Stanje osnovnih energetskih resursa u svijetu – nafta, ugalj i prirodni gas

UVOD

Neobnovljivi resursi su oni koji, kada se jedanput iskoriste, ne mogu ponovo da se koriste u istom obimu i na isti način. To su mineralni i energetski resursi: fosilna goriva (ugalj, nafta, gas), i mineralne sirovine (rude metala i nemetala).  Fosilna goriva su prirodni resursi nastali tokom duge evolucije životnih procesa na zemlji. Osnovna goriva su:

1. nafta
2. ugalj
3. prirodni gas (zemni gas).

Tamo gdje su bili potrebni pokretni izvori energije za suvozemni i vodeni saobraćaj, parna mašina sa pogonom na drva i ugalj biva zamenjena benzinskim i dizel motorima. Na taj način nafta kao izvor energije pokazuje se kao praktična jer je lako prenosiva. Nafta je fosilno gorivo nastalo evolucijom života na zemlji. Nastanak nafte mogao je da se ostvari na onim prostorima planete gde su postajali trajni uslovi, u toku stotina miliona godina. Osim na kopnu i u priobalnim djelovima, nafta može da se nađe i u slojevima ispod morskog dna.
Ugalj je nastajao evolucijom ogromnih količina biljne mase nastale od ostataka kopnene vegetacije u močvarama tokom 400 miliona godina. Složenim biohemijskim i hemijskim preobražajima biljaka u geološkom vremenu u zemljinim slojevima nastala su ležišta uglja.

Porjeklo termina zemni gas je slično terminu nafta. Zemni gas (plin) nastao je pod istim uslovima i paralelno sa nastankom nafte. On ima široku upotrebu u sistemima zagrijevanja prostorija, i kao toplotna energija u ugostiteljstvu i domaćinstvima.

NAFTA

Nafta je fosilno gorivo nastalo evolucijom života na zemlji. U toku više stotina miliona godina, u pogodnim morskim dubinama i određenim uslovima, osim uobičajenih morskih životinja, rasle su i razvijale se ogromne količine planktonskih mikroorganizama, primitivne alge, bakterije i gljive. Ovi organizmi su postepeno odumirali i tonuli na morsko dno, gde su se bez prisustva kiseonika konzervisale. Prije 50 – 100 miliona godina ti ostaci su već bili prekriveni velikim slojem pijeska i mulja koji je stvarao ogromne pritiske i visoke temperature. U tim prilikama nastali su sirova nafta i prirodni plin. Danas bušimo kroz debele slojeve pijeska, mulja i stijena da bi došli do nalazišta nafte.

Na slici je prikazan nastanak nalazišta nafte i prirodnog plina. Prije 300 – 400 miliona godina na tlu okeana počeli su se taložiti ostaci biljaka i životinja. S vremenom ih je prekrivao sve veći sloj pijeska i mulja koji je stvarao ogroman pritisak i velike temperature. U tim prilikama nastali su nafta i prirodni plin.

Prije nego počne bušenje kroz sve te slojeve, naučnici i inženjeri proučavanju sastav stijena. Ako sastav stijena ukazuje na moguće nalazište nafte počinje bušenje. Veliki problem prilikom bušenja i transporta je mogućnost isticanja nafte u okolinu. Nove tehnologije omogućavaju povećanje preciznosti kod pronalaženja nafte, a to rezultira manjim brojem potrebnih bušotina. Od 1990. godine vrijedi zakon da svaki novi izgrađeni tanker mora imati dvostruku ljusku da bi se spriječio izljev nafte u more prilikom havarije. Usprkos svim poboljšanjima tehnologije bušenja i transporta još uvijek se događaju izljevi nafte u more, a to rezultira gotovo potpunim uništenjem biljnog i životinjskog svijeta u tom dijelu mora. Iako je zagađenje mora isticanjem sirove nafte veliko, u usporedbi sa zagađenjem vazduha korištenjem naftnih derivata je zanemarivo. Prilikom sagorijevanja naftnih derivata oslobađaju se velike količine ugljen-dioksida u atmosferu. Ugljen-dioksid je staklenični plin i njegovim ispuštanjem u atmosferu utičemo na povećanje globalne temperature na zemlji. Zbog tog problema donesen je Kyoto protokol, ali ga najveći zagađivači još uvijek nisu potpisali.

Većina ljudi misli da se nafta nalazi u nekakvim podzemnim bazenima, ali to nije tako. Nafta se nalazi zbijena u sitnim porama između stijena pod vrlo velikim pritiskom. Kad napravimo bušotinu do dubine u kojoj se nalaze pore s naftom, te sitne kapljice zbog velikog pritiska navale u bušotinu. To se može uporediti sa ispuštanjem zraka iz balona. Kad pustimo grlo balona zrak koji je u balonu pod pritiskom navali van. Isto tako i nafta pod pritiskom navali kroz bušotinu prema površini. Zbog toga se prije događalo da se velike količine nafte razliju oko bušotine zbog nepripremljenosti. U početku prirodni pritisak tjera naftu van kroz bušotinu, a nakon toga se naftne kompanije odlučuju na pumpanje nafte iz bušotine. Te dvije faze eksploatacije nazivaju se primarna proizvodnja. Nakon toga u bušotini se nalazi još uvijek oko 75% početne količine nafte. Zbog toga se naftne kompanije odlučuju na preplavljivanje nalazišta nafte vodom. Kroz neku drugu bušotinu pumpaju vodu u nalazište i time “ispiru” jedan dio preostale nafte. Na taj način dobije se još oko 15% početne količine nafte. Na kraju u nalazištu ostane oko 60% nafte koju za sad još uvijek ne znamo ispumpati van.

SASTAV NAFTE

Nafta je tečna sagorljiva smješa ugljovodonika: 84-85% ugljenika,12-14% vodonika i 4-5% azota, kiseonika i sumpora.

U njoj su zastupani ugljovodonici s jednim do 50 i više ugljenikovih (C) – atoma u molekuli, a značajni su: alkani (propan, butan, heptan, oktan), cikloalkani (naftaleni) i aromatski ugljikovodici (benzen, toulen), pa prema udjelu različitih redova ugljovodika razlikujemo parafinsku ili metansku, naftalensku i aromatsku naftu.

DOBIJANJE NAFTE

Nafta i prirodni gas izbijaju na mnogim mjestima sami iz zemlje. Ovakva prirodna vrela nisu nimalo važna za proizvodnju nafte. Velike količine nafte dobijaju se danas u svijetu iz dubljih slojeva zemlje izlijevanjem (eruptiranjem) iz bušotina na principu arteških bunara. Danas se pre postavljanja dubinske sonde sprovode geološka i geofizička istraživanja, koja daju podatke o geološkoj strukturi podzemnih slojeva; na taj se način znatno smanjuje broj jalovih bušenja.

Postoje dva načina bušenja: udarno i okretno. Kod udarnog bušenja dleto, pričvršćeno na donjem kraju alatki, diže se 30 do 40 cm, a zatim se pušta da padne na dno bušotine. Savremeno okretno bušenje gotovo je potpuno istisnulo starije udarno bušenje. Dleto, pričvršćeno na kraju cijevi, svojim rotacijskim struganjem mrvi kamen i prodire u dubinu. Kad cijev uđe svojom cijelom dužinom u zemlju na nju se, cijevnom spojnicom nadoveže druga cijev. To se ponavlja tako dugo dok bušotina ne dosegne naftonosni sloj. Iznad bušotine nalazi se toranj čelične konstrukcije, s dizalicama za pridržavanje i izvlačenje alatki i cijevi, kao i s pogonskim i kontrolnim uređajima.