Kőolaj. fold1.ftt.uni-miskolc.hu/~foldshe/telep05.htm.

Átírás

1 Kőolaj fold1.ftt.uni-miskolc.hu/~foldshe/telep05.htm

2 I. A KŐOLAJ HAJNALA A. Első használatok: 1. Szénhidrogén felszíni szivárgás termékei: nyersolaj, bitumen, aszfalt, földgáz a. Noé bárkája bitumennel bekenve kivűl belűl. b. Mesopotámia ~ 3000 B.C.: aszfalt habarcs épitőkövek között; bitumen hézagolás hajóknál c. Kina ~ 350 A.D.: olaj és földgáz fűtésre és világításra d. Lengyel Kárpátok ~ 1500 A.D.: olaj utcai lámpákhoz e. Észak Amerikai indiánok ~ 1410 A.D. - : olaj mint orvosság f. Észak Amerika : kerozin világításra

3 Marco Polo a Baku olaj felszíni szivárgásnál kb. 1271

4 B. Első olajkútak 1.Kína, 347 A.D.: kőfúró bambuszhoz kötve 2. Baku, Bobrka, Lengyelország, Ontario, Kanada, Titusville, Pennsylvania, USA, 1859

5 II. DRAKE OLAJKÚTJA A. Történelem B augusztus 27 21,18 m mélység Felső Devon Riceville agyag képződmény homok-gazdag horizonttal

6 Drake olajkútja, 1866

7

8 Foster Farm Olaj Vállalat., Pioneer Run, 1865

9 III. DRAKE UTÁN 1901,Texas 1911,California 1930s, Mexikói Öböl 1914, Maracaibo Medence, Venezuela 1918, Golden Lane, Mexico

10 Spindletop olajmező, Texas Gusher (50 m), 1901 Boiler Avenue, 1903

11 South Belridge olajmező (1911), California

12 A kőolaj napjainkban is a legfőbb energiahordozónak számít, nemcsak gazdasági, hanem jelentős politikai összefüggésrendszer épül használata köré. Ipari méretû használata kb. 100 ével ezelőtt kezdődött meg. A kezdeti olajkészleteket nagyjából 300 milliárd tonnára becsülik, a világtermelés hozzávetőlegesen 3,5 milliárd tonna/év. A még rendelkezésre álló készletekre vonatkozó becslések eltérők, de állíthatjuk, hogy csak évtizedekben lehet mérni azt az időt, ameddig a kőolajkészletek elegendőek.

13 Proved oil reserves at end 2004

14 Figure 11.4 World Crude Oil and Natural Gas Reserves, January 1, gov/emeu/aer/pdf/p ages/sec11_8.pdf

15 Fosszilis energia-potenciál

16

17

18

19 A világ várható szénhidrogén-kitermelése, milliárd hordó olajegyenérték

20 Az eredeti kőolajvagyon nagysága és (sötéttel) az eddig kitermelt mennyiség, milliárd hordó

21 A földgázkészletek megoszlása és (sötéttel) a már kitermelt hányad, ezer milliárd köbláb

22 A kőolaj és földgáz kémiai összetétele A kőolaj és földgáz szénhidrogén-molekulákból épül fel. Uralkodóan tehát szénből és hidrogénből áll, de tartalmazhat néhány százaléknyi nitrogént, oxigént és ként is, és nyomokban egyéb elemek, például vanádium és nikkel is megtalálhatók benne. A földgáz csak paraffinokat tartalmaz, és csak olyanokat, amelyekben a szénatomszám kisebb, mint 5. A földgázt felépítõ vegyületek tehát a metán, etán, propán és bután. A tisztán metánból álló földgázt száraz gáznak nevezzük, a 2-4 szénatomszámú paraffinokat is tartalmazó gázt nedves gáznak. A kõolaj 5-14 szénatomszámú paraffinokból és egyéb szénhidrogén-molekulákból áll. Ha a paraffinok szénatomszáma meghaladja a 14-et, a kõolaj aszfaltszerű, majdnem szilárd anyaggá válik.

23 természetes szénhidrogén-molekulák típusai: Telített szénhidrogének (a szénatomok egy kovalens kötéssel kapcsolódnak) paraffinok (alkánok): CnH2n+2 naftének (cikloalkánok): CnH2n Aromás szénhidrogének (aromás gyűrűket és láncokat tartalmaznak): C6H6 (benzol gyűrű) Gyanták és aszfaltének (benzol gyűrűk kapcsolódása; a C atomokat egyes helyeken N, S, O helyettesíti)

24 A kőolaj és földgáz keletkezése A kőolaj és földgázképződés kiindulási anyaga az elhalt élőlények szerves anyaga. A folyamat során az élõlényeket felépítõ fehérje rje-,, zsír- és s szénhidr nhidrát- molekulák k elemeikre (C, H, N, O) bomlanak, hogy megnövekedett hőmérséklet és nyomásviszonyok mellett szénhidrog nhidrogén-molekulákká épüljenek fel. Fentiekből kitűnik, hogy kiindulási anyagként a magas fehérjetartalmú algák vagy az állatok elhalt anyaga alkalmas szénhidrogén-képzõdésre. A szerves anyag felhalmozódása a kőszk szénképződéshez hasonlóan an oxigénszeg nszegény ny környezetben k törtt rténhet. Ilyen feltételek telek kialakulhatnak beltengerekben vagy elzárt lagúnákban. A reduktív üledékképzõdési környezet kedvez a szerves anyag megmaradásának, mivel egyrészt nem oxidálódik el, másrészt az oxigénhiány miatt nincsenek bentosz formák, amelyek elfogyasztanák. A szerves anyag betemetődésével rothadó iszap, szapropél jön létre, amely további betemetődéssel sötétszürke bitumenes kőzetté, a kőolaj és földgáz anyakőzetévé alakul.

25 A szerves anyag átalakulása a növekvő betemetődéssel a következő szakaszokban történik: 1. Diagenezis: A diagenezis 60 C-ig tart és ez kb. 1-2-km mélységet jelent. A szerves anyag kerogénné alakul. A kerogén átmeneti állapot a szerves anyag és a szénhidrogének között. 2. Katagenezis: C-ig tart, amely 4 km körüli maximális mélységnek felel meg. A szakaszt olaj-ablaknak is nevezik, utalva a kőolaj elkülönülésére. A szénhidrogénképződés intenzitásának változása a hőmérsékletnövekedéstől (betemetődéstől) függően 3. Metagenezis: Csak metán keletkezik az előzőkben elkülönült szénhidrogének termális átváltozásával. Az átalakulásban döntõ szerepe a hõmérsékletnek van, az idõ és a nyomás szerepe alárendelt. A szénhidrogén-képzõdés intenzitása a hõmérséklettel exponenciális, az idõvel lineáris összefüggésben van.

26 A kőolaj és földgáz migrációja és felhalmozódása Az anyakőzetből elkülönült kőolaj és földgáz a rétegterhelő nyomás hatására vándorolni, migrálni kezd. A migráció két szakaszból áll: elsődleges és másodlagos migráció. Az elsődleges migráció az anyakőzetben való vándorlás, mely a tároló kőzetbe való eljutásig tart. Rétegterhelés, vagyis kompakció hatására történik. A másodlagos migráció a tárolókőzetben való vándorlás, mely a felhalmozódásig, vagyis csapdázódásig tart. A felhajtóerő (a szénhidrogének kisebb fajsúlyúak, mint a víz), a kapilláris nyomás (a pórusok és a köztük lévő kicsi csatornák mikroszkópos méretűek), valamint a hidrodinamikai hatás (áramló talajvíz vagy rétegvíz) miatt következik be.

27 Az elsődleges és másodlagos migráció elvi vázlata (Somfai, 1981) Felhalmozódás akkor következik be, ha az impermeábilis fedőkőzet megakadályozza a további migrációt, és a szénhidrogének a tárolókőzetben (rezervoár) létrejött csapdában rekednek. Rezervoár és csapda

28 A rezervoár (tárolókőzet) fontosabb jellemzői: Porozitás. A porozitás a pórusok összmennyiségének (hézagtérfogatának) a teljes kõzettérfogathoz viszonyított aránya. Százalékban adják meg. A tárolókõzetek porozitása 5-30% között változik. Elsődleges porozitás: az üledékképződési folyamattal alakul ki. Elsődleges porozitás jellemző a homokkövekre. Másodlagos porozitás: üledékképződés után keletkezik, oldás vagy repedezés által. Másodlagos porozitás jellemző általában a mészkövekre, de vannak elsődleges porozitású mészkövek is (pl. zátonymészkő). Másodlagos porozitás bármilyen kőzetben kialakulhat. Abszolút porozitás: az összes pórus együttes térfogata Effektív porozitás: az összeköttetésben lévő pórusok térfogata Permeabilitás. A kõzetek áteresztõképessége. Mértéke a négyzetméter. 1 m 2 az áteresztőképesség, ha 1m 2 felületen 1 Pa-s dinamikai viszkozitású folyadék 1 m 3 /sec sebességgel átáramolva 1 m hosszon 1 Pa nyomáscsökkenést okoz.

29 A csapda a szénhidrogének felhalmozódási helye. Típusai: Szerkezeti csapda: deformáció, gyűrődés, törés eredménye. A leggyakoribb típusa t az antikilinális lis. Litológiai csapda: a kőzet keletkezése vagy a diagenezis során keletkezik. A tárólókőzet rétegeinek oldalirányú és függőleges, záródása hozza létre. Sztratigráfiai csapda: rétegtani vagy litológiai (kőzettani) változás eredménye. Kombinált csapda: sztratigráfiai és szerkezeti elemek együttesen jelennek meg benne.

30 A szerkezeti (bal), litológiai (középső) és sztratigráfiai(jobb) csapdákat létrehozó hatások és a főbb alapformák (Somfai, 1981 nyomán)

31 Hazai szénhidrogén-övezetek: Kisalföld (Mihályi, Répcelak): Pannon üledékekben felhalmozódott CO2 gáz.-(i) Zalai-övezet (Budafa, Nagylengyel, Lovászi, stb.): A tárolókõzet elfedett, repedezett triász és kréta mészkõ, dolomit, illetve pannon homokkõ. A telepek már nagyrészt kimerültek.- (II) Duna-Tisza köze (Kiskunhalas, Szank,): A tárolókõzet miocén konglomerátum, homokkõ(iii Tiszántúl (Pusztaföldvár, Battonya, Algyõ, Hajdúszoboszló): A tárolókõzet miocén és pannon homokkõ. Ebben az övezetben vannak az ország legnagyobb kõolaj- és földgáz-telepei. Az algyõi a legjelentõsebb hazai szénhidrogén-elõfordulás, itt a tárolókõzet pannon homokkõ. Hajdúszoboszl szoboszló a legjelentõsebb földgáztelep (IV, V) Észak-Magyarország (Mezõkeresztes, Demjén, Fedémes, Bükkszék): Nem jelentős telepek. A tárolókőzet oligocén homokkő, az olaj nagy sűrűségű, nehezen kinyerhető.

32

33 Magyarország ásványvagyon helyzete Az energiahordozók esetén jelentős földtani készletekkel rendelkezünk, amelyeknek azonban többnyire kicsi a gazdaságosan kitermelhető hányada : pl. kőolaj esetén 222 Mt /20,8 Mt, feketeszén esetén 1597Mt /199 Mt a lignitnél, amely külszíni fejtésekkel termelhető és a közel 6 Mrd t-ás készletből csaknem 3 Mrd t az ipari vagyon. Ércek esetén jelentős készletekkel Recsken rendelkezünk (Cu és Zn), bauxit, ólom, cink, mangán és nemesfémek esetén csak a földtani készleteink jelentősek, az ipari vagyon viszonylag csekély. Ásványbányászati és építőipari nyersanyagok terén a kitermelhetõ készleteink is évszázados távlatokra elegendõek.

34 Magyarország egymillió tonnánál nagyobb készlettel rendelkező szénhidrogén-lelőhelyei. A szintvonalak az üledékkel kitöltött medence morfológiáját, a helységnevek alatt szereplő számok a lelőhely átlagos talpmélységét (m), a zárójelben szereplő számok az előfordulás vízszintes vetületét (km2) jelölik. I-V: szénhidrogén-felhalmozódási övezetek (Dank, 1982 nyomán) A pusztaföldvári kőolaj- és földgáztelep földtani szelvénye. A tárolókőzet paleozoikumi kristályos aljzatra települő alsópannon homokkő (Jámbor, 1982)

35 A demjéni kőolaj-telep földtani szelvénye. A tárolókőzet középső-oligocén homokkő (Jámbor, 1982) A pusztaföldvári kőolaj- és földgáztelep földtani szelvénye. A tárolókőzet paleozoikumi kristályos aljzatra települő alsópannon homokkő (Jámbor, 1982)

36 A Föld 10 legnagyobb szénhidrogén-területe

37 A Perzsa-öböl menti kőolaj és földgáz előfordulások

38 FÖLDGÁZ

39 Proved natural gas reserves at end 2004

40 Energy Information Administration / Annual Energy Review eu/aer/pdf/pages/sec11_8.pdf

41 1 Natural gas plant liquids. Notes: Crude oil includes lease condensate. OPEC=Organization of the Petroleum

42 Figure 11.5 World Crude Oil Production ov/emeu/aer/pdf/pag es/sec11_10.pdf

43 1 Natural gas plant liquids. 2 Net electricity generation from hydroelectric power, geothermal, wood, waste, solar, and wind. Data for the United States also include other renewable energy. Figure 11.1 World Primary Energy Production by Source (10 9 BTU = 25t oe)

44 Jelentősebb hazai szénhidrog nhidrogén előfordul fordulások és s technológi giák Földgáz Kőolaj Inert gáz FGT (100% MOL) FGT (100% E-ON) Hajdúszoboszló Tóalmás Gomba Hajdúszoboszló Nagykáta Hajdúszoboszló Középalföld Füzesgyarmat Szeghalom Endrőd Nagylengyel Zsana Szank Nagykanizsa Kiskunhalas Pusztaederics Sávoly-DK Kiskunhalas Sávoly-D Pusztaföldvár Üllés Orosháza P.szöllős SzegedAlgyő Maros-1 Kiskundorozsma

45 A kőolajk olaj- és s földgf ldgáztermelés s alakulása 1937-től l 2005-ig kőolaj földgáz etoe

46 Energiahordozók k termelése közöttk

47 Vezetékes gázt g fogyasztó háztartások száma ezer

48 Gázvezetékek hossza ezer km

49 Értékesített gáz g z mennyisége ezer m HÁZTARTÁS ÖSSZESEN

50 Az EU25 kőolaj fogyasztása és saját termelése, Spain Netherlands Belgium Poland Greece Sweden Portugal Austria Finland CzechRepublic Ireland Denmark Hungary Lithuania Slovakia Luxembourg Cyprus Slovenia Latvia Estonia Malta Oil Production, Thousand bbl/d, 2005 Oil Consumption, Thousand bbl/d, 2005 France Italy United Kingdom Germany Ezer barrel/nap

51 Finland 1% Ireland Denmark 1% Lithuania 1% 1% Austria 2% CzechRepublic 2% Hungary 3% Poland 3% Belgium 3% Natural Gas Consumption, ThousandTcf, 2003 Slovakia 1% Portugal 1% Greece 1% United Kingdom 20% Latvia 0% Estonia 0% Luxembourg 0% Slovenia 0% Sw eden 0% Spain 5% France 9% Netherlands 10% Italy 16% Germany 19%

52 A földgáz termelés és fogyasztás az EU25-ben Malta 0 ezer Tcf-ben Cyprus Sweden Slovenia Luxembourg Estonia Latvia Greece Portugal Lithuania Ireland Finland Denmark Slovakia Aus tria CzechRepublic Hungary Poland Belgium Spain France Netherlands Italy Germany United Kingdom Natural Gas Consumption, ThousandTcf, 2003 Natural Gas Production, ThousandTcf,

53 Kátrányhomok és olajpala kátrányhomok sötétszürke-fekete színű, besűrűsödött olajjal átitatott homok. Akkor jöhet létre, ha a homokos tároló felszínre vagy felszín közelbe emelkedik. Ekkor a migrációképesebb kis szénatom-számú paraffinok mennyisége lecsökken, és szénatom-számú paraffinok dúsulnak fel, ami a kőolaj sűrűségének és viszkozitásának jelentős növekedéséhez vezet. A kátrányhomokok a Föld kőolajkészletének jelentős hányadát tartalmazzák, de kitermelésük nehéz és költséges. Legjelentősebb előfordulás a kanadai Alberta államban van, itt külfejtésekből bányásszák a kátrányhomokot, és lepárlással nyerik az olajat. Az olajpala szürke színű, vékonylemezes-leveles megjelenésű, kis térfogatsúlyú, agyagra emlékeztető kőzet. Szerves anyag tartalma a 80 %-ot is elérheti. A szerves anyag algákból, spórákból és pollenekből áll. Hevítéssel olaj és gáz állítható elő belőle, de a magas költségigény miatt egyelőre nem hasznosítják. Magyarországon több olajpala-előfordulást is feltártak. Bár ezekre az olajpala elnevezést alkalmazzák, hazai viszonyok között ez nem helytálló, mert a kőzetet talajjavításra használják. Mivel a kőzet k kiindulási anyagát t elsősorban sorban az algák k szolgáltatt ltatták, alginit néven is ismert.

54 Alginit előfordulásokat a következő helyeken tártak fel: A Dunántúli-középhegységben (Pula, Gérce, Várkeszõ) keletkezésük a felsõpannon bazaltvulkanizmushoz kötött. A vulkáni tevékenység során a piroklasztikus kitörések tufagyűrűket formáltak. Ezek medencéjében krátertavak alakultak ki, amelyekben dús algatenyészet telepedett meg, alapanyagot szolgáltatva az olajpala (alginit) képzõdéshez. A telep vastagsága átlagosan 50 méter. Várpalotán szintén találtak olajpalát, amely a miocén lignittelep fedőjében található. Lagunáris körülmények között jött létre, diatomittal kevert, gyenge minõségû olajpala. Vastagsága átlagosan 45 méter. Szarvaskõ mellett (Ny-Bükk) miocén barnakõszén-telep fedõjében igen jó minõségû, cm vastagságú olajpala-telep található.

55

56

57