Kuidas naftakaev töötab?

Õli kuulub inglise keeles mitmekülgsemate nimisõnade hulka. Sõltuvalt teie hiljutistest kogemustest ja igapäevaelu iseloomust võib sõna kuulmine tekitada pilte küpsetamisest, agressiivsest päevitamisest või automaatse remondi "paksust" ja "maalähedasest" lõhnast pood.

Kuid tänapäeval on naftal, mida kunagi nimetati "mustaks kullaks" kui noogutamiseks paratamatule suurele varandusele igaüks, kes avastas sajandeid märkimisväärse naftavälja - midagi halba.

Fossiilkütused võimaldasid inimtsivilisatsioonil teha enneolematu tehnoloogiline ja tööstuslik hüpe kogu maailmas alates 19. sajandist, on nafta ja selle iidsed süsinikupõhised nõod siiski omamoodi pariad täna. Seda seetõttu, et on saadud vaieldamatuid tõendeid selle kohta, et nafta kogu oma väärtuse juures on mitte ainult transpordisektoris, kuid ka kõik teised inimeste ettevõtmised kahjustavad keskkonda tõsiselt, kui põlenud.

Mis iganes teie ideed võivad olla, kuidas kõige paremini rahuldada energiavajadusi maailmas, kus elanike arv ületab 2019. aasta seisuga 7 miljardit inimest, igaüks, kes on kunagi näinud naftakaevu, isegi kaugus, ei saa aidata, kuid ei mõista hindamatut inseneri võidukäiku, mis on seotud millegi maapinnast välja pumpamisega, mis pole mitte ainult sügaval kivis, vaid ka ookeani põhjas ise. Õlikaevusid on erinevat tüüpi ja neil on värvikam ajalugu, kui võite arvata.

"Õli" võib tähistada mitut erinevat ainet, mis on toatemperatuuril mittepolaarsed ja vedelad. Paljud õliliigid pakuvad toiteväärtust. Need ei lahustu vees (seetõttu on õli ainuüksi veega raskesti puhastatav), kuna nende pikad vesinik-süsinik keemilised ahelad on hüdrofoobsed ("vett kartvad"). "Nafta" viitab praeguses kontekstis kraamile, mida leidub olulises kontsentratsioonis Lähis-Idas, Venezuela rannikul, Põhja-Ameerikas ja mõnes muus piirkonnas.

Nafta (seda nimetatakse tavaliselt ka naftaks, ladina keeles tähendab "petra" või kivim, ja oleum ehk õli on üks kolmest peamisest fossiilkütused, nimetus ainetele, mis on miljonite aastate jooksul tekkinud elavatest materjalidest, ehkki mitte tegelikult fossiilidest. Kaks ülejäänud tüüpi on maagaas ja kivisüsi. Eeldatavasti annavad fossiilkütused koos valdava osa maailma energiavarustusest pärast 2050. aastat teadlaste ja keskkonnarühmade heitlik mure planeedi soojenemise pärast, mis tuleneb osaliselt nende põlemine.

Elektrienergiat, kütmist ja transporti võib pidada nafta ja selle kohordi peamiseks kasutusalaks, kuid fossiilkütuste leviala ulatub kaugele tootmisesse, toidu valmistamisse, kosmeetikasse ja muudesse tööstusharudesse hästi.

Alates 2018. aastast oli nafta maagaasist ees, mis andis naftana suurema osa USA energiatarbimisest oli maagaasi puhul 36–31 protsenti (ja kivisöel 13 protsenti, muutes fossiilkütused 80 protsendiks USA kütusest) tarbitud). - puurimistehnika kasutamise suurenemine hüdrauliline purustamine, või maapinnast maagaasi ammutamine "lõhkamine" põhjustas kütusekulu kasvu alates 1990. aastatest.

Kõik märgid näitavad, et lähitulevikus on nõuetekohaselt toimivate naftakaevude järele suur nõudlus. Nagu märgitud, varustas nafta 2018. aasta seisuga 36 protsenti Ameerika energiavajadusest ja andis peaaegu poole kogu fossiilkütustest saadavast energiast. Need "sisemised" arvud muutusid 21. sajandi esimesel viiendal kiirel muutusel, kuid üldiselt olid fossiilsed aastal eeldati, et kütused moodustavad siseturul ja kogu maailmas praktiliselt sama osa energiatarbimisest 2040.

• 2017. aastal tarnis USA päevas ligi 20 miljonit 44 gallonit barrelit toornaftat. See on 880 miljonit gallonit ehk üle kahe ja poole galloni inimese kohta.

Sõidukite liigutamiseks kasutatakse õli - ja praegu on see enamikul juhtudel vajalik. (Ärge segage terminoloogiat: "bensiiniks" nimetatud kraam pärineb naftast, samas kui maagaas on täiesti midagi muud.) Seda kasutatakse ka otse hoonete kütmiseks ja tootmiseks elekter. Tootmises kasutab naftakeemiatööstus toorainena naftat selliste toodete valmistamiseks nagu plastid, lahustid ja muud kaubad.

Erinevalt telefoni, inimese südamesiirdamise või traadita raadio tulekust pole ühtegi inimest, kellele võib öelda, et ta on naftakaevude leiutaja.

Hiinas puuriti naftakaevusid bambusega juba tollal 347 e.m.a.ja need olid ambitsioonikad projektid: selle tehnoloogia abil saavutati sügavus kuni 800 jalga. Alles umbes 1500ndatel aastatel kasutati maast võetud õli päevavalgustites.

Esimesed naftakaevud jõudsid 1850. aastatel Euroopasse, Kanadasse ja USA-sse, ajendatuna vastsündinu lubadusest Tööstusrevolutsioon, mis toetas omaenda ülalpidamiseks varem mõeldamatul hulgal elektritootmist kasvav kasv.

Kogu 20. sajandi jooksul tutvustati auru taastamise tavad, horisontaalne puurimine ja lõpuks arvutistamine jätkas kasvu ja õitsva õlitööstuse kaevandamise aspekti kujundamist. Suurem tootmine tähendab üha enam võimekaid kaevusid ja see on olnud tulemus koos mõne võib-olla prognoositava "musta silmaga" tööstusele.

• 2016. aasta seisuga oli ainuüksi Ameerika Ühendriikides asutatud üle 1500 naftaettevõtte.

Kuidas õli tegelikult enne selle maapinnalt eemaldamist asub ja kuidas määravad kindlaks naftakeemiainsenerid kas asuva naftavarude arv on väärt selle väljavõtmist maast mis tahes viisil kõige lihtsam? Kui suurem osa naftakaevudele pööratud tähelepanust seisneb loomulikult nende nähtavas funktsioonis, siis vähesed inimesed mõistavad, kuidas keegi teab, kuhu need imposantsed struktuurid esiteks panna.

Üks eriti vähetuntud omadus õli ammutamise kohta: kuigi on tõsi, et see on leitud maa all pole nii, et see eksisteeriks mugavas basseinis või veehoidlas või isegi voolaks mahl puul. Enamasti tuleb see eemaldada tegelike kivimite, ehkki suurte kivimite sisemusest. (Kujutage ette, et teil tuleb teha üks lõualuu suur operatsioon, et saada üks tülikas hammas välja.)

Õlitööstuse õnneks teeb loodus suure osa nafta kättesaadavaks tegemisest, surudes osa sellest kivimitest välja, mis sageli satuvad uskumatu sisemine surve. See võimaldab inimnaftaotsijatel leida rada peamise allikani, mis asub sügavamal Maa sees.

Siinse materjali nõuetekohaseks järgimiseks on vaja õlikaevude skeemi, kuna enamik terminoloogiat on enamikule inimestele harjumatud.

Enne seadmete paigutamist augu ümber tuleb iga naftakaev läbi puurida ja seda mõeldakse mõistega "puurimisseadePärast seda, kui seda rasket auku kasutatakse umbes kuue tolli kuni kolme jala laiuse augu loomiseks, tugevdatakse kaevu külgi mitmesugustest materjalidest kihtidena valmistatud ümbrisega.

Õlikaevu pumba seade asub kaevu ülaosas, kus altpoolt eemaldatud õli suunatakse ühele küljele. See "tootmispuu"näeb küljelt natuke välja nagu hobune ja sellel on nimedega komponendid, mis sobivad. Valjad ühendavad vertikaalselt kaevu alla suruva varda hobuse "peaga", mis suunab jõu edasi horisontaalselt mööda kõndimistala. Rida keerukaid tasemeid, rihmarattaid ja hammasrattaid viib peamise liikurini, mehaanilise jõu allikani tootmispuu teises otsas.

Naftakaevude puurimiseks kasutatakse tänapäeval kahte peamist tehnikat. Sisse horisontaalne puurimine, on idee kaevandada õli, mis juhtub olema maapinna suhtes enamasti külgsuunas. Sellist olukorda täheldatakse kivimitkivis kõige sagedamini kivimi enda moodustumise viisi tõttu (see kipub suure rõhu all külgsuunas murduma).

Horisontaalsel puurimisseadmel on J-kujuline muster, mis tähendab, et selle operaatorid peavad enne horisontaalsemaks (mitte 90-kraadist pööret) suundumist kõigepealt välja mõtlema, kui kaugele puurida otse alla. Kui see sügavus on kindlaks tehtud, on järgmine samm õige nurga leidmine, et optimeerida juurdepääsu õli alla ja ühele küljele.

Hüdraulilisel purustamisel ("murdmine"), uuem tehnika, mis sai alguse 20. sajandi lõpus, kõrge rõhu all olev vedelik, mis sisaldab liiva ja muu töötlemata materjal pumbatakse läbi eelnevalt puuritud puurkaevude, näiteks eelmainitud horisontaalse puurimise kaevud. Hoolimata tõhususe seisukohast edukaks muutmisel on selle ökoloogilised tagajärjed muutnud selle keskkonnarühmade sihtmärgiks.

Näiteks üle 90 protsenti lõhenemiseks vajalikust vedelikust jääb pärast selle panemist maasseja veevajadus on ülimalt kõrge. Muud probleemid hõlmavad toksiinidega kokkupuudet, põhjavett ja saastumist ning kohaliku õhukvaliteedi halvenemist.

Enamik varasemaid mudeleid, mida peeti praeguse naftakaevude ajastu osaks, olid A-raamiga platvormid, mida kasutatakse tänapäevalgi, enamasti uurimismissioonidel. On suure läbimõõduga (suure aukuga) puure, mida kasutatakse olukordades, kus kirurgiline täpsus ei pruugi olla probleem.

Kasutatava tigu (puurimisriista tegeliku puuriosa) tüüp sõltub kohalikest tingimustest maa all, niivõrd kui need on teada või mida saab ennustada. Kui antud piirkonnast pärit proovis on näiteks palju põhjavett, valitakse tõenäoliselt õõnes tigu. Hindamis- ja puurimisprotsessid erinevad tegelikult ainult mõõtkavas, kui otsustate, millist kühvlit oma tagahoovis postiaugu kaevamiseks kasutada.

Nagu arvata võis, sisenesid kaasaskantavad naftapuurimisseadmed pilti ja tavaline mudel kaalub märkimisväärse, kuid jõukohase 265 naela. Neid saab vajadusel veokitele paigaldada.

20. aprillil 2010 nimetati naftapuurseadet Süvavee horisontMehhiko lahe lähedal asuvas Ameerika Ühendriikide kaguranniku hällis plahvatas plahvatus, tappes 11 töötajat. Kolme kuu jooksul, enne kui platvormi omaniku British Petroleum (BP) insenerid suutsid kahjustatud Macondo katta tublisti allpool platvorm, hinnanguliselt 4 miljonit gallonit toornaftat jõudis ookeani, muutes selle puhta tüübi kõige halvemaks äparduseks kaal.

Plahvatuse tagajärjel järgnesid lugematud kohtuprotsessid, mille ökoloogilised mõjud olid tõsised ja mida veel kümme aastat hiljem hinnati. Selliste äparduste korral muutub kahjustatud kaevu piiramine logistiliseks õudusunenäoks nii vee all viibimise kui ka fantastilise surve tõttu.

Kui soovite vaadata koomiksilaadset lühifilmi töötavast naftakaevust, vaadake täpselt seda kujutava YouTube'i video ressursse. Need võivad olla suured ja kohmetu välimusega, kuid naftakaevud on elegantsed ja keerukad masinad, hoolimata nende innukast kasutuselevõtust.