Właściwości ropy naftowej

Ropa naftowa to ciekła mieszanka naturalnych węglowodorów, takich jak: alkany (węglowodory parafinowe), areny (węglowodory aromatyczne), oraz cykloalkany (węglowodory naftenowe). W skład ropy wchodzą także związki organiczne zawierające azot, siarkę, tlen, związki metaloorganiczne, substancje mineralne, związki nieorganiczne (krzemu, żelaza, sodu, wanadu, niklu).

Barwa ropy naftowej może być różnorodna. Spotykana jest ropa zielona, żółtobrunatna, czerwona oraz czarna. Czasami ropa bywa bezbarwna. Wraz ze wzrostem temperatury wrzenia zawartość węglowodorów parafinowych ulega zmniejszeniu, dlatego też cięższe frakcje zawierają mniej parafin. Wraz ze wzrostem temperatury wrzenia ilość węglowodorów naftenowych ulega zwiększeniu. Zawartość węglowodorów aromatycznych jest tym większa im większa jest temperatura.

Azot w ropie naftowej występuje w następujących związkach: aminy cykliczne oraz acykliczne.

Tlen w ropie naftowej występuje w następujących związkach: kwasy tłuszczowe, kwasy naftenowe, żywice, fenole, asfalt.

Siarka w ropie naftowej występuje w następujących związkach: sulfidy, siarkowodór, dysulfidy, tyrole, siarka elementarna dobrze rozpuszczalna.

Ropę naftowa ze względu na ilość siarki możemy podzielić na: wysokosiarkową (ilość siarki przekraczająca 0,1%) oraz niskosiarkową (ilość siarki większa niż 0,5%). Ilość siarki może wynieść więcej niż 6%.

Ropę naftowa możemy podzielić także ze względu na rodzaj związku będącego w przewadze nad innymi (ropa parafinowa, aromatyczna, bezparafinowa, naftanowa).

Pochodzenie ropy naftowej

Są głoszone 2 teorie odnośnie pochodzenia tego wykorzystywanego na wielka skalę przemysłowa surowca.

  1. Nieorganiczne pochodzenie ropy naftowej

Zwolennicy tej teorii twierdzą, że ropa naftowa powstała na skutek różnych reakcji chemicznych, które miały miejsce w głębinach ziemskich. Hipotezy o nieorganicznych korzeniach ropy naftowej pomimo racjonalnych przesłanek nie mają wielu zwolenników.

2. Organiczne pochodzenie ropy naftowej

Ropa naftowa wiele lat temu na skutek przeobrażenia szczątków organizmów zwierzęcych oraz roślinnych, które gromadziły się z okruszkami mineralnymi w morskich osadach. Główne czynniki umożliwiające przekształcenie się substancji pochodzenia organicznego w bituminy gaz ziemny, ropę naftową, ozokeryt oraz asfalt) to: określone ciśnienie oraz temperatura, otoczenie redukujące. Korzystny wpływ bakterii oraz oddziaływanie substancji radioaktywnych. W wyniku przekształcenia substancji organicznej powstaje kerogen, a niego na skutek reakcji diagenezy oraz przekształceniu uzyskujemy ropę naftową oraz gaz ziemny. Proces powstawania oraz gromadzenia ropy naftowej ma ścisły związek z obecnością basenów sedymentacyjnych gazo- oraz roponośnych. Baseny te mogą obniżać się w stosunku do terenów sąsiednich. Proces ten trwa kilka okresów geologicznych. Skały oraz osady w skład których wchodziły szczątki organiczne w czasie osiadania mogły być w strefie, w której ciśnienie oraz temperatura przeszkadzały, a nawet pomagały w procesie przekształcenia w ropę 50% odkrytych dotychczas złóż ropy naftowej występuje w utworach mezozoicznych, zaś 25% odkrytych dotychczas złóż w trzeciorzędowych utworach.

Wydobywanie ropy naftowej

Ropa naftowa wydobywana jest z głębi ziemi w wyniku wykonywania wierceń. Powstają odwierty (otwory) sięgające 1km głębokości. Prawdopodobne miejsca, gdzie mogą występować złoża ropy naftowej są wyszukiwane przez wyspecjalizowanych do tego celu ludzi (geolodzy). Szybki rozwój technologii poszukiwania złóż ropy naftowej daje wiele możliwości. Dzięki niemu jesteśmy w stanie coraz dokładniej określić miejsce prawdopodobnego występowania ropy naftowej oraz wielkość jej zasobów. Wiele zmian zaszło w technice wiercenia. Poszukiwania ropy naftowej oraz próbne wiercenia były głównie przeprowadzane na lądzie, ale okazało się, że część globalnych zasobów tego surowca występuje na obszarach szelfów oceanów oraz mórz. Ropa naftowa zaraz po wydobyciu (surowa ropa naftowa) nie może być wykorzystana jako techniczne paliwo. Natychmiast po wydobyciu z odpowiedniego otworu wiertniczego jest oczyszczana ze wszystkich zanieczyszczeń mechanicznych, aby później rozdzielić się na wartościowe oraz dobrze wrzące składniki: butan, propan oraz benzynę i wiele olejów oraz gazów. Ostatecznymi produktami rafinerii są paliwa ciekłe oraz benzyny, oleje napędowe oleje opałowe i nafta.

Występowanie ropy naftowej

Już w starożytności ropa była wykorzystywana do różnych celów (balsamowanie ciał, lecznictwo, oświetlenie, płonące dzidy oraz strzały, ogień grecki- mieszanina siarki, ropy naftowej oraz wapna, która zapala się w kontakcie z wodą). Ropa naftowa w tamtych czasach była wydobywana z płytkich otworów lub zbierana na obszarach, gdzie w naturalny sposób wypływa z roponośnej warstwy.

Pod koniec XIX wieku miał miejsce rozwój przemysłu naftowego. Ignacy Łukasiewicz w roku 1854 w okolicach krosna buduje kopalnie ropy naftowej. Była to pierwsza kopalnia tego typu, gdzie ropa naftowa była wydobywana w sztolni. Pierwszy szyba naftowy został wywiercony w roku 1859 w Pensylwanii w Stanach Zjednoczonych. Od tego momentu możemy mówić o początku współczesnego przemysłu naftowego. Ropa naftowa w późniejszym okresie była wydobywana w Kanadzie, Rosji, Rumuni, Iranie, Indonezji.

Na początku XX wydobycie ropy naftowej sięgało 20 milionów ton na rok. Liczba ta wraz z czasem uległa zwiększeniu i w roku 1913 wynosiła 54 miliony ton. Tuz przed II wojną światową wynosiła 300 milionów ton. Taki gwałtowny wzrost wynikał z dużego zapotrzebowania na ten surowiec. Coraz częściej stosowane były silniki spalinowe, które wymagały tego surowca do funkcjonowania. Zostały odkryte nowe złoża ropy naftowej w Kalifornii, Texasie, ale także na terenie Meksyku, Związku Radzieckiego i Wenezueli. Po zakończeniu II wojny światowej głównym producentem ropy naftowej były Stany Zjednoczone (60%), ale także Związek Radziecki, Rumunia, Wenezuela, Meksyk. W tamtym okresie ma miejsce intensywny proces szukania nowych złóż. Miało to nierozerwalny związek ze wzrastającym zastosowaniem tego surowca w coraz liczniejszych gałęziach przemysłu (energetyka, chemia, lotnictwo, motoryzacja). Dzięki wzmożonej pracy badaczy brytyjskich oraz amerykańskich, i wyniku ich badań geofizycznych i geochemicznych, zostały odkryte złoża ropy na Bliskim Wschodzie oraz Afryce, ale także w Zatoce Meksykańskiej, Morzu Północnym. Wykorzystano także złoża ulokowane w Związku Radzieckim oraz Chinach.

Aktualnie największe ilości ropy naftowej na świecie występują w regionie Zatoki Perskiej (65% globalnych rezerw tego surowca). Na kontynencie afrykańskim największe obszary roponośne są w północnej Saharze oraz w okolicach wybrzeża Zatoki Gwinejskiej. Państwa zasobne w złoża ropy naftowej to: Algieria, Libia oraz Nigeria.

Na kontynencie amerykańskim największe obszary roponośne są w okolicach Zatoki Meksykańskiej oraz Morza Karaibskiego. Państwa zasobne w złoża ropy naftowej to: Meksyk, Wenezuela, Stany Zjednoczone, Kanada oraz Kolumbia

Duże ilości ropy są w posiadaniu Rosji (7 miliardów ton). "Trochę" mniej ropy występuje w Chinach (3,2 miliardy ton), Indonezji oraz Indiach. W Europie na terenie Norwegii jest około jeden miliard ton tego surowca. Wielka Brytania wykorzystuje złoża położone na dnie Morza Północnego.

Polska ma bardzo małe zasoby tego surowca (dwa miliony ton), jak zresztą większość krajów europejskich. Złoża położone w Krośnieńsko-Jasielskim Zagłębiu Naftowym są już całkowicie wyczerpane. Małe ilości występują w trzeciorzędowych utworach zapadliska Grobla koło Bochni. Troszkę większe oraz bardziej wydajniejsze złoża występują w północno- zachodnie Polsce (Pobrzeże Bałtyckie- Kamień Pomorski). Tam ropa naftowa jest w skałach permskiego wieku i w szelfie Morza Bałtyckiego- w okolicach przylądka Rozewie.

W latach 70 XX wieku surowiec ten był najważniejszym surowcem wykorzystywanym w gospodarce światowej. Najwięksi dostawcy ropy naftowej to kraje wciąż rozwijające się, które są zrzeszone w Organizacji Krajów Eksportujących Ropę Naftową tzw. OPEC. 80-90% ropy naftowej przeznacza się na eksport, zaś wpływy z tego tytułu wynoszą 70-90% całkowitej wartości eksportu. Wielka popularność i szerokie zastosowanie ropy naftowej spowodowało rozwój przemysłu stoczniowego, transportu rurociągowego oraz morskiego.