Растущий рынок электромобилей повышает спрос на литий


Литий выглядит вот так
Литий выглядит вот так.

Рынок электрических автомобилей все ещё мал, но их производство быстро растёт. Так, Tesla намерена перейти от производства 80 000 автомобилей в 2016 году до 500 000 к 2018 году и строит для достижения этой цели огромные «гигафабрики» по производству батарей. На некоторых рынках ожидается значительный рост владения электромобилями, прежде всего это Китай, в отношение которого предсказывается, что к 2020 году на его дорогах будут ездить пять миллионов автомобилей с литиевыми батареями.

Литий — лёгкий, химически активный металл, месторождения которого находятся в солевых отложениях в Южной Америке, Австралии и Китае, занимает центральное место в производстве литий-ионных батарей. Технология, использующая литий, делает возможной быструю перезарядку смартфонов и играет ключевую роль в производстве батарей намного большего размера, дающих энергию электрическим автомобилям. (далее…)

Геологоразведка и запасы нефти. Часть II


Геологическая карта мира.
Геологическая карта мира. Фиолетовым цветом показано расположение основных нефтегазоносных бассейнов.

В первой части статьи мы обсудили методы геологоразведки нефти, а также способы её подсчёта и категории запасов. Теперь посмотрим, сколько в мире есть нефти, на сколько её хватит и кому.

Единицы измерения

В России количество нефти принято измерять в единицах массы — тоннах. В международной практике для той же цели используются внесистемные единицы объёма — американские нефтяные баррели (1 баррель равен примерно 159 литрам). Так сложилось потому, что международной добычей нефти очень долгое время занимались почти исключительно компании из США и Великобритании, то есть стран, в которых внесистемные единицы измерения и до сих пор применяются очень широко. Плотность нефти варьирует в довольно-таки широких пределах — от 0,7 до 1,0 тонн на кубический метр. По этой причине никакого однозначного соответствия между тоннами и баррелями не существует. В среднем в одной тонне нефти содержится примерно 7—8 баррелей. Разброс не так велик, потому что перевод из тонн в баррели и обратно актуален обычно для более-менее крупных компаний, разрабатывающих достаточно много месторождений с нефтями различной плотности. (далее…)

Геологоразведка и запасы нефти. Часть I


Западносибирский нефтегазоносный осадочный бассейн (разрез с запада на восток).
Западносибирский нефтегазоносный осадочный бассейн (разрез с запада на восток) Буквами на рисунке обозначены комплексы пластов различного возраста. Нефтематеринские породы данного бассейна — так называемая баженовская свита — находятся в J3 (верхний отдел юрской системы) и K1b (берриасский ярус нижнего отдела меловой системы), то есть в пластах, образовавшихся на границе юрского и мелового периодов. В результате миграции основные залежи нефти и газа находятся выше — в ярусах меловой системы с валанжинского (K1v) по сеноманский (K2c). Источник: http://pubs.usgs.gov/fs/2011/3050/pdf/fs2011-3050.pdf + перевод.

Для того чтобы добыть нефть, её нужно сперва найти. В начале нефтяной эры можно было, конечно, бурить скважины и наугад — тогда в основном разрабатывались неглубокие залежи в обжитых районах с развитой инфраструктурой, поэтому бурение было относительно недорогим. Теперь так уже не получается, и перед бурением желательно как-то удостовериться в наличии нефти, чтобы повысить вероятность успеха. Кроме того, чтобы добыть нефть рациональным и экономически целесообразным способом, нужно знать, сколько её вообще есть, а также где именно и в каких условиях она залегает. Все эти задачи нефтяная промышленность решает посредством геологоразведочных работ, или геологоразведки.

Не секрет, что месторождения нефти по земному шару распределены не равномерно, а приурочены к нефтегазоносным осадочным бассейнам. Под осадочными бассейнами понимают впадины кристаллического фундамента, заполненные слоями осадочных горных пород — осадочным чехлом. В одном бассейне нефти может быть больше, в другом меньше, и связано это в первую очередь с их строением и геологической историей. Представить себе нефтегазоносный бассейн поможет рисунок; более подробно о геологии и происхождении нефти можно прочитать в соответствующей статье. Геологоразведка основана на современных представлениях об органической теории происхождения нефти и её миграции в пределах осадочного бассейна из нефтематеринских пород в так называемые ловушки.

В нефтегазовой геологоразведке применяется масса методов. Например, геохимические методы основаны на определении следовой концентрации в воздухе и воде углеводородных газов. Положительные результаты геохимии позволяют делать предположения о том, что углеводороды в данном районе, как минимум, генерировались. Это хороший, прямой признак. В некоторых местах нефть или углеводородный газ могут непосредственно выходить на поверхность в заметных невооружённым взглядом количествах. Это ещё более хороший признак. (далее…)

Коэффициент извлечения нефти. Часть II


Уже два эффективных менеджера уносят варварски добытые баррели нефти. Первый один из них унёс вот тут. Один американский нефтяной баррель равен примерно 159 литрам.
Уже два эффективных менеджера уносят варварски добытые баррели нефти. Первый баррель один из менеджеров унёс вот тут. Один американский нефтяной баррель равен примерно 159 литрам.

В предыдущей части мы обсудили причины, по которым в принципе невозможно добыть из залежи нефти все её геологические запасы. В статье объяснялось, что такое коэффициент извлечения нефти (КИН), каким он бывает и от чего зависит. Тот факт, что КИН практически никогда даже не приближается к 100%, регулярно используется в рассказах о варварской эксплуатации нефтяных месторождений, особенно российских. И как мы увидели, используется совершенно неверно.

Теперь хотелось бы обсудить ещё одну часто встречающуюся вариацию этого мифа. В этой вариации российские нефтяные компании в погоне за сиюминутной прибылью варварски применяют интенсификацию добычи и гидроразрыв пласта, что приводит к необратимому снижению КИН и потере остаточных запасов нефти. А, мол, если бы они вместо этого думали о будущем и эксплуатировали скважины поспокойнее, то КИН был бы выше и, что важно, нефти с месторождения было бы добыто в итоге больше. (далее…)

Коэффициент извлечения нефти. Часть I


Эффективный менеджер уносит варварски добытый баррель нефти. Один американский нефтяной баррель равен примерно 159 литрам.
Эффективный менеджер уносит варварски добытый баррель нефти. Один американский нефтяной баррель равен примерно 159 литрам.

Очень часто СМИ в публикациях на тему нефти упоминают, как агрессивные нефтедобытчики, варварскими способами снимая сливки с нефтяных залежей, больше половины запасов навсегда оставляют под землёй. После чего, видимо, варвары с демоническим хохотом удаляются за горизонт с баррелем в обнимку. На самом деле, если отбросить эпитеты, именно таким образом всё и происходит — после закрытия нефтяного месторождения более половины его запасов действительно навсегда остаётся под землёй. Только, если коротко, никто в этом не виноват, и поделать с этим можно не очень многое. А если не коротко, то об этом вся статья.

Для лучшего понимания желательно прочитать предыдущие материалы на эту тему, особенно раздел «Геология нефти» первой статьи и раздел «Технология добычи» — второй. Если коротко, эти материалы рассказывают о том, что нефть под землёй находится в пластах пористой горной породы, что движется она к скважинам под действием перепада давления, что попутно с нефтью скважины добывают увеличивающийся со временем объём воды, и что приток нефти или жидкости в скважину за единицу времени называется дебитом. (далее…)

Технология добычи нефти


Нефтяники, больше нефти Родине! Плакат П. Кривоногова. 1948 год
Плакат П. Кривоногова. 1948 год.

В прошлый раз мы поговорили о том, где нефть под землёй находится и откуда она там берётся. На этот раз речь пойдёт о том, каким образом нефть из-под земли добывают. Для лучшего понимания этой части желательно прочитать раздел «Геология нефти» предыдущей статьи.

Устройство скважин

Добыча нефти осуществляется через скважины, которые перед этим нужно пробурить. Это делается с помощью буровых установок, которые выглядят как «нефтяные вышки». Эти вышки не используются для добычи нефти. Они предназначены только для бурения. Когда бурение скважины закончено, буровая установка переезжает на новое место и приступает к бурению новой скважины.

Бурение одной скважины может занимать от нескольких дней до нескольких месяцев. Пробурённая скважина — это не просто дырка в земле, её обсаживают изнутри стальными трубами, чтобы порода не осыпалась внутрь и не завалила скважину. Один из типовых внутренних диаметров этой обсадной колонны — 146 миллиметров. Длина скважины может достигать 2—3 километров и более. Длина скважины, таким образом, превосходит её диаметр в десятки тысяч раз. Примерно такими же пропорциями обладает, например, отрезок обычной нити длиной 2—3 метра. (далее…)

Геология и происхождение нефти


Нефть сегодня — питание нашей цивилизации.
Нефть сегодня — буквально — питание нашей цивилизации. Её доля составляет около трети в общем потреблении энергоресурсов, а продукты её переработки можно встретить всюду. Это и топливо, и технические масла, и пластические массы, и моющие средства, и красители, и пищевые добавки, и огромное множество иных классов веществ самого широкого спектра как промышленного, так и бытового применения.

Как широко известно, нефть — это очень полезное ископаемое. В мире ежегодно нефти добывается более четырёх миллиардов тонн, или около пяти кубических километров — это объём крупного водохранилища или озера. Однако под землёй нефть содержится совсем не в озёрах. Пещеры под землёй, конечно же, есть, но нефти в них нет. Чтобы рассказать, что представляют собой нефтяные месторождения, придётся зайти издалека.

Геология нефти

Материал, из которого состоит находящаяся у нас под ногами земная кора, геологи называют горной породой (даже если никаких гор рядом нет). Существует много различных видов горных пород, например, гранит, базальт, мрамор, известняк, песчаник. По происхождению их разделяют на три большие категории: магматические, метаморфические и осадочные. Первые две категории увидеть на поверхности можно в основном в горах, и то не везде. Осадочные же горные породы покрывают большую часть площади суши. (далее…)

Почему мы вымрем? Часть I. Сами виноваты


Хосе Гутьеррес Солана. Конец света, 1932
Хосе Гутьеррес Солана. Конец света, 1932.

Пока мы гадаем, от чего можем умереть, учёные думают, как спасти человечество от неминуемой гибели. «Неминуемой» — потому что известно уже больше десятка явлений, которые могут стереть цивилизацию с лица Земли. Избежишь одной напасти — наверняка наткнёшься на другую. И космос, и родная планета способны стать источником больших проблем, но быстрее — и вернее всего — люди угробят себя сами. Как? Можно ли что-то с этим сделать? Рассказываем.

Истощение ресурсов вследствие перенаселения

С чего вдруг?

За последние 10—13 лет мы наплодили целый миллиард человек, а через столетие, по прогнозу ООН, на планете будут жить от 9 до 12 миллиардов. Если размножаться и потреблять в том же темпе, ресурсы — включая самые необходимые — быстро истощатся. К 2025 году 2 миллиарда человек (почти треть нынешнего населения) испытают дефицит пресной воды. Города расширятся, площади сельхозугодий уменьшатся, а необходимость кормить ораву землян никуда не денется — начнётся голод. Жаждой и голодом дело не обойдётся — будут полностью исчерпаны многие необходимые в производстве жизненных благ полезные ископаемые. А где недостаток ресурсов, там и войны. Кроме того, по некоторым прогнозам, при сохранении нынешних тенденций истощение невосполнимых ресурсов планеты может привести к катастрофической депопуляции (людей на планете останется в лучшем случае всего полмиллиона—миллион). В результате цивилизация скатится в примитивную аграрно-охотничью фазу и никогда не сможет (из-за отсутствия полезных ископаемых) вернуться к фазе промышленной и, тем более, постиндустриальной. (далее…)

Утилитарное значение космоса


Утилитарное значение космоса
Схематическое изображение всех искусственных объектов, находящихся на земной орбите. Космос нам давно не такой уж и чужой.

В 50—70-х гг. прошлого века, когда в космос полетели первый спутник и первый человек, когда первые люди вышли на поверхность Луны, энтузиазм в обществе по поводу космических программ был огромным. Дети во всём мире мечтали стать космонавтами, те были героями, их знали по именам. Во время каждого космического запуска мир буквально прилипал к экранам телевизоров и динамикам радиорепродукторов. В важности космоса почти никто не сомневался.

Сегодня космос стал привычным. Большинство людей и не знает, есть ли на орбите экипаж, кто в него входит, чем они заняты. То и дело раздаются голоса в духе: «Зачем нужен этот космос? Нам бы на Земле разобраться». Противники космических программ обычно понимают, что на космос тратится много денег («на которые можно было бы накормить бедных», «которые можно было бы пустить на медицинские исследования» и т. п.), но упускают из виду то, что мы и на Земле сегодня окружены космическими технологиями со всех сторон, нам тут «без космоса» — уже не разобраться. (далее…)

|

Добыча полезных ископаемых на астероидах


Астероид Эрос
Астероид Эрос был исследован с близкого расстояния в 2000 году аппаратом NEAR Shoemaker (программа включала посадку на астероид). Исследование показало, что металлы в составе данного астероида составляют всего 3%, но при этом в абсолютных величинах одного алюминия там — 20 млрд тонн. В целом, алюминия, золота, серебра и цинка только на одном этом астероиде больше, чем было добыто на Земле за всю историю человечества.

Специалисты NASA считают, что уже примерно к 2035 году на астероидах будет вестись автоматизированная роботизированная добыча полезных ископаемых.

Фил Метцгер, Энтони Мускателло, Роберт Мюллер и Джеймс Мантовани в своей работе, опубликованной в 2013 году, описали путь к разработке самоподдерживающейся, базирующейся в космосе промышленности, которая будет использовать ископаемые ресурсы с астероидов и других небесных тел для обеспечения нужд Земли. Построение полнофункциональной роботизированной системы добычи и обработки — дело не завтрашнего дня, но исследователи из Космического Центра имени Кеннеди отмечают, что уже сейчас для неё существуют технологические основы.

Схема, предлагаемая Метцгером и коллегами, в упрощённом виде выглядит так: сначала на астероид, содержащий запасы необходимых металлов, отправляют первую партию небольших роботов. Эти роботы добывают металл и изготавливают из него корпуса и несущие конструкции для роботов следующего поколения. Электронную начинку и двигатели для нового поколения роботов доставляет корабль, запущенный с Земли. Преимущество такой схемы состоит в том, что не придётся тратить значительные ресурсы для запуска и доставки в космос тяжёлых и объёмных, но при этом простых изделий, которые вполне могут быть изготовлены прямо на астероиде.

По словам Метцгера, они с коллегами разработали компьютерную модель, чтобы оценить возможность построения такой системы. И, судя по полученным результатам, потребуется всего шесть поколений роботов, чтобы «замкнуть круг», чтобы роботизированная система вышла на самообеспечение и могла функционировать без каких-либо посылок с Земли.

Добыча полезных ископаемых на астероидах имеет огромные перспективы хотя бы потому, что позволит человечеству выйти из тупика, обусловленного сильной ограниченностью ресурсов Земли. В то время как в космосе этих ресурсов более чем достаточно.

«Умный» материал, разделяющий нефть и воду


нефтяной фильтр
Демонстрация действия нового материала

Нефтяные разливы, приносящие огромный ущерб окружающей среде и набирающий популярность метод добычи ископаемых углеводородов из сланцев поставили перед учеными задачу создания удобного способа разделения нефти и воды. Отчет о появлении нового материала, разделяющего нефть и воду, опубликован в ACS Applied Materials & Interfaces.

Д. Бэдьял и его коллеги в своей работе отмечают, что для сбора нефти аварийные бригады часто используют такие адсорбенты, как глина, солома и шерсть, но эти материалы действуют не очень эффективно, потому что вместе с нефтью они впитывают и много воды. Также требуются дополнительные усилия и оборудование, чтобы добыть нефть из впитавших ее материалов, что трудно организовать на корабле.

Поэтому ученые сконцентрировали усилия на создании нового, «умного» материала — «олеофобно-гидрофильного», пропускающего воду, но отталкивающего нефть. Но для того, чтобы такой материал выполнил свою работу, ему требуется время, процесс занимает несколько минут. Это не позволяет использовать его для проведения аварийных работ на море.

Команде Бэдьяла удалось усовершенствовать технологию фильтрации. Было разработано олеофобно-гидрофильное покрытие, нанесенное на металлическую сетку. Разделение нефти и воды теперь происходит мгновенно. Это самый простой и эффективный способ из всех существующих в настоящее время.

|

Мировые запасы серебра иссякают


Памятная монета из серебра
Столетиями серебро было главным материалом для изготовления денег. Сегодня из него чеканят почти исключительно памятные, коллекционные и юбилейные монеты.

Серебро всегда было относительно редким металлом. При этом, благодаря его цвету, блеску, пластичности, ковкости, электро- и теплопроводности, стойкости к окислению и прочим утилитарным и эстетическим свойствам, оно чрезвычайно широко используется человеком. Веками из серебра чеканили монеты и медали, делали украшения, его применяют в электротехнике, в фотографии, хлорид серебра используется для покрытия радарных поверхностей, в оптике, монокристаллы фторида серебра используются для генерации лазерного луча, ацетиленид серебра применяется как инициирующее взрывчатое вещество, фосфат серебра используется в стекольном деле, йодид серебра нужен для управления климатом (в качестве дождеобразующего агента), и так далее, и так далее, и так далее. Вариантам применения серебра несть числа.

Между тем, частота открытия новых серебряных месторождений снижается. В середине 1980-х был пик, максимальная точка на графике новых разведанных запасов серебра. Затем этот показатель только падал (до 60% к 2011 году). Сегодня серебро встречается в природе значительно реже, чем встречалось когда-либо ранее. Конечно, у человечества пока ещё огромный резерв уже добытого серебра для вторичной переработки. В последние годы впервые добытый металл составляет не более 20—30% серебра, используемого всеми отраслями производства, науки и ремесла. Остальное — переработка. Однако спрос продолжает расти, и запасам серебра, доступного для добычи или повторного использования, всё сложнее ему соответствовать. Во многих случаях серебро можно заменить алюминием, медью или родием, но, тем не менее, серебро всё ещё необходимо, причём в огромных количествах. Разведка же новых его запасов (из-за их редкости) становится всё дороже и при этом малоуспешнее. Таким образом, приходим к противоречию: серебро всё востребованнее, но разведывать его месторождения всё менее выгодно. (далее…)

«Газпром» начал добычу нефти на Приразломном месторождении


За 2014 год планируется добыть не менее 300 тыс. тонн топлива
За 2014 год планируется добыть не менее 300 тыс. тонн топлива

«Газпром» за 11 дней до окончания срока, отведенного лицензией на запуск Приразломного месторождения, начал на нем добычу нефти, сообщается в пресс-релизе компании.

«Это первый в истории России проект по освоению ресурсов шельфа Арктики, начало масштабной работы «Газпрома» по созданию в регионе крупного центра добычи углеводородов», — говорится в сообщении крупнейшего нефтегазового холдинга.

Первый танкер доставит нефть с Приразломного месторождения уже в первом квартале 2014 года. За год планируется добыть не менее 300 тыс. тонн «черного золота».

Нефтедобывающая платформа была установлена на шельфе, примерно в 60 км от берега, 26 августа 2011 года. Это первая в мире платформа, которая будет работать в экстремальных климатических условиях Арктики. Ее емкости вмещают 110 тысяч кубометров нефти, жилой блок рассчитан на 200 человек персонала. «Приразломная» обеспечит круглогодичное бурение до 40 скважин глубиной 7 тысяч метров, добычу, первичную обработку, хранение и отгрузку углеводородного сырья на танкеры.

Запасы нефтяного месторождения оцениваются в 72 млн тонн. На полную мощность добычи платформа должна выйти через 7 лет эксплуатации.

Greenpeace vs. «Газпром»

18 сентября текущего года активисты Greenpeace попытались в Печорском море подняться на нефтяную платформу «Приразломная», чтобы устроить акцию против нефтедобычи в Арктике. На следующий день их судно Arctic Sunrise было захвачено спецназом ФСБ. Greenpeace опубликовала видеозапись захвата.

Позже суд арестовал всех 30 экологов и членов экипажа, включая кока и судового врача. Им были предъявлены обвинения в пиратстве.