Kőolaj fold1.ftt.uni-miskolc.hu/~foldshe/telep05.htm
http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/inter.html
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 1854 - : kerozin világításra
Marco Polo a Baku olaj felszíni szivárgásnál kb. 1271
B. Első olajkútak 1.Kína, 347 A.D.: kőfúró bambuszhoz kötve 2. Baku, 1848 3. Bobrka, Lengyelország, 1854 4. Ontario, Kanada, 1858 5. Titusville, Pennsylvania, USA, 1859
II. DRAKE OLAJKÚTJA A. Történelem B. 1859 augusztus 27 21,18 m mélység Felső Devon Riceville agyag képződmény homok-gazdag horizonttal
Drake olajkútja, 1866
Foster Farm Olaj Vállalat., Pioneer Run, 1865
III. DRAKE UTÁN 1901,Texas 1911,California 1930s, Mexikói Öböl 1914, Maracaibo Medence, Venezuela 1918, Golden Lane, Mexico
Spindletop olajmező, Texas Gusher (50 m), 1901
Boiler Avenue, 1903
South Belridge olajmező (1911), California
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.
Proved oil reserves at end 2004
Figure 11.4 World Crude Oil and Natural Gas Reserves, January 1, 2005 http://www.eia.doe. gov/emeu/aer/pdf/p ages/sec11_8.pdf
Fosszilis energia-potenciál
A világ várható szénhidrogén-kitermelése, milliárd hordó olajegyenérték
Az eredeti kőolajvagyon nagysága és (sötéttel) az eddig kitermelt mennyiség, milliárd hordó
A földgázkészletek megoszlása és (sötéttel) a már kitermelt hányad, ezer milliárd köbláb
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.
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)
A kőolaj és földgáz keletkezése A kőolaj és földgázképződés kiindulási anyaga az elhalt élőlények szerves anyaga. A folyamat során az élõlényeket felépítõ fehérje-, zsír- és szénhidrátmolekulák elemeikre (C, H, N, O) bomlanak, bomlanak hogy megnövekedett hőmérséklet és nyomásviszonyok mellett szénhidrogén-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 kőszénképződéshez hasonlóan oxigénszegény környezetben történhet. Ilyen feltételek 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.
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: 60-175°C-ig tart, amely 4 km körüli maximális mélységnek felel meg. A szakaszt olaj-ablaknak is nevezik, utalva a kőolaj elkülönülésére.
3. Metagenezis: Csak metán keletkezik az előzőkben elkülönült szénhidrogének termális átváltozásával. Az átalakulásban
A szénhidrogénképződés intenzitásának változása a hőmérsékletnövekedéstől (betemetődéstől) függően
döntõ szerepe a hõmérsékletnek van, az idõ és a nyomás szerepe alárendelt. A szénhidrogén-képzõdés intenzitása a hõmérséklettel exponenciális, az idõvel lineáris összefüggésben van.
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.
Az elsődleges és másodlagos migráció Felhalmozódás akkor elvi vázlata (Somfai, 1981) következik be, ha az impermeábilis fedőkőzet megakadályozza a további migrációt, és a szénhidrogének a tárolókőzetben (rezervoár) létrejött csapdában rekednek. Rezervoár és csapda
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 m2 az áteresztőképesség, ha 1m2 felületen 1 Pa-s dinamikai viszkozitású folyadék 1 m3/sec sebességgel átáramolva 1 m hosszon 1 Pa nyomáscsökkenést okoz.
A csapda a szénhidrogének felhalmozódási helye. Típusai: Szerkezeti csapda: deformáció, gyűrődés, törés eredménye. A leggyakoribb típusa az antikilinális. 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.
A szerkezeti (bal), litológiai (középső) és sztratigráfiai(jobb) csapdákat létrehozó hatások és a főbb alapformák (Somfai, 1981 nyomán)
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. Hajdúszoboszló a legjelentõsebb földgáztelep (IV, V) Észak-Magyarország (Mezõkeresztes, Demjén, Fedémes, Bükkszék): Nem jelentős telepek. A tárolókőzet oligocén homokkő, az olaj nagy sűrűségű, nehezen kinyerhető.
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.
▲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)
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)
A Föld 10 legnagyobb szénhidrogén-területe
A Perzsa-öböl menti kőolaj és földgáz előfordulások www.juancole.com
FÖLDGÁZ
Proved natural gas reserves at end 2004
Energy Information Administration / Annual Energy Review 2005
http://www.eia.doe.gov/em eu/aer/pdf/pages/sec11_8 .pdf
1 Natural gas plant liquids. Notes: • Crude oil includes lease condensate. • OPEC=Organization of the Petroleum
Figure 11.5 World Crude Oil Production
http://www.eia.doe.g ov/emeu/aer/pdf/pag es/sec11_10.pdf
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 (109BTU = 25t oe)
Jelentősebb hazai szénhidrogén előfordulások és technológiák Földgáz Kőolaj
Inert gáz FGT (100% MOL) FGT (100% E-ON)
Hajdúszoboszló
Tóalmás Gomba
Hajdúszoboszló
Nagykáta
Füzesgyarmat
Hajdúszoboszló Középalföld Szeghalom
Endrőd Nagylengyel
Zsana
Nagykanizsa Pusztaederics
Sávoly-DK Sávoly-D
Kiskunhalas Kiskunhalas
Szank Üllés
Pusztaföldvár
Orosháza
Szeged Algyő
P.szöllős
Maros-1 Kiskundorozsma
A kőolaj- és földgáztermelés alakulása 1937-től 2005-ig 8 000 kőolaj
7 000 6 000
etoe
5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0
földgáz
Energiahordozók termelése 2001-2005 között
Vezetékes gázt fogyasztó háztartások száma 3500 3000 2500
ezer
2000 1500 1000 500 0 1961
1970
1980
1990
2000
2005
Gázvezetékek hossza 90 80 70
ezer km
60 50 40 30 20 10 0 1990
1995
2000
2005
Értékesített gáz mennyisége ezer m
3
12 000 000 HÁZTARTÁS
10 000 000
ÖSSZESEN
8 000 000 6 000 000 4 000 000 2 000 000 0 1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
Az EU25 kőolaj fogyasztása és saját termelése, 2005 3000 2636 2500
1831
1822 1614
1500 1069 1000 633 447
500 172
155
73
21
87
0
428
34
5
365
290 17
8
2
378
360
221 0
206 12
187
184
0
129 45
96
71 11
13
65
54
51
25
19
Oil Production, Thousand bbl/d, 2005
Oil Consumption, Thousand bbl/d, 2005
al ta M
ia
ia
Es to n
La tv
ni a
s
Sl ov e
g
yp ru C
ia
bo ur
m
ov ak
Lu xe
ni a
Sl
ar y
Li th ua
k
un g
ar
H
en m
la nd
D
Ire
C
Fi nl ze an ch d R ep ub lic
st ri a
Au
ed e
n
Po
rtu ga l
e Sw
ec G re
Sp ai n et he rla nd s Be lg iu m Po la nd N
om
ng d
ce
It a ly
Ki d ni te U
Fr an
m
an y
0
G er
Ezer barrel/nap
1882
1971
2000
18
Finland Ireland Natural Gas Consumption, ThousandTcf, 2003 Denmark Luxembourg 1% 1% Lithuania Latvia Estonia Slovakia Portugal Greece 1% 0% 1% 0% 1% 1% 0% 1% Austria Slovenia 2% 0% CzechRepublic 2%
Sw eden 0%
Hungary 3%
United Kingdom 20%
Poland 3% Belgium 3% Spain 5%
Germany 19% Italy 16%
France 9% Netherlands 10%
ezer Tcf-ben
A földgáz termelés és fogyasztás az EU25-ben Malta
0
Cyprus
0
Sweden
0
Slovenia
0
40
Luxembourg
0
40
Estonia
0
50
Latvia
0
60
40
0
Portugal
0
Lithuania
0
110
Ireland
20
150
Finland
0
110
CzechRepublic
70
340
10
520
100
Poland
Spain
250 320
10
Hungary
Belgium
180
280
Austria
Natural Gas Production, ThousandTcf, 2003
180
Denmark Slovakia
Natural Gas Consumption, ThousandTcf, 2003
90
Greece
530
200
550
0
820
10
France
1550
60
Netherlands
2580
Italy
480
Germany
1780 2720 3320
780
United Kingdom
3630
0
1000
2000
3000
3360
4000
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 26-30 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 kiindulási anyagát elsősorban az algák szolgáltatták, alginit néven is ismert.
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, 50-80 cm vastagságú olajpala-telep található.
