…И все-таки. Связь между нефтью и жизнью явно есть. Ведь она прежде всего – углеводород, хоть и самый знаменитый, самый изощренный и богатый из це-ашей. А значит, дитя углерода.
Мать-углеродица
Было бы славно, если бы название это существовало в русском языке в женском роде – углеродица. Тогда была бы понятнее метафора: все эти гениальные дети рождаются в прочном, стабильном браке с могучим супругом – водородом, с которым мать-углеродица умеет образовывать прочные атомные связи, вбирая при этом, запечатывая в своем союзе огромную, яростную энергию.
Человек легко научился эту энергию извлекать, разрушая, сжигая огнем углеродно-водородный союз. И на этом умении и построена вся современная цивилизация, все наши цирлихи-манирлихи, права человека, сытные обеды и отдыхи на теплых курортах.
Но это только часть тайны. Главная мистерия в том, что углерод совершает удивительный круговорот в природе, в мире, во Вселенной. Он – что-то типа связующего и передаточного звена, смысла которого мы до конца не постигли. Можем констатировать только то, что лежит на поверхности.
Официально его зовут по-латински carboneum. Провозглашен химическим элементом Антуаном Лавуазье в 1787 году, но известен был и в эпоху Античности – тогдашние мыслители не обладали аппаратурой, чтобы подробно исследовать его характеристики, но подозревали за ним необыкновенные свойства.
Как ни странно, его совсем немного в нашем мире – в земной коре меньше одного процента. Но он играет совершенно ключевую роль во множестве органических и неорганических процессов, составляющих суть существования Земли. Если Бог есть, то углерод, похоже, избранный им химический элемент.
Прошу прощения за нижеследующий текст у тех, кто хорошо успевал в школе по химии: ничего принципиально нового они не услышат, но и их призываю взглянуть на углерод свежим взглядом и задуматься над его роковой судьбой и ролью. И даже, извините за высокопарность, над его тайной.
С одной стороны, он вполне самодостаточен, прекрасно живет себе в одиночку в трех формах. Во-первых (со всякими примесями, но все же в основе своей оставаясь самим собой), это древесный уголь и антрацит. Во-вторых, графит. И в-третьих, извините, он – лучший друг девушек, тот, который навсегда, самый прочный из известных человеку натуральных материалов. Да-да, алмаз, бриллиант – это самый что ни на есть чистейший углерод, carboneum, химический элемент С, атомный номер шесть, что значит: в его ядре шесть протонов.
Именно количество протонов и определяет различия, качества и странности всех химических элементов, из которых построена Земля и мы с вами. В случае углерода это означает не только то, что он как раз может принимать эти удивительные формы – от угля до алмаза, – но и легко вступает в мощные и прочные союзы. Для этого, правда, есть другая категория – вспомните опять школьную химию – валентность. Происходит это слово от немецкого valens – иметь силу. Так вот четыре свободных электрона дают углероду огромную силу, он очень сильный, очень валентный, очень способный соединяться с другими. Настолько, что образовывает миллионы таких соединений – больше, чем все остальные химические элементы, вместе взятые. Недаром вот уже больше 45 лет один из его изотопов – 12С (то есть углерод, имеющий по 12 протонов и нейтронов в атомном ядре) – служит главным мерилом, по отношению к которому исчисляются атомные веса всех остальных химических элементов. Целая специфическая область знаний (и не всеми любимый из-за обилия непростой информации школьный предмет) – органическая химия – посвящена изучению этих бесчисленных соединений и их порой странного, загадочного поведения и правил взаимодействия.
В справочниках написано, что органическую химию назвали так потому, что в момент ее возникновения весь известный людям углерод происходил из органики. Но похоже, что придумавшие эту науку в любом случае попали в точку, хотя связь здесь, возможно, обратная: жизнь «делается» из углерода, а не наоборот. Уж не знаю, с чем его сравнить, с кирпичом или цементом, или и тем и другим, вместе взятыми, но именно эти кирпичики лежат в фундаменте и растительной клетчатки, и всех наших протеинов и белков, и ДНК. И даже зловредных вирусов, вроде COVID-19. Если этот стройматериал валяется где-то в земной коре или же на дальних планетах и звездах пока без применения, это не отменяет того факта, что жизнь без него не построишь. Может быть, и бывает углерод вне жизни, но без элемента С, без карбониума, живого не бывает. По крайней мере, в нашем, земном понимании.
Существует углеродный круговорот. При сгорании или окислении энергоносителей углерод соединяется с кислородом, становится углекислым газом, который поглощают растения (при условии солнечного освещения происходит фотосинтез). Растения возвращают в атмосферу необходимый для дыхания кислород (и образуют растительные углеводы, которыми кормят белковую жизнь). Люди и животные выделяют углекислый газ и метан, а умирая, живые организмы возвращают углерод земле, где он теоретически снова превращается в уголь-газ-нефть, которые мы сжигаем…
И это, видимо, только часть более сложного цикла, охватывающего и процессы, происходящие в земной коре, и даже (в масштабах миллиардов и триллионов лет), может быть, и в космосе.
Разве что иногда удается отдельным «карбонариям» сбежать, вырваться из цикла и стать, например, невероятной красоты бриллиантами.
Нефть в таком случае – любимая, самая богатая, самая выпестованная дочь углерода и водорода, ведь для ее изготовления нужны очень специальные условия и миллионы лет терпения.
Но вообще из-за столь первостепенного участия углерода во всех биологических процессах трудно избавиться от ощущения, что и нефть в любом случае – часть жизни, что она сама отчасти – живая.
Как забрать ее у земли
«Вызрев» под землей, нефть стремится вырваться на поверхность. Значительной ее части это исторически удавалось, и тогда ее постепенно поедали бактерии, участвующие в обороте углерода в природе. Но другая часть нефти «застревала», попадала в ловушку ближе к поверхности. Все уже зависело от пористости земной породы. Ловушки эти стали тем, что мы называем месторождениями. И дело геологов – их находить.
В наше время сначала надо заниматься аэрофотосъемкой. Потом в перспективных местах новейшие сейсмографы «прощупывают» подземную кору. То есть устраиваются такие небольшие взрывчики, и сейсмографы фиксируют, как так называемые упругие волны через различные участки проходят. Есть еще и способы, основанные на различной электропроводимости разных пород, магнитная разведка и так далее. И только потом начинают бурить. Если попадешь прямо в месторождение, то нефть может выплеснуться фонтаном, иногда с такой силой, что это даже может быть опасным. Но чаще нефть приходится из-под земли выкачивать насосами.
Название нефтяной вышки по-английски произошло от имени палача. Не простого, конечно, а знаменитого. Пишется это слово так: «derrick». Томас Деррик трудился в конце XVI – начале XVII века в основном в Тауэровской тюрьме и казнил в общей сложности более 3000 человек. Кроме того, он изобрел новую, более совершенную форму виселицы, напоминающую подъемный кран. По ассоциации с этим агрегатом некоторые типы кранов стали называться дерриками. Такая вот образовалась подсознательная связь: смотрят люди на кран, а думают о виселице. Потом название это распространилось и на нефтяную вышку.
Русский ответ на это: само слово «вышка» имеет разговорное значение – смертная казнь (от «высшей меры наказания»). В Баку много лет издавалась знаменитая газета нефтяников под таким названием, и помнится, когда люди за пределами отрасли впервые сталкивались с ней, то непременно криво усмехались, название казалось им неожиданным и зловещим.
Это все, конечно, дурацкое случайное совпадение. Современные англичане не вдумываются в этимологию слова «деррик», а в России ассоциируют свое название с высотой, на которую забирается это техническое сооружение. А вот люди с «нефтью на уме», пожалуй, найдут в звучании символику: вышка – это высшая мера, в смысле главный символ нашей цивилизации.
Вышка, естественно, стоит над скважиной, а та, грубо говоря, представляет собой глубокую и узкую дыру. Но современные технологии позволяют бурить под любыми углами к горизонту и даже горизонтально – под землей! Это очень экономный и щадящий окружающую среду способ бурения. Но только надо знать более или менее наверняка, куда и зачем ты пробиваешься.
Если нефть не хочет сама выплескиваться наружу, то ее качают. Самая распространенная картинка на экранах телевизоров в последнее время – это станок-качалка, а самая заметная его деталь – так называемая «голова ослика», неустанно совершающая характерное кивательное движение.
Но бывает, что просто насосов уже недостаточно. Тогда приходится прибегать ко всяким ухищрениям: закачивать под землю, в пласт, воду или газ, чтобы они искусственно создавали там давление и выпихивали разленившуюся нефть на поверхность.
Как правило, то, что выливается из скважины, – это еще не нефть. Эта жидкость обычно содержит еще и газ, и воду. Смесь нуждается в обработке, все три компонента должны быть отделены друг от друга, чтобы газ и нефть можно было отправить куда надо – по трубопроводам или в цистернах.
Весьма важная категория – это так называемый коэффициент нефтеотдачи месторождения: отношение запасов нефти, которые можно извлечь экономически выгодными способами, к общему количеству нефти, залегающей под землей. Двадцать лет тому назад нефтяники вынуждены были мириться с коэффициентом в 30 процентов. Но технологии не стоят на месте, выдумываются всякие новые хитрые способы подкачки, и сегодня в среднем эта величина достигает уже процентов 45. Но, если вдуматься, это до обидного мало. Стыдно человечеству не придумать способа, как выжимать из месторождений если не всю нефть до капли, то почти. Если этого добиться, то проблема нехватки нефти может, кстати, отодвинуться на неопределенный срок.