Проблема рационального использования топливных ресурсов России

Содержание

Введение.

     Развиваясь, человечество начинает использовать все  новые виды ресурсов (атомную, ветряную, геотермальную, гелиотермальную, солнечную энергию, гидроэнергию приливов и отливов). Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы. Это четко отражает «приходная часть» топливно-энергетического баланса. Топливно-энергетический комплекс тесно связан со всей промышленностью страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств. На ТЭК приходится 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции России. Он использует 10% продукции машиностроительного комплекса, 12% продукции металлургии, потребляет 2/3 труб в стране, дает больше половины экспорта РФ и значительное количество сырья для химической промышленности. Его доля в перевозках составляет 1/3 всех грузов по железным дорогам, половину перевозок морского транспорта и всю транспортировку по трубопроводам.

     Топливно-энергетический комплекс Российской Федерации представляет собой сложную систему − совокупность производств, процессов, материальных устройств по добыче топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), их преобразованию, транспортировке, распределению и потреблению как первичных ТЭР, так и преобразованных видов энергоносителей.

     В наше время всё более актуальной становится проблема исчерпаемости ресурсов, ведь мир не мыслим без заводов и фабрик, производящих продукцию, необходимую для жизнедеятельности современного человека. Каждый день добываются тонны, баррели, кубометры природных ресурсов. Для топливно-энергетического комплекса необходима огромная сырьевая база. Эта проблема особенно остро встала перед нами сейчас, в эпоху научно технического прогресса, ведь развитие производства использует богатства природы. В свете научно-технической революции вопросы, связанные с природными ресурсами, выдвинулись в число самых насущных вопросов современности. В связи с бурным развитием производительных сил, ведущим к поглощению огромного количества природного сырья, проблемы обеспеченности основными его видами приобрели особую актуальность. Это связано как с сознанием факта их ограниченности, так и с интенсивно увеличивающимся потреблением. Темпы роста потребления ресурсов примерно на порядок превышают темпы роста населения.

     К середине ХХ века человечество вплотную столкнулось с проблемой исчерпаемости нефти и газа, являющимися наиболее энергоемкими и удобными в использовании природными топливными ресурсами. Из общего мирового потребления около 70-80 % приходится на нефть и природный газ, разведанные запасы которого могут быть исчерпаны уже в ближайшие несколько десятилетий. Кроме того, нельзя забывать, что нефть и газ - весьма ценное сырье для химической промышленности. Еще во второй половине XIX века Д.И.Менделеев говорил, что дешевле топить печи ассигнациями, чем сжигать в них нефть.

     К началу XXI века человечество израсходовало  примерно 50 % разведанных запасов нефти и газа. По некоторым оценкам, уже в первом десятилетии нашего века количество энергии, которую надо будет потратить для добычи 1 т нефти, сравняется с энергией, которая содержится в добытой тонне нефти. Иначе говоря, энергетическая эффективность затрат и пользы станет равной 1:1. После Второй мировой войны это соотношение составляло 1:50. В середине 80-х гг. прошлого века оно упало до1:5. Таким образом, вся "легкая" нефть практически исчерпана. Безусловно, количество разведанных запасов нефти ежегодно возрастает за счет открываемых месторождений. Но оно составляет 0,8 % от уже разведанных, а потребляем мы ежегодно 2 % мировых запасов. Природного газа в недрах земли осталось несколько больше, чем нефти, но и его запасы также будут исчерпаны в ближайшие десятилетия. Таким образом, проблема рационального использования природных ресурсов становится всё более актуальной. 

1. Нефтяная  промышленность

     1.1 Нефтедобывающая  промышленность

     По  разведанным запасам нефти Россия входит в число ведущих нефтедобывающих стран мира. В ее недрах сосредоточено 12-13% мировых запасов нефти.

     История развития нефтедобывающей промышленности в России характеризуется периодами роста и падения основных показателей. Максимальный уровень добычи нефти в России был достигнут в 1987-1988 гг. (более 560 млн. т.) за счет начала разработки главной нефтяной базы страны − Среднего Приобья в Западной Сибири. Впоследствии, с распадом СССР, произошло резкое снижение добычи, т.к. Россия потеряла доступ ко многим месторождениям. К началу XXI в. добыча стабилизировалась на уровне чуть более 300 млн. т. в год, а в 2005 г. в силу благоприятной ценовой конъюнктуры выросла до 460 млн. т. в год.  В соответствие с прогнозируемым социально-экономическим развитием страны добыча нефти для удовлетворения внутренних потребностей и экспортных поставок к 2020 г. должна составить 450 млн. т в год.

     Основные  тенденции развития нефтедобывающей  промышленности заключаются в росте числа предприятий за 1995-2009 гг. в 5,8 раза, численности промышленно-производственного персонала − в 1,4 раза, рабочих − в 2 раза. Положительной тенденцией является рост индекса промышленного производства за последние годы (Приложение, табл.1).

    Первые  нефтепромыслы появились в России еще в конце XIX в. на Кавказе и в Предкавказье, которые сохраняли свои лидирующие позиции в нефтедобыче до середины XX века. В военные и послевоенные годы в разработку последовательно вовлекались новые месторождения: в Башкортостане − Туймазинское, Шкаповское, в Татарстане − Бавлинское и Ромашкинское. Позже в эксплуатацию вступили месторождения в Самарской области − Мухановское, в Пермской области − Яринское и др. С середины 1950-х гг. главным нефтедобывающим районом страны стала территория между Волгой и Уралом, на которой за десятилетие добыча нефти увеличивалась почти в 4 раза. В настоящее время Волго-Уральская нефтегазоносная провинция дает примерно 24% нефти в стране и является наиболее изученной и освоенной.

     С 1964 г. началась промышленная эксплуатация западно-сибирских месторождений нефти, что позволило увеличить объемы ее добычи за 1970-е г. более чем вдвое и занять 1-е место в мире. Сейчас этот регион дает 69,6% российской нефти, которая отличается к тому же высоким качеством.

     Действующей и довольно перспективной является Тимано-Печорская нефтегазовая провинция (2,5% российской добычи), где эксплуатируется крупнейшее месторождение − Усинское. Добыча здесь осуществляется дорогим шахтным способом, причем качественные параметры нефти характеризуются большим наличием тяжелых фракций.

     Таким образом, основные районы добычи нефти  − Западно-Сибирский, Волго-Уральский и Тимано-Печорский. Кроме того, начата разработка месторождений на шельфе острова Сахалин, в шельфовых зонах Баренцева, Карского и Охотского, Каспийского морей. По прогнозам, примерно 70% территории шельфа перспективны для поиска нефти и газа.

     В региональном разрезе нефтедобычи очевидно, что сохраняется явное лидерство Тюменской области, дающей 65,9% нефти в стране (Приложение, табл. 2). На ее территории основным районом добычи нефти является Ханты-Мансийский автономный округ; 2-е и 3-е места соответственно занимают Поволжье, где выделяются Республика Татарстан, и Урал с несколькими нефтедобывающими субъектами − Республикой Башкортостан, Пермской и Оренбургской областью.

     Замедление  развития нефтедобычи в 1990-е гг. связано  с кризисом всей российской экономики, а также с объективными причинами, в частности с качественным ухудшением сырьевой базы этой отрасли.

     Основные  нефтегазоносные провинции вышли  на поздние стадии разработки с падающей добычей. Доля трудноизвлекаемых запасов достигла 55-60% и продолжает расти; по прогнозам, к 2010 г. она может достичь 70%. Время открытия гигантских месторождений, за счет которых обеспечивались приросты запасов, а издержки развития и добычи снижались, прошло. Начальный ресурсный потенциал "новых" нефтегазоносных провинций (Западная Сибирь) в разы меньше, чем "старых" (Кавказ, Урал, Поволжье).

     Характерной чертой размещения современной нефтедобывающей промышленности является продвижение ее на север, в том числе на полуостров Ямал, где находится одно из крупнейших нефтегазовых месторождений − Русское. Однако нефть в этом месторождении имеет низкое качество и ее нельзя транспортировать по трубопроводам. Положено начало добычи нефти в Арктике, на шельфе у острова Колгуев (Песчано-Озерское месторождение).

     Перспективным районом добычи нефти является также  Дальний Восток, где особенно выделяется остров Сахалин. В разработке месторождений активное участие принимают иностранные инвесторы.

     Добычей нефти в настоящее время занимаются главным образом российские нефтяные компании: "Лукойл", "Татнефть", ТНК, "Сибнефть", "Сургутнефтегаз", ЮКОС. Они же являются экспортными лидерами. Общий объем поставок нефти "Лукойл", ЮКОС, "Сургутнефтегаз" и ТНК составил в 2001 г. 53,6% всего российского экспорта. Эти компании диктуют на внутреннем рынке высокие цены на нефть и определяют взаимоотношения России с другими нефтедобывающими странами, в основном с ОПЕК.

     1.2 Нефтеперерабатывающая  промышленность

     Нефть является важным исходным сырьем для химии и нефтехимии. Она перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и нефтехимических комбинатах (НХК), где выпускается большое количество различных видов нефтепродуктов в виде топлива и углеводородного сырья для промышленности органического синтеза и полимерной химии.

     В первичную переработку поступает  ежегодно более 50% добываемой нефти; Основными видами производимой продукции являются бензин (19% всей продукции), дизельное топливо (более 28%) и топливный мазут (около 28%). Из бензина производят автомобильный бензин, составляющий 83% производства. Эффективность переработки нефтяного сырья по мере развития отрасли возрастает, в 2005г. она составила 79%.

     Тенденции нефтеперерабатывающей промышленности (Приложение, табл. 3) характеризуются увеличением количества предприятий за последние 15 лет в 24,2 раза, ростом индекса физического объема продукции, ростом рентабельности. Однако при этом происходит повышение затрат на единицу производимой продукции, что объясняется выработанностью старых предприятий и повышением расходов на разработку новых.

     Размещение  НПЗ зависит от размеров потребления  нефтепродуктов в разных районах, техники переработки и транспортировки нефти. Исторически под воздействием сырьевого фактора НПЗ и НХК размещены в районах добычи нефти:

• Поволжском: Самара, Волгоград, Саратов, Сызрань;
• Уральском: Ишимбай, Салават, Уфа, Орск, Пермь, Нефтекамск;
• Северо-Кавказском: Нефтегорск, Туапсе, Краснодар;
• Северном: Ухта;
• Западно-Сибирском: Омск.

     В процессе развития отрасли нефтеперерабатывающая  промышленность приблизилась к основным районам потребления нефтепродуктов. Поэтому заводы размещены на пути транспортировки нефти, в центрах, получающих нефтепродукты по магистральным нефтепроводам:

• Центральном: Москва, Рязань, Ярославль (крупнейший район – потребитель сырья);
• Северо-Западном: Кириши (нефть поступает по трубопроводу из Поволжья);
• Волго-Вятском: Нижний Новгород, Кстово (вдоль трассы нефтепровода из Западной Сибири);
• Восточно-Сибирском: Ачинск, Ангарск (вдоль трубопровода Омск – Ачинск − Ангарск);
• Дальневосточном: Комсомольск-на-Амуре, Хабаровск (нефть поступает из Сахалинской области).

1.3. Нефтепроводы.

     Особая  роль в развитии и размещении нефтяной промышленности принадлежит трубопроводному транспорту. Он признан наиболее дешевым и эффективным средством доставки нефти. Главным направлением магистральных нефтепроводов является направление из Западной Сибири в Центральную Россию, а также в Европу через страны СНГ (Украину и Беларусь).

     Основная  часть нефтепроводов идет из Волго-Уральской  нефтегазоносной провинции. В 1964 году была открыта первая нить нефтепровода "Дружба", который связал Волго-Уральский район с западной частью СССР и соцстранами Европы (Польшей, ГДР, Чехословакией и Венгрией).

     Нефтепровод имеет маршрут Альметьевск –  Самара – Брянск – Мозырь. В Мозыре "Дружба" разветвляется на 2 участка: северный (по территории Белоруссии, Литвы, Польши и Германии) и южный (по территории Украины, Словакии, Чехии и Венгрии). Также из Волго-Уральского района на запад ведет нефтепровод Альметьевск – Нижний Новгород – Рязань – Москва – Ярославль – Кириши, на юг Альметьевск – Саратов – Новороссийск, на восток Туймазы – Омск – Новосибирск – Красноярск – Ангарск. С 1960-х гг. нефть идет из Западной Сибири через Волго-Уральский район: Усть-Балык – Курган – Альметьевск.

     Также с 1960-х гг. появляются новые ветки  в системе нефтепроводов из Западной Сибири: Нижневартовск – Самара – Кременчуг – Одесса, Сургут – Пермь – Ярославль – Новополоцк (вливается в "Дружбу"), Усть-Балык – Омск – Павлодар – Чимкент.

     Помимо  основных направлений действуют  локальные нефтепроводы Ухта – Ярославль, Волгоград – Новороссийск, Грозный  – Туапсе, Оха – Комсомольск-на-Амуре и др.

     Работу  трубопроводного транспорта осуществляет компания "Транснефть", контролирующая перекачку нефти не только по России, но и за ее пределы. Эта компания, по сути, − государственная монополия и крупнейшая в мире компания по транспортировке нефти. Она представляет собой государственный холдинг, объединяющий 20 дочерних предприятий, занимающихся перекачкой нефти, диагностикой, строительством, ремонтно-восстановительными, научно-исследовательскими, проектно-конструкторскими и другими работами. Протяженность системы магистральных нефтепроводов компании, составляет 47,3 тыс. км. В ее состав входят 393 нефтеперекачивающие станции с резервуарным парком общей емкостью 12,8 млн. м³. По магистральным нефтепроводам "Транснефти" транспортируется практически вся добываемая в России нефть.

4. Проблемы  рационального использования нефти.

     Рост  добычи нефти  связан с ускорением научно технического прогресса. Современная техника допускает бурение скважин глубиной до 5 тыс. метров и более, не только вертикальных, но и наклонных. Использование буровых стационарных платформ типа "шельф" позволило  обеспечить  добычу нефти в открытом море на глубине до 300м.  Большое значение  имеют совершенствование способов извлечения нефти на поверхность и  повышение степени ее извлечения с 30-35% по отношению к ее содержанию в недрах до 50-60% с закачкой в нефтяные пласты пара при температуре до 100-110 С и теплой воде. При добыче нефти теряется попутный газ, а он является сырьём для химической промышленности. Из природного и попутного газа получают огромное количество товаров. При переработке нефти можно получить ещё больший ассортимент товаров:

     Также возможна обработка нефти ОРВ-методом. Имеется новая запатентованная технология увеличения выхода светлых нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих заводах. Предлагаемый метод обменных резонансных взаимодействий (ОРВ-метод) реализуется путем излучения генератором слабых электромагнитных волн, воздействующих на нефть в процессе ее первичной переработки. В основе технологии лежит явление резонанса, возникающее при воздействии на нефть слабых электромагнитных волн, частоты колебаний которых совпадают с собственными частотами колебаний между адсорбционно связанными тяжелыми и легкими углеводородами в процессе первичной переработки нефти. При воздействии таких электромагнитных волн увеличиваются амплитуды колебаний между адсорбционно связанными тяжелыми и легкими углеводородами (ассоциатами), что приводит к разрыву этих связей. Тем самым увеличивается концентрация свободных, несвязанных легких углеводородов.

     Следует отметить, что применение ОРВ-метода способствует повышению глубины переработки нефти и увеличению выхода светлых нефтепродуктов на 5 - 7% и не изменяет качество последних.

     Важным, уникальным преимуществом ОРВ-метода является то, что он не требует:

• изменения существующей технологии процесса на НПЗ;
• установки дополнительного нового, переделки или доработки используемого оборудования;
• дополнительных энергозатрат, поскольку генераторы электромагнитных волн могут устанавливаться вне территории заводов и находиться от них на достаточно большом расстоянии.

    Все это обеспечивает технологическую  безопасность и абсолютную экологическую чистоту использования ОРВ-метода. Проведение испытаний на различных нефтеперерабатывающих заводах подтвердило отсутствие влияния воздействия на оборудование, обслуживающий персонал и окружающую среду. Данные преимущества ОРВ-метода делают его универсальным, что позволяет его в различных отраслях народного хозяйства.

    Для рационального использования нефти  необходимо знать строение углеводородов, входящих в ее состав.

    Для рационального использования нефти  необходимо знать ее химический состав. Этим объясняется широкий интерес к исследованиям, ведущимся в этом направлении, как у нас, так и за рубежом.

    Проблемы  рационального использования нефти  необходимо рассматривать на основе имеющихся проблем использования нефтепродуктов. Твердые нефтепродукты рекомендуется при транспортировке и хранении упаковать в картонные барабаны, имеющие полиэтиленовые вкладыши. Жидкие нефтепродукты пакуются в металлическую тару, фанерные барабаны с полиэтиленовыми вкладышами или деревянные бочки. Если нефтепродукты предназначаются для использования в бытовых целях, допускается их упаковка в металлическую, пластиковую или стеклянную тару. При этом металлическая тара с целью минимизации эффекта электростатической напряженности должна иметь внутри паростойкое и маслобензостойкое покрытие. Температура нефти, заливаемой в тару, не должна быть выше тридцати градусов по Цельсию. Необходимо проследить, чтобы тара затем была герметично закрыта.

    После наполнения тару необходимо тщательно  протереть, а если в таре находятся  жидкие нефтепродукты - её надо опломбировать. При этом после того, как транспортировка  нефтепродуктов будет завершена, они  должны быть полностью слиты из тарной упаковки. Длительное хранение нефтепродуктов необходимо осуществлять в металлических емкостях, имеющих антикоррозийное покрытие. При этом нефти различных марок необходимо хранить в разных емкостях.

    Среди всех видов нефтяного топлива  бензин на сегодняшний день считается наиболее популярным и востребованным. Бензин представляет собой смесь легких фракций нефти, получается он путем её перегонки. Бензин может использоваться в качестве топлива как для карбюраторных, так и инжекторных двигателей, особый вид бензина - синтин - применяется в качестве топлива для ракет. Также бензин находит применение и в качестве сырья для нефтехимической промышленности, например, он используется при производстве парафина. Может использоваться бензин и в качестве растворителя. В этом случае бензин используют для изготовления резиновых клеев, в процессе производства печатных красок и мастик, также он используется как обезжириватель для электрооборудования, кожи и тканей, а также металлических поверхностей, для промывки подшипников, для извлечения (экстракции) канифоли из древесины, никотина из никотинового листа. Широко известна разновидность бензина, используемого в качестве растворителя в лако красочном производстве - Уайт-спирит.

    Вторым  по популярности видом нефтяного  топлива, а когда-то бывшим и первым по популярности, является керосин. Интересно, что впервые в мире промышленным способом начали производить керосин  именно в России - ещё в начале девятнадцатого века. В дальнейшем он нашел широкое применение в качестве топлива для освещения - в знаменитых керосиновых лампах (керосинках), в уличных фонарях и т.п. Но к началу следующего, двадцатого века, керосин стал резко сдавать свои позиции - так как в качестве средства для освещения все шире стали применяться электрические приборы, а в промышленности резко возросло значение двигателей внутреннего сгорания, требующего применения бензина. Так бы керосин и ушел с исторической сцены в качестве топлива, если бы в середине двадцатого века не обнаружили, что он идеально подходит для использования в качестве топлива для авиации - это так называемый авиационный керосин.

    Под топливосмазочными материалами имеются в виду все нефтепродукты и продукты переработки нефти, которые можно использовать и в качестве топлива, и в качестве смазочных масел - это те же бензины и дизельное топливо, газообразные виды топлива, смазочные масла, пластические смазки и технические жидкости - например, тормозная жидкость. Также иногда относят к топливосмазочным материалам небольшую группу топлива не нефтяного происхождения - например, синтетические спирты или водород. Широко их использование как в быту, так и на различных производствах, однако и вред их тоже значим.

    В проблеме воздействия нефтепродуктов на окружающую среду решающее значение будет иметь проблема качества самих нефтепродуктов. Так, например, применение низкосортного топлива - бензина с низким октановым числом - увеличивает число вредных выбросов в атмосферу почти в три раза. Также большое значение имеет разработка и широкое применение технологий по переработке и утилизации изделий из нефтепродуктов - например таких, как пластмассы и резинотехнические изделия. Также особые меры предосторожности следует соблюдать при транспортировке и хранении нефтепродуктов, чтобы исключить случаи их прямого попадания в окружающую среду - в воду при транспортировке нефти танкерами или на грунт. И в первом, и во втором случае последствия для экологии являются самыми плачевными. Так, нефть способна растекаться по поверхности воды на десятки километров, образуя тончайшую пленку, перекрывающую обмен кислородом между атмосферой и водой.

2. Газовая промышленность.

     2.1. Газодобывающая промышленность.

     Газовая промышленность − быстроразвивающаяся  и самая молодая отрасль топливной промышленности России. Отрасль занимается добычей, транспортировкой, хранением и распределением природного газа. Она является единственной отраслью, не испытавшей тяжелого экономического кризиса и спада производства. Производимая продукция отрасли − самое экологически чистое, высококалорийное топливо и ценное сырье для химической промышленности.

     По  мировым разведанным запасам  газа на долю России приходится около 40%. Далее следуют Иран, Катар, США, Абу-Даби, Саудовская Аравия, Нигерия. По добыче газа Россия также находится на первом месте в мире. Ее доля по добыче составляет примерно 30%.

     Добыча  естественного газа в России в 2005 г. составила 614 млрд. м³, в том числе природного газа − 563, и попутного − 53 млрд. м³.

     Газовая промышленность влияет на развитие российской экономики, ее экспортный потенциал и будущие возможности. Растет доля природного газа в топливно-энергетическом комплексе России; так, если в 1970 г. она составляла 19%, в 1990 г. – 43%, то в настоящее время достигает уже 50%. Этот рост обусловлен относительно низкой ценой газа по сравнению с мазутом и углём. В России до 60% электростанций работают на газе, только 20% − на угле, а остальные − атомные и гидроэлектростанции. Современное состояние отрасли характеризуется ростом числа действующих предприятий за последние 15 лет в 6,8 раза, численности промышленно-производственного персонала и рабочих — в 4,3 раза (Приложение, табл. 4).

     Газовая промышленность России имеет ведущие  показатели в мировой экономике. Объемы добычи газа составляют: в России − 632 млрд. м³ (для сравнения: в США − 569 млрд. м³, Канаде − 200 млрд. м³, Великобритании − 117 млрд. м³). По разведанным запасам газа Россия занимает 1-е место в мире (более 32% мировых запасов) и обеспечивает до 35% его мировой добычи.

     Из  общего объема разведанных запасов  газа России (46,9 трлн. м³) на глубинах до 1,5 км сосредоточено 23 трлн. м³ (49,1%), в интервале глубин 1,5-3,0 км − 16,3 трлн. м³ (34,7%) и на глубинах более 3 км — 7,6 трлн. м³ (16,2%). В структуре запасов газа по компонентному составу метановые газы составляют 61,0%, этансодержащие (3% и более) – 30,3%, сероводородосодержащие – 8,7%.

     Начальные ресурсы газа в среднем разведаны  на 24,7%. По районам данный показатель колеблется от нулевых значений до 70-81%. Основные прогнозные ресурсы приходятся на Западную и Восточную Сибирь, Дальний Восток, шельф Карского, Баренцева и Охотского морей.