Разное

Нефтедобычи: Добыча нефти в мире. Технология добычи нефти :: SYL.ru

20.01.2020

Содержание

Добыча нефти в мире. Технология добычи нефти :: SYL.ru

История знакомства человечества с черным золотом насчитывает многие тысячелетия. Достоверно установлено, что добыча нефти и ее производных велась уже за 6000 лет до нашей эры. Люди использовали нефть и продукты ее естественных преобразований в военном деле и строительстве, в быту и медицине. Сегодня углеводородное сырье является сердцем мировой экономики.

Из глубины веков

Еще древними цивилизациями велась активная (в рамках возможного) добыча нефти. Технология была примитивной, ее можно охарактеризовать двумя словами: ручной труд. Для чего ее добывали? Например, в античные времена на вооружении ряда стран было испепеляющее оружие – «греческий огонь» наподобие современных огнеметов. Также черную маслянистую жижу использовали в медицине, косметологии.

Гораздо дальше пошли изобретательные китайцы: они использовали для бурения бамбуковые буры – некоторые скважины достигали километровой глубины. Правда, черное золото для них было побочным продуктом, а основным – добыча растворенной в минеральной воде пищевой соли.

Промышленная революция

До XIX века традиционным источником нефтепродуктов оставались естественные поверхностные месторождения (вернее, их проявления). Коренной перелом наступил в середине XIX века с появлением технологий глубокого бурения, благодаря которым стали доступными скопления жидкой нефти в недрах земли. Добыча нефти перешла на качественно новый уровень.

Промышленная революция требовала во все возрастающих объемах керосина и смазочных масел, и эту потребность можно было удовлетворить только за счет жидких углеводородов в промышленных масштабах и их последующей перегонки. Самая легкая бензиновая фракция нефти поначалу не имела спроса и за ненадобностью сливалась либо сжигалась. А вот самая тяжелая – мазут – сразу же пришлась ко двору как прекрасное топливо.

Темпы роста

Добыча нефти в мире в 1859 году составила всего 5000 т, но уже в 1880 году возросла до немыслимых по тем временам 3 800 000 т. К рубежу веков (1900 г.) она достигла 20 млн т, причем на долю России приходилось 53 %, а США – 43 % мировой добычи. В XX веке произошел стремительный рост:

  • 1920 г. – 100 млн т;
  • 1950 г. – 520 млн т;
  • 1960 г. – 1054 млн т;
  • 1980 г. – 2975 млн т, из которых на долю СССР приходилось 20 %, а США – 14 %.

За полтора столетия нефть, добываемая скважинным способом, стала восприниматься как традиционный ее источник, а поверхностные нефтепроявления, сопровождавшие человечество всю его историю, превратились в экзотику.

Добыча сланцевой нефти

На рубеже XXI века произошло возвращение к традициям, но уже на новом технологическом витке развития: в конце 90-х годов Канада объявила о резком увеличении своих запасов нефти за счет пересчета гигантских залежей битуминизированных пород в провинции Альберта, приравняв их к традиционно извлекаемой нефти.

Пересчет далеко не сразу был принят ОПЕК и другими странами. Лишь в 2011 году нетрадиционные запасы так называемой сланцевой нефти были легитимизированы, и все заговорили об энергетической революции. К 2014 году благодаря сланцам на североамериканском континенте значительно возросла добыча нефти. Технология гидроразрыва пластов позволяла добывать углеводороды там, где об этом и не мыслили. Правда, теперешние методы небезопасны для окружающей среды.

Изменение баланса сил

Сланцевые месторождения внесли дисбаланс в мировую промышленность. Если ранее США были одними из главных импортеров углеводородов, то теперь они насытили собственный рынок более дешевым продуктом и задумались об экспорте сланцевых газа и нефти.

Также огромные запасы этого типа черного золота обнаружены в Венесуэле, благодаря чему бедная латиноамериканская страна (попутно имеющая богатые традиционные месторождения) вышла на первое место в мире по запасам, а Канада – на третье. То есть добыча нефти и газа в обеих Америках благодаря сланцевой революции возросла значительно.

Это привело к изменению баланса сил. В 1991 году на Ближнем Востоке было сосредоточено две трети (65,7 %) мировых запасов жидких углеводородов. Сегодня доля главного нефтяного региона планеты сократилась до 46,2 %. За это же время доля запасов Южной Америки выросла с 7,1 до 21,6 %. Увеличение доли Северной Америки не столь существенно (с 9,6 до 14,3 %), поскольку добыча нефти в Мексике за это же время сократилась в 4,5 раза.

Новая промышленная революция

Прирост запасов и добычи черного золота в прошлом столетии обеспечивался по двум направлениям:

  • открытие новых месторождений;
  • доразведка ранее открытых месторождений.

Новые технологии позволили добавить к этим двум традиционным еще одно направление прироста запасов нефти – перевод в категорию промышленных тех скоплений нефтеносных пород, которые ранее определялись как нетрадиционные ее источники.

Добыча нефти в мире благодаря нововведениям даже превосходит общемировой спрос, что спровоцировало в 2014 году двух-, трехкратное падение цен и демпинговую политику стран Ближнего Востока. По сути, Саудовская Аравия объявила экономическую войну США и Канаде, где активно разрабатывают сланцы. Попутно страдает Россия и другие страны с низкой себестоимостью добычи.

Прогресс в сфере нефтедобычи, достигнутый в начале XXI века, по своему значению может быть сопоставим с промышленной революцией второй половины XIX века, когда добыча нефти стала производиться в промышленных масштабах благодаря появлению и стремительному развитию технологий бурения.

Динамика изменений запасов нефти за последние 20 лет

  • В 1991 году объем мировых извлекаемых запасов нефти составлял 1032,8 млрд баррелей (примерно 145 млрд. т).
  • Через 10 лет – в 2001 году, несмотря на интенсивную добычу, он не только не уменьшился, но даже возрос на 234,5 млрд баррелей (35 млрд. т) и составил уже 1267,3 млрд баррелей (180 млрд. т).
  • Еще через 10 лет – в 2011 году – увеличение на 385,4 млрд баррелей (54 млрд т) и достижение объема в 1652,7 млрд баррелей (234 млрд т).
  • Суммарное увеличение мировых запасов нефти за последние 20 лет составило 619,9 млрд баррелей, или 60 %.

Наиболее впечатляющий прирост разведанных запасов и добыча нефти по странам выглядят следующим образом:

  • В период 1991-2001 гг. в США и Канаде прирост составил +106,9 млрд баррелей.
  • В период 2001-2011 гг. в Южной Америке (Венесуэла, Бразилия, Эквадор и т.д.): +226,6 млрд баррелей.
  • На Ближнем Востоке (Саудовская Аравия, Ирак, ОАЭ и др.): +96,3 млрд баррелей.

Рост нефтедобычи

  • Ближний Восток – рост на 189,6 млн т, что в относительном выражении составляет 17,1 %.
  • Южная Америка – рост на 33,7 млн т, что составляет 9,7 %.
  • Северная Америка – рост на 17,9 млн т (2,7 %).
  • Европа, Северная и Центральная Азия – рост на 92,2 млн т (12,3 %).
  • Африка – рост на 43,3 млн т (11,6 %).
  • Китай, Юго-Восточная Азия, Австралия – рост на 12,2 млн т (3,2 %).

Добыча нефти по странам

На текущий период (2014-2015 годы) 42 страны обеспечивают ежедневную добычу черного золота объемом свыше 100 000 баррелей. Безусловными лидерами являются Россия, Саудовская Аравия и США: 9-10 млн баррелей/день. Всего каждые сутки в мире выкачивают около 85 млн баррелей нефти. Приводим Топ-20 стран, лидирующих по добыче:

Страна

Доля, %

Добыча нефти, баррелей/день

-

Весь мир

100

84951200

1

Россия

14,05

10107000

2

Саудовская Аравия

13,09

9735200

3

США

12,23

9373000

4

Китай

5,15

4189000

5

Канада

4,54

3603000

6

Ирак

4,45

3368000

7

Иран

4,14

3113000

8

ОАЭ

3,32

2820000

9

Кувейт

2,96

2619000

10

Мексика

3,56

2562000

11

Венесуэла

3,56

2501000

12

Нигерия

2,62

2423000

13

Бразилия

3,05

2255000

14

Ангола

2,31

1831000

15

Казахстан

1,83

1573000

16

Катар

1,44

1553000

17

Норвегия

2,79

1539000

18

Алжир

2,52

1462000

19

Колумбия

1,19

1003000

20

Оман

0,95

940000

Вывод

Несмотря на мрачные прогнозы об истощении через 20-30 лет углеводородов и наступлении коллапса человечества, действительность не так страшна. Новые технологии добычи позволяют извлекать нефть там, где десять лет назад это считалось бесперспективным и даже невозможным. США и Канада осваивают сланцевые нефть и газ, Россия вынашивает грандиозные планы освоения гигантских шельфовых месторождений. Новые месторождения открывают на, казалось бы, вдоль и поперек исследованном Аравийском полуострове. Ближайшие полстолетия у человечества будут и нефть, и газ. Однако необходимо осваивать возобновляемые и открывать новые источники энергии.

формула расчета, способы добычи, методы повышения КИН в России

Нефтеотдача, или коэффициент извлечения нефти, (КИН) — отношение количества добываемых запасов к величине природной горючей жидкости, находящейся в пласте-коллекторе. По оценке, проведенной в 2006 году, мировой показатель находился в диапазоне от 0,3 до 0,35 (30—35%). Если планируется получение КИН более 40−50%, то считается, что это активные ресурсы. При значении 20−30% специалисты называют их трудноизвлекаемыми залежами.

Геологические и извлекаемые запасы

Помимо проектного, существует текущий коэффициент, который показывает количество уже добытых геологических ресурсов. Его значение всегда меньше проектного. Обычно когда специалисты говорят о запасах, то они подразумевают извлекаемые ресурсы, а если речь идет о КИН, то имеют ввиду плановый показатель.

Формула коэффициента извлечения нефти — КИН = Q изв. / Q геол., где:

  • КИН коэффициент нефтедобычи;
  • Q изв. — извлекаемые запасы;
  • Q геол. — геологические залежи.

Значение коэффициента зависит от многих факторов, а у каждого месторождения свой показатель. Величина КИН во многом зависит от технологии и методов разработки конкретных залежей. Методы бывают:

  1. Первичные. Нефтедобыча осуществляется под естественным давлением, которое практически существует на всех месторождениях. Вместе с нефтью выходят на поверхность вода и газ, которые также находятся в пластах. Таким способом удается извлечь до 10% от всей нефти.
  2. Вторичные. Через специальные скважины проводится закачка в пласт воды или газа. Этот метод позволяет поддерживать требуемое давление внутри пласта, выдавить природную горючую жидкость к добывающим скважинам, и тем самым повысить коэффициент нефтеотдачи. Формула в этом случае выглядит так — КИН = К выт. x К охв., где: К выт. — показатель вытеснения нефти водой, К охв. — показатель охвата пласта при вытеснении нефти. По России при вторичном методе средние значения коэффициентов находятся в диапазоне 30−40%.
  3. Третичные — любые способы, которые направлены на увеличение коэффициента нефтеизвлечения после вторичных методов. Сегодня известно довольно много способов, но наиболее популярны тепловые и газовые.

Нефтедобывающие предприятия чаще используют закачку воды, так как в этом случае конечный результат более эффективен. Добыча нефти с закачкой воды уже несколько десятилетий считается стандартной технологией на всех месторождениях.

Вода в коллектор закачивается соленая. Ее берут из глубоких влагонасыщенных пластов. Газ, закачиваемый в пласт, кроме поддержания давления, удаляет излишки попутной с нефтью углеводородной смеси.

Третичные разработки

В третичных разработках тепловой метод применяется для месторождений горючего с высокой вязкостью, которые относятся к труднодобываемым или нетрадиционным залежам. Особо больших результатов добычи от такого метода не бывает. Суть его в том, что в пласт подается горячая вода, которая разжижает природное горючее, тем самым облегчая его добычу.

Газовый способ чаще используется на месторождениях традиционного топлива, чтобы увеличить нефтеотдачу при заводнении. Его технология заключается в том, что периодически чередуется закачка воды и газа. Попутный нефтяной газ представляет собой смесь углеводородов, которые отлично растворяются в природном горючем.

Смесь углеводородов сильно увеличивает объем нефти, которая опять начинает перемещаться к рабочим скважинам. Такой метод увеличивает коэффициент нефтеотдачи на 5−10%, то есть эффективность добычи вырастает очень слабо, так как основная масса залежей остается в пластах. Это происходит потому, что вязкость у газа в несколько раз меньше, чем у нефти.

Закачиваемая в нагнетательные скважины углеводородная смесь по прямой линии сразу попадает на участок добычи, захватив только тот объем топлива, который попался по пути. Чтобы исправить ситуацию, нефтяные предприятия чередуют закачку газа и воды. Существуют еще и другие третичные методы, но все они находятся на стадии опытных разработок.

Технология заводнения

В пласте, помимо природной горючей жидкости, находится довольно большое количество воды. Закономерно, что нефть и вода не смешиваются, а между ними существует четкая граница. При этом жидкость расположена вокруг топлива, которое расположено в центре пластов и с горной породой не соприкасается.

В процессе откачки нефти сначала вода никуда не течет, так как она связана с частицами горной породы. Когда начинается подача в пласт жидкости, то ее объем увеличивается, а количество горючего уменьшается. Часть влаги начинает перемещаться в пласте вместе с нефтью, и в скважинах добычи появляется попутная вода.

Когда ее в пласте набирается очень много, то жидкость закупоривает поры и не дает нефти выйти наружу. Это природное горючее практически невозможно вытеснить методом заводнения, так как для этого необходимо создать высокое давление.

Та часть топлива, которую выдавливают водой, называется коэффициентом вытеснения. Пласт-коллектор, в котором выдавливание нефти водой закончено, называется промытым. Ежесуточный поправочный коэффициент дисбаланса между оперативной и фактической добытой нефтью, называется парковым.

Практически невозможно осуществить стопроцентное выдавливание горючего, так как не все участки месторождений промываются хорошо. Объясняется это некоторыми факторами:

  • неоднородным строением пластов;
  • довольно большой их удаленностью;
  • вода тяжелее нефти, поэтому находится в нижних слоях, а верхние не всегда удается промыть.

Часть объема топлива, которую удается промыть, называется коэффициентом охвата, и обычно он находится в диапазоне от 50 до 60%. Произведение коэффициентов вытеснения и охвата определяет показатель проектной добычи нефти.

Методы повышения нефтеотдачи

Для того чтобы повысить коэффициент нефтеотдачи, применяется комплекс действий, направленный на повышение качества нефтяного пласта. Он обладает тремя основными свойствами: пористостью, проницаемостью, трещиноватостью. Обычно на пористость повлиять никак нельзя, а проницаемость и трещиноватость подвергается воздействию несколькими методами.

Гидравлический разрыв пласта и влагонагнетание

Процедура воздействия на участок месторождения путем резкого повышения давления за счет подачи в штрек большого объема воды называется гидравлическим разрывом пласта. Кроме того, зачастую нефтедобывающие предприятия осуществляют микровзрыв в призабойной зоне.

После этого происходит распространение трещин, которые раскрывают поры, и их соединение. В результате чего нефть начинает перемещаться по пласту и попадает в добывающую скважину. Обычно после взрыва добычу горючего останавливают на некоторое время, чтобы возле забоя скопилось больше нефти.

Водонагнетание приводит к улучшению проницаемости. В старых скважинах, которые не дают требуемого количества нефти, вместо откачки жидкости осуществляют принудительную подачу воды в пласт. В коллекторе вода немного поднимает давление и выталкивает остатки горючего от скважины.

Передвигаясь по пласту, нефть прибивается к рабочей скважине, а оттуда ее можно добыть. Метод применяется в кустовых разработках, где куст — это большое количество скважин на ограниченной площади.

Реагентно-активационный способ

Этот метод позволяет контролировать стабильность пласта к воздействиям извне. Технология заключается в подаче специальных флюидов для изменения состояния на поверхности минералов. Благодаря таким действиям, нефтедобывающие компании существенно повышают реакцию пласта на динамическое воздействие.

Достигается это с помощью оборудования, которое может вызывать в коллекторе продольные и поперечные волны низкой частоты с параллельной фильтрацией флюида через специальные отверстия под воздействием ударной волны.

Все эти действия приводят к увеличению подвижности флюида и проницаемости водонасыщенного участка. В свою очередь, увеличенная приемистость позволяет охватить заводнением заблокированные участки рабочего пласта, что позволяет более эффективно вытеснять нефть закачиваемой водой.

Увеличение дебита скважин

При гидравлическом разрыве участка добычи образуются трещины в горных породах, прилегающих к скважине. Они проходят как вертикально, так и горизонтально, а их ширина может достигать нескольких сантиметров.

Для предотвращения их смыкания в скважину подают вязкую жидкость с твердыми частицами. Обычно процесс разрыва проводится на низкопроницаемых участках, где пласты не участвуют в активной разработке, что снижает добычу нефти на всем месторождении.

Образованные трещины пересекают зоны, которые плохо дренируют, тем самым повышая их выработку. Горючее, попадая в расщелины, перемещается к рабочей скважине, и нефтеотдача увеличивается.

К повышению добычи приводит создание горизонтальных стволов за счет более обширной площади контакта пласта с добывающей скважиной. Кроме того, увеличивает дебит нефтеотдачи волновое воздействие на продуктивный пласт. Основная цель этой технологии — это повысить производительность низкопроницаемых изолированных зон месторождений.

Статистика добычи нефти: показатели состояния нефтяного рынка

Сегодня основным источником энергии на планете является нефть. Статистика добычи нефти составляет примерно 4,4 млрд. тонн – 32,9% всех потребляемых энергоресурсов. По прогнозам, при нынешних темпах потребления запасов из уже разведанных месторождений нефти хватит лишь до 2025 года.

Производство жидких углеводородов в РФ

Если уменьшится объем добычи нефти или будут открыты новые нефтяные месторождения, возможно, этот срок растянется на несколько столетий. Однако для масштабов земли этого очень мало. Человечество за короткое время растрачивает запасы полезных ископаемых, которые природа накапливала сотни миллионов лет. За 2016 год объем добычи нефти в России достиг 547,6 млн. тонн. Показатель на 2,5% превышает прошлогодний, а доля экспорта составила 46,5% от этого объема – 254,8 млн. тонн.

В конце 2016 года экспортная цена за одну тонну – 339,1 долларов. Начиная с конца 90 годов, статистика добычи нефти в России демонстрировала постоянный рост ее объемов по годам. Хотя цены за 10 лет менялись неравномерно. Падение котировок на черное золото в 2014 показало недопустимость чрезмерной зависимости экономики страны от мировых цен на углеводороды.

Сегодня России принадлежит значительная доля добычи нефти в мире. В организационной структуре производства действуют более 300 компаний. По объемам нефтедобычи Россия является крупнейшим производителем черного золота. За рубежом традиционно лидером считается Саудовская Аравия, входящая в ОПЕК и обладающая огромными запасами полезных ископаемых.

В странах Персидского залива – иностранными компаниями на взаимовыгодных условиях преимущественно выполняется геологоразведка и извлечение сырья.

Страны-лидеры по добыче нефти:

Страна – производитель нефти Запасы нефти, млрд. тонн Добыча в сутки, млн. баррелей Мировая доля по добыче экспортного сырья
Венесуэла 46,0 2,5 3,65%
ОАЭ 13,0 2,7 3,81%
Кувейт 14,0 2,8 3,90%
Ирак 20,0 2,8 4,24%
Иран 21,0 3,0 4,25%
Канада 28,0 Более 3,0 4,54%
Китай 2,5 Более 4,0 5,71%
США 9,0 11,80%
Саудовская Аравия 36,7 10,0 13,23%
Россия Более 14,0 Более 10,0 13,92%

Нефтедобыча в США

Статистика стран по добыче нефти не всегда позволяет выявить исключительного лидера. Это связано с некоторыми факторами:

  • равными объемами получения сырья;
  • отсутствием достоверной информации о реальных объемах производства;
  • различием в методиках определения объема добываемого сырья, применяемых аналитическими агентствами.

Как показывает статистика добычи нефти в США, страна лидировала в 2014 году, обогнав по объемам производства Саудовскую Аравию и РФ. Состояние нефтяной отрасли в Северной Америке принято неофициально оценивать по числу работающих буровых установок. После падения цен их количество начало резко сокращаться. Однако с прошлого года их число увеличивается и в начале июня 2017 достигло 747 шт.

Себестоимость производства

Сегодня лидеры по добыче нефти – это список из десяти стран, поставляющих на рынок более 69% от общего объема. На первом месте стоит Россия и Саудовская Аравия. Важным критерием оценки доходности является себестоимость добычи нефти:

  • самый низкий показатель имеет Саудовская Аравия – 4 доллара за баррель и Иран – 5 долларов за баррель;
  • в России на разведанных месторождениях стоимость добычи нефти невелика – 6 долларов за баррель. Однако на новых залежах она возрастает до 16;
  • дороже всего обходится получение сланцевой нефти в США. Однако благодаря совершенствованию технологий, в стране за 4 года в пять раз снизилась цена добычи нефти – со 100 долларов за баррель в 2012 до 20 в 2016 году.

Увеличение объемов

С января по октябрь 2016 года в России было произведено нефти с газовым конденсатом 454,12 млн. тонн – на 2,2% больше прошлогоднего показателя. Из них 1/3 пришлась на Роснефть. Добыча нефти отражена без учета приобретенной «Башнефти» – 167,09 млн. тонн. За этот период увеличился и экспорт на 4,6%, одновременно уменьшились на 1,6% поставки сырья на перерабатывающие заводы.

Статистика добычи нефти за октябрь 2016 показала превышение показателя в 11,2 млн. баррелей по среднесуточному объему произведенного сырья, что произошло впервые с 90 годов. Это подтвердило прогноз добычи нефти, опубликованный экспертами компании Goldman Sachs. Согласно ему:

  • объем производства в сутки вырастет в 2017 до уровня в 11,41 млн. тонн;
  • в 2018 – до 11,65, что превысит самый высокий показатель за период с 1985 по 2015 год.

Соглашение ОПЕК+

По ноябрьскому соглашению стран ОПЕК и еще 11 производителей, мировая добыча нефти должна была снизиться для стабилизации цен на углеводородное сырье и выравнивания динамики спроса и предложения. За январь-июнь 2017 она должна была уменьшиться на 1,2 млн. баррелей в сутки. Россия обязалась снизить среднесуточные объемы на 300 тыс. баррелей.

Функция наблюдателя за выполнением соглашения была возложена на Катар, добыча нефти которого минимальна по сравнению с другими членами ОПЕК. При этом он лидирует в экспорте природного газа и имеет самый высокий показатель ВВП на душу населения. Ирак, как крупнейший поставщик сырья, согласился на снижение объемов производства. В картеле участвовала Южная Америка, добыча нефти в которой связана с огромными запасами черного золота в Венесуэле. Несмотря на такое богатство, южноамериканская страна является одним из самых бедных членов ОПЕК.

Добыча нефти в Иране, который совсем недавно освободился от проблем с санкциями, составляла на тот момент всего 2,86 млн. баррелей в сутки. Поэтому страна намеревалась довести среднесуточный объем до 4 млн. баррелей. Благодаря совместным действиям, о которых договорились страны по добыче нефти, цены стабилизировались и достигли уровня 55 долларов за баррель. По словам экспертов, прогнозируется рост цены барреля в следующем и в 2019 году выше 60 долларов, а к 2020 – до 65.

Статистика добычи нефти в мире показывает выполнение соглашения на 90%. В первом месяце 2017 суммарное производство сырья странами картеля составило 32,1 млн. баррелей в сутки – для России снижение равно 100 тыс. баррелей в сутки.

Проблемы производства

До сих пор история добычи нефти знает одну лишь возможность добраться до глубины залегания сырья – путем бурения скважин. Для извлечения его из залежей используются насосный, фонтанный и газлифтный способ добычи нефти. В России глубина месторождений достигает пяти километров, поэтому до 85% извлекается насосным методом.

В то же время залежи обычного сырья очень быстро иссякают, с 70 годов не было крупных перспективных месторождений. С каждым днем накапливаются проблемы добычи нефти. Все чаще нефтяникам приходится переключать свое внимание на более дорогостоящие и труднодоступные источники сырья:

  • нефтяные пески;
  • тяжелую нефть;
  • сланцевые источники;
  • методы добычи нефти, связанные с реакциями Фишера-Тропша;
  • месторождения на глубоководном шельфе;
  • запасы в арктических морях.

Проблемы с добычей нефти связаны с колоссальными материальными затратами. Например, добыча нефти в Канаде характеризуется на 50% разработкой нефтяных песков открытым карьерным способом.

В РФ использовались различные виды добычи нефти на месторождениях тяжелого сверх вязкого сырья в Республике Коми. Результаты свидетельствуют о необходимости совершенствования технологий.

Новые источники сырья

На Ашальчинском месторождении получено уже больше 200 тыс. тонн тяжелого сырья. Добыча нефти в Татарстане активно продвигается по двум направлениям:

  • увеличение рентабельности старых скважин;
  • наращивание производства сверх вязких углеводородов, запасы которых предположительно составляют от 1,5 до 7 млрд. тонн.

Недавно приобрела новое месторождение с тяжелым сырьем компания ЛУКОЙЛ. Добыча нефти будет производиться из мексиканских залежей. На уровень производства жидких углеводородов оказывают негативное воздействие внутренние и внешние факторы, значительно снижающие доход от добычи нефти:

  • падение цен на сырье;
  • санкции против страны;
  • снижение качества добываемого сырья;
  • падение объемов производства;
  • недостаток инвестиций в совершенствование технологий нефтедобычи, причем существующий налог на добычу нефти не способствует стимулированию процесса.

Освоение Арктики

Очень мало изучен шельф арктических морей. Имеющиеся геологические данные указывают на большие перспективы по добыче нефти в Арктике. Однако потребуются огромные затраты на бурение скважин.

Сегодня единственным действующим на арктическом шельфе является месторождение Приразломное, принадлежащее дочерней компании Газпром. Добыча нефти на нем начата в 2014 году. В 2016 оно дало 2,154 млн. тонн.

Прогнозируется, что к середине века до 1/3 нефтедобычи в РФ будет давать Арктика. Как показывает статистика добычи нефти, три арктических региона в 2016 дали в общем 57,6 млн. тонн. Прирост составил 17% по сравнению с предыдущим годом.

Основные нефтеносные районы

Основным нефтедобывающим регионом, как показывает карта добычи нефти, является западная Сибирь. Здесь добывается до 65% жидкого сырья. На европейской части добывается чуть более одной трети. До открытия сибирских месторождений самые богатые места добычи нефти находились в Поволжье. Старейшим на карте разведанных нефтеносных районов еще с прошлого века был Северный Кавказ – Чечня, Адыгея.

Одним из перспективнейших регионов считается Восточная Сибирь. Проверка бурением после геологоразведки дает здесь точность открытия до 26%. Значительный потенциал прогнозируют геологи на Сахалине и прилегающем шельфе Охотского моря.

Рынки сбыта

Как свидетельствует статистика добычи нефти, основную часть российского сырья (около 90%) закупают европейские страны, включая Украину. Добыча нефти в Европе привела к истощению запасов собственных энергоресурсов, поэтому им необходимы стабильные поставки импортного сырья.

Раньше крупнейшим производителем нефти была Норвегия. Ее поставки покрывали до 20% потребностей Европы. Однако добыча нефти в Норвегии сократилась в августе прошлого года на 9,5% по сравнению с июлем того же года, что свидетельствует об истощении запасов сырья.

Статистика добычи нефти демонстрирует постепенное увеличение поставок сырья в страны Азиатско-тихоокеанского региона, среди которых основное место занимает Китай. С начала 2016 года добыча нефти в Китае начала сокращаться – за первые семь месяцев она упала на 5,1%. Аналитики прогнозировали дальнейшее снижение, связанное с истощением старых месторождений и сокращением инвестиций на геологоразведку. С 2011 года по новому трубопроводу поставки в Китай составили уже более 100 млн. тонн.

Растет добыча нефти в Казахстане. К 2020 году страна планирует войти в десятку мировых лидеров по экспорту черного золота с объемом годового производства в 130 млн. тонн. В Азербайджане предполагается сокращение объемов добываемого сырья в 2017 году на 14 млн. баррелей сравнительно с 2016.

Рейтинг стран-производителей

Годовая статистика добычи нефти за 2016 год показывает рекордные объемы производства, несмотря на выполнение Россией обязательств по их снижению. В среднем они составили 10111,7 тыс. баррелей в сутки. Мирова

нефтедобывающих стран 2020

Нефть сегодня является одним из самых прибыльных сырьевых товаров в мире. Начиная с 2016 года, в мире наблюдается серьезный рост цен на нефть и постоянно растущий спрос на нефть. Производство масла - это процесс, который останавливается только в том случае, если масла для добычи больше нет. Инфляция и соотношение спроса и предложения в нефтяной отрасли удерживают цены на нефть на рекордно высоком уровне, что привело к резкому росту добычи нефти.

Это не обязательно лучшее действие, поскольку оно вызывает загрязнение и повреждение атмосферы.Тем не менее, на данный момент есть небольшие разговоры о сокращении добычи нефти среди стран, добывающих нефть. Добыча нефти измеряется в баррелях в сутки или баррелей в сутки. Это буквально количество нефтяных баррелей, которые страна наполняет нефтью, добываемой ежедневно. Для сравнения: баррель нефти соответствует примерно 0,03 галлона нефти в минуту, если вы можете представить себе величину этого количества нефти.

Естественным источником нефти, конечно же, является множество нефтяных скважин по всему миру.Нефтяные скважины интересны тем, что они не только задерживают нефть. Избыточная вода и другие природные газы также задерживаются в скважинах, поэтому горняки должны отделить ненужное удержание воды и дополнительный газ перед хранением нефти в бочках.

Вот список из первой десятки стран рядом с их соответствующими показателями баррелей в день (BPD):

  1. Россия - 10,58 млн баррелей в день
  2. Саудовская Аравия - 10,13 млн баррелей в день
  3. США - 9,352 млн баррелей в сутки
  4. Иран - 4.469 млн баррелей в сутки
  5. Ирак - 4,454 млн баррелей в день
  6. Канада - 3,977 млн ​​баррелей в сутки
  7. Китай - 3,383 млн баррелей в сутки
  8. Объединенные Арабские Эмираты - 3,174 миллиона баррелей в день
  9. Кувейт - 2,753 млн баррелей в день
  10. Бразилия - 2,622 млн баррелей в сутки

Давайте подробно рассмотрим количество нефти, которое три из этих десяти стран несут ответственность за производство, начиная с США.

США

При приблизительной оценке 9 352 000 баррелей в день Соединенные Штаты годами являются ведущей нефтедобывающей страной.США также являются одним из крупнейших потребителей нефти в мире. Добыча нефти - это отрасль, в которой Соединенным Штатам не следует ожидать спада в ближайшее время, учитывая зависимость страны от добычи нефти с точки зрения экономического положения.

Несмотря на то, что Соединенные Штаты являются третьим по величине производителем нефти, они также закупают и импортировали более 7,5 миллиардов баррелей связанных с нефтью товаров. Если объединить добычу нефти и ее потребление только в Соединенных Штатах, вы получите более 15 миллионов баррелей нефти в сутки.

Китай

Китай занимает седьмое место по добыче нефти. Это показывает, что численность населения и общая площадь страны не имеют большого отношения к добыче нефти. Вместо этого все сводится к знанию страны о том, где найти нефть, и о правилах, определяющих, какие страны могут и не могут добывать в определенных частях мира.

Китай добывает около 3 838 000 баррелей нефти в день. Большая часть нефти, производимой Китаем, добывается в регионах ближневосточной страны Иран.Этот регион мира всегда был щекотливой темой, особенно когда речь идет о нефтяных дискуссиях. Тем не менее, Китай всегда был на натянутом канате, надеясь, что Иран станет источником нефти на долгие годы. На протяжении многих лет Китай наблюдал, как темпы его добычи нефти медленно падают.

Кувейт

Девятый по величине производитель нефти - Кувейт. В отличие от многих нефтедобывающих стран, эта западноазиатская страна испытала серьезное падение темпов добычи нефти в период с 2016 по 2020 годы.В 2016 году Кувейт добыл 3 072 000 баррелей нефти в день по сравнению с 2 753 000 баррелей в сутки в 2020 году. Это не очень хороший знак для экономики Кувейта, поскольку нефть составляет 60% его ВВП. Падение добычи нефти будет по-прежнему влиять на экономическое положение страны, если правительственные чиновники не найдут способ повысить темпы добычи нефти Кувейта или не найдут другую отрасль для инвестиций. Кувейт полагается на нефть, которая составляет чуть более 95% всей выручки от экспорта поэтому сокращение добычи нефти в Кувейте вызывает стресс для страны.

Глава 6 - Добыча нефти

Глава 6 - Добыча нефти



6.1 Заменители масел из биомасса
6,2 Микроводоросли как биологические источники липидов и углеводородов
6.3 Термохимический разжижение микроводорослей
6.4 Гидрогенизация водорослей
6.5 Перспективы на будущее
Ссылки


Считается, что большая часть нефти и природного газа поступает из водорослей в древних океанах.Нефть (нефть) состоит из жидких углеводородов, представляющих собой соединения углерода и водорода. Не менее 80% мас. Масла составляет углерод. Остальное - это в основном водород, но сера и кислород могут составлять до 5% от веса нефти. Объем сжигания и нагрева нефти относительно высок из-за ее жидкого состояния и сопоставим с объемом угля.

Общие доказанные запасы нефти во всем мире оцениваются в эквиваленте потребляемой нефти за 40 лет, исходя из мирового уровня добычи нефти в 1988 г., равного 64.2 миллиона баррелей в сутки. Доказанные запасы нефти включают остаточную нефть на нефтяных месторождениях, эксплуатационное бурение которых уже началось. Прогнозируемые запасы нефти немного превышают доказанные, но, тем не менее, не бесконечны. Кроме того, запасы нефти в мире не распределены равномерно (Рис. 6-1). На Ближнем Востоке самые большие в мире доказанные запасы нефти. Добыча нефти в других странах будет снижаться по мере сокращения их запасов, в результате чего Ближний Восток займет доминирующее положение на рынке нефти.Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК) контролирует около 60% мировой нефти и оказывает сильное влияние на мировые цены на нефть. Отсутствие стабильности будущих поставок энергии побудило к развитию альтернативных источников энергии, чтобы исключить возможность дефицита энергии в будущем.

Рисунок 6.1 - Глобальное распределение доказанных запасов нефти

Солнечная энергия является возобновляемой, тогда как все другие виды топлива, включая ископаемое и ядерное происхождение, ограничены в количестве и являются исчерпаемыми.Одним из эффективных методов улавливания солнечной энергии является использование процесса фотосинтеза для производства биомассы (возобновляемого сырьевого ресурса для производства продуктов питания, топлива и химикатов) путем соответствующего преобразования.

В этой главе рассматриваются разработки в области добычи масла из микроводорослей. Микроводоросли обладают несколькими привлекательными характеристиками:

1) Затраты, связанные со сбором и транспортировкой микроводорослей, относительно невысоки по сравнению с затратами на другие материалы биомассы, такие как деревья, зерновые и т. Д.

2) Благодаря относительно небольшому размеру микроводоросли легко поддаются химической обработке.

3) Водоросли можно выращивать в условиях, которые не подходят для традиционного растениеводства.

4) Микроводоросли способны связывать CO 2 в атмосфере, тем самым способствуя снижению повышающихся уровней CO 2 в атмосфере, которые в настоящее время считаются глобальной проблемой.

Масла микроводорослей производятся либо путем биологического преобразования в липиды или углеводороды, либо путем термохимического разжижения клеток водорослей.

Микроводоросли содержат липиды и жирные кислоты в качестве компонентов мембран, продуктов накопления, метаболитов и источников энергии. Химический состав различных микроводорослей показан в Таблице 6-1. Жирные кислоты и масла водорослей имеют множество потенциальных применений. Масла из водорослей обладают характеристиками, аналогичными рыбным и растительным маслам, и поэтому могут рассматриваться как потенциальные заменители продуктов ископаемого масла (2).

Прямая экстракция липидов микроводорослей, по-видимому, является более эффективным методом получения энергии от этих организмов, чем ферментация биомассы водорослей для производства метана или этанола.Содержание липидов и жирных кислот в микроводорослях варьируется в зависимости от условий культивирования. В некоторых случаях содержание липидов может быть увеличено за счет азотного голодания или других стрессовых факторов. В конце 1940-х годов в микроводорослях сообщалось о липидных фракциях от 70 до 85% в пересчете на сухой вес. Такое высокое содержание липидов превышает таковое у большинства наземных растений. Влияние азота на липидную фракцию и рост клеток штамма Nannochlolis , культивированного в солевых условиях, суммировано в таблице 6-2.

Недостаток питательных веществ (кроме дефицита азота) также может приводить к увеличению содержания липидов в клетках. Кумлз и др. (3) сообщили, что содержание липидов диатомовой водоросли Navioua pelliculosa увеличилось примерно на 60% в течение 14-часового периода кремниевого голодания.

Таблица 6-1 Химический состав водорослей, выраженный на основе сухого вещества (%))

Штамм

Белок

Углеводы

Липиды

Нуклеиновая кислота

Scenedesmus obliquus

50-56

10-17

12-14

3-6

Scenedesmus quadricauda

47

1.9

Scenedesmus dimorphus

8-18

21-52

16-40

Chlamydomonas rheinhardii

48

17

21

Chlorella vulgaris

51-58

12-17

14-22

4-5

Chlorella pyrenoidosa

57

26

2

Spirogyra sp.

6-20

33-64

11-21

Dunaliella bioculata

49

4

8

Dunaliella salina

57

32

6

Euglena gracilis

39-61

14-18

14-20

Prymnesium parvum

28-45

25-33

22-38

1-2

Tetraselmis maculata

52

15

3

Porphyridium cruentum

28-39

40-57

9-14

Spirulina platensis

46-63

8-14

4–9

2-5

Спирулина максимальная

60-71

13-16

6-7

3-4.5

Synechoccus sp.

63

15

11

5

Анабаена цилиндрическая

43-56

25-30

4-7

-

Источник: Becker, (1994).

Таблица 6-2 Влияние концентрации азота (как KNO 3 ) на содержание липидов микроводорослей

КНО 3 конус. (мМ)

Рост клеток (г / л)

Внутреннее содержание липидов (г / л)

0,9

0.39

42,4

9,9

2,5

32,9

9.9 + кормление

2,6

33,6

Точно так же Вернер (4) также сообщил об увеличении клеточных липидов в течение 24-часового периода кремниевого голодания. Переход от накопления углеводов к накоплению липидов у этих диатомовых водорослей происходит очень быстро, хотя задействованные механизмы еще не изучены.

Влияние условий роста, стадии роста культур водорослей и таксономического положения водорослей, как на содержание липидов, так и на тип липидов, обсуждается в недавних отчетах Пиоррека с соавторами (5, 6). Согласно этим сообщениям, на ранних стадиях роста зеленые водоросли продуцируют относительно большое количество полярных липидов и полиненасыщенных жирных кислот C 16 и C 18 . Однако по мере приближения к стационарной фазе роста преобладающие липиды, производимые этими водорослями, были нейтральными и состояли в основном из насыщенных жирных кислот 18: 1 и 16: 0.В случае сине-зеленых водорослей состав липидов и жирных кислот претерпел относительно небольшие изменения в течение цикла роста.

Помимо питания, на состав и содержание жирных кислот и липидов влияет ряд других факторов. Свет усиливает образование полиненасыщенных жирных кислот C 16 и C 18 , а также моно- и дигалактозил-диглицеридов, сфинголипидов и фосфоглицеридов в Euglena gracils и Chlorella vulgaris (7-10).Низкие температуры увеличивают синтез полиненасыщенных жирных кислот C 18 по Monochrysis lutheri (11), а также вызывают изменение жирнокислотного состава Dunaliella salina (12).

На содержание глицерина также влияют условия культивирования, особенно концентрация NaCl. На рис. 6-2 показана взаимосвязь между концентрацией NaCl, ростом клеток и накоплением глицерина в Dunaliella tertiolecta. Наибольший выход глицерина был получен при концентрации NaCl приблизительно 2M, в то время как максимальный рост водорослей происходил при более низкой концентрации NaCl.

Рисунок 6.2 - Взаимосвязь между концентрацией NaCl и концентрацией внутриклеточного-внеклеточного глицерина (Tanisho, 1995)

Botryococcus - хорошо известный продуцент углеводородов. При неблагоприятных условиях роста Botryococcus вступает в стадию, в которой содержание неомыляемых липидов в нем увеличивается до уровня 90%. Основная часть углеводорода Botryococcus (примерно 95%) находится вне клетки в матриксе колонии и в закупоренных глобулах (13).Хотя небольшие количества углеводородов производятся различными водорослями, Botryococcus - единственная водоросль, которая была тщательно исследована на предмет ее способности продуцировать углеводороды. Почти вся информация, собранная по Botryococcus , основана на выращивании водорослей в помещении; О массовом выращивании и массовом производстве углеводородов вне лабораторных условий пока не сообщалось (14). Для этого есть две основные причины. Первый - это низкое время удвоения водорослей (более семи дней).Благодаря энергоемкости углеводородов их массовое накопление в микроводорослях меньше, чем в типичных одноклеточных зеленых водорослях. Однако повышение продуктивности по углеводородам может быть осуществимо путем изменения условий культивирования и / или используемых бактериальных штаммов; модификации, которые, согласно литературе, приводят к удвоению времени на два-три дня. Следовательно, представляется целесообразным изучить различные сорта для улучшения показателей роста и продуктивности. Вторая причина состоит в том, что высокие концентрации углеводородов существуют только в нерастущих, стареющих и даже разлагающихся культурах; содержание углеводородов в растущих водорослях довольно низкое.


6.3.1 Жидкость топливо из биомассы микроводорослей
6.3.2 Выращивание микроводорослей
6.3.3 Разжижение микроводоросли


6.3.1 Жидкое топливо из биомасса микроводорослей

Хорошо известно, что микроводоросли могут ассимилировать газ CO 2 в качестве источника углерода для роста. Однако, если образовавшуюся клеточную массу не обработать надлежащим образом, CO 2 будет выделяться и растворяться в окружающей среде в результате разложения, предотвращая, таким образом, фиксацию CO 2 , способствующую снижению содержания CO 2 в атмосфере.

Широко распространено мнение, что нефть происходит из керогена, который легко превращается в маслянистое вещество в условиях высокого давления и температуры (15-17). Кероген образуется из водорослей, биоразлагаемых органических соединений, планктона, бактерий, растительного материала и т. Д. В результате биохимических и / или химических реакций, таких как диагенез и катагенез. Было проведено несколько исследований для моделирования образования нефти путем пиролиза, в некоторых из них использовалась морская водоросль Fucus sp.в качестве основного материала. Недавно активный ил и грибы были преобразованы в маслянистые вещества при относительно низких температурах по сравнению с теми, которые использовались в предыдущих экспериментальных моделях. На основе этих выводов предполагается, что водоросли, выращенные в воздухе, обогащенном CO 2 , могут быть преобразованы в маслянистые вещества, и что такой подход может способствовать решению двух основных проблем: загрязнение воздуха в результате выделения CO 2 , и грядущие кризисы из-за нехватки источников энергии.Использование термохимического ожижения организмов при производстве альтернативных видов топлива снизило бы выделение CO 2 в атмосферу, поскольку такое топливо действительно будет производиться из CO 2 .

Помимо экспериментального моделирования, описанного выше, были проведены и другие работы с целью получения топлива из микроводорослей. Файнберг (18) сообщил, что дизельное топливо и бензин были произведены путем переэтерификации и каталитического крекинга липидов, накопленных в клетках водорослей.Однако сырье, используемое в их работе, ограничивалось микроводорослями с высоким содержанием липидов. Предложен способ производства мазута из микроводорослей пиролизом. Пиролиз обычно требует процедуры сушки, при которой для испарения воды требуется большое количество энергии. Альтернативный метод, включающий прямое термохимическое ожижение биомассы с высоким содержанием влаги, такой как древесина и осадок сточных вод, был предложен и применен для производства жидкого топлива из микроводорослей.

Это сжижение проводят в водном растворе щелочи или NaCl при температуре около 300 ° C и давлении 10 МПа в отсутствие газов-восстановителей, таких как водород и / или монооксид углерода. Поскольку сушка не требуется, исключается потребление энергии для испарения воды. Таким образом, осадки клеток микроводорослей, полученные центрифугированием, с высоким содержанием влаги, являются хорошим сырьем для разжижения.

6.3.2 Выращивание микроводорослей

Недавно были исследованы культивирование и разжижение микроводорослей. (19,20).Зеленую микроводоросль Dunaliella tertiolecta ATCC 30929 культивировали. в среде следующего состава: NaCl 58,5 г; MgCl 2 6H 2 O 1,5 г; КНО 3 1,0 г; MgSO 4 7H 2 O 0,5 г; KCl 0,2 г; CaCl 2 2H 2 O 0,2 г; NaHCO 3 43 мг; KH 2 PO 4 , 40,8 мг; K 2 HPO 4 0,495 г; FeCl 3 раствор 1.0 мл; раствор металла 1,0 мл. FeCl 3 раствор состоял из следующего (на литр): FeCl 3 0,03 г; EDTA 2Na 5,84 г. Металлический раствор состоял из следующих (на литр): H 3 BO 4 0,61 г; MnCl 2 4H 2 O 23 мг; ZnSO 4 7H 2 O 87 мг; CuSO 4 7H 2 O 0,06 г; (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O 21 мг; CoCl 2 5H 2 O 15 мг; ЭДТА 2Na 1.89г. В Основное культивирование проводили в 3 л среды при 27 ° C с использованием 5-литрового ферментера. (Рис. 6-3). Скорость аэрации и скорость перемешивания поддерживались постоянными. при 1 vvm и 200 об / мин соответственно. Барботажный газ производился смешиванием CO 2 с воздухом при фиксированном соотношении от 0 до 0,1. Четыре люминесцентные лампы были используется для внешнего облучения ферментера; степень облучения при внутренняя поверхность сосуда ферментера была 10,000 1x.

Водоросли также культивировали в 20-литровых резервуарах для воды коробчатого типа (366 x 216 x 250 мм), содержащих 12 л среды, как показано на рис. 6-4. Перед культивированием среду не стерилизовали. Скорость аэрации поддерживалась постоянной на уровне 0,25 об / мин, а содержание CO 2 в газе для аэрации было фиксированным на уровне приблизительно 3% на протяжении всего эксперимента с культивированием. Емкости для воды помещали либо в био-фотокамеру (макс. 20 000 Ix, тип LX-2100, Taitec Co. Ltd., Токио), либо на полки с люминесцентными лампами (Iwasaki Co.Ltd., Токио), позволяя изменять интенсивность облучения, как показано на рис. 6-4. Исходный pH культурального бульона доводили до 8,0 в основной культуре. Иннокулят объемом 400 мл был эквивалентен 3,3% рабочего объема основной культуры.

Влияние концентрации NaCl на рост исследовали с использованием 5-литровых ферментеров. Оптимальный рост был получен при концентрации NaCl 1,0 М. Чтобы установить эффект загрязнения в условиях солевого раствора, водоросли также культивировали при концентрации 1 М NaCl в нестерилизованных резервуарах для воды коробчатого типа, содержащих нестерилизованную среду.Сосуды не были герметичными, что подвергало культуральный бульон воздействию контаминирующих микроорганизмов. D. tertiolecta росла до уровня 1,2 г / л, и на нее не влияла нестерильность условий роста.

На рис. 6-5 показан рост клеток при освещении в ферментере при освещении 5 000 и 10 000 лк. Рост ниже 10 000 Ix был почти вдвое больше, чем при 5 000 Ix, что указывает на то, что рост ограничен недостаточной интенсивностью светового излучения. Таким образом, интенсивность света является важным фактором увеличения масштабов выращивания.Рост клеток в ферментере обычно происходил в диапазоне концентраций CO 2 от 3 до 10% (рис. 6-6). Однако ограниченный рост клеток происходил при очень низких концентрациях CO 2 (0,03% CO 2 ).

6.3.3 Разжижение микроводорослей

Разжижение проводили в обычном автоклаве из нержавеющей стали емкостью 100 мл с механическим перемешиванием (рис. 6-7). Автоклав был загружен клетками водорослей (около 20 г), после чего был введен азот для продувки остаточного воздуха.Затем давление азота повысили до 3 МПа, чтобы предотвратить испарение присутствующей воды. Реакцию инициировали нагреванием автоклава до фиксированной температуры с помощью электрического нагревателя. Температура нагретого автоклава поддерживалась постоянной в течение периода от 5 до 60 минут, после чего его охлаждали с помощью электрического вентилятора.

Рисунок 6.3 - Аппарат для ферментации (ферментер на 5 л), используемый для культивирования микроводорослей

Процедура разделения схематично представлена ​​на Рисунке 6-8.Автоклав открывали, и реакционная смесь, которую удаляли для разделения и анализа, состояла из смолистого материала, плавающего на поверхности водной фазы. Данную реакционную смесь экстрагировали дихлорметаном, чтобы отделить масляную фракцию. Дихлорметановый экстракт отфильтровывали из реакционной смеси, после чего остаточный дихлорметан упаривали при 35 ° C при пониженном давлении, получая темно-коричневое вязкое вещество (далее именуемое маслом).Водную фазу, полученную после экстракции дихлорметаном (т.е. нерастворимую в дихлорметане фракцию), промывали водой и фильтровали, чтобы удалить нерастворимый дихлорметан. Таким образом, выход продукта при термохимическом ожижении рассчитывали с использованием следующего уравнения:

Рисунок 6.4 - Сосуд коробчатого типа (вместимость 20 л) для культивирования микроводорослей

Рисунок 6.5 - Влияние интенсивности света на рост клеток в ферментере

Рисунок 6.6 - Влияние концентрации CO 2 (в виде барботируемого газа) на рост клеток в ферментере

Рисунок 6.7 - Схема оборудования автоклава, используемого для термохимических реакций ожижения

Был получен выход тяжелой нефти 35,6%. Эта тяжелая нефть состояла из углерода (73%), водорода (9%), азота (5%) и кислорода (13%). Объем нагрева тяжелой нефти составил 34,7 кДж / г, что почти такое же, как у тяжелой нефти C.Это тяжелое масло имело вязкость 860 сПз, которая была аналогична вязкости касторового масла. Эта тяжелая нефть имела более высокое содержание азота, чем обычная нефть, что требовало обработки дымовых газов для предотвращения образования NOx.

Эти экспериментальные результаты показывают, что нефть может быть произведена из газа CO2 с использованием микроводорослей. Однако перед практическим применением такой системы предстоит решить две проблемы. Первое - это наличие серьезного фактора, ограничивающего рост, а именно интенсивности света.Влияние интенсивности света на рост ясно показано на Рисунке 6-5; свет не мог глубоко проникнуть в культуральный бульон из-за его блокирования телом микроводоросли. Для увеличения масштабов выращивания водорослей при сохранении хорошего уровня роста потребуется чрезвычайно мощный источник света и / или большая площадь поверхности для облучения. Вторая проблема - это высокое содержание азота в тяжелой нефти, которая могла бы быть потенциальным источником синтеза NOx, если бы нефть использовалась в качестве топлива. Эти две проблемы необходимо решить при увеличении масштабов фиксации CO 2 и / или производства масла с использованием микроводорослей.

Также был разработан процесс гидрирования, который позволил преобразовать водоросли (Chlorella pyrenoidosa) в жидкие продукты (21). Гидрирование водорослей выполняли периодически с использованием автоклава в условиях высокой температуры и давления в присутствии катализатора и растворителя. Основные параметры процесса гидрирования водорослей включают температуру реакции, давление водорода, время реакции, природу катализатора и технологический растворитель. Было исследовано влияние температуры в реакторе от 340 до 430 ° C, а время реакции варьировалось от 0 до 210 минут.Гидрирование водорослей - это трехфазная операция, при которой необходимо установить контакт между газовой фазой (водород и углеводородные газы), жидкой фазой (смесь растворителя и жидких продуктов) и фазой твердых частиц (водоросли и катализатор) для достижения преобразование водорослей и способствовать передаче количества движения, тепла и массы.

Реактор с перемешиваемой суспензией, схематически показанный на рис. 6-9, использовался для выполнения трехфазной операции. Газообразный реагент барботировали через жидкость из барботера на дне реактора, и твердые частицы, суспендированные с жидкостью, подавались в реактор.Газообразный реагент и твердый реагент (если он есть) сначала растворяются в жидкой фазе и диффундируют с жидким реагентом к катализатору. Все эти реагенты затем взаимодействуют на поверхности катализатора. Вся система механически перемешивалась крыльчаткой, чтобы увеличить скорость тепломассопереноса, диспергировать пузырьки в перемешиваемой жидкой фазе и удерживать твердые частицы во взвешенном состоянии в жидкой среде. Жидкие продукты, твердые частицы и непрореагировавшие материалы непрерывно отводились для поддержания постоянного уровня жидкости в реакторе и постоянного состава жидкой фазы.Газообразные продукты и непрореагировавший газообразный реагент попадают в пространство над поверхностью жидкости и вытекают через газовую трубу.

Рисунок 6.8 - Схема разделения жидких клеток микроводорослей

Водоросли могут быть преобразованы в жидкие углеводороды при температурах от 400 до 430 ° C и рабочем давлении водорода 1025-2250 фунтов на квадратный дюйм, в присутствии кобальтмолибдатный катализатор. Наивысший полученный выход масла составил 46,7 мас.% В расчете на загруженные водоросли.Кроме того, было получено до 10 мас.% Жидких продуктов и 34 мас.% Газов, богатых углеводородами. Как правило, более высокие температуры и более длительное время реакции увеличивают степень превращения и выход масла и уменьшают выход асфальтенов при общем гидрировании водорослей. Выход масла и степень превращения также увеличиваются пропорционально давлению водорода до максимального значения примерно 1200 фунтов на кв. Дюйм, а затем выравниваются. Катализатор необходим для процесса разжижения водорослей, и на распределение выхода от гидрирования водорослей сильно влияет природа применяемого катализатора.Процесс гидрирования водорослей предлагает полезные средства производства жидких углеводородов для использования в качестве топлива, сырья и химикатов.

Запасы нефти в будущем будут исчерпаны, и желательно развитие технологий массового производства альтернатив нефти. Частично выяснены механизмы образования нефти в результате природных явлений и разработана технология синтеза нефти. Сообщалось о нескольких исследованиях, касающихся производства масла с использованием микроводорослей.К ним относятся производство углеводородов с помощью Botryococcus , термохимическое разжижение микроводорослей и углеводородные процессы с водорослями, все из которых были представлены в этой главе.

Нефть используется не только как топливо, но и как сырье для производства различных химикатов. Альтернативы нефти следует разрабатывать до того, как запасы нефти будут исчерпаны. Большая часть нефти происходит из водорослей, выращиваемых с использованием CO; как единственный источник углерода.Исследования в области производства альтернатив нефти с использованием микроводорослей важны для будущего человечества.

Рисунок 6.9 - Аппарат, используемый для гидрирования в автоклаве

1.

Беккер E.W., В "Микроводоросли: биотехнология и микробиология" Ред. Baddiley, J. et al., 178 (1994) Cambridge Univ. Press, Кембридж, Нью-Йорк.

2.

Princen, L.H., Economic Botany, 36 , 302-312 (1982).

3.

Coomls, J. et al., Plant Physiology, 42 , 1601-1606 (1967).

4.

Вернер Д., Lewin & Guilard Archiv fur Mikrobiologie, 55 , 278-308 (1966).

5.

Piorreck, M. et al., Phytochemistry, 21 , 207-216 (1984).

6.

Пиоррек М. и Поль П., Phytochemistry, 21, , 217-223 (1984).

7.

Николс Б.В., Biochimica et Biophysica Acta, 106 , 274-279 (1965).

8.

Розенберг А. и Гуо Дж., Journal of Lipid Research, 8 , 80-83 (1967).

9.

Константополус, Г., Блох, К., Journal of Biological Chemistry, 242, 3538-3542 (1967).

10.

Поль П. и Вагнер Х., Zeitschrift fur Naturforschung, 27b, 53-61 (1972).

11.

Акман, Р.Г. et al., Journal of the Fisheries Research Board, Canada, 25 , 1603-1620 (1968).

12.

Линч, Д.В. и Томпсон Г.А., Физиология растений, , 74, , 193–197 (1984).

13.

Largeau, C. et al., Phytochemistry, 12 , 1043-1051 (1980).

14.

Беккер E.W., В "Микроводоросли: биотехнология и микробиология" Ред. Baddiley, J. et al., 186–187 (1994) Cambridge Univ. Press, Кембридж, Нью-Йорк.

15.

Ishiwatari, R. et al., Nature, 264, 347-349 (1976).

16.

Эспитали, J.et al., Amer. Жопа. Бензин. Геолог. Бюл., 64, , 59-66 (1980).

17.

Такеда, Н., Асакава, Т., Appl. Geochem., , 3, , 441-453 (1988).

18.

Файнберг, Д.А., В "Энергии биомассы и отходов IX", 1225-1244 (1985) Эльзевир, Лондон.

19.

Кишимото, М. и др., Дж. Фермент. Bioeng., 78 , 479-482 (1994).

20.

Minowa, T. et al., Fuel, 74 , 1735-1738 (1995).

21

Подбородок, L-Y., "Топливо путем гидрогенизации водорослей" (1979), доктор философии. защитил диссертацию в Государственном университете Пенсильвании.


Категория: Тенденции нефтедобычи - Wikimedia Commons

СМИ в категории "Тенденции нефтедобычи"

Следующие 104 файла находятся в текущей категории.

  • 1000px-Производство горючего сланца.png 1000 × 555; 100 КБ
  • Добыча нефти на Аляске с 1975 по 2005 гг.PNG 500 × 500; 9 КБ
  • Запланированная добыча нефтеносных песков Атабаски.png 1409 × 959; 153 КБ
  • Пик нефти в августе 2013 года .png 722 × 546; 206 КБ
  • Цены на сырую нефть марки Brent и затраты на разведку и разработку 102 компаний, занимающихся разведкой и разработкой, в 2010-2019 годах (49970299977) .png 1041 × 533; 88 КБ
  • Добыча нефти в Канаде с 1950 по 2030 год. Svg 512 × 341; 16 КБ
  • Добыча нефти в Канаде с 1960 по 2020 гг.PNG 500 × 500; 7 КБ
  • Добыча нефти в Канаде с 1960 года. Svg 512 × 512; 20 КБ
  • Производство нефти в Китае против потребления.png 2200 × 1700; 30 КБ
  • Нефть Баланс Colombia.svg 576 × 432; 78 КБ
  • Colombia oil production.png 2100 × 1350; 31 КБ
  • Сырая NGPL IEAtotal 1960-2008-ar.svg 512 × 289; 36 КБ
  • Сырая NGPL IEA всего за 1960-2008 гг.svg 512 × 289; 17 КБ
  • Сырая нефть prod 2009 EIA DoE.png 450 × 306; 18 КБ
  • Cuba-oil-production.png 507 × 332; 6 КБ
  • Decouvertes-petrole.png 931 × 471; 22 КБ
  • EIA 2004 - Peak World Oil.jpg 660 × 352; 98 КБ
  • EIA Forecast1.6mbdDrop 160506 2clip.png 573 × 365; 41 КБ
  • ОВОС, октябрь 2015 г., BakkenNewWellProdnPerRig.pdf 1059 × 282; 109 КБ
  • ОВОС, октябрь 2015 г., BakkenNewWellProdnPerRig.png 1059 × 281; 83 КБ
  • ОВОС, октябрь 2015 г., BakkenOilGasProduction.pdf 1042 × 336; 112 КБ
  • EIA Oct2015 BakkenOilGasProduction.png 1042 × 336; 49 КБ
  • Добыча нефти в Федеральном Мексиканском заливе 1981-2012.png 1250 × 939; 22 КБ
  • GlennPool.jpg 400 × 388; 45 КБ
  • GlobalPeakOil.PNG 795 × 427; 44 КБ
  • GlobalPeakOilForecast-ar.png 600 × 470; 69 КБ
  • GlobalPeakOilForecast.jpg 600 × 432; 130 КБ
  • Хабберт Norway.svg 512 × 384; 24 КБ
  • Верхняя граница пика Хабберта 1956.png 1950 × 1425; 36 КБ
  • Хабберт США high.svg 512 × 384; 30 КБ
  • Хабберт США Lower48.svg 512 × 384; 38 КБ
  • Хабберт вилаг 2004.jpg 793 × 439; 234 КБ
  • Мир Хабберта 2004-ar.png 1000 × 616; 141 КБ
  • Мир Хабберта 2004.svg 1066 × 738; 264 КБ
  • HubbertLin Norway.svg 512 × 384; 19 КБ
  • HubbertLin США Lower48.svg 512 × 384; 38 КБ
  • Indice Cours Petrole Brut 1970-1990.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *