每天產(chǎn)那么多石油,抽空的空隙怎么辦?會影響整個地球結(jié)構(gòu)嗎?:每天產(chǎn)那么多石油,抽空的空隙怎么辦?會影響整個地球結(jié)構(gòu)嗎?石油被人們稱為“工業(yè)的血液”,是
石油被人們稱為“工業(yè)的血液”,是我們?nèi)祟惉F(xiàn)階段的文明發(fā)展不可或缺的能量來源,每時每刻,都有石油被人類從地球的深處開采出來供我們使用。但石油終究是有限的,這不禁讓人擔心一個問題,人類每天都會從地下抽走大量石油,會影響整個地球結(jié)構(gòu)嗎?
其實我們現(xiàn)在根本不必擔心這個問題,這是因為人類開采石油的行為對于地球本身的影響可以說是微不足道的,為什么這么說呢?我們用一個簡單的數(shù)據(jù)對比就可以說明,地球的半徑足足有6371公里,而人類的石油鉆井都通常都只有幾公里,迄今為止人類在地球上打得最深的油井——位于庫頁島的“Odoptu OP-11”油井,也就只有12公里多一點。
如果把地球比作一顆雞蛋的話,人類連這個雞蛋的蛋殼都沒有鉆透,很顯然,以人類目前的能力,根本就不會影響整個地球結(jié)構(gòu)。但地球沒事并不代表人類沒事,每天產(chǎn)那么多石油,抽空的空隙怎么辦?我們接著看。
在不少人的想象中,地下的石油應(yīng)該是像地下水那樣聚集在一起的,當人們開采石油的時候,只需要挖一個洞,再把管子伸進去,最后用類似抽水機的設(shè)備往外抽就可以了。但實際上的情況并不是這樣,其實石油在地下的存在形式主要是散布在儲集層基質(zhì)的空隙之中。
儲集層是指具備儲集油氣能力的地層,基質(zhì)是指組成地層的物質(zhì),簡單地講,我們可以把富含石油的儲集層想象成由一塊塊海棉構(gòu)成的整體,這些海棉中的孔洞就是儲集層基質(zhì)的空隙,而石油就存在于這些孔洞之中,在這里的石油以“吸附”(不流動)和“游離”(可流動)這兩種形式存在。在開采石油的時候,最理想的情況就是鉆好井之后,石油就會在地球內(nèi)部的壓力作用下自動滲出,這樣人們就只需要把石油抽上來,再通過回灌井往地下注入一定的水就可以了,但現(xiàn)實往往都是很骨感的,在很多時候,當人們鉆好井之后都會發(fā)現(xiàn)儲集層基質(zhì)的滲透率根本就達不到要求。
在這種情況下,就需要人為地向地層里增加壓力,通常的做法就是進行“水裂”,所謂“水裂”是指用設(shè)備不斷地把加壓后的水(有時人們還會在水里加上一些特殊的砂礫)打進富含石油的地層,地層基質(zhì)的壓力增加了就會裂開很多的縫隙,這樣就可以使那些散布在地層基質(zhì)的空隙之中的石油更輕易地滲出來了。
這些打進地層的水,大多數(shù)都會與石油混合在一起重新被抽上來,在經(jīng)過處理之后,石油會從中分離出來送往石化工廠進行后續(xù)加工,而這些水又會通過回灌井再一次被打進地層,以彌補抽走石油給地層帶來的流體損失。值得一提的是,石油所在的地層本身通常也含有大量的地下水,這些地下水也會隨著石油一起抽上來,然后經(jīng)分離以后再通過回灌井注入地下。
我們可以看到,利用上述的方式來開采石油,因為地層中的流體根本就沒有什么損失(對地層而言,管它是石油還是水,只要是流體就行了),所以也不會對地層的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么影響。
化石燃料對推動人類文明發(fā)展起著非常重要的作用,但不好的事情是,當人類在使用化石燃料時,會向大氣層里排放出大量的二氧化碳,這被認為是全球變暖的“罪魁禍首”。
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開釆煤礦,開采石油天然氣,對地質(zhì)的影響那是絕對的,F(xiàn)在就有許多釆煤區(qū)發(fā)生了地陷事故,將來總有一天,因為我們無度的開采,地球會發(fā)生災(zāi)難性的大型地質(zhì)變化。
不過即使我們不開采石油天然氣,地球上的地質(zhì)劇烈變化還是會發(fā)生的,所以也不要杞人憂天。
到現(xiàn)在為止,石油仍然是現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的“血液”,據(jù)媒體公開資料,2019年全球石油開采總量約為900億桶,按全球一桶石油平均137千克計算,大約為1200萬噸,看起來這個不是個小數(shù)字,那么從地殼中抽出了那么多石油,地球結(jié)構(gòu)會被破壞嗎?
在大家的印象中都是石油鉆井鉆入油層,然后石油沖天而起,如果一直都是這樣的話,那就封上油井,裝個水龍頭就好了!要不然怎么會有王進喜大冬天跳進泥漿池攪動泥漿壓住井噴的故事呢?
事實上鉆入油層的早期確實會有一個壓力釋放的過程,因為油田上方的巖層給它的壓力很大,噴出石油這種情況是可能的,但隨著油田開采,這個壓力會迅速下降,到平衡,此時就必須要抽油機,就是那個頭一抬一抬的設(shè)備,但繼續(xù)抽油最后會到負壓,也就是說你再開采的話,就會小于一個大氣壓,很可能就抽不出來了,必須要壓力平衡,通入大氣!
到最后油井中石油枯竭,再也抽不出石油來了,此時怎么辦?在油井的很多縫隙里含了大量的石油,很簡單,注水,在油井中注入大量的水后,因為石油密度比水要低,因此石油將會浮在水面上,然后將這些油水混合物一起開采上來,比如現(xiàn)在的大慶油田幾乎就是到了注水開采、發(fā)揮余熱的階段了!
頁巖油的開采
除了常規(guī)的油井抽油機開采外,頁巖油確卻是另一種開采方式,因為頁巖油根本就不算一個油田,只是一些含油的石頭,所以油井里面根本就沒有所謂的井,只是一大片含油的巖層,要從這些石頭中采出石油,必須要有高超的開采技術(shù)!
這個技術(shù)就是水力壓裂技術(shù),它通過高壓水泵將含有沙子的水泵入地下,壓裂鉆口周圍的巖層,然后通過這些縫隙將石油慢慢富集,最后將這些油水混合物抽取上來,這就是頁巖油的開采過程,因為手續(xù)繁雜,設(shè)備要求很高,因此這個頁巖油開采成本極高!
這里有個有趣的小故事,大家看看就好,當前世界石油市場暴跌,美國的頁巖油開采陷入停滯,瀕臨破產(chǎn),但在2018-2019年時形勢卻好得很,因為在美國的鼓動下,歐佩克石油減產(chǎn),油價高企,此時美國卻加大了頁巖油的產(chǎn)量,迅速占領(lǐng)了市場,俄羅斯在西伯利亞的高成本油田也獲利頗豐,等到2019年底歐佩克主要主導(dǎo)國沙特明白過來時,俄羅斯和美國已經(jīng)賺得盆滿缽滿了!
Seven Generations能源公司在亞省Montney地區(qū)的頁巖油開采基地
所以從那會開始歐佩克表面上和俄羅斯扛上打擊油價,其實真正的目的卻是美國的頁巖油市場,當然沙特是不敢公開造次的,所以大家都說沙特和俄羅斯打架,真正受傷的卻是美國!
從油田開采和頁巖油開采來看,石油的采出同時會有大量的水注入,另外油田也很難出現(xiàn)大面積采空區(qū),它不像煤礦,除了煤層外還有工人和設(shè)備通過的坑道,油田都是區(qū)域性塊狀分布的多孔結(jié)構(gòu),即使真正采空問題也不大,但石油開采的后期都大量注水,甚至會注入靠聚合物收集石油,而且水的密度比石油還大一些,根本不會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)問題!
那么煤礦采空了會有問題嗎?
我們經(jīng)常聽到煤礦透水事故,這是煤層采掘時挖通了地下水系,當然這是非?膳碌氖鹿剩@也告訴我們一個結(jié)果,也即是煤礦在正常開采時也需要水泵將滲入的地下水抽走,否則長期積累就會淹沒坑道,因此大部分煤礦在被放棄后,地下水就會逐漸滲入,淹沒整個煤礦!
不過我們也不得不面對另一種情況,就是大量開采地下水后造成地下水位下降,整個區(qū)域沉降,還有煤礦坑道也無水滲入,長期會導(dǎo)致采空區(qū)塌陷,甚至可能導(dǎo)致小型地震,從這個角度來看,采空區(qū)確實會對地面產(chǎn)生非常大的影響,首先是導(dǎo)致基建結(jié)構(gòu)不穩(wěn),甚至坍塌,另一個是地下水位下降,不再適合農(nóng)作物種植!最終的結(jié)果就是塌陷區(qū)居民遷移!
采空區(qū)塌陷
但對于地球整個地球來說,這些開采不過是九牛一毛而已,我們最深的開采也不過4000米(姆波尼格金礦),最深的油田是俄羅斯遠東薩哈林島,Z-44 Chayvo油井(12.345公里),只有地殼平均深度33千米的1/3,大陸上的地殼更是高達70千米,而地球半徑則高達6370千米,所以連雞蛋殼都還沒挖透,根本不會對地球有啥影響。
這樣問顯然是對石油工業(yè)缺乏基本了解,石油浮在水上,采油會帶出地下水,這些水經(jīng)處理后會重新注入地下,因此采油后地下也不是空腔,至于影響地球結(jié)構(gòu),開玩笑呢?
人類對于地球只會有很微弱的影響,曾經(jīng)西方有文章指出三峽大壩的修建導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)軸和重力中心的偏移,這其實就是屁股歪的說法,影響重力中心必然需要龐大的質(zhì)量,而世界上現(xiàn)有的大型水壩,三峽的儲水量甚至排不進前十,三峽的最大在于它是水電站,發(fā)電量非常大;而且人類還進行了很多龐大的工程,一個超大規(guī)模的城市、鋼筋混凝土森林,也會造成重力中心的偏移。
然而這對于地球自身而言是可以忽略的影響,地球自身的重力本身就存在差異,因為地球的質(zhì)量分布不是很均勻,地球內(nèi)部還有很狂爆的巖漿運動帶動地殼的運動,地殼移動一毫米就需要人類努力多少代才能做到。石油多位于地表較為淺顯的地方,最深的油井也不過幾千米,多少年原油產(chǎn)量才能達到一個三峽的水儲量(接近400億噸)?所以說靠采油影響地球結(jié)構(gòu)真的是想多了,更多的是對地表的影響,因為石油工程會占據(jù)一些土地,也可能污染地下水,進而影響到人類的居住環(huán)境,但這一點也沒有想象那么嚴重。
石油和煤礦不同,煤礦開采后會留下很多采空區(qū),盡管也會用礦渣、煤矸石等回填,但是仍不足以全部填上,有的礦業(yè)可能執(zhí)行不到位,所以煤礦礦區(qū)內(nèi)的居民會被疏散,采空區(qū)會自然的垮塌,垮塌區(qū)的治理比較艱難,一般都是采-填-閑置-垮塌-恢復(fù)這樣的過程。石油開采卻不大相同,原油是液體狀態(tài),本身就是存在于地下的空腔中,靠水支撐地表也是不可能的,石油開采的時候會帶有天然氣、水,需要經(jīng)過加熱靜置等方式排出天然廢氣和水分,估計多數(shù)油井采出的大多數(shù)是水,只有少數(shù)富礦采出的油更多,有的井(磕頭蟲)甚至磕一天頭也才能采幾十升的油,下部的集油罐十天半月也不見得能儲滿一罐,而大部分是水又需要處理才成為成品。
石油開采后,采出水會經(jīng)過處理,消除污染物后再次注入地下,消除污染的目的是防止回注的時候污染地下水,而采出石油后,由于地下水位的下降以及整體壓力的降低,周圍的水會匯聚過來,不像煤礦采空區(qū)那樣不管的話就一直空著(煤礦可不能透水,一堆人在下邊干活呢),地下水位最終會恢復(fù),石油等也可能重新匯聚。所以,以往偶爾會聽到的煤礦區(qū)垮塌事故,卻很少聽到石油礦區(qū)的垮塌事故。在中東的石油大國中,也很少聽到這樣的事故。
石油的主要危害在于泄露,石油運輸主要可以分為兩類,其一是移動的運輸,主要靠輪船,其二就是管道運輸。然而前者偶有發(fā)生沉船事故的案例,大量的石油分布在海面上對一定區(qū)域內(nèi)的海洋生物影響十分嚴重,糊住水面水鳥無法捕食、水下的生物也可能缺氧,因為光被遮住了浮游植物的活性會下降;管道運輸也常有泄露事故,會污染土壤、淡水水體,對周邊的居民也會有較多的影響。
油田第一期出純石油,二期往地下注水出油水混合液,所以邊開采邊注水,地下沒有空洞。
抽空的空隙有水的話,水泥沙來填充,無水的地方,等待慢慢的塌陷地震,還能怎么辦?
已經(jīng)影響地球結(jié)構(gòu)變化,人類都快走滅亡了你說有沒有影響?新冠疫情也是地球結(jié)構(gòu)變化造成地熱氣候惡化才產(chǎn)生的病毒,能沒有影響嗎?
當然有影響啊。但即使不抽取石油,地球的結(jié)構(gòu)同樣也會不斷變化的。原因是地球不斷的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn),不斷有漲潮退潮,也有臺風龍卷風,這樣的沖擊,同樣會對地球的地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,因此地震也會不時發(fā)生,每震動一次,釋放一次因不平衡而積聚的能量,從而又達到新的平衡。
注水
人工注水或者等地下水慢慢滲透填充。美國發(fā)明的壓裂巖層提取石油的“頁巖油革命”則更具地質(zhì)破壞力,最后革了自己的命倒是有可能的!
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