Истощение запасов нефти

Истощение нефти — это снижение добычи нефти в скважине, на нефтяном месторождении или в географической области. ^[1] Теория пика Хабберта делает прогнозы темпов добычи на основе предыдущих темпов открытия и ожидаемых темпов добычи. Кривые Хабберта предсказывают, что кривые добычи невозобновляемых ресурсов приближаются к колоколообразной кривой . Таким образом, согласно этой теории, когда пик добычи пройден, темпы добычи начинают необратимо снижаться. ^{[2] [3]}

Естественные запасы нефти на Земле фактически фиксированы, поскольку нефть естественным образом образуется слишком медленно, чтобы ее можно было заменить с той скоростью, с которой она добывается. На протяжении многих миллионов лет планктон , бактерии и другие растительные и животные вещества были погребены в отложениях на дне океана. Когда условия были подходящими — недостаток кислорода для разложения и достаточная глубина и температура захоронения — эти органические остатки были преобразованы в нефтяные соединения, в то время как сопровождающий их осадок был преобразован в песчаник, алеврит и другие пористые осадочные породы. Когда они были покрыты непроницаемыми породами, такими как сланец, соль или магматические интрузии, они образовали нефтяные резервуары , которые эксплуатируются сегодня. ^{[4] [5]}

В краткосрочной и среднесрочной перспективе снижение добычи нефти происходит предсказуемым образом на основе геологических обстоятельств, правительственной политики и инженерных практик. Форма кривой снижения варьируется в зависимости от того, рассматривается ли скважина, месторождение или набор полей. В долгосрочной перспективе технологические разработки опровергли некоторые прогнозы.

Отдельная нефтяная скважина обычно даёт максимальную производительность в начале своего срока службы; производительность в конечном итоге снижается до точки, в которой она больше не даёт прибыльных объёмов . Форма кривой падения зависит от нефтяного пласта и механизма привода пласта. Скважины в резервуарах с водонапорным и газовым режимом часто добывают с почти постоянной производительностью до тех пор, пока надвигающаяся вода или расширяющаяся газовая шапка не достигнут скважины, вызывая внезапное снижение добычи нефти. Скважины в резервуарах с газорастворным и нефтяным режимами имеют экспоненциальный или гиперболический спад: сначала быстрый спад, затем выравнивание. ^[6]

На форму кривой добычи нефтяной скважины может также влиять ряд негеологических факторов:

• Скважина может быть ограничена по выбору из-за отсутствия рыночного спроса или государственного регулирования . Это снижает темпы падения, но не изменит значительно общую производительность скважины.
• Гидравлический разрыв пласта (ГРП) или кислотная обработка могут использоваться для резкого увеличения добычи и могут увеличить извлекаемые запасы данной скважины.
• На месторождении может быть реализован проект вторичной или третичной добычи , который обсуждается в следующем разделе.

Отдельные нефтяные скважины обычно находятся в пределах многоскважинных нефтяных месторождений . Как и в случае с отдельными скважинами, кривые добычи для нефтяных месторождений различаются в зависимости от геологии и того, как они разрабатываются и добываются. Некоторые месторождения имеют симметричные колоколообразные профили добычи, но чаще всего период наклонной добычи короче и круче, чем последующий спад. Более половины добычи обычно происходит после того, как месторождение достигает пика или плато. ^[7] Профили добычи многих месторождений показывают отчетливые пики, но для гигантских нефтяных месторождений более характерно, что добыча достигает и удерживается на плато перед снижением. После того, как месторождение падает, оно обычно следует экспоненциальному спаду. ^[8] По мере того, как этот спад выравнивается, добыча может продолжаться относительно низкими темпами. Ряд нефтяных месторождений в США добываются уже более 100 лет. ^{[9] [10]}

Кривые добычи нефти на месторождениях могут быть изменены под действием ряда факторов:

• Производство может быть ограничено рыночными условиями или государственным регулированием.
• Проект вторичной добычи, такой как закачка воды или газа, может восстановить давление на месторождении и увеличить общую добычу.
• месторождение может быть подвергнуто проекту по повышению нефтеотдачи , такому как бурение скважин для закачки растворителей , углекислого газа или пара . Это позволяет извлечь больше нефти из породы, увеличивая конечную добычу месторождения.

Большая часть нефти находится в небольшом количестве очень крупных нефтяных месторождений. Согласно теории пика Хабберта, добыча начинается медленно, растет все быстрее и быстрее, затем замедляется и выравнивается, пока не достигнет пика, после чего добыча снижается. На поздней стадии добыча часто вступает в период экспоненциального спада, в котором спад становится все менее и менее крутым. Добыча нефти может никогда не достичь нуля, но в конечном итоге становится очень низкой. Факторы, которые могут изменить эту кривую, включают:

• Недостаточный спрос на нефть, что снижает крутизну кривой и отодвигает ее пик в будущее.
• Резкий рост цен при достижении пика производства, поскольку производство не может удовлетворить спрос. Если рост цен вызывает резкое падение спроса, может произойти провал в верхней части кривой.
• Разработка новых технологий бурения или маркетинг нетрадиционной нефти могут снизить крутизну спада, поскольку нефти будет добыто больше, чем изначально предполагалось.

Добыча нефти в Соединенных Штатах , если исключить Аляску, началась с следования теоретической кривой Хабберта в течение нескольких десятилетий, но теперь сильно отклоняется от нее. Обычная добыча нефти в США достигла пика в 1970 году; к середине 2000-х годов она упала до уровня 1940-х годов. В 1950 году Соединенные Штаты добывали более половины мировой нефти, но к 2005 году эта доля упала примерно до 8%. В 2005 году импорт сырой нефти в США достиг пика, вдвое превысив внутреннее производство; с тех пор добыча нефти в США увеличилась, а импорт упал на 41%. ^[11]

Обычный пик добычи нефти в 1970 году был предсказан одним из двух прогнозов, предложенных Хаббертом в 1956 году. К 1972 году все импортные квоты и контроль над внутренним производством в США были сняты. Несмотря на это, а также на четырехкратный рост цен во время нефтяного кризиса 1973 года , спад производства не был обращен вспять в нижних 48 штатах до 2009 года. С тех пор добыча сырой нефти резко возросла с 2009 по 2014 год, поэтому темпы добычи нефти в США в октябре 2014 года были на 81% выше среднего показателя в 2008 году. ^[12]

Фактическая кривая производства в США существенно отклоняется от кривой Хабберта 1956 года:

• Когда излишки нефти привели к переизбытку на рынке, а низкие цены стали приводить к росту кривых спроса и производства, регулирующие органы, такие как Техасская железнодорожная комиссия, вмешались, чтобы ограничить производство. ^[4]
• Кривая достигла пика с более высокой скоростью и в более острой точке, чем прогнозировалось.
• Добыча на обычных нефтяных месторождениях упала после 1970 года, но начала восстанавливаться и достигла более низкого вторичного пика в 1988 году. Это произошло потому, что сверхгигантское месторождение Прадхо-Бей на Аляске было открыто только в 1968 году, а Трансаляскинская трубопроводная система (TAPS) была завершена только в 1977 году. После 1988 года добыча на Аляске достигла пика, а общая добыча в США снова начала снижаться. К 2005 году Прадхо-Бей добыл более 75% своей нефти.
• Рост производства в 2010-х годах

• 
  Кривая падения добычи на нефтяном месторождении Техаса
• 
  Кривая падения добычи нефти на Аляске
• 
  Историческая добыча сырой нефти в США демонстрирует первоначальное сходство с кривой Хабберта
• 
  Кривая падения добычи отдельной нефтяной скважины, созданная программным обеспечением для анализа кривой падения, используемая в экономике нефти для указания истощения запасов нефти и газа в нефтяном пласте . Ось Y представляет собой логарифмическую шкалу. Добыча нефти (зеленая линия) и добыча газа (красная линия).
• 
  Хотя доказанные запасы нефти в США выросли на 3,8 млрд баррелей в 2011 году, даже после вычета 2,07 млрд баррелей добычи, только 8 процентов из 5,84 млрд баррелей вновь зарегистрированной нефти были получены за счет открытия новых месторождений (US EIA)

Пик добычи на обычных нефтяных месторождениях в США в 1970 году заставил многих людей задуматься о том, когда же наступит пик мировой добычи. Пик мировой добычи известен как Пик нефти .

Этот раздел, возможно, содержит оригинальные исследования . Пожалуйста, улучшите его, проверив сделанные заявления и добавив встроенные цитаты . Заявления, состоящие только из оригинальных исследований, должны быть удалены. ( Январь 2020 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Пик добычи нефти может привести к всемирному дефициту нефти или его можно будет даже не заметить, поскольку спрос снижается в сочетании с ростом цен. В то время как прошлые дефициты были вызваны временным дефицитом поставок, преодоление пика Хабберта будет означать, что добыча нефти продолжит снижаться, и что спрос на эти продукты должен быть снижен для удовлетворения предложения. Последствия такого дефицита будут зависеть от скорости снижения и разработки и принятия эффективных альтернатив.

Использование ископаемого топлива позволяет людям участвовать в утилизации, которая заключается в потреблении энергии с большей скоростью, чем она заменяется. Промышленная экономика в настоящее время сильно зависит от нефти как топлива и химического сырья. Например, более 90% транспорта в Соединенных Штатах зависит от нефти. ^[13]

Начиная с 1940-х годов сельское хозяйство резко увеличило свою производительность, в основном за счет использования химических пестицидов , удобрений и повышения механизации. Этот процесс был назван Зеленой революцией . Увеличение производства продуктов питания позволило резко увеличить население мира за последние 50 лет. Пестициды зависят от нефти как важнейшего ингредиента, а удобрения требуют природного газа. Сельскохозяйственная техника также требует нефти.

Большинство или все виды использования ископаемого топлива в сельском хозяйстве можно заменить альтернативами. Например, на сегодняшний день самым большим ископаемым топливом, используемым в сельском хозяйстве, является использование природного газа в качестве источника водорода для процесса создания удобрений Габера-Боша . ^[14] Природный газ используется просто потому, что это самый дешевый в настоящее время источник водорода; если бы это изменилось, другие источники, такие как электролиз, работающий на солнечной энергии , могли бы использоваться для получения водорода для создания удобрений без использования ископаемого топлива.

Нехватка нефти может заставить перейти к методам « органического сельского хозяйства » с меньшими затратами, которые могут быть более трудоемкими и потребовать перемещения населения из городских в сельские районы, обращая вспять тенденцию к урбанизации , которая преобладала в индустриальных обществах; однако некоторые органические фермеры, использующие современные методы органического земледелия, сообщают о такой же высокой урожайности, как и при традиционном земледелии, но без использования искусственных удобрений или пестицидов, требующих интенсивного использования ископаемого топлива. ^{[15] [16] [17] [18]}

Другой возможный эффект может быть получен из современной транспортной и жилищной инфраструктуры. Значительная часть населения развитого мира живет в пригородах , типе поселений с низкой плотностью, спроектированных с учетом автомобиля . Движение, призванное решить эту проблему на раннем этапе, называемое « Новый урбанизм », стремится превратить пригороды в более плотные кварталы и использовать высокоплотные, смешанные формы для новых строительных проектов.

Более скромный сценарий, предполагающий более медленные темпы истощения или более плавный переход на альтернативные источники энергии, все равно может вызвать существенные экономические трудности, такие как рецессия или депрессия из-за высоких цен на энергоносители. ^{[ необходима цитата ]} Инфляция также связана с резкими скачками цен на нефть. Однако экономисты расходятся во мнениях относительно силы и причин этой связи. См. Энергетический кризис .

Рост цен на нефть приводит к росту цен на продукты питания тремя способами. Во-первых, увеличение расходов на топливо для оборудования приводит к росту цен. Во-вторых, транспортные расходы увеличивают розничные цены. В-третьих, высокие цены на нефть заставляют фермеров переходить от выращивания продовольственных культур к выращиванию биотопливных культур. ^{[19] [20]} Спрос и предложение предполагают, что если меньше фермеров будут производить продукты питания, цены на продукты питания вырастут. ^[21]

Альтернативой, которую некоторые считают вероятной, является замена нефти возобновляемой энергией в первой половине 21-го века. ^[22] Топливом- заменителем , скорее всего, будет водород . Водородная экономика тогда заменит нынешнюю экономику, основанную на нефти. Другим возможным топливом-заменителем является биогаз , который состоит из метана . Температура кипения метана составляет -161 °C, а не -252,87 °C у водорода, что делает метан гораздо более простым топливом для конденсации.

Солнечная энергия является источником неисчерпаемой энергии. Каждый час поверхности Земли достигает больше солнечной энергии, чем количество энергии, потребляемой миром за год. ^[23] Проблемы использования энергии солнца — энергии, которую можно получить либо из энергии ветра , либо из солнечной энергии — заключаются в том, что энергию необходимо либо (1) хранить в физической форме топлива для использования в будущем, либо (2) напрямую транспортировать в виде электричества по линиям электропередачи. Ни то, ни другое не поддается диспетчеризации , поскольку нет контроля над тем, когда будет светить солнце или когда подует ветер. Однако существуют концентрированные солнечные электростанции , использующие тепловые накопители, которые могут эффективно хранить энергию до 24 часов.

Ядерный синтез может постепенно заменить нефть в глобальном масштабе; с момента объявления о первом чистом приросте энергии в реакции ядерного синтеза Ливерморской национальной лабораторией имени Лоуренса 13 декабря 2022 года ^[24] началась гонка по развитию зарождающейся технологии, Microsoft стала первой компанией, заключившей контракт на поставку энергии ядерного синтеза с компанией Helion Energy , ^[25] компании в секторе накапливают инвестиции в размере 5 миллиардов долларов США, и хотя нет ни одного завода по производству энергии, сектор уверен, особенно в последние годы, в поставке обильной и более дешевой энергии к 2040 году, а некоторые оптимисты полагают, что она станет доступной к концу десятилетия, Святой Грааль энергии может сыграть решающую роль в будущем нефти в мире и ее последующем упадке как источника энергии для человеческой деятельности.

• Анализ кривой спада
• Энергетическое право
• Пик добычи нефти
• Нефтяные мегапроекты
• Истощение запасов газа
• Истощение угольных месторождений
• Пик воды

• Кеннет С. Деффейес. Пик Хабберта: надвигающийся мировой дефицит нефти , Princeton University Press (11 августа 2003 г.), ISBN  0-691-11625-3 .
• Ричард Хайнберг. «Партия окончена: нефть, война и судьба индустриальных обществ» , New Society Press ISBN 0-86571-482-7 
• Мэтью Р. Симмонс . Сумерки в пустыне: грядущий нефтяной шок в Саудовской Аравии и мировая экономика , Wiley (10 июня 2005 г.), ISBN 0-471-73876-X 
• Дэвид Маккей. Устойчивая энергетика — без горячего воздуха , UIT Cambridge (май 2009), ISBN 9780954452933 

Oil Education Television: серия видеоинтервью с ведущими международными экспертами в области нефти: http://oileducation.tv Архивировано 11 января 2016 г. на Wayback Machine , https://www.youtube.com/oileducationtv

• Эволюционная психология и пик добычи нефти: мальтузианское руководство для человечества от доктора Майкла Миллса
• Могут ли Соединенные Штаты пробурить себе путь к энергетической безопасности? (из выпуска журнала Journal of Energy Security за декабрь 2008 г.)
• Пик истощения запасов нефти и природного газа: самый серьезный вопрос в мире (Опубликовано 12 июня 2003 г.)
• Обозреватель данных по экспорту энергоносителей — визуальный обзор тенденций производства и потребления в отдельных странах; данные из статистического обзора British Petroleum.