Термическое растрескивание

 В попытке увеличить  дебит продуктов, получающихся в  результате дистилляции, был разработан метод термического растрескивания. В процессе растрескивания большие объемы сырой нефти под высоким давлением нагревались до высоких температур. В результате крупные молекулы углеводорода расщеплялись на более маленькие, тем самым процент бензина, получаемого из сырой нефти, тоже возрастал. Эффективность процесса была ограничена из-за высокой температуры и давления, необходимых для расщепления, кроме этого в реакционном аппарате оставался слишком значительный коксовый остаток. Это в свою очередь требует использования еще более высоких температур и еще более высокого давления, необходимого для того, чтобы заставить сырую нефть растрескаться. Как раз из-за этого был изобретен процесс коксования, суть которого заключается в рециркуляции жидкостей, этот процесс требует куда больше времени и отличается меньшим процентом коксового остатка.

Алкилирование и каталитический крекинг

 Два дополнительных метода, алкилирование и каталитический крегинг появились в 1930 г., их введение в производство и увеличило процент  бензина получаемого с одного барреля нефти. В процессе алкилляции маленькие молекулы, полученные методом термического растрескивания, переорганизовываются под действием катализатора. В результате чего образуются молекулы с разветвленной цепью в зоне кипения бензина, обладающие более высокими показателями, например повышенной антидетонационной способность, такой способностью обладает горючее, обеспечивающее работу двигателей современного самолета. 
 В процессе каталитического крекинга растрескивание сырой нефти происходит в присутствии тонко диспергированного катализатора. Это позволяет выделять много различных углеводородов, которые могут быть переорганизованы в процессе алкиллирования, изомеризации и каталитического преобразования, эти углеводороды используются в производстве топлива с высоким антидетонационным показателем и химикатов. Производство подобных химикатов положило начало развитию гигантской нефтехимической промышленности, что проявилось в появлении спиртов, растворителей, синтетической резины, глицерина, удобрений, серы, моющих средств и присадок, медицинских препаратов, нейлона, пластика, красок, полиэстера, пищевых добавок, взрывчатых веществ и др.

Нефтепромысловое  дело

 Это область находится  на стыке науки и инженерии. Таким  образом, команда по добыче нефти  состоит из геологов, специализирующихся на составлении карт местности и прогнозах о составе пород под поверхностью земли, местоположении осадочных пород, дающих ключ к расположению нефтяного месторождения. Как только этот этап работы завершен, в дело вступают специалисты по работе со слоями грунта, которые изучают фрагменты пород, извлеченные на поверхность в процессе бурения, также они анализируют данные, полученные электрическими и звуковыми приборами, которые на специальном кабеле погружаются в скважину, передаваемые ими данные помогают составить представление о слоях грунта. Сейсмологи расшифровывают эти сложные сигналы, за счет того, что звуковые волны, отражаясь, от стенок скважины, возвращаются обратно на поверхность. Геофизики занимаются изучением трансформации органической материи и принципами обнаружения такой материи в глубинных пластах. Кроме этого в процесс вовлечены специалисты физики, химики, биологи и инженеры, делающие возможным существование новых технологий по добыче сырья. 
 Инженеры отвечают за разработку нефтяной залежи. Как правило, инженеры, работающие в нефтедобывающей отрасли, специализируются в узких сферах нефтедобычи: бурение и строительство наземных объектов, петрофизический и геологический анализ резервуара, оценка и анализ уровня максимальной разработки месторождения, контроль добычи. Не смотря на то, что все эти специалисты прошли подготовку как инженеры нефтедобывающей отрасли, к работе привлекаются инженеры и других классов: химики, механики, математики и геологи.

Инженер – буровик

Инженер-буровик  специализируется на процессе бурения скважины, на виде бурового раствора, который будет использован в процессе, на том, как будет установлен стальной кожух, отделяющий продуктивную толщу пород от всего остального.

Инженеры  – аппаратники

Специализируются  на установке наземного оборудования, необходимого для успешного процесса добычи сырья, установке скважинных насосов, оценке потенциала месторождения, отладке систем отделения газа от жидкого содержимого резервуара, систем регидратации (отделения воды от добытой нефти) и программах по восстановлению земли после проведенных работ.

Инженеры  – петрофизики

Инженеры - петрофизики  и геологи после анализа данных многочисленных специфических приборов, представляют предварительное описание месторождения, его пропускную способность, пористость и его целостность. После чего инженеры - разработчики месторождений составляют план расположения и количества скважин, которые впоследствии пробурятся над месторождением, эти специалисты составляют прогнозы процента добычи при оптимальной выемке, учитывают все затраты на дополнительную выемку. Инженеры-разработчики оценивают продуктивность месторождения и максимальное значение выемки с него, составляют производственные графики, рабочие сметы и рассчитывают стоимость добытого сырья. 
 Уже после всего этого инженеры-производственники наблюдают поведение скважин. Инженер имеет право давать рекомендации и корректировать стиль работы со скважиной: профилактика разрыва пласта, кислотная обработка, углубление скважины, использование газа и воды и любых других средств для улучшения экономической производительности скважины.

Нефтяная  скважина

Создание  и срок службы скважины можно разделить  на 5 частей: 
- планирование 
- бурение 
- оснащение техникой 
- добыча 
- ликвидация скважины

Бурение

Скважина  создается бурением отверстия диаметром от 5 до 30 дюймов в поверхности земли. Буровая установка находится на платформе, на которой укреплен вращающийся бур. После того как отверстие просверлено, Тула опускается стальная труба (кожух), диаметр которой чуть меньше диаметра отверстия, труба закрепляется в отверстии цементным раствором. Этот кожух обеспечивает структурное единство только что просверленной скважине, кроме того, он изолирует потенциально опасные зоны высокого давления друг от друга и от поверхности. После того, как все это было проделано, скважину можно углублять, работая более маленьким буром, после чего новое пространство также закрывается стальным кожухом меньшего диаметра. Современные скважины, как правило, состоят из 2-5 сегментов с последовательно уменьшающимся диаметром. 
Для того чтобы просверлить скважину необходимо: 
- бур, оснащенный зубцами и расположенный на конце бурильной колонны; 
- бурильный раствор. Бурильный раствор закачивается внутрь бурильной трубы и выходит из отверстий бура, помогая в пробивании скалистых пород, поддерживая давление на конце бура, охлаждая и смазывая его; 
- фрагменты скалистых пород, которые поднимаются наверх под напором бурильного раствора за пределами стального кожуха. После того как раствор и фрагменты пород поднимаются обратно на поверхность, они пропускаются через вибрационное сито, где от жидкости отделяются твердые осколки. После чего бурильный раствор снова перенаправляется в трубу. Наблюдение за поведением раствора в скважине позволяет делать выводы и близости нефтяного резервуара: слишком большие объемы выбрасываемой обратно жидкости и осколков свидетельствуют о резком повышении давления (когда давление под буром выше давления над ним), что и вызывает преждевременный подъем на поверхность раствора и осколков; 
- труба/бурильная колонна. К бурильной колонне крепиться сам бур, по мере продвижения вглубь колонна последовательно удлиняется. Через каждые 30 футов колонна укрепляется дополнительными соединениями.

Освоение

После того, как скважина была пробурена, и в  нее был погружен стальной кожух, должна быть закреплена эксплуатационная часть скважины. Освоение скважины – процесс, результатом которого является возможность добывать из этой скважины нефть и газ.

Нефтепровод

Нефтепровод обеспечивает транспорт нефти и  ее производных продуктов по трубам. На самом деле по трубопроводу можно переправлять любую стабильную химическую субстанцию. Существуют трубопроводы, перемещающие сточные воды, шлам и даже пиво, однако самыми важными в своем классе считаются трубопроводы, перемещающие нефть и газ. 
Относительно того, когда был построен первый нефтепровод, до сих пор ведутся споры. Некоторые считают, что впервые перемещение нефти по территории посредством труб было предложено Владимиром Шуховым в конце XIX века. Другие же склонны полагать, что первый нефтепровод в 1860 г. соединил нефтяное месторождение в Пенсильвании с железнодорожной станцией Оил Крик, длинна этого нефтепровода составила 9.7. км, нефть перемещалась по кованой железной трубе диаметром 51 мм. 
На сегодняшний день нефтепровод является одним из самых экономичных способов перемещения большого количества нефти или газа по земле. Если сравнивать нефтепровод с перевозками по железной дороге, нефтепровод безусловно выигрывает, поскольку обладает более высокими пропускными способностями и стоимость его эксплуатации гораздо ниже. Современные трубопроводы могут быть проложены и под толщей воды, однако укладка трубопровода по дну моря – процесс как затратный, так и очень трудоемкий, поэтому в случае с морем нефть чаще всего перевозят в огромных танкерах. 
Нефтепроводы делаются из стальных или пластиковых патрубков, внутренний диаметр которых разнится от 10 до 120 см. Большинство нефтепроводов проложены под землей на глубине 1-2 м. Нефть внутри нефтепровода приводится в движение системой насосов, расположенных по всей длине нефтепровода, насосы придают потоку скорость от 1 до 6 м/с. Существуют многофункциональные трубопроводы, способные транспортировать два или более продукта в пределах одного трубопровода. Как правило, в таких моделях содержимое не разделяется никакими физическими преградами. Иногда сходные по свойствам продукты смешиваются, образуя разделительную пленку. Эта пленка впоследствии удаляется из нефтепровода. 
Сырая нефть содержит различные воска или парафины. В условиях холодного климата воска могут затвердевать внутри нефтепровода, затрудняя дальнейшее продвижение нефти. Поэтому нефтепроводы, расположенные на северных территориях, часто подвергаются чистке специальными инструментами, которые запускаются в трубопровод и двигаются там под давление содержимого трубопровода, устраняя все наросты и отложения на стенках трубы. Эти приборы запускаются на специальных станциях проходят проблемные участки, после чего их изымают из нефтепровода на следующей станции.

Устройство  трубопровода:

Сеть трубопровода состоит их нескольких элементов, которые функционирую единовременно перемещают продукт с места на место. 
- начальная станция, также известная как «материнская». Эта станция является началом нефтепровода, местом, где транспортируемый продукт заливается внутрь нефтепровода. На станции находятся помещения для хранения транспортируемого продукта (система цистерн), насосы и компрессоры, помогающие нефти двигаться вперед; 
- насосная станция. Насосы, помогающие нефти двигаться вперед, расположены по всей длине нефтепровода. Расположение насосных станций определяется топографией, типом транспортируемого продукта и операционным состоянием трубопровода; 
- станция промежуточной доставки/ промежуточная станция; 
- клиновые задвижки. Посредством этих задвижек оператор может изолировать любой сегмент трубопровода, например для проведения профилактических работ или устранения течи. Станции, оперирующие задвижками, как правило, расположены через каждые 20-30 миль в зависимости от типа трубопровода; 
- регулирующая станция. Это особый вид станции, здесь операторы могут регулировать давление в трубе; 
- принимающая станция. Отсюда продукт переправляют конечному потребителю. На станции может располагаться терминал с цистернами для хранения, а могут располагаться сеть распределительных трубопроводов.

Типы  трубопроводов:

1. Собирающий  нефтепровод. Такой нефтепровод  состоит из группы небольших  нефтепроводов, соединенных между  собой. Такой нефтепровод строится  для того, чтобы доставлять нефть  из нескольких неподалеку расположенных скважин, на перерабатывающий завод. Трубопроводы, составляющие эту группу, как правило, достаточно короткие, не более 200 метров и отличаются небольшими диаметрами. 
2. Транспортные нефтепровод. Такой нефтепровод состоит из мощных труб крупного диаметра, по нему перемещаются нефть, газ, переработанные продукты между городами, странами и даже континентами. 
3. Распределительный нефтепровод. Распределительный нефтепровод состоит из нескольких взаимно сообщающихся трубопроводов небольшого диаметра, нефтепровод такого тип используется для доставки продукта конечному потребителю.

Нефтехранилище

Нефтехранилище  представляет собой промышленное приспособление для хранения нефти или продуктов  ее переработки, отсюда нефть, как правило, перенаправляется либо к конечному пользователю, либо в другие хранилища. Нефтяные танкеры хранилища могут находиться как над поверхностью земли, так и под ней, на территории хранилища расположены специальные приспособления для переливания нефти в автоцистерны или нефтепроводы. 
Как правило, нефтехранилища расположены очень близко к перерабатывающим заводам или близко к разгрузочным портам, в которых разгружаются океанские танкеры. Некоторые хранилища расположены в непосредственной близости к нефтепроводам, из которых они черпают свои ресурсы.  
В ведении большинства хранилищ находится автотранспорт, доставляющий продукцию на заправочные станции и по другим нуждам. 
В большинстве случаев нефтехранилище не представляет собой сложное образование, на территории не имеют места процессы переработки и трансформации нефти. Продукты, поступающие в хранилище, прибывают сюда в том самом состоянии, в котором они будут потом перенаправлены потребителю. Современные нефтехранилища отличаются от старых лишь высокой степенью автоматизации. 
Одним из ключевых моментов, касающихся нефтехранилищ считается состояние окружающей среды. Люди обслуживающие хранилище должны гарантировать, что цистерны хранилища не дадут течи, что содержимое хранилища не нанесет вреда близлежащим почвам и водам.

Кому  принадлежат нефтехранилища? Существует несколько схем:

1. Нефтехранилище  принадлежит одиночной нефтяной  компании, то есть одна компания  владеет и распоряжается возможностями  хранилища по своему усмотрению  и в своих интересах. 
2. Синдикатное владение. В этом случае 2 или более компаний владеют нефтехранилищем и делят его между собой стоимость его функционирования. 
3. Независимое владение. В этом случае нефтехранилище принадлежит какому-либо физическому или юридическому лицу, которое сдает в аренду возможности этого хранилища нескольким нефтяным компаниям, которые могут располагать на территории хранилища свои ресурсы за определенную плату. 
4. Почти каждый крупный аэропорт располагает собственным небольшим хранилищем, которое зачастую называют «топливной фермой», здесь хранится авиационное топливо, перед тем как его заливают в топливные баки самолетов. Топливо доставляется в баки самолета либо системой гидрантов либо с помощью специализированного грузовика.

Добыча нефти  и окружающая среда

В добавление к возникающей необходимости поиска альтернатив нефти и другим горючим полезным ископаемым, в свет выходит еще одна проблема, глобальное потепление. Сжигание нефтепродуктов высвобождает углекислый газ в атмосферу, так что все большее количество ученых склонно полагать, что большой процент содержания углекислого и других газов в атмосфере приведет к смене климата на планете. Эти изменения могут привести к ряду экологических катастроф, среди которых непредсказуемые изменения погоды, таяние полярных льдов. Нарушение погодных схем может привести к засухе и превращению значительных территорий в пустыни. Таяние полярных льдов вызовет наводнение и изменения направления океанических течений. Многие организации требуют от правительства и частных лиц уменьшить выброс газов в атмосферу посредством уменьшения потребления энергии и использования топливо сберегающих ресурсов и обращения к альтернативным источникам энергии, например энергии солнца и ветра. 
Бурение скважин также создает проблемы для окружающей среды, поскольку нефть выкачивается из недр земли, зачастую в сопровождении большого количества соленой воды. Морская вода содержит большое количество примесей, так что ее следует слить обратно в подземный резервуар или же переместить на поверхность без вреда для почв.

Нефтяные  пятна

Нефть и ее производные, пролившиеся из танкеров в результате морской аварии, нарушили экосистемы на Аляске, Галапагосских островов, Франции и Испании. 
Количество разлитой нефти разнится от нескольких сотен тонн до нескольких сотен тысяч тонн. Нефть, разлитая на море, представляет собой куда большую опасность чем нефть, разлитая на суше. Поскольку на воде нефтяное пятно может расползтись на сотни морских миль и превратиться в тончайшую масляную пленку, которая покрывает даже пляжи. Такое развитие событий может привести к гибели морских птиц, млекопитающих и других организмов. Нефтяные пятна на земле достаточно легко устранимы, поскольку вокруг пятна можно быстро насыпать вал, предотвращающий попадание диких животных в опасную зону. 
Разлитие нефти с трудом поддается контролю, как правило, такое событие требует быстрых действий зачастую с привлечением человека. 
Такие составляющие нефти как бензол и толуол являются высокотоксичными веществами, однако они легко испаряются. Более тяжелые элементы нефти, такие как многоядерные ароматические углеводороды, наносят куда больший вред, они не так токсичны, но воздействуют на окружающую среду в продолжение более долгого времени. Нефть, попавшая на пляж и просочившаяся в песок, может оставаться там на месяцы и даже годы. 
Нефтяные пятна наносят огромный вред морским птицам из-за строения их оперения, нефть снижает изоляционные возможности их оперения, делая их беззащитными перед перепадами погоды и создавая проблемы в плавании и добывании себе корма. Если нефть попала на птичье оперение, это не дает птице возможность взлететь, что делает ее легкой добычей для хищников. При чистке своего оперения птицы, как правило, всасывают нефть, что нарушает функционирование их организма, в первую очередь почек. Большинство птиц погибают, если в дело не вмешивается человек.