Истощение нефти
Истощение нефти — это снижение добычи нефти в скважине, нефтяном месторождении или географической области. [1] Теория пика Хабберта позволяет прогнозировать темпы добычи на основе предыдущих темпов открытия и ожидаемых темпов добычи. Кривые Хабберта предсказывают, что кривые производства невозобновляемых ресурсов приближаются к колоколообразной кривой . Таким образом, согласно этой теории, после пика производства темпы производства вступают в необратимое снижение. прохождения [2] [3]
США прогнозировало , В 2006 году Управление энергетической информации что мировое потребление нефти увеличится до 98,3 миллиона баррелей в день (15 630 000 м3). 3 /сутки (мбд) в 2015 году и 118 миллионов баррелей в сутки в 2030 году. [4] При мировом потреблении нефти в 2009 году на уровне 84,4 мбд, [5] достижение прогнозируемого уровня потребления в 2015 году будет означать среднегодовой прирост в период с 2009 по 2015 год на 2,7% в год.
Доступность ресурсов
[ редактировать ]
Природные запасы нефти на Земле фактически фиксированы, поскольку нефть естественным образом образуется слишком медленно, чтобы ее можно было заменить с той скоростью, с которой ее добывают. За многие миллионы лет планктон , бактерии и другие растительные и животные вещества погребены в отложениях на дне океана. При подходящих условиях – недостатке кислорода для разложения, достаточной глубине и температуре захоронения – эти органические остатки превращались в соединения нефти, а сопровождающие их осадки превращались в песчаник, алевролит и другие пористые осадочные породы. Когда они были покрыты непроницаемыми породами, такими как сланцы, соли или магматические интрузии, они образовали нефтяные резервуары , которые эксплуатируются сегодня. [6] [7]
Модели падения добычи
[ редактировать ]В краткосрочной и среднесрочной перспективе снижение добычи нефти происходит предсказуемым образом, основанным на геологических обстоятельствах, государственной политике и инженерной практике. Форма кривой падения варьируется в зависимости от того, рассматривается ли скважина, месторождение или комплекс месторождений. В долгосрочной перспективе технологические разработки опровергли некоторые прогнозы.
Снижение добычи на нефтяных скважинах
[ редактировать ]
Отдельная нефтяная скважина обычно производит продукцию с максимальной производительностью в начале своего срока службы; темпы производства в конечном итоге снижаются до такой степени, что они больше не производят прибыльных объемов . Форма кривой падения зависит от нефтяного пласта и механизма привода пласта. Скважины в водонапорных и газовых коллекторах часто добывают с почти постоянной скоростью до тех пор, пока вступающая вода или расширяющаяся газовая шапка не достигнет скважины, вызывая внезапное снижение добычи нефти. Скважины в пластах с растворением газа и пластами с расширением нефти имеют экспоненциальный или гиперболический спад: сначала быстрый спад, затем выравнивание. [8]
На форму кривой добычи нефтяной скважины также может влиять ряд негеологических факторов:
- Выбор может быть ограничен отсутствием рыночного спроса или государственного регулирования . Это снижает скорость падения, но не приведет к значительному изменению общей добычи скважины.
- Гидравлический разрыв пласта (ГРП) или кислотная обработка могут использоваться для резкого увеличения добычи и увеличения извлекаемых запасов данной скважины.
- Месторождение может подвергаться проекту вторичной или третичной добычи , который обсуждается в следующем разделе.
Спад добычи на нефтяных месторождениях
[ редактировать ]Отдельные нефтяные скважины обычно находятся в пределах многоскважинных нефтяных месторождений . Как и в случае с отдельными скважинами, кривые добычи на нефтяных месторождениях различаются в зависимости от геологии и способа их разработки и добычи. Некоторые месторождения имеют симметричные колоколообразные профили добычи, но чаще всего период наклона добычи короче и круче, чем последующий спад. Более половины добычи обычно происходит после того, как месторождение достигло пика или плато. [9] Профили добычи на многих месторождениях демонстрируют отчетливые пики, но на гигантских нефтяных месторождениях добыча чаще достигает и удерживается на плато, а затем снижается. Как только поле снижается, оно обычно следует за экспоненциальным снижением. [10] Когда это снижение стабилизируется, добыча может продолжаться относительно низкими темпами. Ряд нефтяных месторождений в США ведут добычу уже более 100 лет. [11] [12]
Кривые добычи нефти на месторождении могут модифицироваться под действием ряда факторов:
- Производство может быть ограничено рыночными условиями или государственным регулированием.
- Проект вторичной добычи, такой как закачка воды или газа, может повысить давление на месторождении и увеличить общую нефтеотдачу.
- на месторождении может проводиться проект повышения нефтеотдачи , такой как бурение скважин для закачки растворителей , углекислого газа или пара . Это позволяет извлечь больше нефти из породы, увеличивая конечную добычу на месторождении.
Спад добычи на нескольких месторождениях
[ редактировать ]
Большая часть нефти находится в небольшом количестве очень крупных нефтяных месторождений. Согласно теории пика Хабберта, производство начинается медленно, растет все быстрее и быстрее, затем замедляется и выравнивается, пока не достигнет пика, после чего производство падает. На поздней стадии производство часто вступает в период экспоненциального спада, при котором спад становится все менее и менее резким. Добыча нефти, возможно, никогда не достигнет нуля, но в конечном итоге станет очень низкой.Факторы, которые могут изменить эту кривую, включают:
- Недостаточный спрос на нефть, который уменьшает крутизну кривой и отодвигает ее пик в будущее.
- Резкий рост цен при достижении пика производства, поскольку производство не может удовлетворить спрос. Если рост цен вызывает резкое падение спроса, может произойти провал в верхней части кривой.
- Разработка новых технологий бурения или маркетинг нетрадиционной нефти могут уменьшить крутизну падения, поскольку добывается больше нефти, чем первоначально предполагалось.
Производство США
[ редактировать ]Добыча нефти в Соединенных Штатах , если исключить Аляску, в течение нескольких десятилетий следовала теоретической кривой Хабберта, но сейчас сильно отклоняется от нее. Добыча нефти в США достигла пика в 1970 году, а к середине 2000-х годов упала до уровня 1940-х годов. В 1950 году Соединенные Штаты производили более половины мировой нефти, но к 2005 году эта доля упала примерно до 8%. В 2005 году импорт сырой нефти в США достиг пика, темпы которого вдвое превысили темпы внутреннего производства; с тех пор добыча нефти в США увеличилась, а импорт упал на 41%. [13]
Пик добычи в 1970 году был предсказан одним из двух прогнозов, выдвинутых в 1956 году Хаббертом. К 1972 году все импортные квоты и контроль над внутренним производством США были отменены. Несмотря на это, а также несмотря на четырехкратное увеличение цен во время нефтяного кризиса 1973 года , спад добычи не был обращен вспять в 48 нижних штатах до 2009 года. Октябрь 2014 года был на 81% выше среднего показателя 2008 года. [14]
Фактическая кривая производства в США существенно отклоняется от кривой Хабберта 1956 года:
- Когда избыток нефти привел к перенасыщению рынка, а низкие цены начали вызывать рост кривых спроса и производства, регулирующие органы, такие как Техасская железнодорожная комиссия, вмешались, чтобы ограничить производство. [6]
- Кривая достигла пика с более высокой скоростью и более острой точкой, чем прогнозировалось.
- Добыча упала после 1970 года, но начала восстанавливаться и достигла нижнего среднего пика в 1988 году. Это произошло потому, что гигантское месторождение Прадхо-Бей на Аляске было открыто только в 1968 году, а строительство Трансаляскинской трубопроводной системы (TAPS) не было завершено до 1977 года. После 1988 года добыча на Аляске достигла пика, а общий объем добычи в США снова начал снижаться. К 2005 году в Прадхо-Бэй добыто более 75% всей нефти.
- Увеличение производства в 2010-е годы
Кривая падения добычи на нефтяном месторождении Техаса
Кривая падения добычи нефти на Аляске
Историческая добыча сырой нефти в США демонстрирует первоначальное сходство с кривой Хабберта.
Кривая истощения отдельной нефтяной скважины, созданная с помощью программного обеспечения для анализа кривой падения, используемая в экономике нефти для обозначения истощения запасов нефти и газа в нефтяном пласте . Ось Y представляет собой логарифмический масштаб. Добыча нефти (зеленая линия) и добыча газа (красная линия).
Хотя доказанные запасы нефти в США выросли на 3,8 миллиарда баррелей в 2011 году, даже после вычета 2,07 миллиарда баррелей добычи, только 8 процентов из 5,84 миллиарда баррелей вновь зарегистрированной нефти пришлось на открытие новых месторождений (US EIA).
Мировая добыча нефти
[ редактировать ]
Пик производства в США в 1970 году заставил многих людей задуматься о том, когда наступит пик мирового производства. Пик мирового производства известен как пик нефти .
Последствия мирового пика
[ редактировать ] | Возможно, этот раздел содержит оригинальные исследования . ( январь 2020 г. ) |
Пик . добычи нефти может привести к мировому дефициту нефти или его можно даже не заметить, поскольку спрос снижается вместе с ростом цен Хотя прошлый дефицит был вызван временной недостаточностью поставок, пересечение пика Хабберта будет означать, что добыча нефти будет продолжать снижаться, и что спрос на эту продукцию должен быть сокращен, чтобы удовлетворить предложение. Последствия такого дефицита будут зависеть от темпов снижения, а также от разработки и принятия эффективных альтернатив.
Катастрофа
[ редактировать ]Использование ископаемого топлива позволяет людям участвовать в уничтожении, то есть в потреблении энергии с большей скоростью, чем в ее замене. Промышленная экономика в настоящее время сильно зависит от нефти как топлива и химического сырья. Например, более 90% транспорта в США зависит от нефти. [15]
С 1940-х годов в сельском хозяйстве резко возросла производительность, во многом благодаря использованию химических пестицидов , удобрений и усилению механизации. Этот процесс получил название « Зеленая революция» . Увеличение производства продуктов питания позволило резко увеличить население мира за последние 50 лет. Пестициды используют нефть как важнейший ингредиент, а удобрения требуют природного газа. Сельскохозяйственной технике также требуется масло.
Большинство или все виды использования ископаемого топлива в сельском хозяйстве могут быть заменены альтернативами. Например, на сегодняшний день самым большим вкладом ископаемого топлива в сельское хозяйство является использование природного газа в качестве источника водорода для Хабера-Боша . процесса создания удобрений [16] Природный газ используется просто потому, что это самый дешевый доступный в настоящее время источник водорода; Если бы это изменилось, другие источники, такие как электролиз, работающий на солнечной энергии , могли бы использоваться для получения водорода для создания удобрений, не полагаясь на ископаемое топливо.
Дефицит нефти может привести к переходу к « органического сельского хозяйства методам » с меньшими затратами, которые могут быть более трудоемкими и потребовать переселения населения из городских районов в сельские, обращая вспять тенденцию к урбанизации , которая преобладала в индустриальных обществах; однако некоторые органические фермеры, использующие современные методы органического земледелия, сообщают о том, что урожайность такая же высокая, как и при традиционном сельском хозяйстве, но без использования искусственных удобрений или пестицидов, требующих большого количества ископаемого топлива. [17] [18] [19] [20]
Другой возможный эффект может быть получен от современной транспортной и жилищной инфраструктуры. Большая часть населения развитого мира проживает в пригородах , типе поселений с низкой плотностью населения, спроектированных с автомобилей учетом . Движение за раннее решение этой проблемы, получившее название « Новый урбанизм », стремится превратить пригороды в районы с более высокой плотностью населения и использовать формы смешанного назначения с высокой плотностью застройки для новых строительных проектов.
Рецессия
[ редактировать ]Более скромный сценарий, предполагающий более медленные темпы истощения или более плавный переход к альтернативным источникам энергии, все равно может вызвать существенные экономические трудности, такие как рецессия или депрессия из-за более высоких цен на энергоносители. [ нужна ссылка ] Инфляция также связана со скачками цен на нефть. Однако экономисты расходятся во мнениях относительно силы и причин этой связи. См. Энергетический кризис .
Рост цен на продукты питания
[ редактировать ]Рост цен на нефть вызывает рост цен на продовольствие по трем причинам. Во-первых, увеличение затрат на топливо для оборудования приводит к росту цен. Во-вторых, транспортные расходы увеличивают розничные цены. В-третьих, более высокие цены на нефть заставляют фермеров переключаться с производства продовольственных культур на производство биотопливных культур. [21] [22] Спрос и предложение предполагают, что если меньше фермеров будут производить продукты питания, цены на продукты питания вырастут. [23]
Замена
[ редактировать ]нефть будет заменена возобновляемыми источниками энергии . Альтернатива, которую некоторые считают вероятной, заключается в том, что в первой половине 21 века [24] Запасным топливом, вероятно, будет водород . Тогда водородная экономика заменит нынешнюю экономику, основанную на нефти. Другим возможным топливом-заменителем является биогаз , состоящий из метана . Метан имеет температуру кипения -161 °C, а не -252,87 °C водорода, что делает метан гораздо более легким для конденсации топливом.
Другие считают, что сама идея «водородной экономики» ошибочна. Сжатый водород имеет плотность энергии всего 5,6 мегаджоулей на литр. Роберт Зубрин рассматривает практические проблемы использования водорода в качестве носителя энергии в книге « Энергетическая победа: победа в войне с террором путем освобождения от нефти» . [25] Он считает, что водород — очень плохой способ хранения, и что батареи , метанол или диметиловый эфир лучше подойдут . Этот момент повторяется в книге «За пределами нефти и газа: экономика метанола». [26] и в книге Дэвида Маккея, описанной ниже.
Геотермальная энергия является одним из источников устойчивой энергии , которая может производить водород. показал Обратите внимание, что Дэвид Маккей в своей книге «Устойчивая энергетика: без горячего воздуха» [27] что геотермальная энергия может устойчиво обеспечить лишь небольшую часть мировых потребностей. В некоторых районах, расположенных над геологическими горячими точками (например, в Исландии), геотермальная энергия имеет больше смысла.
Солнечная энергия – источник неисчерпаемой энергии. Каждый час на поверхность Земли попадает больше солнечной энергии, чем количество энергии, потребляемой миром за год. [28] Проблемы использования солнечной энергии – энергии, которую можно получить либо от энергии ветра , либо от солнечной энергии – заключаются в том, что энергию необходимо либо (1) хранить в физической форме топлива, чтобы ее можно было использовать в будущем. , или (2) транспортируется непосредственно в виде электроэнергии по линиям электропередачи. Ни то, ни другое не подлежит диспетчеризации , поскольку нет контроля над тем, когда будет светить солнце или когда дует ветер. Однако существуют концентрированные солнечные электростанции , использующие тепловые аккумуляторы, которые могут эффективно хранить энергию до 24 часов.
Ядерный синтез может заменить нефть в глобальном и постепенном масштабе; первого чистого прироста энергии в результате реакции ядерного синтеза , с момента объявления Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса 13 декабря 2022 года [29] началась гонка по развитию зарождающейся технологии, Microsoft была первой компанией, заключившей контракт на поставку энергии ядерного синтеза с компанией Helion Energy , [30] компании в этом секторе аккумулируют инвестиции в размере 5 миллиардов долларов США, и, хотя электростанции по производству энергии нет, сектор уверен, особенно в последние годы, в том, что к 2040 году будет поставлять обильную и более дешевую энергию, при этом некоторые оптимисты полагают, что она будет доступна. к концу десятилетия священный Грааль энергетики может сыграть решающую роль в будущем нефти в мире и в ее последствиях для снижения роли источника энергии для человеческой деятельности.
См. также
[ редактировать ]- Анализ кривой падения
- Энергетическое право
- Пик нефти
- Нефтяные мегапроекты
- Истощение газа
- Истощение угля
- Пик воды
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кеннет С. Деффейес. Пик Хабберта: надвигающаяся мировая нехватка нефти , Princeton University Press (11 августа 2003 г.), ISBN 0-691-11625-3 .
- Ричард Хайнберг. Вечеринка окончена: нефть, война и судьба индустриальных обществ , New Society Press ISBN 0-86571-482-7
- Мэтью Р. Симмонс . Сумерки в пустыне: грядущий нефтяной шок в Саудовской Аравии и мировая экономика , Wiley (10 июня 2005 г.), ISBN 0-471-73876-X
- Дэвид Маккей. Устойчивая энергетика – без горячего воздуха , UIT Cambridge (май 2009 г.), ISBN 9780954452933
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Управление энергетической информации США, Ускоренное истощение
- ^ М. Кинг Хабберт (июнь 1956 г.). «Ядерная энергия и ископаемое топливо. Практика бурения и добычи » (PDF) . API . п. 36. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2008 г. Проверено 18 апреля 2008 г.
- ^ Хирш, Роберт Л.; Бездек, Роджер; Вендлинг, Роберт (февраль 2005 г.). «Пик мировой добычи нефти: последствия, смягчение и управление рисками» (PDF) . Международная корпорация Science Applications / Департамент энергетики США, Национальная лаборатория энергетических технологий. дои : 10.2172/939271 . Проверено 8 мая 2022 г.
- ^ «Международный энергетический обзор 2011 — Управление энергетической информации» (PDF) . Eia.doe.gov . Проверено 20 мая 2013 г.
- ^ «Общее потребление нефтепродуктов (тысяч баррелей в день)» . Архивировано из оригинала 18 ноября 2010 г. Проверено 29 июня 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Тим Аппенцеллер (июнь 2004 г.). «Конец дешевой нефти» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 21 декабря 2007 года.
- ^ Абхиджит Ю. Дандекар. Нефтяные коллекторы и свойства флюидов . CRC Press, 2006. с. 1. ISBN 0-8493-3043-2
- ^ Норман Дж. Хайн, Нетехническое руководство по нефтяной геологии (Талса: PennWell, 2012) 435-437.
- ^ Ричард Миллер и другие, Темпы снижения и темпы истощения. Архивировано 11 ноября 2013 г. в Wayback Machine , Центр энергетических исследований Великобритании, Технический отчет 4, «Обзор доказательств глобального истощения запасов нефти».
- ^ Микаэль Хук, май 2009 г., Анализ кривой истощения и снижения добычи сырой нефти , дипломная работа, факультет физики и астрономии, Уппсальский университет, стр.70.
- ^ [1] История Pennenergy.com нефтяной скважины МакКлинток № 1, из которой началась первая добыча нефти в августе 1861 года.
- ^ [2] Архивировано 9 августа 2019 г. на Флорентийском поле Wayback Machine , недалеко от Кэнон-Сити, штат Колорадо, и было обнаружено в 1876 году.
- ^ Управление энергетической информации США, Чистый импорт сырой нефти в США .
- ^ Управление энергетической информации США, добыча сырой нефти в США .
- ^ «Пояснение использования энергии: Использование энергии для транспорта» . Проверено 3 февраля 2021 г.
- ^ [3] Архивировано 24 июня 2006 г., в Wayback Machine.
- ^ «Реалии органического земледелия» . Биотех-info.net. 03 июля 2000 г. Проверено 20 мая 2013 г.
- ^ Сравнение органических и обычных культур кукурузы, сои, люцерны, овса и ржи на участке LTAR Нили-Киньон-2001.
- ^ [4] Архивировано 27 января 2006 г., в Wayback Machine.
- ^ «Органические фермы используют меньше энергии и воды» . Terradaily.com . Проверено 20 мая 2013 г.
- ^ Дебаты о еде и топливе обостряются.
- ^ Как еда и топливо конкурируют за землю, Лестер Браун - Глобалист - Глобальная энергия. Архивировано 12 января 2010 г., в Wayback Machine.
- ^ «Экономист: конец дешевой еды» . 6 декабря 2007 г.
- ^ План по обеспечению 100 процентов планеты электроэнергией с помощью возобновляемых источников энергии.
- ^ Зубрин, Роберт (2007). Энергетическая победа: победа в войне с террором путем освобождения от нефти . Книги Прометея. ISBN 978-1-59102-591-7 .
- ^ Джордж А. Ола, Айайн Гепперт, Г.К. Сурья Пракаш, ISBN 978-3-527-64463-6
- ^ ISBN 978-0-9544529-3-3 , глава 16
- ^ «Факты о солнечной энергии» . Архивировано из оригинала 26 октября 2020 г. Проверено 18 июня 2012 г.
- ^ Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса объявила о первом зажигании ядерного синтеза.
- ^ Microsoft подписывает соглашение о покупке электроэнергии с компанией Helion, занимающейся ядерным синтезом
Внешние ссылки
[ редактировать ]Телевидение Oil Education: серия видеоинтервью с ведущими международными экспертами в области нефти: http://oileducation.tv. Архивировано 11 января 2016 г. на Wayback Machine , https://www.youtube.com/oileducationtv.
- на «предупреждение» человечества Эволюционная психология и пик нефти: мальтузианец вдохновил доктора Майкла Миллса
- Смогут ли Соединенные Штаты проложить путь к энергетической безопасности? (из декабрьского номера журнала « Энергетическая безопасность » за 2008 г. )
- Пик истощения нефти и природного газа: самый серьезный вопрос в мире (опубликовано 12 июня 2003 г.)
- Обозреватель данных об экспорте энергии — визуальный обзор тенденций производства и потребления в отдельных странах; Данные British Petroleum Statistical Review.
