Учение о нефти

Изучение геологических условий залегания нефти в земной коре дает возможность выяснить, на какой стадии развития на­ ходится изучаемое неф.тяное месторождение, и через это определить степень его благонадежности и промышленного значения.

Чтобы дать наиболее ясное и отчетливое представление о про­ цессе нефтеобразования как о едином целостном и непрерывном процессе, завершающемся образованием нефтяных месторожде­ ний и их последующим разрушением, может быть, следовало бы изложить содержание публикуемой ныне книги в несколько ином порядке, а именно: накопление органогенного материала как перво­ начального источника для образования различного рода каустобиолитов, в том числе и нефти; выяснение условий накопления органического материала у г л е в о д н о г о и. у г л е р о д ­ н о г о характера; процессы изменения происхождения в той и другой группе органических остатков; продукты этих изменений (различного рода битуминозные вещества, в том числе угли и нефть, а также битумы промежуточного характера); существо процессов битуминизации или нефтеобразования; законы движе­ ния (миграции) нефти и образования подземных скоплений нефти или нефтяных месторождений; гравитационная, или так называе­ мая антиклинальная, теория; структурные формы в земной коре, которым подчинены залежи нефти промышленного харак­ тера, литологическая характеристика пластов, их слагающих, и в особенности тех, которые являются коллекторами для нефти или нефтесодержащими пластами; разрушение нефтяных место­ рождений и выходы нефти на дневную поверхность; что такое нефть: каковы ее физические и химические свойства и какое значение они имеют при переработке нефти и при ее использовании как полезного ископаемого; понятие о способах переработки нефти и о главнейших продуктах, которые из нее получаются; способы искусственного синтеза нефти и возникшие на их основе теории ее происхождения, критическая оценка этих теорий.

Как я уже упомянул выше, соображения чисто педагогичес­ кого характера заставили меня принять несколько иной поря­ док, но основная идея, проводимая в книге, от этого не изме­ нилась.

Соображения того же порядка побудили мепя ввести коротепькую главу об основных понятиях органической химии, чтобы книга могла читаться лицами, даже не знакомыми с основами этой научной дисциплины.

Чтобы книга получила практическое значение при поисках, разведках и геологической оценке нефтяных месторождений, я большое внимание уделил вопросу о структурных формах и лито­ логических особенностях пластов, которым подчинены нефтяные месторождения. При этом использован обширный фактический материал из практики изучения и разработки как нефтяных месторождений СССР, так и нефтяных месторождений других стран мира, в особенности же Соединенных Штатов Америки.

9

Введение

ЗНАЧЕНИЕ НЕФТИ КАК ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО В МИРОВОМ ХОЗЯЙСТВЕ

За последние десятилетия нефть в мировом хозяйстве и в поли-, тической жизни человека получила совершенно исключительное значение f1].

Нефть и нефтяные продукты имеют огромное значение как фактор, ускоряющий строительство огромных индустриальных гигантов, механизацию сельского хозяйства, улучшение матери­ ального и культурного благосостояния трудящихся, развитие авиационной и автомобильной промышленности, укрепление мощи Советской Армии и обороноспособности СССР.

Несмотря на то, что нефть была известна человечеству еще в древности, широко пользоваться ею люди научились совсем недавно.

В течение, по-видимому, нескольких столетий местное населе­ ние нефтеносных районов мира пользовалось нефтью лишь как лечебным средством. Такие «лечебные» сорта йефти известны и до сих пор, например в Закавказье (г. Нафталан). Кроме того, нефть применяли в качестве осветительного средства, наливая ее в особые глиняные сосуды, напоминавшие по форме чайник; нефтяные газы, выделявшиеся из земли, служили в Иране и на­ шем Закавказье предметом культа («вечные огни»). Нефть добыва­ лась в то время из неглубоких колодцев ручным способом.

^Развитие крупнопромышленной эксплуатации нефтяных место­ рождений началось лишь тогда, когда человечество научилось, во-первых, добывать нефть из земных недр посредством буровых скважин, во-вторых, фракционировать добытую сырую нефть, отгоняя из нее нефтепродукты различных свойств и хозяйствен­ ного значения. То и другое случилось лишь в середине X IX сто­ летия и притом почти одновременно.

В 1856 г. в Северной Америке, где нефть применялась под на­ званием «масла Сенеки» лишь в качестве медицинского ^средства, установили, что путем простой перегойки из нефти можно полу­ чать легкий осветительный продукт — керосин. Спустя три года (в 1859 г.) Эдуард Дрэк, заимствуя этот прием из практики мест­

11

ной соляной промышленности, пробурил в Ойлкрике (Oil creek) близ г. Тайтусвиля скважину, давшую приток нефти с глубины около 20 м.

Успех Э. Дрэка вызвал оживленную буровую деятельность. На помощь буровой технике пришла геология, которая, по-види­ мому, уже в то время могла в известной мере ориентировать поиски нефти. С этого момента начался так называемый осветительный, или керосиновый, период истории американской, а с нею и миро­ вой нефтепромышленности. В этот период, охватывающий примерно четыре первые десятилетия существования нефтяной промыш­ ленности, керосин является главной и почти исключительной целью добычи нефти; бензин и различные смазочные масла не на­ ходили себе широкого применения и даже не всегда отгонялись, сгорая вместе с наименее ценной тяжелой частью нефти (мазут) под названием «нефтяных остатков».

Истинное развитие мировой нефтепромышленности и весь ее современный облик и размах начинают определяться лишь тогда, когда начали выявляться энергетическое, двигательное и отчасти

тия, человечество стало оценивать несомненные преимущества использования нефти в этом направлении.

Нефть почти не содержит воды, золы и серы и в специальных топках легко сгорает без копоти и дыма. Теплотворная способ­ ность нефти выше всех других видов топлива и для получения одного и того же количества тепловых единиц требуется по весу:

Теплотворная способность топлива играет огромную экономи­ ческую роль и при его перевозке. Если принять число вагонов, потребных для перевозки нефти, за единицу, то для донецкого каменного угля их нужно будет 1,35, для подмосковного — 3,1, для торфа — 3,2, для сырых дров — 3,4 и, наконец, для волж­ ских сланцев — около 7.

Высокая теплопроизводительность, удобства при хранении и перевозке делают нефть незаменимым топливом в промышлен­ ности и особенно в той ее части, где паровое хозяйство заменено экономичными стационарными двигателями внутреннего сгора­ ния (дизелями), которыми оборудуются военные и торговые мор­ ские суда.

Особенное значение имеет замена угля нефтью на судах. Такая замена приводит к увеличению полезного тоннажа судна, с одной стороны, а с другой, что особенно важно, к удобствам маневриро­ вания, так как такие суда могут надолго и на далекое расстоя­

12

ние отходить от своих питательных баз в отличие от судов, потреб­ ляющих уголь, не могущих обойтись без периодического попол­ нения запасов топлива. В этом, на первый взгляд маловажном, факте и скрыты громадные преимущества нефтяного топлива и политическое значение самой нефти. Топливное значение нефти приложимо к фабрикам, заводам, железным дорогам и пр.

Нефть конкурировала с углем и другими видами твердого топлива сначала в качестве нефтетоплива в тесном смысле этого слова, будучи сжигаема под котлами в топках. Однако вскоре началась дальнейшая дифференциация нефти как источника двигательной энергии: наряду с мазутом стали выделять бензин и газойль (соляровое масло) как моторные виды топлива, приме­ няемые уже не в топках, а в двигателях внутреннего сгорания. В качестве потребителей начинают быстро выдвигаться сначала легковой и грузовой автотранспорт, а затем автобусный транс­ порт и дизель, находящий себе разнообразное применение.

Из нефти сейчас добывают свыше 120 * видов нефтепродуктов, которыми обслуживаются самые разнообразные виды промышлен­ ных предприятий.

Мощный толчок количественному развертыванию спроса на смазочные масла и качественной его дифференциации дало опятьтаки развитие строительства различных типов двигателей, почему рост спроса на смазки шел до известной степени параллельно росту потребления бензина ц других видов моторного топлива. Можно с полным правом сказать, что нет ни одного вида промыш­ ленного предприятия, куда бы ще проникла нефть в сыром или переработанном виде. Нефть завоевала себе прочные позиции на суше, на воде и в воздухе.

Итак, в процессе исторического развития нефтепромышлен­ ности из единого сырого продукта выделились четыре основные группы дериватов-нефтепродуктов: бензинл керосин, нефтетопливо и смазочные масла.

Какова же роль каждой из этих основных групп нефтепро­ дуктов? Ответ на это дает следующая картина распределения по­ требления нефтепродуктов (в%) в 1935 г. в США

, Итак, первое место занимает бензин, второе — нефтетопливо и лишь нД третьем месте стоит керосин. Как видно, мы успели далеко уйти от «керосинового» периода нефтепромышленности, и нефть сейчас является ископаемым по преимуществу энергети-

*Имеется в виду период до 1937 г. (т. je. до второго издания книги).

1Данные API (Американский нефтяной институт. — Прим, ред.), см. ре­ ферат в журнале «Нефт. хоз.», № 4, 1936, стр. 73.

13

1 Нефт. хоз., № 4, 1936, стр. 73.

ческим. Наряду с этим она служит источником для получения (в процессе более глубокой разгонки и переработки) некоторых химических продуктов,

Распределение общего потребления нефтепродуктов по груп­ пам потребителей в США в 1934 г. показано в табл. 1.

Конкуренция различных видов энергетических ресурсов при­ вела к различному их участию в энергетическом балансе отдель­ ных стран в связи с особенностями природы и экономики каждой страны [2].

В 1935 г. потребление разных видов энергии в капиталисти­ ческих странах представлено в табл. 2.

Охарактеризовав выше значение отдельных четырех групп нефтепродуктов в указанный период, бросим беглый взгляд на динамику развития их потребления в ближайшем прошлом. Эта динамика в США за 1920—1935 гг. показана в книге американ­ ского автора Лэстэра Юрэна, где потребление приводится в про­ центах от добычи США за соответствующий год. Из диаграммы видно, что за 15 лет кривая бензина круто повышается, обеспе­ чивая ему ведущую роль, тогда как значение прочих трех групп падает.

Чем же вызывается такой рост абсолютного потребления бензина и его относительной роли в развитии мировой нефтепро-

14

мышленности? Факторами, стимулирующими этот рост, явля­ ются:

Р а з в и т и е а в т о м о б и л ь н о г о т р а н с п о р т а . За исключением периода всеобщего мирового экономического кризиса 1929—1930 гг., регистрация автомашин показывает по­ следовательный рост цисла их во всем мире.

Правда, новейшие системы автомашин дают значительную экономию в удельном расходе бензина, но поскольку параллельно растут и их пробеги, общий расход бензина на одну, машину, в общем, слегка возрастает. Особенно мощным фактором явля­ ется развитие автобусных сообщений, причем автобус конкури­ рует даже на далекие расстояния с железной дорогой.

вертывание, обещающее стать в будущем исключительно мощ­ ным. Развитие авиации отражается особенно заметно на потреб­ лении бензина, поскольку удельный расход его на 1 км пробега для авиации примерно в 3 раза больше, чем в автотранспорте, а самые пробеги на одну авиамашину, в свою очередь, больше,

.15

Следовательно, развитие авиации будет стимулировать по пре­ имуществу развертывание производства специальных сортов бензина, смазочных масел и отчасти дизельного топлива. Дизелестроение является также мощным фактором, стимулирующим развитие мировой нефтепромышленности.

Интересную картину представляет применение дизельмоторов в различных отраслях народного хозяйства. Нише приводим данные, показывающие распределение в США в 1934 г. общей мощности действующих дизелей (в тысячах л. с.) по отдельным,

именяющим эти моторы отраслям народного хозяйства 1.

Таким образом, главными потребителями дизельного топлива в США были электростанции и особенно флот.

Что касается нефтетоплива (мазута), то крупным его потреби­ телем останутся наряду с флотом железные дороги, а в ряде стран, в частности в США, — домовое отопление. Крекинг-про­ цесс, позволяя, путем расщепления молекулы тяжелого нефте­ топлива превращать его в более ценный бензин, не допустит та­ кого затоваривания мазута, какое наблюдалось до изобретения этого процесса.

МИРОВАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

Мировая нефтепромышленность крупного масштаба зарождается почти одновременно в Европе (Румыния) и Америке (США) в са­ мом конце 50-х годов X IX столетия (1857—1859 гг.).

В течение первых десятилетий своего существования мировая нефтепромышленность развертывалась относительно в неболь­ шом числе стран. Кроме США и России, в числе нефтедобываю­ щих стран к началу текущего столетия значились еще Канада и Перу в Америке, Румыния, Германия, Австро-Венгрия, Гали­ ция * — в Европе, Индия и Япония — в Азии.

Распределение мировой добычи нефти представлено в табл. 3. В приводимой табл. 4 мы отметим изменение роли отдельных стран и частей света в мировой добыче нефти на протяжении теку­

16

ляется годом максимального подъема добычи в Мексике; наконец, последний к моменту написания второго издания курса — 1936 г.

На протяжении рассматриваемых десятилетий общие размеры мировой добычи нефти определялись дю преимуществу добычей четырех «ведущих» стран: США, СССР (и бывш. России), Мексики и Венесуэлы, но роли их менялись. В самом начале текущего столетия на первом месте стояла Россия, второе место занимали США.

Спустя 20 лет на первое место выдвинулись США, второе заняла Мексика (СССР, нефтяные промыслы которого жестоко пострадали в период гражданской войны, отступил на третье место). К этому времени относится первое зарождение нефтепро­ мышленности Венесуэлы *.

ДОБЫЧА НЕФТИ" В СССР

Родиной нашей нефтепромышленности является Апшеронский по­ луостров.

На юго-востоке Кавказа нефть была известна с древнейших времен. Апшеронский полуостров издревле славился своими «вечными огнями» (вечные огни — выходы горючих газов), кото­ рым аборигены Востока приписывали божественное происхож­ дение.

Еще задолго до нашей эры в этой местности возник культ огнепоклонников, которыми был построен ряд храмов, посвящен­ ных огню. В VII в. эти храмы были разрушены греками. После покорения Персии арабами персы-огнепоклонники переселились

вБаку и восстановили алтари.

Всел. Сураханы уцелел до нашего времени один из храмов огнепоклонников (фиг. 1). Жрецы-огнепоклонники жили здесь еще в начале 70-х годов прошлого столетия.

Кустарная колодезная добыча нефти издавна велась местным

для отопления землей, пропитанной нефтью.

По данным Лерхе, в 1735 г. в Балаханах было 52 колодца, из которых черпалась нефть. В XVIII в. бакинские ханы„сдавали нефтяные колодцы на откуп, и годовая добыча достигала тогда

нефти тысячу пудов, или сколько возможно, и поискать мастера». В X IX в. колодезная добыча принимает в ряде районов до­ вольно заметные размеры, до некоторой степени поддающиеся

*За последние годы мы являемся свидетелями выдвижения в разряды круп­ ных продуцентов Румынии, стран Северной Африки, Ирана, Ирака, Сау­ довской Аравии и других стран Ближнего' Востока.

18