Истощение нефти - Oil depletion

Для использования в других целях см. Истощение (значения).

Истощение нефти снижение добычи нефти из скважины, нефтяное месторождение, или географический регион.[1] В Теория пика Хабберта делает прогнозы темпов добычи на основе ранее обнаруженных и ожидаемых темпов добычи. Кривые Хабберта прогнозируют, что кривые производства невозобновляемых ресурсов приблизительно равны кривая колокола. Таким образом, согласно этой теории, когда пик производства пройдено, темпы добычи входят в необратимый спад.[2][3]

В Соединенные Штаты Управление энергетической информации прогнозировал в 2006 году, что мировое потребление нефти увеличится до 98,3 млн баррелей в сутки (15 630 000 м3).3/ сут) (млн баррелей в сутки) в 2015 году и 118 млн баррелей в сутки в 2030 году.[4] При мировом потреблении нефти в 2009 г. на уровне 84,4 млн баррелей в сутки,[5] достижение прогнозируемого уровня потребления в 2015 году будет означать среднегодовой рост в период с 2009 по 2015 год на 2,7% в год.

Доступность ресурсов

Мировые доказанные запасы сырой нефти, 1980-2012 гг. (US EIA)
Отношение мировых доказанных запасов нефти к добыче, 1980-2011 гг. (UN EIA)
Основная статья: Запасы нефти

В Мир поставки натуральной нефти фиксированы, потому что нефть естественно сформированный слишком медленно, чтобы заменить его с той скоростью, с которой он извлекается. За многие миллионы лет планктон, бактерии, а другие растительные и животные вещества оказались погребенными в отложениях на дне океана. При подходящих условиях - недостатке кислорода для разложения, достаточной глубине и температуре захоронения - эти органические остатки превращались в нефтяные соединения, а сопровождающие их отложения превращались в песчаник, алевролит и другие пористые осадочные породы. Когда они перекрыты непроницаемыми породами, такими как сланцы, соли или вулканические интрузии, они сформировали нефтяные резервуары, которые эксплуатируются сегодня.[6][7]

Модели спада производства

Основная статья: Теория пика Хабберта

В краткосрочной и среднесрочной перспективе снижение добычи нефти происходит предсказуемым образом, исходя из геологических условий, государственной политики и инженерных практик. Форма кривой спада меняется в зависимости от того, рассматривается ли скважина, поле или набор полей. В долгосрочной перспективе технологические разработки опровергли некоторые прогнозы.

Падение добычи на нефтяных скважинах

Теоретическая кривая добычи нефти для скважины с экспоненциальным падением

Отдельная нефтяная скважина обычно дает максимальный дебит в начале своего срока службы; скорость производства в конечном итоге снижается до точки, при которой она больше не производит прибыльные суммы. Форма кривой спада зависит от нефтяного резервуара и механизма привода резервуара. Скважины в водонапорных коллекторах и коллекторах с газовой шапкой часто производят с почти постоянной скоростью, пока наступающая вода или расширяющаяся газовая шапка не достигнет скважины, вызывая внезапное снижение добычи нефти. Скважины в коллекторах, использующих газовые растворы и расширительные залежи нефти, имеют экспоненциальный или гиперболический спад: сначала быстрый спад, затем выравнивание.[8]

На форму кривой добычи нефтяной скважины также может влиять ряд негеологических факторов:

Падение добычи на месторождениях

Отдельные нефтяные скважины обычно находятся в пределах нескольких скважин. нефтяные месторождения. Как и для отдельных скважин, кривые добычи для нефтяных месторождений различаются в зависимости от геологии и того, как они разрабатываются и добываются. Некоторые месторождения имеют симметричные колоколообразные профили добычи, но чаще период наклонной добычи короче и круче, чем последующий спад. Более половины продукции обычно происходит после того, как поле достигло пика или плато.[9] Профили добычи на многих месторождениях демонстрируют отчетливые пики, но для гигантских нефтяных месторождений добыча обычно достигает и удерживается на плато перед снижением. Как только поле уменьшается, оно обычно следует экспоненциальному снижению.[10] По мере стабилизации этого спада добыча может продолжаться относительно низкими темпами. На ряде нефтяных месторождений США ведется добыча более 100 лет.[11][12]

Кривые добычи на нефтяном месторождении могут быть изменены рядом факторов:

  • Производство может быть ограничено рыночными условиями или государственным регулированием.
  • Вторичный проект восстановления, например воды или закачка газа, может восстановить давление на месторождении и увеличить общий выход.
  • месторождение может подвергнуться повышенная нефтеотдача проект, например, бурение скважин для закачки растворители, углекислый газ, или же пар. Это позволяет извлекать больше нефти из породы, увеличивая конечную добычу на месторождении.

Снижение добычи на нескольких месторождениях

Граф теории Хабберта для добычи на нескольких месторождениях

Большая часть нефти находится в небольшом количестве очень крупных нефтяных месторождений. Согласно теории пика Хабберта, добыча начинается медленно, растет все быстрее и быстрее, затем замедляется и выравнивается, пока не достигнет пика, после чего добыча снижается. На поздней стадии производство часто вступает в период экспоненциального спада, когда спад становится все менее и менее резким. Добыча нефти может никогда не достичь нуля, но в конечном итоге станет очень низкой. Факторы, которые могут изменить эту кривую, включают:

  • Неадекватный спрос на нефть, что снижает крутизну кривой и отодвигает ее пик в будущее.
  • Резкий рост цен при достижении пика производства, поскольку производство не удовлетворяет спрос. Если рост цен вызовет резкое падение спроса, может произойти падение на вершине кривой.
  • Разработка новой технологии бурения или маркетинг нетрадиционная нефть может уменьшить крутизну спада, поскольку добывается больше нефти, чем первоначально предполагалось.

Производство США

Добыча нефти в Соединенные Штаты, при условии исключения Аляски, вначале следовала теоретической кривой Хабберта в течение нескольких десятилетий, 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 добывали более половины мировой нефти, но к 2005 году эта доля упала примерно до 8%. В 2005 году импорт сырой нефти в США достиг пика, вдвое превысив уровень внутреннего производства; с тех пор добыча нефти в США увеличилась, а импорт упал на 41%.[13]

Пик производства в 1970 году был предсказан одним из двух прогнозов, выдвинутых Хаббертом в 1956 году. К 1972 году все импортные квоты и ограничения на внутреннее производство США были отменены. Несмотря на это, и несмотря на четырехкратное повышение цен за Нефтяной кризис 1973 года спад добычи не был обращен вспять в 48 штатах, расположенных ниже в 2009 году. С тех пор добыча сырой нефти резко выросла с 2009 по 2014 год, так что темпы добычи нефти в США в октябре 2014 года были на 81% выше, чем в среднем в 2008 году.[14]

Фактическая кривая добычи в США существенно отличается от кривой Хабберта 1956 года:

  • Когда излишки нефти привели к перенасыщению рынка, а низкие цены стали вызывать рост спроса и кривых добычи, регулирующие органы, такие как Железнодорожная комиссия Техаса вмешался, чтобы ограничить производство.[6]
  • Кривая достигла пика быстрее и острее, чем предполагалось.
  • Производство упало после 1970 г., но начало восстанавливаться и в 1988 г. достигло пика среднего образования. Это произошло потому, что сверхгигант Prudhoe Bay месторождение на Аляске было открыто только в 1968 г. Трансаляскинская трубопроводная система (TAPS) не было завершено до 1977 года. После 1988 года производство на Аляске достигло пика, и общее производство в США снова начало снижаться. К 2005 году в Прудхо-Бэй было добыто более 75% своей нефти.
  • Увеличение производства в 2010-х годах

  • Кривая падения добычи на месторождении Техас

  • Кривая падения добычи нефти на Аляске

  • Историческая добыча сырой нефти в США показывает первоначальное сходство с кривой Хабберта

  • Кривая падения отдельной нефтяной скважины, созданная с помощью программного обеспечения для анализа кривой падения, используемого в нефтяной экономике, чтобы указать на истощение запасов нефти и газа в Нефтяной резервуар. Ось Y представляет собой логарифмическую шкалу. 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 недавно зарезервированной нефти были связаны с открытием новых месторождений (US EIA).

Мировая добыча нефти

Кривая добычи мировых нефтяных месторождений
Дальнейшая информация: Пик добычи нефти

Пик производства 1970 года в США заставил многих задуматься, когда же наступит мировой пик производства. Пик мирового производства известен как Пик добычи нефти.

Последствия мирового пика

Основная статья: Последствия пика нефти

А вершина горы в нефтедобыче может привести к нехватке нефти во всем мире, или это можно было бы даже не заметить, поскольку спрос снижался вместе с повышением цен. В то время как прошлый дефицит был вызван временной недостаточностью предложения, пересечение пика Хабберта будет означать, что добыча нефти будет продолжать снижаться, и что спрос на эти продукты должен быть сокращен для удовлетворения предложения. Последствия такой нехватки будут зависеть от темпов спада, а также от разработки и принятия эффективных альтернатив.

Катастрофа

Использование ископаемых видов топлива позволяет людям участвовать в ликвидации, то есть в большем потреблении энергии, чем в ее замене. Промышленная экономика в настоящее время сильно зависит от нефти как топлива и химического сырья. Например, более 90% транспортировки в Соединенных Штатах зависит от нефти.[нужна цитата ]

С 1940-х гг. сельское хозяйство резко увеличила свою производительность, в основном за счет использования химических пестициды, удобрения и усиленная механизация. Этот процесс получил название Зеленая революция. Увеличение производства продуктов питания привело к резкому росту населения мира за последние 50 лет. Важнейшим ингредиентом пестицидов является нефть, а для удобрений нужен природный газ. Для сельскохозяйственных машин также требуется масло.

Большинство или все виды использования ископаемого топлива в сельском хозяйстве можно заменить альтернативами. Например, на сегодняшний день самым большим вкладом ископаемого топлива в сельское хозяйство является использование природного газа в качестве источника водорода для Haber-Bosch процесс создания удобрений.[15] Природный газ используется просто потому, что это самый дешевый доступный в настоящее время источник водорода; если это нужно изменить, другие источники, такие как электролиз питаться от солнечная энергия, можно было бы использовать для получения водорода для создания удобрений, не полагаясь на ископаемое топливо.

Нехватка нефти может привести к снижению затрат »органическое сельское хозяйство "методы, которых может быть больше труд -интенсивные и требуют переселения населения из городских в сельские районы, обращая вспять тенденцию к урбанизация который преобладал в индустриальных обществах; тем не менее, некоторые органические фермеры, использующие современные методы органического земледелия, сообщили об урожайности, сопоставимой с урожайностью традиционного земледелия, но без использования искусственных удобрений или пестицидов, интенсивно использующих ископаемое топливо.[16][17][18][19]

Другой возможный эффект будет связан с современной транспортной и жилищной инфраструктурой. Большая часть населения развитого мира проживает в пригород, тип населенного пункта с низкой плотностью застройки, спроектированный с автомобиль в уме. Движение по раннему решению этой проблемы под названием "Новый урбанизм, "стремится превратить пригороды в районы с более высокой плотностью застройки и использовать многоцелевые многофункциональные формы для новых строительных проектов.

Рецессия

Более скромный сценарий, предполагающий более медленные темпы истощения или более плавный переход к альтернативным источникам энергии, все же может вызвать значительные экономические трудности, такие как спад или же депрессия из-за более высоких цен на энергоносители.[нужна цитата ] Инфляция также был связан с резкими скачками цен на нефть. Однако экономисты расходятся во мнениях относительно силы и причин этой ассоциации. Видеть Энергетический кризис.

Рост цен на продукты питания

Основная статья: еда против топлива

Рост цен на нефть вызывает рост цены на еду тремя способами. Во-первых, рост 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 биотопливо посевы.[20][21] В закон спроса и предложения предсказывает, что, если меньше фермеров будет производить продукты питания, цены на продукты питания вырастут.[22]

Замена

Альтернативой, которую некоторые считают вероятной, является замена масла на Возобновляемая энергия в первой половине 21 века.[23] Замена топливо вероятно будет водород. А водородная экономика затем заменит нынешнюю экономику, основанную на нефти. Еще одна возможная замена топлива: биогаз, который состоит из метан. Метан имеет точку кипения −161 ° C, а не водород -252,87 ° C, 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 накопителя энергии в Энергетическая победа: победа в войне с террором, освободившись от нефти.[24] Он считает, что водород - очень плохая форма хранения, и что батареи, метанол или же диметиловый эфир было бы лучше. Этот момент повторяется в Помимо нефти и газа: экономика метанола[25] и в книге Дэвида Маккея, описанной ниже.

Геотермальная энергия является одним из источников устойчивой энергии, из которого можно производить водород. Обратите внимание, что Дэвид Маккей показал в своей книге Устойчивая энергетика: без горячего воздуха[26] эта геотермальная энергия может обеспечить устойчиво лишь небольшую часть мировых потребностей. В некоторых районах, расположенных над геологические горячие точки (например, в Исландии) геотермальная энергия имеет больше смысла.

Солнечная энергия - источник неиссякаемой энергии. Каждый час на поверхность Земли поступает больше солнечной энергии, чем количество энергии, потребляемой миром за год.[27] Проблемы использования солнце энергия - энергия, которую можно получить ветровая энергия или из солнечная энергия - энергия должна быть либо (1) храниться в физической форме топлива для того, чтобы ее можно было использовать в будущем, либо (2) транспортироваться напрямую в виде электричества по линиям электропередачи. Ни то, ни другое отправляемый, так как нет контроля над тем, когда будет светить солнце или когда дует ветер. Однако есть концентрированная солнечная энергия установки, использующие аккумуляторы тепла, которые могут эффективно хранить энергию до 24 часов.

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Кеннет С. Деффейес. Пик Хабберта: надвигающийся мировой дефицит нефти, Princeton University Press (11 августа 2003 г.), ISBN  0-691-11625-3.
  • Ричард Хайнберг. Партия окончена: нефть, война и судьба индустриальных обществ, New Society Press ISBN  0-86571-482-7
  • Мэтью Р. Симмонс. Сумерки в пустыне: надвигающийся нефтяной шок в Саудовской Аравии и мировая экономика, Wiley (10 июня 2005 г.), ISBN  0-471-73876-X
  • Дэвид Маккей. Устойчивая энергия - без горячего воздуха, UIT Cambridge (май 2009 г.), ISBN  9780954452933

Рекомендации

  1. ^ Управление энергетической информации США, Ускоренное истощение
  2. ^ М. Кинг Хабберт (июнь 1956 г.). "Ядерная энергия и практика бурения и добычи ископаемых видов топлива"'" (PDF). API. п. 36. Архивировано с оригинал (PDF) на 2008-05-27. Получено 2008-04-18.
  3. ^ Хирш, Роберт Л .; Бездек, Роджер; Вендлинг, Роберт (февраль 2005 г.). «Пик мировой добычи нефти: воздействие, смягчение последствий и управление рисками» (PDF). Международная корпорация научных приложений / Министерство энергетики США, Национальная лаборатория энергетических технологий. Архивировано из оригинал (PDF) 31 октября 2018 г.. Получено 30 августа 2012.
  4. ^ "International Energy Outlook 2011 - Управление энергетической информации" (PDF). Eia.doe.gov. Получено 2013-05-20.
  5. ^ «Общее потребление нефтепродуктов (тыс. Баррелей в день)». Архивировано из оригинал на 2010-11-18. Получено 2010-06-29.
  6. ^ а б Тим Аппенцеллер (июнь 2004 г.). «Конец дешевой нефти». Национальная география.
  7. ^ Abhijit Y. Dandekar. Нефтяные породы-коллекторы и свойства флюидов. CRC Press, 2006. с. 1. ISBN  0-8493-3043-2
  8. ^ Норман Дж. Хайн, Нетехническое руководство по нефтяной геологии (Талса: PennWell, 2012) 435-437.
  9. ^ Ричард Миллер и другие, Скорость снижения и скорость истощения В архиве 2013-11-11 в Wayback Machine, Центр энергетических исследований Великобритании, Технический отчет 4 «Обзора доказательств глобального истощения запасов нефти».
  10. ^ Микаэль Хук, май 2009 г., Анализ кривых истощения и падения добычи сырой нефти, Докторская диссертация, факультет физики и астрономии, университет Упсалы, стр.70.
  11. ^ [1] История компании Pennenergy.com для нефтяной скважины McClintock No. 1, первая добыча нефти из которой началась в августе 1861 года.
  12. ^ [2] Поле Флоренс, недалеко от Кэнон-Сити, штат Колорадо, было обнаружено в 1876 году.
  13. ^ Управление энергетической информации США, Чистый импорт сырой нефти в США.
  14. ^ Управление энергетической информации США, Добыча сырой нефти в США.
  15. ^ [3] В архиве 24 июня 2006 г. в г. Wayback Machine
  16. ^ «Реалии органического земледелия». Biotech-info.net. 2000-07-03. Получено 2013-05-20.
  17. ^ Сравнение органических и обычных культур кукурузы, сои, люцерны, овса и ржи на участке Нили-Киньон LTAR-2001
  18. ^ [4] В архиве 27 января 2006 г. Wayback Machine
  19. ^ «Органические фермы используют меньше энергии и воды». Terradaily.com. Получено 2013-05-20.
  20. ^ Споры о еде и топливе обостряются
  21. ^ Как еда и топливо конкурируют за землю Лестер Браун - Глобалист - Global Energy В архиве 12 января 2010 г. Wayback Machine
  22. ^ «Экономист - конец дешевой еды». 6 декабря 2007 г.
  23. ^ План по обеспечению 100% населения планеты возобновляемыми источниками энергии
  24. ^ ISBN  1-59102-591-5
  25. ^ Джордж А. Олах, Айайн Гёпперт, Г. К. Сурья Пракаш, ISBN  978-3-527-64463-6
  26. ^ ISBN  978-0-9544529-3-3, глава 16
  27. ^ Факты о солнечной энергии

внешняя ссылка

Oil Education Television: серия видеоинтервью с ведущими мировыми экспертами в области нефти: http://oileducation.tv, https://www.youtube.com/oileducationtv