной избыточного давления является расширение жидкости из-за изменений объема твердых и/или жидких фаз. Некоторые примеры включают: акватермальное давление ( тепловое расширение ), реакции дегидратации глины (например, ангидрит ) и минеральная трансформация (например, кероген в нефть/газ и избыточный кероген).
Существует два типа просачивания, которые могут произойти в зависимости от степени избыточного давления. [28] Капиллярный отказ может произойти в условиях умеренного избыточного давления, что приводит к широко распространенному, но малоинтенсивному просачиванию, пока избыточное давление не выровняется и не произойдет повторная герметизация. В некоторых случаях умеренное избыточное давление не может быть выровнено, потому что поры в породе малы, поэтому давление смещения, давление, необходимое для разрушения уплотнения, очень велико. Если избыточное давление продолжает расти до точки, когда оно преодолевает минимальное напряжение породы и ее прочность на растяжение до преодоления давления смещения, то порода будет трескаться , вызывая локальное и высокоинтенсивное просачивание, пока давление не выровняется и трещины не закроются. [29]
.jpg/1280px-Western_development_(9).jpg)
В Калифорнии есть несколько сотен естественных выходов нефти, обнаруженных в 28 округах по всему штату. [30] Большая часть нефти, обнаруженной в Калифорнии в 19 веке, была обнаружена в результате наблюдений за выходами нефти. [31] Крупнейшим в мире естественным выходом нефти является Коул Ойл Пойнт в проливе Санта-Барбара , Калифорния. [32] Три наиболее известных места выхода смолы в Калифорнии — это смоляные карьеры Мак-Киттрик , [33] смоляные карьеры Карпинтерия и смоляные карьеры Ла-Бреа . [34]
На нефтяном месторождении Керн-Ривер в настоящее время нет активных просачиваний. Однако, в обнажениях сохранились нефтяные пятна от ранее активных просачиваний. [32]
Выходы, известные как McKittrick Tar Pits, встречаются на нефтяном месторождении McKittrick в западной части округа Керн . Некоторые выходы встречаются в водоразделах , которые стекают к дну долины Сан-Хоакин . Эти выходы изначально разрабатывались для получения асфальта коренными американцами , а в 1870-х годах добыча в больших масштабах велась как открытыми карьерами, так и шахтами. В 1893 году Southern Pacific Railroad построила линию до Асфальто , в двух милях от современного Мак-Киттрика . Топливо для железной дороги было очень востребовано, особенно с учетом того, что в Калифорнии очень мало угольных пластов. [35] В настоящее время это месторождение добывается с помощью обычных нефтяных скважин, а также методом парового гидроразрыва пласта.
Нефтяные выходы в Маккитрике расположены в диатомитовой формации, которая была нарушена надвигом над более молодыми песчаниковыми формациями. Аналогично, в Верхней долине Охай в округе Вентура выходы смолы выровнены с востоко-западным разломом. В том же районе гора Сульфур названа в честь источников, содержащих сероводород. Нефтяные месторождения в районе горы Сульфур датируются 1870-ми годами. Добыча велась из туннелей, вырытых в скале, и производилась методом гравитационного дренажа. [36]
Нефтяная муха ( Helaeomyia petrolei ) — вид мух, впервые описанный в битумных ямах Ла-Бреа , а также встречающийся в других местах просачивания нефти в Калифорнии. [37] Она весьма необычна среди насекомых своей толерантностью к сырой нефти; личинки этой мухи живут в местах просачивания нефти, где питаются насекомыми и другими членистоногими, которые погибают, попав в нефтяную ловушку. [38]
В Мексиканском заливе насчитывается более 600 естественных выходов нефти, из которых ежегодно вытекает от одного до пяти миллионов баррелей нефти, что эквивалентно примерно 80 000–200 000 тонн . [39] Когда выход нефти образуется под водой, он может образовывать своеобразный тип вулкана, известный как асфальтовый вулкан .
Калифорнийское отделение нефти, газа и геотермальных ресурсов опубликовало карту морских нефтяных просачиваний от мыса Агуэлло (к северу от Санта-Барбары) до Мексики. [40] Кроме того, они опубликовали брошюру с описанием просачиваний. В брошюре также обсуждается подземный выброс на платформе А, который вызвал разлив нефти в Санта-Барбаре в 1969 году . В ней также приводятся отчеты водолазов, которые описывают изменения просачивания после землетрясения в Сан-Фернандо в 1971 году . [41]
В Юте есть естественные выходы нефти в Розель-Пойнт на Большом Соленом озере . [42] Выходы нефти в Розель-Пойнт можно увидеть, когда уровень озера опускается ниже отметки примерно 4198 футов (1280 м); если уровень озера выше, выходы находятся под водой. Выходы можно найти, отправившись к историческому месту Золотой Колос, а оттуда следуя указателям на Спиральный причал. На этом месте видны как свежие выходы смолы, так и переработанная смола (смола, пойманная волнами и выброшенная на скалы).
Нефть, просачивающаяся в Розель-Пойнт, содержит много серы , но не содержит сероводорода . [43] Это может быть связано с отложением в гиперсоленой озерной среде. [44]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Медиа, связанные с утечкой нефти на Wikimedia Commons