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什么是“黑色黄金”?

洪鹤庭 石头科普工作室 2022-07-02



宋代的大科学家沈括在其著作《梦溪笔谈》中这样描述它:“鄜、延境内有石油……颇似淳漆,燃之如麻,但烟甚浓,所沾幄幕甚黑……此物后必大行于世,自余始为之。盖石油至多,生于地中无穷,不若松木有时而竭。”而在中世纪的欧洲和中东,人们称呼它“万能药”。是的,它就是石油,黑色的液体,被大家公认为“黑色黄金”。它是工业的血脉,没有它,一切现代文明都将停滞不前。现在我想带大家了解它的前世今生!

石油原油(来源:中国台湾网)


从生命到能源


关于它的成因,众说纷纭,从19世纪中叶以来,出现了两种学派的百年对垒:无机起源有机起源。到了现在,有机起源学派逐渐占据了主导地位。有机成因的观点认为石油起源于生物有机体,也就是古生物,在地球出现生命以来的显生宙演化历史中,生物有机质仅仅只有很小一部分进入了沉积物中,并得以保存形成了沉积有机质,最后经过埋藏、热解等复杂的生物、化学、物理三方面变化,进而演变为石油。


寥寥一百字便描述了其成因,但其中的复杂程度却是多少本著作都无法详尽描述的了。石油可谓“承载生命之重,转为工业之源”。


那么,都有哪些生物才能变为石油呢?


浮游植物(来源:百度百科)


咱们细细说来,从前寒武纪到泥盆纪,这个时候沉积有机质的唯一来源就是海洋浮游植物(藻类等)和细菌。泥盆纪之后,陆相(简而言之就是陆地上的)的高等植物蓬勃发展起来了,不过总的来说贡献度不大,因为就体量和发展时间而言,海洋浮游植物等占据主导地位,浮游动物(有孔虫等)也有一定的贡献。对于其他一些高等动物,如恐龙等,其贡献度就更低了,所以当你听到有人说石油是由死去的恐龙形成的,你就可以大胆反驳他了。

霸王龙(来源:视觉中国)


在石油业界,有个口诀叫“生储盖圈运保”或者是“生储盖运聚保”。这句口诀刻在了每个石油人的心中,也深刻地表现了石油从生命到能源的整个过程。简而言之就是,石油怎么产生?产生之后储存在了哪个地层里?又是哪个地层成为了盖层?形成了怎样的圈闭?怎么运移到了其他的地方?怎么保存下来的?这些都是大自然的伟力,人工干预不了也无法干预的,毕竟在很长的地质历史时期面前,人类存在的时间还是太短了。不过如何开采就是人类自个说了算了。篇幅有限,具体的“生储盖圈运保”不在这里细细介绍了,有空就出个石油地质连续剧。


盖层示意图(来源:石油工业出版社)


“多彩”石油


相信大家对于开采石油一定不陌生,大庆油田也是国人皆知。著名的铁人王进喜,就是一位石油工人。他的故事,相信每个人都读到过。由于在开采石油的时候需要打钻井,所以一不小心就会发生井喷事故,这是由于地下某层位压力失稳,进而产生了流体的大量碰出。这个时候就需要加压等一系列措施,铁人王进喜就是用身体搅拌泥浆,最后制服了井喷。不得不佩服第一代石油工人的决心和意志,这也是新一代的年轻人该学习的。


铁人王进喜(来源:新华社)

井喷(来源:百度百科)


石油的确来之不易,不管是诞生还是开采。不过为何会称为“黑色黄金”?因为石油哪里都是宝!开采石油也是一项艰巨的任务,不仅需要脑力,还需要体力,毕竟拧阀门还是很累的。石油开采的历史也十分悠久,在古代,油苗基本上是人类直接获取石油的唯一途径,所谓“油苗”,这是地下油气沿着裂缝上涌到地面的现象。油苗在地面上通常会形成沥青湖,这也是人类能够直接取用原油的地方。


克拉玛依黑油山“油苗”(来源:搜狐原创)


现代的油气开采技术就要复杂了,首先是通过地球物理等手段进行选址,找到适合的位置进行钻井,第一口井是“探井”,基本上拿这口井在赌,能打到油更好,打不到也能取岩芯进行更进一步的地质资料获取。打井前要多拜拜钻头,指不定第一口井就打到了油!没打到油也没问题,获取资料后,进一步部署下一口井在哪儿打,这就是业界流传的“滚动开发”,一边勘探一边开发,最后达到开采小目标。不过要实现出油,还得需要一套操作,钻完井录井,录完井测井,还得试油,最后才装采油机,就是那个夕阳下的磕头机。这些就是另外的故事了!


夕阳下的磕头机(来源:图虫)


刚开采出来的石油,我们称之为原油,原油不会直接拿来使用,需要经过一系列的处理。这就需要炼油厂来工作了。原油按照不同产品的沸点,分割成不同的直馏馏分油,去除不需要的组分,再进行化学转化,就可以得到石油产品。现代的石油处理炼化有七大技艺:常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、溶剂脱沥青、加氢精制、催化重整。这七大技艺撑起了工业的一片天,不过若要细说,这必须得是另一个故事了。


通过诸如以上的方法,可以获得液化石油气、汽油、喷气燃料(飞机)、柴油、润滑油、石油化工原料(化纤等)、燃料油(船舶)、石油蜡烛、石油沥青(建设柏油路)、石油焦(电极)。没有想到吧,你身上的化纤类的衣服,都是从石油里来的。


炼油厂(来源:百度百科)


所以石油是整个现代工业的基础,没有石油,现代工业全得完蛋。这也是国家为什么会对石油储量要做探明,也是为什么要开展一带一路计划的原因之一。现在,我们来借这个契机来简短地聊聊世界石油的分布。


油气资源在世界的分布是不均衡的,而且相对性的集中

2018年石油探明储量分布(来源:产业网,BP)


截止2018年,中东国家的石油储量占比全球的48.3%,北美洲占比13.7%,而亚太地区占比仅为2.8%。从数据中就可以明白了,美国当年为什么要攻打伊拉克,以及美国为什么一直在中东搅局了。能源一直是一个国家层面上的重大问题,只要人类还没有发现可以完全替代石油的其他能源,那么关于石油的竞争和战斗永远不会停歇!


伊拉克战争(来源:百度百科)


部分文字资料参考:石油及天然气地质学/何生,叶加仁,徐思煌,王芙蓉主编。—武汉:中国地质大学出版社,2010.9


撰稿:洪鹤庭

美编:李莹


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