Семь элементов, которые изменили мир
Шрифт:
Владельцам автомобилей стали доступны новые возможности трудоустройства, образования и медицинского обслуживания. Рост городов требовал также новых дорог. В зарождавшемся обществе потребления автомобиль быстро стал символом не только практичности и удобства, но и социального статуса. А как символ свободы и преуспеяния – одной из важнейших составляющих так называемой американской мечты.
Сегодня американская мечта носит глобальный характер. В китайских городах, где раньше люди ездили только на велосипедах, появилось множество личных машин, и широкие городские магистрали едва справляются со все нарастающим транспортным потоком. До того как в 2011 г. власти Пекина ввели специальные ограничения, только в этом городе каждый день появлялось 1000 новых легковых и грузовых машин.
Глобальный рост стал причиной постоянного повышения спроса на нефть на протяжении всего XX в. Однако задолго до изобретения автомобиля нефть использовалась в более простых целях: для освещения и для смазки.
Нефть, этот «черный сок», «вытекающий из скал», впервые упомянута Георгом Агриколой в XVI в. [39]. В классической работе по горному делу «De re metallica» («О металлургии»») он рассказывает, что жидкий битум, нередко плавающий на поверхности источников, ручьев и рек, можно собирать в ведра, а когда он встречается в малых количествах – с помощью гусиных крыльев, узких полосок льняной ткани или стеблей тростника [40]. На одной из гравюр в «De re metallica» изображен мужчина, сливающий «улов» в ведро [41]. Во времена Агриколы нефть считалась чем-то низшим по отношению к рудам металлов, из которых добывались железо, золото и серебро. Спрос на нее был невелик. Однако в середине XIX в. ситуация начала меняться. Промышленная революция способствовала увеличению числа состоятельных людей, желавших иметь яркие и чистые искусственные источники света. Нефть – как раз такой источник, но она предлагалась в малых количествах и поэтому стоила дорого. Видя здесь возможность извлечь прибыль, тогдашние самодеятельные геологоразведчики начали поиски новых, более крупных источников нефти.
В августе 1859 г. Эдвин Дрейк по прозвищу «Полковник» нашел нефть на глубине 20 м на территории фермы в Пенсильвании. Снабдив скважину простым ручным насосом, он, к изумлению собравшихся зевак, начал легко выкачивать нефть из-под земли. Его находка активизировала буровые работы на месторождении вблизи Ойл Крик, в результате чего в течение трех лет производство нефти выросло там практически с нуля до 3 000 000 баррелей в год. Сегодня во всем мире ежегодно добывается 30 000 000 000 баррелей – в 10 000 раз больше, чем всего 150 лет тому назад.
Разведка такого количества нефти была и продолжает оставаться исключительно трудной задачей. Геологам нужно решить, где проводить бурение и как добывать нефть, если она найдена. Кроме того, необходимо окупить инвестиции, удовлетворить аппетиты местных властей и требования проживающего вблизи населения. Все должно делаться безопасно, без нанесения ущерба природной среде, с использованием самых совершенных технологий.
Случайное бурение скважин в расчете найти нефть имеет мало смысла. Оно подобно попыткам отыскать иголку в стоге сена. Всегда имеются признаки, указывающие геологоразведчикам, какие области могут оказаться нефтеносными. Нефтяные месторождения имеют ряд специфических характеристик. Во-первых, источник – останки существовавших миллионы лет тому назад растений и животных, из которых под воздействием высокого давления и температуры и образуется нефть. Пролетая над лесами центральной части Тринидада, я видел озера черной нефти, которая с бульканьем выходила на поверхность из подземных источников. Горная смола, скапливающаяся в углублениях земли вблизи Ла Бреа в Калифорнии, имеет то же происхождение. Подобные признаки указывают на наличие подземных запасов. Во-вторых, нефть должна выходить из источника в находящуюся над ним геологическую структуру, которая может удерживать ее. Эта структура часто имеет форму шатра (так называемая антиклиналь) и иногда проявляет себя на поверхности земли. Антиклинали можно увидеть с воздуха в предгорьях Загроса, где я провел детские годы. Там находятся одни из крупнейших месторождений нефти в мире. В-третьих, структура должна быть запечатана прочной скальной породой. Если «пломба» разрушается, то нефть уходит. На Аляске пробурена одна из самых известных и дорогих скважин, Муклук, оказавшаяся «сухой дырой». В течение нескольких лет геологи из BP были убеждены: их усилия увенчаются успехом. Но скважина не оправдала надежд, потому что горная порода, запечатывавшая пласт, разрушилась, и нефть ушла. Наконец, в-четвертых, структура должна быть наполнена осадочной породой, которая может содержать нефть в порах и позволять ей течь. Степень легкости, с которой порода позволяет нефти течь, называется проницаемостью. Если все эти факторы в наличии, значит, в данном месте имеются запасы нефти.
Какие-то из характеристик могут быть выявлены посредством анализа формирования геологической структуры местности. Например, в дельтах древних рек часто встречается пористый и легко проницаемый песок. В наше время методы дистанционного зондирования позволяют обнаружить запасы нефти на многокилометровой глубине под несколькими слоями скальной породы. Перспективно сейсмическое исследование, при котором волны сжатия используются для воздействия на глубоко залегающие слои породы. Необходимо тщательно продумать, как сейсмические волны будут распространяться и приниматься. Для анализа получаемых данных требуются сложные алгоритмы и мощные компьютерные системы. Обычно полезный сигнал плохо различим на фоне шумов, и поэтому имеет важнейшее значение компьютерный анализ. При самых благоприятных обстоятельствах может быть определена форма и идентифицирована порода пласта, найдены места пробок и даже выявлены характеристики нефти. Но обычно удается получить только часть информации. Ситуация еще больше осложняется, если пласт накрыт сверху толстым соляным слоем, как, например, в прибрежных водах Бразилии, Анголы и в Мексиканском заливе. Вибрационные волны проходят через соль настолько быстро, что этот слой фактически скрывает геологическую структуру всего, что располагается под ним.
Внезапное изменение скорости сейсмических волн при продвижении из донных отложений в соляной слой вызывает преломление и отражение: соляной слой действует как зеркало. Лишь недавно разработаны компьютерные алгоритмы, позволяющие разделять эти сигналы и достаточно отчетливо видеть то, что находится под соляным пластом.
Проведя исследования, нужно пробурить скважину, чтобы выяснить, есть ли нефть. В последние годы новые технологии дистанционного зондирования снизили вероятность неудач, но и успех никогда не может быть гарантирован; напоминанием служит история скважины Муклук [42].
После обнаружения нефти месторождение должно эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечить прибыль инвесторам и ренту собственнику территории, обычно государству. Но месторождения, не требующие больших усилий для освоения, уже активно эксплуатируются. То, что еще можно освоить, находится в труднодоступных местах. В первые десятилетия XX в. компании начали переходить от разработки месторождений на суше к подводным месторождениям и стали бурить скважины в озерах Венесуэлы, Техаса и Луизианы. Освоение морского шельфа проходит труднее, потому что море глубже, ветры сильнее, а волны выше.
Самый впечатляющий проект морского бурения я видел в Каспийском море недалеко от столицы Азербайджана Баку. О нефтяных пятнах на воде давно сообщали капитаны местных судов, а многие морские скалы часто оказывались покрыты черной нефтяной пленкой. В 1947 г. в Каспийском море на прибрежных скалах построили первую, довольно шаткую буровую платформу. Позднее стало появляться все больше и больше платформ, которые соединялись временными деревянными мостами. С берега на баржах подвозили валуны для строительства новых искусственных островов. К 1955 г. Нефтяные Камни, как стало называться новое поселение, производили нефти больше, чем где-либо еще в Азербайджане, экспортируя 14 000 000 баррелей черного золота в год. Пятиэтажные многоквартирные дома, магазины и отели поднимались буквально из воды, обеспечивая проживание все большего количества людей, приезжавших работать на нефтяное месторождение. Но остальная часть богатейших нефтяных запасов Каспийского моря находится восточнее Нефтяных Камней под более толстым слоем воды. Освоение этих месторождений, иногда находящихся на глубине шести километров ниже поверхности моря, потребовало бы чего-то большего, чем платформы на деревянных подпорках вблизи морского берега.
Я впервые посетил Баку и Нефтяные Камни в 1990 г. вскоре после распада СССР, когда British Petroleum начала обсуждать вопрос о создании предприятия для исследования глубоководной части Каспийского моря [43]. Плачевное состояние города меня поразило. Типы, подпиравшие заборы, казалось, взяты из известной сцены фильма «Звездные войны». Вследствие долгого пребывания страны за «железным занавесом» технология, использовавшаяся в Нефтяных Камнях, совершенно устарела и не позволяла рассчитывать на освоение глубоководных месторождений Каспия. Но не все надежды потеряны. В течение первых нескольких лет нового тысячелетия импортируемые с Запада технологии позволили освоить гигантское месторождение Чираг-Азери-Гунашли.
Освоение все более и более глубоководных месторождений требует огромных инвестиций в разработку новых технологий. Примером может служить месторождение Тандер Хорс: здесь для добычи нефти пришлось построить гигантское плавающее сооружение, о котором рассказывалось в предыдущей главе, посвященной железу. Глубина залегания нефти составляет 2000 метров ниже уровня воды. Для сравнения: в Каспийском море этот показатель составляет 200 метров, а вблизи Нефтяных Камней – всего 20 метров. Капитальные затраты очень высоки, но каждый год технология совершенствуется, и себестоимость добычи барреля нефти снижается [44]. И здесь можно добиться еще очень многого – добычи нефти в более глубоководных районах, а также повышения процента нефти, извлекаемой из пластов (сегодня после прекращения эксплуатации месторождения обычно 60 или более процентов остается под землей). Причина чисто экономическая: извлечение большего количества нефти становится все более дорогим, а значит, неприбыльным. Издержки предполагается снизить благодаря применению новых технологий.