Kako funkcionira naftni bunar?

Ulje jedna je od svestranijih imenica u engleskom jeziku. Ovisno o vašem nedavnom iskustvu i prirodi vašeg svakodnevnog života, slušanje riječi može pobuditi slike kuhanja uz miješanje, agresivno preplanulost ili "gusti" i "zemljani" miris auto-popravka dućan.

No danas nafta - nekoć nazvana "crnim zlatom" kao naklonost neizbježnoj golemoj sreći svakoga tko je u prošlim stoljećima otkrio veliko naftno polje - ima nešto na lošem glasu.

Fosilna goriva omogućila su ljudskoj civilizaciji tehnološki i industrijski skok bez presedana širom svijeta naprijed počevši od 19. stoljeća, no nafta i njezini drevni rođaci na bazi ugljika svojevrsne su parije danas. To je zato što su neporecivi dokazi pokazali to ulje, bez obzira na svu njegovu vrijednost, ne samo u Europi transportni sektor, ali i svaki drugi ljudski pothvat ozbiljno šteti okolišu kada spaljena.

Kakve god vaše ideje bile o tome kako najbolje odgovoriti na energetske potrebe svijeta s populacijom koja premašuje 7 milijardi stanovnika od 2019., svatko tko je ikada vidio naftnu bušotinu, čak i s udaljenost, ne mogu a da ne cijenim puki inženjerski trijumf uključen u ispumpavanje nečega iz zemlje što nije samo duboko u stijeni, već i u stijeni ispod dna oceana sebe. Naftne bušotine postoje u raznim vrstama i imaju živopisniju povijest nego što biste mogli očekivati.

"Ulje" se može odnositi na niz različitih tvari koje su nepolarne i tekuće na sobnoj temperaturi. Mnoge vrste ulja daju hranjivu energiju. Ne otapaju se u vodi (zbog čega je ulje teško očistiti samo vodom), jer su njihovi dugi kemijski lanci vodik-ugljik hidrofobni ("strah od vode"). "Nafta" se u ovom kontekstu odnosi na tvari koje se nalaze u značajnim koncentracijama na Bliskom istoku, uz obale Venezuele, Sjeverne Amerike i nekoliko drugih regija.

Nafta (također se obično naziva naftom, od latinskog od "petra", ili stijena, i oleum, ili ulje jedno je od tri primarna fosilna goriva, naziv za tvari nastale tijekom mnogih milijuna godina od živih materijala, iako ne od stvarnih fosila. Ostale dvije vrste su prirodni gas i ugljen. Očekuje se da će fosilna goriva zajedno osigurati veliku većinu svjetske opskrbe energijom nakon 2050. godine silne zabrinutosti znanstvenika i ekoloških skupina zbog planetarnog zagrijavanja koje je dijelom rezultat njihovog izgaranje.

Električna energija, grijanje i transport mogu se smatrati glavnom uporabom nafte i njezinih skupina, ali doseg fosilnih goriva seže daleko u proizvodnju, pripremu hrane, kozmetiku i druge industrije kao dobro.

Od 2018. godine nafta je istrčala ispred prirodnog plina, što je pridonijelo većem udjelu u američkoj potrošnji energije, kao što je nafta iznosila je od 36 do 31 posto za prirodni plin (i 13 posto za ugljen, čineći fosilna goriva odgovornima za 80 posto američkog goriva konzumira). Porast upotrebe tehnike bušenja poznat kao hidrauličko lomljenje, ili "fracking", izvlačenje prirodnog plina iz zemlje izazvalo je porast potrošnje tog goriva početkom 1990-ih.

Sve ukazuje na to da će u doglednoj budućnosti biti velike potražnje za pravilno funkcionirajućim naftnim bušotinama. Kao što je napomenuto, nafta je od 2018. osiguravala 36 posto američkih potreba za energijom, a donosila je gotovo polovicu sve energije dobivene iz fosilnih goriva. Te su "interne" brojke bile podložne brzim promjenama u prvoj petini 21. stoljeća, ali u cjelini fosilne očekivalo se da će goriva činiti gotovo jednak udio potrošnje energije kako u zemlji tako iu svijetu 2040.

• 2017. godine SAD su dnevno napajale gotovo 20 milijuna barela od 44 galona sirove nafte. To je 880 milijuna galona, ​​ili više od dva i pol galona po osobi.

Ulje se koristi - i trenutno je u većini slučajeva potrebno - za kretanje vozila. (Nemojte da vas zbunjuje terminologija: Stvari zvane "benzin" potječu iz nafte prirodni plin je nešto sasvim drugo.) Također se koristi izravno za grijanje zgrada i proizvodnju struja. U proizvodnji, petrokemijska industrija koristi naftu kao sirovinu za proizvodnju proizvoda kao što su plastika, otapala i druga roba.

Za razliku od pojave telefona, transplantacije ljudskog srca ili bežičnog radija, ne postoji osoba kojoj bi se moglo pripisati priznanje da je "izumitelj" naftnih bušotina.

Naftne bušotine bušile su se bambusom u Kini još prije 347. pne, a to su bili ambiciozni projekti: pomoću ove tehnologije postignute su dubine do 800 stopa. Tek se oko 1500-ih godina ulje iz zemlje koristilo u dnevnim lampama.

Prve naftne bušotine dospjele su u Europu, Kanadu i SAD 1850-ih, vođene obećanjima o novonastalim Industrijska revolucija koja se oslanjala na prethodno nezamislive količine proizvodnje električne energije kako bi održala vlastitu rastući rast.

Kroz 20. stoljeće, uvođenje postupci povrata pare, vodoravno bušenje i konačno informatizacija nastavio je rasti i oblikovati aspekt ekstrakcije narasle naftne industrije. Veća proizvodnja znači sve više i više sposobnih bušotina, a to je i rezultat, zajedno s nekim možda predvidljivim "crnim očima" na industriji.

• Od 2016. godine samo je u Sjedinjenim Državama osnovano preko 1.500 naftnih tvrtki.

Kako se ulje zapravo nalazi prije nego što se ukloni iz zemlje i kako inženjeri petrokemije utvrđuju vrijedi li locirana zaliha ulja trošiti je izvlačenjem iz zemlje bilo kojim sredstvom najlakši? Iako većina pozornosti koja se poklanja naftnim bušotinama prirodno leži na njihovoj vidljivoj funkciji, malo ljudi razumije kako netko zna kamo na prvo mjesto staviti te impozantne strukture.

Jedna posebno malo poznata značajka o vađenju ulja: Iako je istina da je pronađena pod zemljom, nije slučaj da postoji u prikladnim bazenima ili rezervoarima ili čak teče, na primjer sok na drvetu. Većinom ga je potrebno ukloniti iz unutrašnjosti stvarnih stijena, iako velikih. (Zamislite da morate operirati čeljust kako biste izvadili jedan problematičan zub.)

Srećom po naftnu industriju, priroda čini velik dio posla na stavljanju nafte na raspolaganje istiskujući dio iz stijena, koje često dolaze pod nevjerojatan unutarnji pritisak. To omogućava ljudima koji traže ulje da pronađu trag do glavnog izvora smještenog dublje unutar Zemlje.

Za pravilno praćenje materijala ovdje je potreban dijagram naftnih bušotina, jer je većina terminologije većini ljudi nepoznata.

Svaka naftna bušotina mora se izbušiti prije nego što se oprema može rasporediti oko rupe, a to je ono što se podrazumijeva pod pojmom "oprema za bušenje"Nakon što se ovaj teški otvor koristi za stvaranje rupe široke oko šest centimetara do tri metra, stranice bunara ojačane su kućištem izrađenim od različitih materijala u slojevima.

Uređaj pumpe za naftnu bušotinu nalazi se iznad vrha bušotine, gdje je ulje uklonjeno odozdo usmjereno na jednu stranu. Ovo "proizvodno stablo"izgleda pomalo poput konja sa strane i ima komponente s imenima koja se podudaraju. Uzda povezuje štap koji vertikalno gura dolje u zdenac s konjskom "glavom", koja preusmjerava silu vodoravno duž hodajuće grede. Niz složenih razina, remenica i zupčanika dovodi do glavnog pokretača, izvora mehaničke snage na suprotnom kraju stabla proizvodnje.

Danas se za bušenje naftnih bušotina koriste dvije glavne tehnike. U vodoravno bušenje, ideja je izvući ulje koje je orijentirano uglavnom u bočnom smjeru u odnosu na tlo. To je situacija koja se najčešće primjećuje u škriljevcu zbog načina na koji se sama stijena formira (pod velikim pritiskom ima tendenciju pucanja ustranu).

Horizontalna bušilica ima uzorak u obliku slova J, što znači da njezini operateri moraju prvo shvatiti koliko buše ravno dolje prije nego što krenu vodoravnije (ne okretanje za 90 stupnjeva). Jednom kad se utvrdi ta dubina, sljedeći je korak pronalaženje pravog kuta za optimizaciju pristupa donjem i donjem ulju.

U hidrauličkom lomljenju ("fracking"), novija tehnika koja je poletjela krajem 20. stoljeća, tekućina pod visokim pritiskom koja sadrži pijesak i ostali grubi materijal pumpa se kroz prethodno izbušene bušotine, poput gore spomenutog vodoravnog bušenja bunari. Unatoč uspjehu frakinga sa stajališta učinkovitosti, njegove ekološke posljedice učinile su ga metom skupina za zaštitu okoliša.

Na primjer, preko 90 posto tekućine potrebne za frakiranje ostaje u zemlji nakon što se tamo stavi, a potreba za vodom je izuzetno velika. Ostale zabrinutosti uključuju izloženost toksinima, podzemnim vodama i onečišćenju te smanjenje lokalne kvalitete zraka.

Većina ranijih modela za koje se smatralo da su dio trenutne ere naftnih bušotina bile su platforme s okvirom A, koje se i danas koriste, uglavnom u istraživačkim misijama. Postoje bušilice velikog promjera (velike bušotine) koje se koriste u situacijama u kojima kirurška preciznost možda neće predstavljati problem.

Vrsta svrdla (stvarni dio svrdla za bušenje) ovisi o lokalnim uvjetima pod zemljom, u mjeri u kojoj su oni poznati ili se mogu predvidjeti. Na primjer, ako je uzorak s određenog područja visok u podzemnoj vodi, vjerojatno će se odabrati šuplji svrdlo. Proceni procjene i bušenja zapravo se razlikuju samo po mjeri od toga da ste odlučili kakvu ćete lopatu koristiti za iskopavanje rupe u dvorištu.

Kao što ste mogli pretpostaviti, prijenosne platforme za bušenje nafte usput su se pojavile na slici, a uobičajeni model težak je znatnih, ali upravljivih 265 kilograma. Po potrebi se mogu montirati na kamione.

20. travnja 2010. godine naftna platforma nazvana Duboki obzor, smješteno kraj Meksičkog zaljeva, podaljeno jugoistočnom obalom Sjedinjenih Država, eksplodiralo je usmrtivši 11 radnika. U tri mjeseca koja su uslijedila prije nego što su inženjeri vlasnika opreme, British Petroleum (BP), uspjeli zatvoriti oštećeni Macondo znatno ispod bušotina, procjenjuje se da je 4 milijuna galona sirove nafte ušlo u ocean, čineći ovo najvećom nesrećom ove vrste u smislu čistog ljestvica.

Nebrojene tužbe uslijedile su nakon eksplozije, čiji su ekološki učinci bili ozbiljni i još uvijek se procjenjuju desetljeće kasnije. Kad se dogode takve nezgode, zatvaranje oštećene bušotine postaje logistička noćna mora kako zbog pod vodom, tako i zbog fantastičnog pritiska u igri.

Ako želite pogledati kratki film crtanog filma o naftnoj bušotini u crtanom stilu, pogledajte Resurse za YouTube video koji prikazuje upravo ovo. Možda su velike i nezgrapnog izgleda, ali naftne bušotine elegantni su i složeni strojevi, bez obzira na sve posljedice njihova revnog postavljanja.