Если бы удалось добиться почти 100-процентной степени извлечения нефти из пластов, то, пожалуй, нефтяная проблема на какое-то время потеряла бы свою остроту. Однако резкое удорожание разведки и добычи нефти не оставляет места для благодушия.
Рассмотрим положение с запасами и добычей нефти в нашей стране. Наиболее перспективный нефтегазовый район - Западная Сибирь. Кроме того месторождения могут быть открыты также на континентальном шельфе, площадь которого в нашей стране составляет около С миллионов квадратных километров.
В то же время средняя глубина нефтяных скважин увеличилась в стране с 1350 метров в 1950 году до почти 3000 метров ныне. Кое-где уже разведываются и эксплуатируются нефтегазовые горизонты на глубинах 4- 6 километров. И если в 1960 году почти всю нефть давали залежи в eвpoпейской части СССР, то теперь две трети ее добывается в Западной Сибири, в том числе в труднодоступных, малоосвоенных районах.
Поддерживать высокий уровень нефтедобычи в Тюменскоп области стало очень тяжело. Продуктивность действующих скважин упала почти вдвое. Новые скважины дают вдвое меньше, чем старые. Естественно, увеличивается объем бурения, растут капитальные затраты. Еще сильнее упала добыча в других месторождениях страны. В последние годы тюменские нефтяники каждый юд выкачивали из-под земли на 17 миллионов тонн топлива больше, но из них 14 миллионов покрывали падение продуктивности других месторождений. Нефтяникам приходится вслед за газовщиками идти на север Западной Сибири, интенсивнее осваивать нефтеносные пласты Казахстана, Восточной Сибири и морских мелководий.
Вот некоторые данные из книги "Энергетический комплекс СССР", изданной под редакцией известных советских энергетиков Л. Мелентгева и А. Макарова, активных участников разработки Энергетической программы СССР, показывающие изменение условий нефтедобычи.
Оказывается, за 20 лет средняя длина трубопровода возросла с 350 до 2000 километров, а капиталовложения, необходимые для обеспечения прироста добычи нефти на одну тонну в год, выросли со 100 до 300 рублей. Сейчас нефть обходится почти в два раза дороже газа.
Таким образом, независимо от того, много или мало нефти осталось в земле, затраты труда, материалов и энергии на ее добычу существенно выросли. И продолжают расти дальше. А месторождения между тем истощаются. Где же выход? Не перейти ли на другие источники энергии? Ведь, ко всему прочему, нефть недаром называют "черное золото". Она сама по себе ценнейшее углеводородное сырье, чудесный дар природы.
Пока не до конца ясно, как природа выпестовала это свое сокровище. Первобытная органическая материя, слепленная всего из атомов водорода и углерода, а сколько разнообразных и полезных свойств! На долю кислорода, азота и серы, также пргсутствующнх в нефти, приходится не более 2-6 процентов состава нефти.
Соединены углерод и водород в различные большие молекулы - углеводороды - с молекулярным весом до 250-300. Такое разнообразие углеводородов и определяет многочисленные полезные качества нефти.
Так, из нее вырабатывают различные дизинфицирующие, болеутоляющие и рассасывающие средства.
Способность "черного золота" задерживать разложение и гниение используют для защиты деревянных конструкций, бальзамирования, обеззараживания различных очагов инфекции. Резкий своеобразный запах отпугивает насекомых - вредителей сельского хозяйства.
Очень поучительная история использования нефти в качестве топлива. Трудно себе представить, но были времена, когда человек не умел ее сжигать в обычных топках. Она потреблялась главным образом для разжигания твердого топлива. В древности горючесть нефти использовалась только на создание оружия типа горящих стрел и сосудов со вспыхивающей жидкостью, забрасываемых метательными машинами в осажденные города.
Даже в начале нашего века не знали, что делать с бензином. А эга фракция нефти, получаемая при ее атмосферной перегонке, горит с большой скоростью, легко испаряется и очень пожароопасна. Нефтепромышленники в Баку не знали, куда девать бензин, и избавлялись от него самыми различными способами, например сливали его в море, но тайком, потому что знали - изза бензина гибнет рыба и могут быть протесты. Рыли также специальные ямы для сжигания бензина. Сотни тысяч тонн его в начале нашего века пропадали впустую.
Были объявлены конкурсы на лучший метод уничтожения самой горючей фракции нефти. Только изобретение двигателя внутреннего сгорания прекратило это энергетическое кощунство.
Долгое время примерно так же обстояло дело и с мазутом. Если бензин выделяется при температуре 50- 200°С, то затем при повышении температуры последовательно выкипают лигроин, керосин, дизельные топлива.
Остается мазут. Продолжая процесс атмосферной перегонки, из мазута получают далее различные масла, вазелин, парафин. Остается гудрон, но и из него можно выделить смазочные масла, а потом битум, нефтяной кокс. Кстати, на одном из совещаний с удивлением узнал, что до сих пор нефтепереработчики планируют производство нефтяного кокса. Конечно, нефтяной кокс неплохое сырье для получения высококачественных электродов, однако не выгоднее ли добиваться их изготовления другим путем, не расходуя такой ценный исходный продукт, как нефть.
Выдающиеся отечественные ученые понимали ценность "черного золота", искали пути наиболее рационального и полного его использования. Много сделал в этом направлении известный инженер В. Шухов, про славившийся сооружением изящной Шуховской башни на Шаболовке в Москве. В 1887 году он, например, разработал устройство, в котором струя распыленного мазута смешивается с необходимым для горения воздухом.
Идея форсунок Шухова лежит в основе всех современных горелок, предназначенных для жидкого, газообразного или пылевидно-угольного топлива.
В. Шухов создал также первый нефтепровод. Он предложил новую схему процесса расщепления нефти и сконструировал соответствующую аппаратуру. Ему удалось существенно усовершенствовать и конструкцию глубинного насоса.
Важная и до сих пор не решенная до конца проблема, которой небезуспешно занимался наш знаменитый ученый-конструктор, - утилизация попутного газа. Ведь нефтяные залежи обычно сопровождаются газоносными пластами/ В. Шухов долгое время работал в Баку, где с давних времен вокруг загорающихся газов, просачивающихся из земных недр, воздвигались храмы огнепоклонников. Остатки одного из таких храмов с естественным "вечным огнем" сохранились неподалеку от Баку в селении Сураханы - там сейчас создан музей.
И вот В. Шухов в 1880 году предложил использовать попутный газ, выходящий из нефтяных скважин, для интенсификации добычи нефти - газ собирают и компрессором закачивают обратно в скважину. Он пробулькивает через нефть, увлекая ее за собой. В результате она поднимается из скважины с гораздо большей скоростью.
Таков принцип газлифта, который через столетие после открытия В. Шухова все еще недостаточно активно внедряется в практику нефтедобычи.
Если же закачивать в скважину воздух, то может образоваться гремучая смесь, нефть окисляется, происходит осмоление.
К сожалению, у нас много попутного газа идет на ветер, сжигается в факелах. А по своему составу он намного ценнее природного газа. И почему бы не переработать его целиком или хотя бы направлять обратно в нефтеносные пласты?
В некоторых странах законодательно запрещено разрабатывать нефтяные месторождения, если не обеспечивается утилизация попутного газа. У нас поставлена задача покончить с расточительством ценнейшего продукта к 1990 году.
Однако на многих месторождениях в ряде районов мира газ продолжают сжигать. Так, в алжирской части Сахары на нефтяных вышках чуть ли не через каждые пять километров круглые сутки горят яркие факелы. Белые аисты из наших краев прилетают здесь на свои африканские зимовки по ночам, когда пламя хорошо видно.
Восходящие потоки нагретого воздуха облегчают перелет.
Редкий случай, когда бесхозяйственность идет на пользу животному миру!
Незаменима нефть для химических предприятий. При нагревании под давлением в присутствии катализаторов из нее получают этилен, пропилен, ацетилен, бензол, фенол, а из них, в свою очередь, синтетические волокна, пластмассы, каучук, капролактам, фармацевтические препараты, моющие средства, синтетические жиры, синтетические белки, парфюмерные изделия и многое другое.
Легкие фракции идут на производство растворителей для пищевой и лакокрасочной промышленности.
В принципе эти продукты можно синтезировать из углерода, водорода и кислорода, но обойдется такой синтез гораздо дороже. Нефть как исходное сырье еще долго будет оставаться вне конкуренции.
Ископаемое углеводородное сокровище необходимо всем - химикам, медикам, пищевикам. Его требуется все больше и больше для многих отраслей народного хозяйства. А больше остальных его используют ныне энергетики. На всех нефти уже явно не хватает, к тому же все чаще нефтяные залежи консервируются в сберкассе природы для будущих поколений, которые распорядятся богатством разумнее и выгоднее, чем мы. И энергетики должны волей-неволей не делать ставку только на жидкое топливо. Поэтому взоры их обратились на "голубое золото" - природный газ.
Газ вместо нефти
Разведанных запасов газа в мире хватит на 40- 50 лет при его ежегодной добыче около 1500 кубических километров. Этого достаточно для того, чтобы в ближайшие годы отчасти решить первую и важнейшую проблему энергетики замещение нефти другими видами топлива. Возможно, на больших глубинах в недрах земли скрыто очень много "голубого топлива". В последние годы это предположение получило практическое подтверждение. Так, при глубоководном бурении из подводных скважин иногда извлекается метановый гидрат. Это вещество, имеющее консистенцию льда, состоит из молекул метана, заключенных в трехмерной решетке молекул воды. Для образования гидратов необходимы достаточно высокие давления и температуры лишь в несколько градусов выше нуля. Как правило, подобные условия встречаются на морском дне на более чем километровой глубине. Однако запасы метанового гидрата трудно поднять на поверхность из-под морского дна и заманчивее добраться до лежащего под ними газообразного метана. Согласно некоторым оценкам метановые залежи содержат около миллиарда кубических километров газа! Весь вопрос в том, что, даже если метановые месторождения под морским дном действительно существуют, их эксплуатация обойдется весьма недешево.
Есть еще одна кладовая метана, и довольно неожиданная - в угольных месторождениях. По мнению некоторых специалистов, здесь "голубого топлива" больше, чем в чисто газовых залежах. Для горняков метан - самый опасный враг, от подземных взрывов уже погибло несколько десятков тысяч шахтеров. Чтобы поскорее избавиться от нежелательного летучего спутника угля, горняки применяют систему дегазации: в угольном пласте бурят специальные скважины, через которые газ выводят на поверхность. Вероятно, только в Донецком и Карагандинском бассейнах запасы метана достигают 80 кубических километров. Однако всего в стране из угольных пластов добывается только около 2 кубических километров газа.
Основная причина недостаточного использования газа угольных месторождений - очень неравномерная его подача. Чтобы ее выровнять, предлагается закольцевать газопроводами шахты, подмешивать к угольному газу настоящий природный. Но пока достаточно экономичного способа извлечения угольного метана не найдено.
У нас есть значительные запасы газа. Только в Западной Сибири подготовлены к освоению Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медвежье и другие месторождения, запасы которых превышают 27 000 кубических километров.
Естественно, что такие большие запасы сказываются и на стоимости добычи, которая минимум в два раза меньше, чем извлечение эквивалентного количества нефти. Но успокаиваться нельзя. Мы уже подошли к рубежу, когда величина разведанных запасов становится сравнимой по порядку величины с добычей. В 1985 году мы добывали около 650 кубических километров газа и в соответствии с Основными направлениями экономического и социального развития на 1986-1990 годы и на период до 2000 года уже к 2000 году будем извлекать из западносибирских подземных кладовых до 1000 кубических километров "голубого топлива" в год. Следовательно, надо не расточительствовать с расходованием "голубого золота". Ведь газ, как и нефть, ценнейшее химическое сырье, наше национальное богатство.
Кроме того, стоимость добычи газа в последние пятилетки возросла в несколько раз и продолжает увеличиваться. Если в 1965 году для обеспечения годового прироста добычи в тысячу кубических метров требовалось капиталовложений 47 рублей, то в 1970 году они достигли 100 рублей, а к 1980 году - 165 рублей.
Причины роста затрат те же, что и в нефтяной промышленности увеличение глубины добычи и удале? - ность от обжитых районов. Очень дорого, например, обходится транспортировка природного газа по газопроводам с западносибирского Севера в европейскую часть страны. Развивая добычу газа, уже сейчас нужно принимать меры по его экономии и спланировать оптимальную стратегию добычи.
Газовиками накоплен богатый опыт, позволяющий определить оптимальные темпы наращивания и масштабы производства. Начало нашей газовой промышленности - 30-е годы. Тогда были открыты первые крупные месторождения в Среднем Поволжье. Затем началась разработка украинских, северокавказских и среднеазиатских месторождений. И наконец, подошла очередь главных кладовых страны - северных районов Западной Сибири.
Энергетической программой СССР предусмотрено опережающее развитие газопромыслового хозяйства. В одиннадцатой пятилетке, с 1981 по 1985 год, построено 44 тысячи километров газовых магистралей. С севера Тюменской области в центр страны протянуты шесть магистральных газопроводов. В их числе известный всему миру газопровод Уренгой - Помары - Ужгород длиной почти 4,5 тысячи километров. Он был построен двадцатитысячным отрядом строителей за год - почти втрое быстрее нормативного срока. В сходных климатических условиях американские фирмы смогли построить трансаляскинский нефтепровод длиной всего 1280 километров только за три года.
Казалось, строительство сложнейшего газопровода Уренгой - Помары Ужгород - это предел человеческих и технических возможностей. Но масштабы добычи газа должны расти. Нужно двигаться дальше.
17 августа 1969 года нефтегазоразведочная экспедиция обнаружила мощные газоконденсатные месторождения в Ямбурге. В январе 1982 года в устье речки с труднозапоминающимся названием Нюдя-Монготоепока прибыл первый автотракторный поезд. Из-за штормов, резгих отливов и приливов, мелей благоприятный период навигации длится чуть более месяца. Поэтому там нелегко организовать морские перевозки. Ямбург - одно из таких самых северных и трудных месторождений страны.
Конечно, понятие суровости климата относительно.
"Вся описанная страна, - сообщал великий греческий историк Геродот (V век до н. э.), - отличается столь суровым климатом, что в продолжение восьми месяцев там стоят нестерпимые холода. В это время не сделаешь грязи, пролив воды на землю, разве если разведешь огонь; море и весь Боспор Киммерийский замерзают".
Между тем речь шла о северных берегах Черного моря - Керченском проливе. Что же говорить о нашем Севере и Сибири?
Такое место - Ямбург. Труднопереносимая и длительная зима, короткое лето. Абсолютный температурный минимум - минус 60 градусов. Среднедневная температура июля - всего плюс 13 градусов. К тому же резкие и неожиданные перепады погоды, пронзительные ветры, метели сопровождаются высокой влажностью воздуха. Местность болотистая, озера занимают четверть территории, а в отдельных районах - до 40 процентов.
И тем не менее зимой негде взять воду, необходимую для работы буровых и газопромысловых установок, потому что озера промерзают до дна. Короче, в Ямбурге действительно экстремальные условия.