При проведении дорожных работ гудрон подвозят в твердом виде, и непосредственно перед применением он разогревается до жидкого состояния.
Сланцевая нефть
В начале XXI века появились эффективные технологии добычи газа и нефти из залежей сланцевых пород. Так появилось понятие «сланцевая нефть», то есть лёгкая нефть низкопроницаемых коллекторов.
Впервые применение метода гидроразрыва пласта в нефтедобыче произошло в штате Северная Дакота в 2004 году. За 10 лет с 2004 по 2014 год суточная добыча сланцевой нефти в этом штате выросла в 15 раз. Это явление получило название «сланцевой революции».
Сланцевая нефть наряду с тяжёлой нефтью и битуминозными песками относится к трудноизвлекаемым нетрадиционным запасам углеводородов, которыми в последнее время все больше интересуются нефтедобывающие компании.
Сланцевая нефть добывается из плотных коллекторов (сланцев), плотных песчаников, известняков. Сланцы – это горные породы, структура которых представляет собой наслоение различных минералов.
Горючие сланцы – это сланцы, сформировавшиеся главным образом в водных условиях и содержащие как сформировавшуюся лёгкую нефть, так и остатки морских и озерных организмов и водорослей, ещё не успевших превратиться в нефть, – кероген, или «протонефть». Кероген как раз и служит исходным сырьём для получения «сланцевой нефти». Для этого горючие сланцы подвергают специальной обработке – пиролизу, термическому растворению и гидрированию, в результате чего образуются жидкие и газообразные углеводороды.
Таким образом, сланцевая нефть – это вещество, близкое по составу к традиционной нефти, получаемое в определенных условиях из керогена, содержащегося в горючих сланцах.
В плане качества конечного продукта, то есть «товарной» нефти, «обычная» нефть и сланцевая особо не различаются по каким-либо характеристикам. Просто процедура переработки иная.
А вот себестоимость за баррель у них разная. Сланцевую добывать сложнее и дороже, поэтому она и стоит дороже, чем традиционная.
При добыче путём гидроразрыва пласта происходит химическое загрязнение грунтовых вод и почвы, которые в дальнейшем попадают в водоёмы, нанося непоправимый вред всем их обитателям и даже людям, если те живут неподалеку и пользуются этой водой. В США в некоторых домах из кранов идёт вода, которую можно поджечь.
Запасы сланцевой нефти по оценкам некоторых экспертов составляют 3 трлн баррелей по всему миру против 1,3 трлн баррелей обычной нефти.
Если когда-нибудь разработают экологичные технологии добычи этой нефти, она может стать революционным энергетическим источником для человечества, при этом существенно пошатнув как нефтяной рынок, так и мировую экономику в целом, а кроме этого, затормозит вопрос о развитии альтернативной энергетики.
Пока что добыча сланцевой нефти стоит очень дорого, и большинство американских нефтедобывающих проектов терпят серьёзные убытки даже на месторождениях-гигантах, а некоторые компании банкротятся.
Принято выделять два способа добычи сланцевой нефти:
1. Открытый (шахтный) способ с переработкой пласта снаружи – наиболее затратный и дорогостоящий вариант.
2. Закрытый с гидроразрывами пласта – более дешёвый и часто используемый, но вредный для экологии.
В первом случае сланцевая порода добывается в шахте, затем дробится и направляется на перерабатывающий завод. Такой метод работы со сланцем существует с 1837 года. Непосредственно на заводе сланцевую породу подвергают гидролизу без доступа воздуха, что позволяет выделить сланцевую смолу.
Во втором варианте производится бурение вертикальной скважины на 2–3 км, а затем уже горизонтальное бурение на аналогичную длину и более. После в несколько стадий производятся гидроразрывы сланцевого пласта. В пласт вводятся специальные жидкости (комплекс воды с песком, а также химическими веществами) под высочайшим давлением (до 1500 атм). Это приводит к образованию трещин, в которые вырывается газ. Как правило, эти специальные жидкости канцерогенные. Спустя 1 год работ добыча снижается до 80 %.
В США существует много месторождений сланцевой нефти. Они отличаются лишь расположением и объёмом добычи. Россия имеет около 7 % от запасов сланцевой нефти в мире. Сегодня по мировым запасам Россия занимает первое место за счёт Баженовской свиты (официальное наименование – Пальяновское месторождение), где сланцевая добыча только осваивается. Тем временем в США крупнейшие месторождения уже идут на спад.
На втором месте по запасам располагается США, а далее – Китай. В пятёрку вошли также Аргентина и Ливия.
Светлые нефтепродукты
Они состоят из лёгких фракций, кипящих при относительно низких температурах. Такие фракции, как правило, почти бесцветны. Сюда относятся бензин, керосин, дизельное топливо, парафин, минеральные масла.
Название его прошло сложный путь через много языков. Сначала арабы называли словосочетанием «lubān ğāwi» (любан джави – яванское благовоние) ладан. Слово перекочевало в латинский язык в изменённом виде – benzoe. И означало уже запах и аромат розы. Затем из латинского вошло во французский язык как benzene и в немецкий как Benzin, но уже обозначая привычный сейчас продукт. Термин Benzin был впервые введен немецким химиком Митшерлихом в 1833 году для обозначения производного бензоидной кислоты.
А сам бензин получил Майкл Фарадей в 1825 году, выделив опытным путём углеводородное соединение, требующее минимальных условий для воспламенения.
Бензин начали использовать в качестве топлива для примусов после того, как в нескольких странах был введен запрет на использование в этих целях керосина из-за его высокой пожароопасности. Но все равно масляные и керосиновые лампы были популярнее.
Бензин применялся в аптекарских и ветеринарных целях, а также в качестве бытового растворителя, и поэтому большие его запасы нефтепромышленники попросту выжигали в ямах или сливали в водоёмы.
Около 1860 года в Вене изобретатель Зигфрид Маркус, проводя опыты по созданию горючей смеси бензина с воздухом, разжигал свечу. Смесь воспламенилась, произошел взрыв. Маркус сделал выводы. Ему удалось создать двухтактный бензиновый двигатель с электрической системой зажигания. А в начале 1864 года его двигатель был установлен на трёхколёсную повозку, что сделало его первым человеком, использовавшим транспортное средство на бензине. Машина стала первым в истории автомобилем. Работая в этом направлении, Маркус создал в 1875 году более совершенную машину.
Работы проводили и другие изобретатели. Немецкий инженер Николаус Отто работал над четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. В 1876 году он запатентовал своё изобретение. Отто работал на деньги Ойгена Лангена, и ещё в 1864 году они основали компанию «N.A. Otto & Cie», ныне известную как «Deutz». Партнеры понимали, что бензин в качестве топлива куда выгоднее угля. КПД двигателя Отто составлял 15 %, что было гораздо больше, чем у всех прежних разработок.
Немецкие инженеры Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах, работавшие на заводе Отто, предложили ему улучшить технические характеристики его мотора, но Отто и слышать не хотел об изменении конструкции двигателя. И двум друзьям ничего не оставалось делать, как втайне создавать новый тип двигателя внутреннего сгорания – двухтактный с простой системой газораспределения. Однако в конце 1878 года выяснилось, что первым эту задачу решил ещё один немецкий инженер по имени Карл Бенц, триумфально завершивший свою многолетнюю работу над созданием такого же двигателя и получивший патент на своё изобретение.
В 1880 году Даймлер и Майбах из-за разногласий со своим работодателем ушли из компании Отто и начали самостоятельную деятельность по моделированию собственного двигателя, взяв за основу изобретение бывшего патрона. В качестве топлива Даймлер использовал бензин, который в то время считался побочным продуктом переработки нефти и использовался только как чистящее средство, требующее осторожности в обращении из-за легко образующихся взрывоопасных паров. Но именно лёгкость испарения бензина при низких температурах и заинтересовала Даймлера.
В 1885 году работа по созданию первого двигателя Даймлера была успешно завершена, и теперь предстояло проверить устройство, развивающее мощность в одну лошадиную силу при 600 оборотах в минуту, укрепив его на какое-либо транспортное средство. Этим транспортом оказался велосипед, который после установки на него мотора Даймлера можно смело назвать первым в мире мотоциклом с двигателем внутреннего сгорания, а Майбаха, который проехал на нём три километра со скоростью 12 км/ч на глазах у изумлённой публики, первым мотоциклистом.
Даймлер запатентовал своё изобретение в 1885 году под названием «Повозка для верховой езды с керосиновым двигателем».
В том же году газеты известили весь мир о создании первого автомобиля с бензиновым двигателем. Его создателем стал немецкий конструктор, выдающийся инженер Карл Бенц. Через год он получил патент на изобретение. К патенту прикладывалось разрешение на начало серийного производства автомобилей. Немецкий изобретатель создал опытный образец машины, наладил производство, и его завод стал первым предприятием по серийному выпуску автомобилей для Германии, Европы и всего мира.
Бенц являлся разработчиком двухтактных газовых двигателей и хозяином завода. Несмотря на приносимую предприятием прибыль, Бенц мечтал создать самодвижущуюся машину с двигателем внутреннего сгорания, так как созданные им и Даймлером двигатели имели невысокую скорость хода.
Карл Бенц построил свой первый автомобиль (Benz Patent-Motorwagen) в 1885 году в Мангейме. 29 января 1886 года он получил патент на этот автомобиль. После этого изобретатель решил представить своё творение на суд публики и прокатился на нем по улицам Мангейма. Но новинка не вызвала у жителей города интереса. Карл вернулся домой в расстроенных чувствах и поставил автомобиль под навес, решив совершенствовать его. Так прошло более двух лет, а ранним летним утром 1888 года автомобиль исчез. Вот как об этом вспоминает сам Бенц: