ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ: ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ - Χθες, Σήμερα και στο Μέλλον.

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ: ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ - Χθες, Σήμερα και στο Μέλλον. Όνομα Σπουδάστριας: ΑΡΓΥΡΟΥ ΕΥΑΓΓΕΛΙΑ (3818) Επιβλέπων: κ. ΚΩΣΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Καβάλα Νοέμβριος 2008

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το θέμα των πετρελαίων είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την ζωή του σύγχρονου ανθρώπου. Θα αναλύσουμε το πώς δημιουργήθηκε το πετρέλαιο, πώς ο άνθρωπος κατάφερε να το εκμεταλλευτεί κατά τον καλύτερο δυνατό τρόπο, πώς γίνεται η διύλιση του πετρελαίου, αλλά και πώς επηρεάζει κοινωνικά πολιτικά και οικονομικά τον κόσμο σήμερα. Το πετρέλαιο κατάφερε να δημιουργήσει μίσος, με μεγαλύτερα θύματα τους λαούς που ζουν κάτω από τις πήγες του. Αλλά για να διαπιστώσουμε την αξία του, θα πρέπει να αναλύσουμε από την αρχή τον όρο του πετρελαίου δηλαδή τι είναι το πετρέλαιο,πώς δημιουργήθηκε, ποια είναι η χημική του σύσταση, και ποια η χρήση του, ποια τα κοινωνικοοικονομικά προβλήματα που δημιουργεί στις σχέσεις των ανθρώπων και κρατών, ποια η επιβάρυνση του περιβάλλοντος από την αλόγιστη και απρόσεκτη χρήση του. 1

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΙΣΤΟΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΟΡΓΑΝΟΓΕΝΗ ΥΛΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΣΤΡΩΜΑΤΩΝ ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΥΣ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ Η ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΛΟΓΟΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ- ΑΕΡΙΟΥ ΜΕΤΑΝΑΣΤΕΥΣΗ ΚΑΙ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΤΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΚΑΙ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΜΕΤΑΝΑΣΤΕΥΣΗ ΠΕΔΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ - ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΘΥΛΑΚΕΣ ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ- ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ ΈΡΕΥΝΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΕΞΟΡΥΞΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΔΙΥΛΙΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΡΓΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟ ΤΩΝ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΩΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟΥ ΠΑΡΑΓΩΓΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΑΡΓΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΕΜΠΟΡΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΣΤΟΧΟΙ - ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗ ΕΠΕΝΔΥΣΗ ΟΜΙΛΟΥ ΕΛ.ΠΕ ΕΜΠΟΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΕΙΔΩΝ ΔΙΥΛΙΣΗ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΕΛΕΥΣΙΝΑΣ (ΠΡΩΗΝ ΠΕΤΡΟΛΑ) ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΤΙΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΚΑΙ ΔΙΑΘΕΣΗ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΟΚΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΓΕΩΠΟΛΙΤΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΗ ΚΡΙΣΗ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ ΝΕΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΗ ΚΡΙΣΗ ΔΕΚΑΕΤΙΑΣ ΠΟΛΕΜΟΣ ΤΟΥ ΚΟΛΠΟΥ ΠΕΦΤΟΥΝ ΟΙ ΤΙΜΕΣ ΤΗΣ ΒΕΝΖΙΝΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΑΓΟΡΑ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΠΟΛΕΜΟΥ ΣΤΟΝ ΙΡΑΚΙΝΟ ΚΟΛΠΟ ΣΥΜΦΩΝΙΑ ΕΙΡΗΝΕΥΣΗΣ ΙΡΑΝ - ΙΡΑΚ ΠΟΛΕΜΟΣ ΙΡΑΚ ΚΟΥΒΕΙΤ ΙΡΑΚ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΣ 4.1 ΓΕΝΙΚΑ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΥ ΑΕΡΑ ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΠΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΕΙΔΗ ΟΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΤΕΡΕΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΗΛΙΔΕΣ ΔΙΕΘΝΩΣ ΟΙ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΟΥ ΠΟΛΕΜΟΥ ΣΤΟ ΙΡΑΚ ΟΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΗΣ ΠΟΛΕΜΙΚΗΣ ΣΥΡΡΑΞΗΣ

5 4.2.4 ΟΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΗΣ ΠΟΛΕΜΙΚΗΣ ΣΥΡΡΑΞΗΣ ΤΟΥ ΜΑΡΤΙΟΥ / ΑΠΡΙΛΙΟΥ ΑΠΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΕΝΟ ΟΥΡΑΝΙΟ ΟΙ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΤΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΠΗΓΩΝ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΡΥΠΑΝΣΗ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΗΛΙΔΩΝ ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΙΝΑΚΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΙΝΑΚΑΣ ΒΑΘΜΟΙ ΑΡΙ_ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΡΟΜΗΘΕΙΑ ΑΡΓΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΓΙΑ ΤΑ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΕΛ.ΠΕ ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΤΟ 1981 ΣΕ ΕΚΑΤ. ΤΟΝΟΥΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΟΒΛΗΤΑ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΥΛΙΣΗ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΦΟΡΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΣ ΧΑΡΤΗΣ ΑΠΟΘΕΜΑΤΩΝ

6 3.2 ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΦΟΡΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΚΟΝΑ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΣ ΧΑΡΤΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΗΛΙΔΩΝ ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΠΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΦΩΤΙΑ ΑΠΟ ΕΚΡΗΞΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΦΟΡΟΥ ΕΙΚΟΝΑ ΕΙΚΟΝΑ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΑΠΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΣΕ ΖΩΑ ΕΙΚΟΝΑ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΑΕΡΑ ΕΙΚΟΝΑ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΕΙΚΟΝΑ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΕΙΚΟΝΑ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΑΠΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΣΕ ΖΩΑ ΕΙΚΟΝΕΣ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΕΚΡΗΞΕΙΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΦΟΡΟΥ ΟΙ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΗΛΙΔΕΣ ΑΠΟ ΤΟ

7 Περίληψη Ξεκινώντας την πτυχιακή εργασία, στην πρώτη ενότητα αναφερόμαστε στην ιστορία του πετρελαίου από την αρχαιότητα, πώς χρησιμοποιούταν από τους αρχαίους πολιτισμούς. Έπειτα αναφερόμαστε στις φυσικές του ιδιότητες, την προέλευση και τα χημικά του χαρακτηριστικά, καθώς και στη σχέση του με το φυσικό αέριο. Η δεύτερη ενότητα αναφέρεται στη Βιομηχανική και Εμπορική Ανάπτυξη πετρελαίου στην Ελλάδα. Στη συνέχεια αναφερόμαστε στους στόχους και στη στρατηγική καθώς και στη διύλιση του πετρελαίου. Έπειτα δίνουμε στοιχεία για όλα τα διυλιστήρια της Ελλάδας. Στην επόμενη ενότητα παρουσιάζουμε τη Γεωπολιτική του πετρελαίου με ιστορικά γεγονότα. Ακόμα παραθέτουμε στοιχεία για την ανακάλυψη νέων πηγών και για τα αποθέματα του πετρελαίου. Τέλος αναφερόμαστε στη σχέση του πετρελαίου με το περιβάλλον. Γίνεται αναφορά στα είδη των μολύνσεων του περιβάλλοντος. Επίσης αναφερόμαστε στη Βιομηχανική ρύπανση καθώς και με λεπτομέρειες στην ρύπανση από πετρελαιοειδή. Εξετάζουμε τρόπους αντιμετώπισης πετρελαιοκηλίδων. Εισαγωγή Προβληματισμός που προκάλεσε την εργασία είναι η επαγγελματική μου ενασχόληση με γνωστή πετρελαϊκή εταιρεία καθώς ήθελα να μάθω περισσότερες πληροφορίες πάνω στο αντικείμενο αυτό. Η εργασία αυτή στοχεύει να αποκτήσει ο αναγνώστης περισσότερες γνώσεις και πληροφορίες για το πετρέλαιο και για την χρησιμότητα του στους ανθρώπους, σε συνδυασμό όμως με τα προβλήματα που δημιουργεί στις σχέσεις κρατών και ανθρώπων και τους πολέμους που διεξήχθησαν εξαιτίας του στις τελευταίες δεκαετίες. Επίσης αναφέρονται διεξοδικά τα προβλήματα ρύπανσης ατμόσφαιρας και θάλασσας και οι προτεινόμενες λύσεις για την αποφυγή τους. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Πετρέλαιο 6

8 Ο όρος πετρέλαιο αναφέρεται σε ένα σύνθετο μείγμα υδρογονανθράκων που απαντά μέσα στη γη σε αέρια, υγρή ή στερεή μορφή. Στην πιο γενική του έννοια το πετρέλαιο (αργό πετρέλαιο) είναι ένα υγρό, που αντλείται από κάποιο βάθος μέσω γεωτρήσεων. Οι υγρές και στερεές φάσεις του πετρελαίου απαντούν στο υπέδαφος και κυρίως στους πόρους των ιζηματογενών πετρωμάτων. Υπό κανονικές συνθήκες, οι φάσεις αυτές μεταναστεύουν ελεύθερα μέχρις ότου σταματήσουν σε κάποιο υπόγειο εμπόδιο ή παγιδευτούν. Στην υγρή και αέρια μορφή του, το πετρέλαιο είναι το σημαντικότερο από τα πρωτογενή <<απολιθωμένα >> (ορυκτά) καύσιμα. 1.1 Ιστορία πετρελαίου Η λέξη πετρέλαιο προέρχεται από την ελληνική λέξη πέτρα και τη λατινική oleum <<λάδι>> και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από το Γερμανό Ορυκτολόγο Αγκρικόλα, που περιέγραψε την απόληψη και την επεξεργασία σε μια πραγματεία του, που δημοσιεύθηκε το Η χρήση όμως του πετρελαίου από τον άνθρωπο φθάνει πολύ παλιά, μέχρι την προϊστορία. Πριν από τουλάχιστον χρόνια, οι Σουμέριοι, οι Ασσύριοι και οι Βαβυλώνιοι χρησιμοποίησαν τις μεγάλες επιφανειακές διαρροές πετρελαίου στο Χιτ του Ευφράτη, ενώ χρήση κατά διαφόρους τρόπους παρόμοιων διαρροών είναι γνωστή σε πολλά μέρη της Μεσοποταμίας και των γειτονικών περιοχών, που περιβάλουν την Ανατολική μεσόγειο. Στην αρχαιότητα η Νεκρά Θάλασσα ήταν γνωστή με την ονομασία Ασφαλτίτις Λίμνη, λόγω του ημιστερεού πετρελαίου που έβγαινε στις ακτές της από υποβρύχιες διαρροές. Οι κάτοικοι των κάτω περιοχών του Τίγρη και του Ευφράτη χρησιμοποιούσαν στέρεα παράγωγα (βιτουμένιο) ή την άσφαλτο με πολλούς τρόπους, επειδή υπήρχε έλλειψη φυσικής πέτρας και ξυλείας. Οι ανασκαφές στη Σούσα του Ιράν και στην Ουρ του Ιράκ αποκάλυψαν ότι οι κάτοικοι ανακάτευαν τα βιτουμένια με άμμο και ινώδη υλικά και τα χρησιμοποιούσαν στην κατασκευή αδρευτικών τάφρων και αναχωμάτων στα εκτεταμένα συστήματα άρδευσης της περιοχής. Είναι γνωστό επίσης, ότι γινόταν χρήση του πετρελαίου με τη μορφή κονιάματος πλίνθων, καθώς και στο καλαφάτισμα των πλοίων και στην κατασκευή των δρόμων. Το πετρέλαιο το χρησιμοποιούσαν επίσης στα χρώματα, στην κατασκευή αδιάβροχης ψάθας και αδιάβροχων καλαθιών και σαν συγκολλητικό στα μωσαϊκά και στις ένθετες εσωτερικές διακοσμήσεις, καθώς και στην κατασκευή 7

9 πολεμικών εργαλείων. Ήταν πολύ γνωστό στη μαγεία και την ιατρική, όπου χρησίμευε σαν καθαρτικό, σαν υγρό εντριβών και στις απολυμάνσεις Οι αρχαίοι Έλληνες γνώριζαν πολύ καλά πολλές χρήσεις των βιτουμένιων, τις γνώσεις τους όμως αυτές δεν τις μετέδωσαν στους Ρωμαίους κατακτητές. Οι Ρωμαίοι βέβαια χρησιμοποιούσαν στις κατασκευές τους κονιάματα από άλλες πηγές. Διάφορα είδη πίσσας, τα οποία προήλθαν από τους κέδρους του Λιβάνου, καθώς και από άλλα ξύλα σε περιοχές της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας ήταν τα υποκατάστατα των ορυκτών βιτουμένιων της Ανατολής. Πολλοί αρχαίοι συγγραφείς έχουν περιγράψει φυσικές εμφανίσεις πετρελαίου και αερίων, ιδιαίτερα στη περιοχή Μπακού, στην ΕΣΣΔ. Διαρροές από πετρέλαια και αέρια, που πήραν φωτιά πιθανόν από αστραπές, υπήρξαν το καύσιμο για τη δημιουργία των <<αιώνιων πύρων>>, που αποτέλεσαν τη βάση της πυροθεικής θρησκείας των αρχαίων Περσών. Στην Κίνα και τη Βιρμανία, πετρέλαιο είχε βρεθεί σε πηγάδια γεωτρήσεων για την ανακάλυψη αλμολοίπου. Αναφέρεται ότι οι Κινέζοι γύρω στο 200 πχ πραγματοποίησαν γεώτρηση για αλάτι σε βάθος 140 περίπου μέτρων, και ότι κατά τον 40 αιώνα μ.χ. χρησιμοποίησαν την ανάφλεξη του φυσικού αερίου που συνοδεύει το αλάτι, για να εξατμίσουν το αλμόλοιπο. Στους πρώτους Χριστιανικούς χρόνους, οι Άραβες ανέπτυξαν ενδιαφέρον για το αργό πετρέλαιο και τη διύλισή του σε φωτιστικό πετρέλαιο. Είναι πιθανόν ότι με την αραβική εισβολή στην Ισπανία, η τεχνική της απόσταξης του πετρελαίου μεταφέρθηκε στη δυτική Ευρώπη κατά τον 12ο αιώνα. Οι Ισπανοί ανακάλυψαν αποθέσεις εμποτισμών πετρελαίου στην Κούβα, στο Ανατολικό Μεξικό, στη Βολιβία, στον Ισημερινό και στο Περού. Οι Ολλανδοί έκαναν επίσης παρόμοιες ανακαλύψεις στην Ιάβα και τη Σουμάτρα. Οι πρώτοι εξερευνητές της περιοχής των Μεγάλων Λιμνών βρήκαν εμποτισμό πετρελαίου κοντά στην Κούβα, στη Νέα Υόρκη, στο Όιλ Κρηκ και στην Πενσυλβανία, όπου, όπως αναφέρουν οι ινδιάνοι το χρησιμοποιούσαν για θεραπευτικούς σκοπούς. Μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα η χρήση του φωτιστικού πετρελαίου στις Η.Π.Α. βρισκόταν στο ίδιο επίπεδο περίπου, που την είχαν αφήσει οι αρχαίοι Έλληνες και οι Ρωμαίοι. Η αυξανόμενη ανάπτυξη των αστικών κέντρων, που συνοδεύτηκε από την ανάγκη για καλύτερο φωτισμό και η αυξανόμενη ζήτηση λιπαντικών, προκάλεσε την ανάγκη νέων αναζητήσεων για πρόσθετες πηγές πετρελαίου. Οι φάλαινες είχαν γίνει πλέον σπάνιες και γύρω στα μέσα του 19ου αιώνα η κηροζίνη, που προέρχεται από την απόσταξη των γαιανθράκων, ήταν συνήθως προϊόν τόσο στην Ευρώπη όσο και στην Αμερική. Αργότερα η 8

10 Βιομηχανική επανάσταση είχε απαιτήσεις για πολύ φθηνότερες και περισσότερο προσιτές πηγές λιπαντικών και φωτιστικών μέσων και λόγω των αναγκών αυτών πραγματοποιήθηκε η πρώτη γεώτρηση ειδικά για την αναζήτηση πετρελαίου. Το πρώτο πηγάδι που διανοίχτηκε από τον Έντγουιν Ντρέικ στη δυτική Πενσυλβάνια και αποπερατώθηκε τον Αύγουστο του 1859 σε βάθος 21 μέτρων (η),άνοιξε το δρόμο στη βιομηχανία του πετρελαίου και τη σύγχρονη βιομηχανική εποχή. Μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα, από τα αποστακτήρια γαιανθράκων, που υπήρχαν τότε, άρχισε η επεξεργασία φθηνού πετρελαίου από τα υπόγεια αποθέματα. Η ανακάλυψη νέων πετρελαϊκών πεδίων, πριν από τον 20ο αιώνα, επεκτάθηκε και κάλυψε 14 πολιτείες των Η.Π.Α., από το Γουαιομινγκ ως το Τέξας. Την ίδια περίοδο πεδία πετρελαίου ανακαλύφθηκαν στην Ευρώπη και την Άπω Ανατολή. Με την αρχή του 20ου αιώνα η Βιομηχανική Επανάσταση, που χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση του αυτοκινήτου, είχε προχωρήσει τόσο πολύ, ώστε το επεξεργασμένο πετρέλαιο για φωτιστική χρήση έπαυσε να έχει την πρώτη σημασία και η πετρελαϊκή βιομηχανία έγινε η πρώτη πηγή ενέργειας στον κόσμο. Σήμερα το πετρέλαιο αποτελεί σημαντική πρώτη ύλη στη βιομηχανία των πετροχημικών, αλλά τη μεγαλύτερη εφαρμογή βρίσκει στην παραγωγή ενέργειας, από την οποία εξαρτάται το παρόν και το μέλλον της παγκόσμιας κοινωνίας. 1.2 Γεωλογία πετρελαίου Φυσικές ιδιότητες Το πετρέλαιο αποτελείται από μια σειρά συγγενικών, συνθέτων υδρογονανθράκων, που ποικίλουν από το ελαφρύ αέριο, μεθάνιο, μέχρι τα πιο βαρέα στερεά βιτουμένια. Τα διάφορα μίγματα, που συνιστούν το υγρό ή το αργό πετρέλαιο, διαχωρίζονται με κλασματική απόσταξη σε αυξανόμενες θερμοκρασίες. Τα συστατικά του μίγματος, από τα ελαφρύτερα προς τα βαρύτερα, είναι τα ελαφρά αέρια και οι ελαφροί διαλύτες, οι βενζίνες, το φωτιστικό πετρέλαιο, το ακάθαρτο πετρέλαιο, τα ορυκτέλαια, τα διάφορα υπόλοιπα και τέλος η άσφαλτος και η παραφίνη. Επειδή η χημική σύσταση των πετρελαίων κυμαίνεται, οι φυσικές ιδιότητες, όπως το χρώμα, το βάρος και το ιξώδες, διαφέρουν επίσης σημαντικά. Τα πετρέλαια είναι, συνήθως λιπαρά ή ελαιώδη στην αφή, αλλά η συνοχή τους κυμαίνεται από τη λεπτόρρευστη βενζίνη ως την παχύρρευστη ιξώδη άσφαλτο. 9

11 Σε μορφή λεπτών στιβάδων τα πετρέλαια περνούν από όλους τους βαθμούς ημιδιαφάνειας μέχρι την αδιαφάνεια και ανακλούν το φως, παρουσιάζοντας κίτρινα, πράσινα, κόκκινα και καστανά ως μαύρα χρώματα. Το αργό πετρέλαιο δεν αναμιγνύεται με το νερό και είναι ελαφρύτερο από αυτό, με αποτελέσματα να μπορεί να επιπλέει. Ειδικό βάρος είναι ο λόγος ίσων όγκων ενός υλικού και του καθαρού νερού (που λαμβάνεται ως μονάδα). Επειδή ο όγκος ενός υγρού επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και την πίεση, το βάρος του πετρελαίου υπολογίζεται σε σταθερές συνθήκες θερμοκρασίας 16 C και πίεσης μιας ατμόσφαιρας. Η κλίμακα των βαθμών του Αμερικάνικου Ινστιτούτου Πετρελαίου (βαθμοί APL) βασίζεται στο καθαρό νερό, που αυθαίρετα ορίζεται ότι έχει 10 C βαθμούς APL. Παρακάτω δίνονται παραδείγματα των σχέσεων της κλίμακας βαθμών APL με τα ειδικά βάρη των πετρελαίων στα φυσιολογικά τους όρια : Ειδικό βάρος σε 16C Βαθμοί APL 1,0000 (καθαρό νερό) 10 0, , , , , ΠΙΝΑΚΑΣ 1.1 Βαθμοί APL σε σχέση με το ειδικό βάρος Το αργό πετρέλαιο, που κυμαίνεται ανάμεσα στους 5 C και 30 C βαθμούς APL, είναι και το πιο σύνηθες και αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής. Το ειδικό βάρος του αργού πετρελαίου έχει γενικά την τάση να μειώνεται όσο αυξάνεται το βάθος, με αντίστοιχη αύξηση των βαθμών APL. Το ίδιο φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί σε ένα μόνο πετρελαϊκό πεδίο με διαφορετικά κοιτάσματα σε διαφορετικά βάθη. Ωστόσο, υπάρχουν και αξιοσημείωτες εξαιρέσεις, όπως το μεγάλο πετρελαϊκό πεδίο Μπουργκάν στο Κουβέιτ και ένας αριθμός άλλων πεδίων στις πετρελαιοφόρες επαρχίες του Μπακού στην ΕΣΣΔ. Η τιμή του αργού πετρελαίου βασίζεται συνήθως στο ειδικό βάρος. Τα ελαφρύτερα πετρέλαια έχουν υψηλότερη τιμή, επειδή περιέχουν μεγαλύτερα ποσά υδραγοναθράκων της βενζίνης, που λαμβάνονται ευκολότερα και αφήνουν περισσότερο κέρδος. Τα άχρωμα ή ανοιχτόχρωμα πετρέλαια έχουν τους 10

12 υψηλότερους βαθμούς APL, αυτά με μέσες τιμές ειδικού βάρους έχουν συνήθως πράσινο χρώμα, ενώ οι βαρύτερες ποικιλίες έχουν διάφορα σκούρα χρώματα, που φθάνουν ως το μαύρο. Επειδή το πετρέλαιο βρίσκεται πάντα σε θερμοκρασία ανώτερη από το σημείο ζέσης μερικών συστατικών του (το μεθάνιο, π.χ. έχει σημείο ζέσης -164ο C ), τα πιο πτητικά από αυτά διαφεύγουν συνεχώς στην ατμόσφαιρα, εκτός και αν εμποδίζονται. Από την άλλη πλευρά, όμως, τα σημεία ζέσης μερικών συστατικών του βρίσκονται σε υψηλές θερμοκρασίες και έτσι είναι αδύνατος ο καθορισμός ενός σημείο ζέσης, κοινού για όλα τα συστατικά του αργού πετρελαίου. Για τον ίδιο λόγο είναι αδύνατον να μιλήσουμε και για σημείο πήξης του πετρελαίου, αφού τα διάφορα συστατικά του στερεοποιούνται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Σημαντική επίσης είναι και η θερμοκρασία κάτω από την οποία το αργό πετρέλαιο γίνεται πλαστικό και δε ρέει. Η θερμοκρασία αυτή προσδιορίζεται πάντοτε και κυμαίνεται από 32ο Cμέχρι και κάτω από -57o C. Το ιξώδες του πετρελαίου καθορίζεται από το μέτρο της αντίστασης μιας ορισμένης ποσότητας στη ροή, μέσα από μια σταθερή δίοδο, σε δεδομένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Όσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες, τόσο περισσότερος χρόνος απαιτείται για τη ροή. Το ιξώδες του πετρελαίου βασικά προσδιορίζεται από την ποσότητα των περιεχόμενων διαλυμένων αερίων και τη θερμοκρασία του υγρού. Όσο περισσότερο αέριο υπάρχει σε κατάσταση διάλυσης και όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μικρότερο είναι το ιξώδες. Καθώς το ιξώδες του πετρελαίου μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, το ιξώδες του αργού πετρελαίου, μέσα στο πέτρωμα παγίδευσης κάτω από την επιφάνεια μειώνεται ανάλογα με το βάθος στο οποίο βρίσκεται. Καθώς αυξάνεται το βάθος ενταφιασμού του πετρώματος αποθήκευσης, αυξάνεται και η πίεση που αναπτύσσεται πάνω στους υγρούς ή αέριους υδρογονάνθρακες. Η πίεση αυτή που εξαρτάται από το βάθος, μπορεί να κυμαίνεται από μερικά έως πολλές δεκάδες γραμμάρια ανά εκατοστόμετρο. Έτσι, η ποσότητα του αέριου, που μπορεί να διαλυθεί στο πετρέλαιο, αυξάνεται με το βάθος και ο όγκος του διαλύματος (πετρέλαιο και διαλυμένο μέσα σε αυτό το αέριο) αυξάνεται επίσης, μέχρις ότου το πετρέλαιο κορεστεί σε αέριο (σημείο φυσαλίδας). Στα μεγάλου βάθους και υψηλών πιέσεων αποθέματα το πετρέλαιο μπορεί να περιέχει διαλυμένο αέριο με όγκο 150 φορές μεγαλύτερο από αυτόν, που θα περιείχε στην επιφάνεια. Καθώς το πετρέλαιο ανέρχεται στην επιφάνεια από το χώρο αποθήκευσης του και η πίεση μειώνεται, το διαλυμένο αέριο αποχωρίζεται από το διάλυμα και ο όγκος του πετρελαίου στο χώρο αποθήκευσης μειώνεται (stock-tank 11

13 oil). Με αυτή την απώλεια του διαλυμένου αερίου στην επιφάνεια, το αργό πετρέλαιο γίνεται πυκνότερο και με μεγαλύτερο ιξώδες. Το αργό πετρέλαιο στις Η.Π.Α. μετράται σε βαρέλια των 42 γαλονιών. Το βάρος κάθε βαρελιού με πετρέλαιο 30 βαθμών APL είναι 138,8 περίπου χιλιόγραμμα. Σε πολλές χώρες χρησιμοποιείται ο μετρικός τόνος. Για πετρέλαιο των ίδιων βαθμών APL, ο μετρικός τόνος ισούται 7,2 περίπου βαρέλια Η.Π.Α Χημικά Χαρακτηριστικά Μολονότι το πετρέλαιο αποτελείται βασικά από χημικές ενώσεις δυο μόνο στοιχείων, του υδρογόνου και του άνθρακα, δημιουργείται ωστόσο μια μεγάλη ποικιλία σύνθετων μοριακών δομών. Άσχετα με τις φυσικές ή χημικές μεταβολές, σχεδόν όλοι οι τύποι αργού πετρελαίου περιέχουν 82%-87% άνθρακα κατά βάρος και 12%-15% υδρογόνο. Οι πιο ιξώδεις άσφαλτοι περιέχουν 80%-85% άνθρακα και 8%-11% υδρογόνο. Οι διάφοροι τύποι αργού πετρελαίου μπορούν να διαχωριστούν σε τρεις βασικές ομάδες: παραφινέλαια, ναφθέλαια και αρωματικά πετρέλαια. Τα περισσότερα είναι μίγματα των τριών αυτών τύπων σε διάφορες και προφανώς, άπειρες αναλογίες, και κανένα πετρέλαιο δεν έχει τη ίδια σύσταση με άλλο, αν προέρχονται από διαφορετικά κοιτάσματα. Οι πιο κοινοί υδρογονάνθρακες, τόσο στο αργό πετρέλαιο όσο και στο φυσικό αέριο, είναι οι παραφίνες. Πρόκειται για κορεσμένους υδρογονάνθρακες με δομή απλής αλυσίδας του τύπου ΟνΗ2ν+2...Τα αέρια των παραφινών, με πιο σταθερό και σύνηθες μέλος το μεθάνιο ή <<αέριο ελών>>, αποτελούν τα περισσότερα φυσικά αέρια, ενώ τα υγρά σε κανονική θερμοκρασία μέλη της σειράς, που ζέουν ανάμεσα στους 40ο C και στους 200 ο C είναι τα σπουδαιότερα συστατικά της βενζίνης. Η σειρά των παραφινών έχει μικρές πυκνότητες και επομένως υψηλότερους βαθμούς APL. Τα κατάλοιπα της επεξεργασίας είναι οι πλαστικοί και στερεοί παραφινικοί κηροί. Η σειρά των ναφθανίων έχει τον γενικό τύπο CvH2v και δομή κορεσμένων κλειστών δακτυλίων. Τα ναφθένια δίνουν σημαντικά υγρά προϊόντα κατά την απόσταξη τους, αλλά σχηματίζουν επίσης τα περισσότερα από τα σύνθετα κατάλοιπα των ομάδων με υψηλότερο σημείο ζέσης και έτσι παρουσιάζονται βαρύτερα, με χαμηλότερους βαθμούς APL. Τα κατάλοιπα της διύλισης είναι άσφαλτοι και το αντίστοιχο πετρέλαιο ονομάζεται αργό πετρέλαιο ασφαλτικής βάσης. 12

14 Η αρωματική σειρά έχει τον γενικό τύπο CvH2v+6 και αποτελείται από ακόρεστους υδρογονάνθρακες με δομή κλειστού δακτυλίου. Το πιο σύνηθες μέλος, το βενζόλιο (C6H6) υπάρχει σε όλα τα πετρέλαια, αν και η σειρά αυτή των υδρογονανθράκων αποτελεί γενικά μικρό μόνο ποσοστό των περισσότερων πετρελαίων. Εκτός από τα αναρίθμητα μίγματα υδρογονανθράκων που αποτελούν το αργό πετρέλαιο, η σύνθεση του περιλαμβάνει επίσης θείο, άζωτο και οξυγόνο σε μικρές άλλα συχνά σημαντικές, ποσότητες. Το θείο που βρίσκεται σε ελεύθερη μορφή, σαν αέριο υδρόθειο ή σαν συστατικό οργανικών ενώσεων, βρίσκεται συνήθως σε περιεκτικότητα 0,1%- 5% κατά βάρος. Τα πετρέλαια με λιγότερο από 5% θείο ανήκουν στην καλύτερη ποιότητα των «χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο πετρελαίων», την οποία επέβαλε η σύγχρονη οικολογική θεώρηση για τα αυστηρά όρια προστασίας του αέρα από τη ρύπανση. Σήμερα η απομάκρυνση της περίσσειας του θείου κατά τη διύλιση αποτελεί συνήθη πρακτική. Οι ενώσεις του θείου είναι βαριές και έτσι τα βαρύτερα πετρέλαια έχουν μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε θείο. Το οξυγόνο με περιεκτικότητα μικρότερη από 2% κατά βάρος μπορεί να είναι πάντα είτε με την μορφή ελεύθερου οξυγόνου είτε πιο συχνά σαν συστατικό των βαρύτερων υδρογονανθράκων. Έτσι τα βαρύτερα πετρέλαια περιέχουν και περισσότερο οξυγόνο. Το άζωτο, γενικά σε περιεκτικότητες κάτω από 0,1% κατά βάρος, υπάρχει ουσιαστικά σε όλα τα πετρέλαια, αλλά βρίσκεται ως μέρος του σε διύλιση, με την ταυτόχρονη παρουσία του φυσικού αερίου Προέλευση του Πετρελαίου Παρά την κοινή εμφάνιση των υγρών και των αερίων μορφών του πετρελαίου και τις έρευνες που έχουν γίνει από πολλούς επιστήμονες, παραμένουν ακόμα άλυτα προβλήματα που αφορούν την προέλευσή του. Αναγνωρίζεται,βέβαια, ότι η αρχική πηγή του άνθρακα και του υδρογόνου βρίσκονται στα πρωτογενή υλικά της αρχέγονης Γης. Ωστόσο, είναι γενικά αποδεκτό, ότι τα δύο αυτά στοιχεία πρέπει να περάσουν από μια οργανική φάση για να συνδυαστούν στα πολυποίκιλα σύνθετα μόρια, που αναγνωρίζονται στους υδρογονάνθρακες των πετρελαίων. Υπάρχουν πολλές γεωχημικές και γεωλογικές αιτίες που στηρίζουν αύτη την άποψη και μια συνοπτική περιγραφή μερικών από αυτές δίνεται παρακάτω : 13

15 1) Το πετρέλαιο συνδέεται συνήθως με θαλάσσιας προέλευσης ιζηματογενή πετρώματα, που περιέχουν όμως και ηπειρωτικά ιζήματα. Αντίθετα, υπάρχει παντελής έλλειψη εκμεταλλεύσιμων κοιτασμάτων πετρελαίου, εκεί, όπου υπάρχουν μόνο εκρηξιγενή και μεταμορφωμένα πετρώματα. 2) Η ικανότητα του πετρελαίου να στραφεί προς το επίπεδο του πολωμένου φωτός περιορίζεται σχεδόν αποκλειστικά σε ενώσεις με βιογενή προέλευση. 3) Οι περισσότεροι τύποι πετρελαίου περιέχουν σύνθετους υδρογονάνθρακες που ονομάζονται πορφυρίνες και σχηματίζονται από την πράσινη χρωστική των φυτών, τη χλωροφύλλη ή από κόκκινη χρωστική του αίματος, την αιμίνη. 4) Ο λόγος των ισοτόπων του άνθρακα C/ C δείχνει ότι το πετρέλαιο σε μεγάλο μέρος του είναι δυνατόν να προέρχεται από τα λιπίδια των οργανισμών. 5) Πολλοί πετρελαιοειδείς υδρογονάνθρακες έχουν βρεθεί σε πρόσφατα θαλάσσια ιζήματα, καθώς και σε εδάφη σε πολλές περιοχές του κόσμου. Οι εμφανίσεις αυτές αποτελούν έναν κρίκο σύνδεσης ανάμεσα στους σημερινούς ζώντες οργανισμούς και στα πετρέλαια που έχουν βρεθεί στα ιζήματα παλαιοτέρων γεωλογικών εποχών. 14

16 ΕΙΚΟΝΑ 1.1: Προβλήτα Ασπροπύργου Οργανογενή υλικά του πετρελαίου Η οργανική ύλη, που είναι η πηγή των περισσοτέρων πετρελαίων, έχει πιθανώς προέλθει από τα μονοκύτταρα πλαγκτονικά φυτά, όπως τα Διάτομα και τα Κυανοφύκη, καθώς και από τα μονοκύτταρα πλαγκτονικά ζώα, όπως τα Τρηματοφόρα, που ζουν σε περιβάλλοντα γλυκών, υφάλμυρων ή θαλάσσιων νερών. Οι απλές αυτές μορφές ζωής υπήρξαν άφθονες στις θάλασσες πολύ πριν από την αρχή του Παλαιοζωικού (570 εκατομμύρια χρόνια πριν) και μπορεί να αποτέλεσαν την πηγή δημιουργίας του πετρελαίου, που υπάρχει σε πετρώματα του Προκαμβρίου και του Κατώτερου Παλαιοζωικού. Είναι επίσης πιθανόν, οι οργανισμοί αυτοί να συμμετείχαν και στο σχηματισμό μεγάλου μέρους του πετρελαίου που υπάρχει σε πετρώματα. Επί πλέον και χερσαία φυτά, που παρασύρθηκαν από τα ποτάμια μέσα στις λίμνες και στις θάλασσες, υπήρξαν προφανώς πηγή προέλευσης μερικών πετρελαίων. Οι μεγαλύτεροι θαλάσσιοι 15

17 οργανισμοί όπως τα Μαλάκια, τα Κοράλλια, τα Καρκινοειδή και τα Οστρακοειδή δεν ήταν αρκετά άφθονα, ώστε να αποτελέσουν πηγή σχηματισμού πετρελαίου. Η οργανική ύλη διακρίνεται στις παρακάτω τάξεις : Πρωτεΐνες (αμινοξέα), υδατάνθρακες (σάκχαρα, κυτταρίνη), λιγνίνη, χρωστικές (εδώ ανήκουν οι πορφυρίνες ) και τα λιπίδια (λίπη, λιπαρά οξέα). Όλα, έκτος από τη λιγνίτη, υπάρχουν στους ζώντες οργανισμούς των φυτών και των ζώων. Τα υλικά των πετρελαίων ανήκουν στις παραπάνω ομάδες των ζώντων οργανισμών. Οι πρωτεΐ νες και τα αμινοξέα τους διασπώνται σχετικά εύκολα και πιθανώς, πολύ λίγο συνεισφέρουν στο σχηματισμό των πρωτογενών υλικών των πετρελαίων. Οι υδατάνθρακες αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της φυτικής και ζωικής ύλης, αποσυντίθεται γρήγορα και σχεδόν ολοκληρωτικά, αλλά μπορούν να δώσουν ένα λογικό πρωτογενές υλικό για μερικούς τύπους πετρελαίων. Οι λιγνίνες θεωρούνται σαν ένας πολύ σημαντικός παράγοντας της δημιουργίας οργανικών αποθέσεων από χερσαία φυτά. Βεβαία, τα χερσαία φυτά έχουν συνεισφέρει κατά πολύ στην δημιουργία των κοιτασμάτων γαιανθράκων και λιγνίτη,αλλά ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι αυτά πιθανώς αποτέλεσαν και τις προγονικές μορφές των υδρογονανθράκων των πετρελαίων. Οι χρωστικές και ιδιαίτερα οι πορφυρίνες, αποτελούν μια ελάχιστη, αλλά αναγνωρισμένη ύλη του αργού πετρελαίου. Πιθανό είναι επίσης τα λιπίδια να αποτελούν την κύρια και πρωτογενή ύλη σχηματισμού των πετρελαίων. Από βιοχημική άποψη, τα λιπίδια (λίπη και λιπαρά οξέα) είναι αδιάλυτα στο νερό, διαλύονται όμως στον αιθέρα, στο βενζόλιο ή στο χλωροφόρμιο. Μερικά πλαγκτονικά φυτά (φυτοπλαγκτόν) κατά τη φωτοσύνθεση παράγουν και αποθηκεύουν λιπαρά έλαια. Επί πλέον, οι λόγοι 13C/12C στο πετρέλαιο μοιάζουν πολύ με τους λόγους των λιπιδίων στα διάφορα πλαγκτονικά φυτά. Επειδή τα λιπίδια, που περιέχουν τους πιο στενά σχετιζόμενους με το πετρέλαιο υδρογονάνθρακες, είναι πολύ πιο σταθερά από τις υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες και τους υδατάνθρακες και θα μπορούσαν εξίσου να αποτελέσουν τη δομική πρώτη ύλη του πετρελαίου. Είναι γνωστό, ότι οι ζώντες οργανισμοί δεν παράγουν ούτε συνθέτουν πετρέλαιο και ότι προτού δημιουργηθεί πραγματικό πετρέλαιο, απαιτείται μία περαιτέρω εξέλιξη μετά την απόθεση, όταν στην οργανική ύλη επιδρούν οι διεργασίες της διαγένεσης (φυσικές και χημικές μεταβολές) επί κάποιο χρονικό διάστημα. 16

18 1.2.5 Σχηματισμός των στρωμάτων πρωτογενούς προέλευσης Η συντήρηση των οργανικών υλών μετά από το θάνατο των οργανισμών γίνεται καλύτερα, όταν ενταφιαστούν γρήγορα και περιβληθούν από λεπτόκοκκα αργιλικά ιζήματα κατά μήκος των θαλάσσιων περιθωρίων, ιδιαίτερα κοντά σε ποτάμια δέλτα. Κάτω από αυτές τις συνθήκες οι υδρογονάνθρακες του πρωτοπετρελαίου διατηρούνται αρκετά καλά, ώστε να υποστούν αργότερα τις χημικές και φυσικές μεταβολές (διαγένεση), που θα τους μετατρέψουν σε πραγματικό πετρέλαιο. Οι ίδιες κατάλληλες συνθήκες έχουν επίσης βρεθεί κατά το παρελθόν σε ικανοποιητικό βαθμό και στα υδατικά, μη θαλάσσια περιβάλλοντα (π.χ. λίμνες) σε πολλά μέρη του κόσμου, όπως στις αποθέσεις της παλαιάς εσωτερικής λίμνης της λεκάνης Ουίντα στη Γιούτα (Η.Π.Α.), στη λεκάνη της Βιέννης στην Ευρώπη και σε τμήματα της ανατολικής και δυτικής λεκάνης της Βενεζουέλας. λεπτόκοκκα Η γρήγορη κάλυψη του πρωτογενούς υλικού των πετρελαίων από ιζήματα και η προφύλαξή του από τα απορριμματοφάγα ζώα του βυθού αποτελούν το πρώτο στάδιο. Στη συνέχεια, η συντήρηση του από την άμεση και ολοκληρωτική αποσύνθεση μπορεί να συμβεί μόνο με την ύπαρξη αναερόβιων βακτηρίων. Ο τύπος αυτός των βακτηρίων επιτρέπει τη συντήρηση του υλικού κάτω από ένα αναγωγικό (ελεύθερο από οξυγόνο) περιβάλλον. Είναι, βέβαια, εντελώς αμφίβολο το γεγονός, ότι τα βακτήρια μπορούν να παράγουν πετρέλαιο ( με εξαίρεση το αέριο μεθάνιο) και δεν υπάρχουν θετικά στοιχεία βακτηριακής δράσης σε ιζήματα κάτω από βάθη μερικών δεκάδων μέτρων. Φαίνεται ότι τι κύριο αποτέλεσμα της δράσης των βακτηρίων είναι η συμβολή τους στη δημιουργία του αναγωγικού περιβάλλοντος που προφυλάσσει το ήδη σχηματισμένο πρωτοπετρέλαιο και έτσι γίνεται δυνατός ο περαιτέρω σχηματισμός του πραγματικού πετρελαίου. Στο παρελθόν, όπως και σήμερα, υπήρξαν τμήματα των θαλασσών, καθώς και περιοχές πίσω από υφάλους ή υποθαλάσσιες ράχες, όπου η περιορισμένη κίνηση των νερών πιθανώς είχε ως αποτέλεσμα την επικράτηση αναγωγικού περιβάλλοντος. Εκεί, όπου οι πιο ευνοϊκές για την διατήρηση της οργανικής ύλης αναγωγικές συνθήκές συνοδεύονται από γρήγορη συσσώρευση λεκτόκοκκων ιζημάτων σε μια περιοχή γρήγορης καταβύθισης, σχηματίζονται στρώματα αρκετού πάχους και στην περιοχή αυτή θεωρείται, ότι απαντούν οι καταλληλότερες προϋποθέσεις για τον σχηματισμό πετρελαίου. Εκτός από λεπτόκοκκα ιζήματα, που είναι αναγκαία για τον ενταφιασμό και 17

19 τη διατήρηση της οργανικής ύλης, απαραίτητη είναι και η παρουσία περισσότερο χονδρόκοκκων άμμων ή ανθρακικών πετρωμάτων, που θα λειτουργήσουν ως πορώδεις φορείς ή στρώματα αποθήκευσης (ταμιευτήρες) του πετρελαίου. Αν δεν υπάρχουν αυτά τα πορώδη στρώματα αποθήκευσης, τότε όλο το πετρέλαιο που θα σχηματιστεί θα παραμείνει στα στρώματα πρωτογενούς προέλευσης και δεν θα μπορέσει να συγκεντρωθεί σε εκμεταλλεύσιμες ποσότητες. Η στενή σχέση των κατάλληλων στρωμάτων αποθήκευσης πετρελαίου στα περιβάλλοντα ανθρακικών υφάλων και στις γειτονικές τους περιοχές τροφοδοσίας πρωτογενούς υλικού αποτελεί μία εξήγηση της σημασίας των υφάλων, στη συγκέντρωση του πετρελαίου. Η πολύ συνήθης σύνδεση των εβαπορικών (αλατιού και ανυδρίτη) με σειρές στρωμάτων, που περιέχουν πετρέλαιο και φυσικό αέριο, πιθανώς έχει σχέση με το γεγονός ότι οι εβαπορίτες και τα πετρέλαια σχηματίζονται σε κλειστές θαλάσσιες λεκάνες. Οι κλειστές αυτές λεκάνες θεωρούνται από πολλούς γεωλόγους ότι αποτελούν πρoϋπόθεση για την απόθεση εβαπορικών, αλλά σχηματίζουν επίσης ένα εξαιρετικό περιβάλλον για την συσσώρευση και την συντήρηση πλαγκτονικών οργανισμών. Το συνολικό πάχος των αποθέσεων που σχηματίζουν στρώματα μπορεί να κυμαίνεται από μερικά μόνο μέτρα μέχρι και πάνω από μέτρα. Το πετρέλαιο σήμερα απαντά σε βάθη μεγαλύτερα από 30 μέτρα μέχρι και πάνω από μέτρα. Ο ενταφιασμός αυτός μπορεί να δημιουργήσει σημαντικές μεταβολές στο περιβάλλον το αρχικού πρωτογενούς υλικού. Η σημαντική αύξηση του βάρους των υπερκείμενων ιζημάτων έχει σαν αποτέλεσμα τη συνεχή αποβολή του ενδιάμεσου νερού, που περιέχεται στην ιλύ και στον άργιλο, την συνεχή συμπίεση των ιζημάτων και την επακόλουθη περαιτέρω καταβύθιση. Το γεγονός ότι τα πετρέλαια όλων. των βυθών μπορούν να βρεθούν είτε λίγα μέτρα κάτω από την επιφάνεια είτε κάτω από τα 7.500, δείχνει με σαφή τρόπο ότι η άμεση πίεση δεν έχει κανένα αποτέλεσμα στον σχηματισμό πετρελαίου. Υπάρχουν επίσης πολλοί λόγοι για να βεβαιωθεί κανείς ότι τα περισσότερα πετρέλαια δεν έχουν ποτέ εκτεθεί σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 1000C, μολονότι σε ορισμένες περιπτώσεις το πετρέλαιο παραλαμβάνεται σε θερμοκρασίες μέχρι και 1700C. Τόσο υψηλές θερμοκρασίες συναντούν τα γεωτρύπανα μόνο σε περιοχές πολύ μεγάλων γεωθερμικών βαθμίδων και αυτές υπερβαίνουν κατά πολύ τις συνήθεις θερμοκρασίες. Δεν υπάρχει κανένας λόγος να θεωρήσουμε ότι οι θερμοκρασίες του υπεδάφους στις περισσότερες μεγάλες πετρελαϊκές περιοχές, έφθασαν ποτέ αυτές τις ακραίες τιμές που απαιτούνται για 18

20 την μετατροπή της οργανικής ύλης σε πετρέλαιο, τιμές που υπερβαίνουν τους 3500C. Έχει υποστηριχθεί ότι με δεδομένη την πολύ μεγάλη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου, η δημιουργία του πετρελαίου θα μπορούσε να ολοκληρωθεί σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες από αυτές που απαιτούνται στο εργαστήριο για τη μετατροπή του πρωτοπετρελαίου των σύγχρονων ιζημάτων των βυθών ή των βιτουμενιούχων σχιστόλιθων σε πετρέλαιο. Βέβαια, πολλοί ερευνητές δε δέχονται αυτή την άποψη. Έχει επίσης υποστηριχθεί ότι η παρουσία ορισμένων καταλυτών, που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα διυλιστήρια, πιθανώς θα διευκόλυνε την δημιουργία πετρελαίου κατά την διάρκεια του γεωλογικού χρόνου. Τέτοιοι καταλύτες είναι και μερικά όξινα πυριτικά ορυκτά, που απαντούν σε ορισμένες αργίλους. Οι αντίπαλοι αυτής της θεωρίας υποστηρίζουν, ότι η παρουσία αμετάβλητων βιτουμενιούχων σχιστόλιθων σε πολύ παλαιά πετρώματα δείχνει πως οι χαμηλές θερμοκρασίες, ακόμη και με την πάροδο του γεωλογικού χρόνου, δεν μπορούν να προκαλέσουν σχηματισμό πετρελαίου Η σχέση με το φυσικό αέριο Δεδομένου ότι όλες οι συγκεντρώσεις υγρού πετρελαίου συνδέονται με την παρουσία φυσικού αερίου, ένας αριθμός ερευνητών έχει υποστηρίξει ότι η προέλευση του αερίου είναι ίδια με την προέλευση του πετρελαίου. Συνήθη εξαίρεση αποτελεί το μεθάνιο που είναι αέριο προϊόν βακτηριακής αποσύνθεσης φυτικών υλών. Πολλές συγκεντρώσεις φυσικού αερίου δε συνδέονται με υγρού ς υδρογονάνθρακες και έτσι είναι πιθανόν η προέλευση ορισμένων φυσικών αερίων να διαφέρει από αυτή του υγρού πετρελαίου. Λόγου χάρη, στο μεγάλο πεδίο φυσικού αερίου στο Γκρόνινγκεν της Ολλανδίας, το οποίο βρίσκεται μέσα σε πετρώματα του Περμίου, η παρουσία του φυσικού αερίου οφείλεται στην ενανθράκωση των υποκειμένων γαιανθράκων του Λιθανθρακοφόρου ορίζοντα, λόγω της αυξημένης θερμοκρασίας σε τόσα μεγάλα βάθη. Έχει επίσης σημειωθεί σε ορισμένες περιοχές ότι η πυκνότητα των υδρογονανθράκων αυξάνεται με το βάθος. Είναι πιθανόν ότι οι υγροί υδρογονάνθρακες δεν μπορούν να υπάρξουν σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 180ο^ Σε ορισμένες περιοχές και σε εξάρτηση με την γεωθερμική βαθμίδα, δεν θα έπρεπε να υπάρχουν υγροί υδρογονάνθρακες στα βάθη που φτάνει σήμερα ένα γεωτρύπανο, αλλά θα έπρεπε να μετατρέπονταν σε ξηρό αέριο. Σε άλλες περιπτώσεις, η παρουσία μεγάλων αποθεμάτων αερίου σε μικρότερα βάθη, πρέπει να είναι αποτέλεσμα της μετατροπής των υγρών υδρογονανθράκων σε αέρια, φάση, μετά την έκθεσή τους σε θερμοκρασίες 19