книги из ГПНТБ / Антропов П.Я. Топливно-энергетический потенциал Земли

i ; I

П. Я. АНТРОПОВ

М О С К В А 1 9 7 4

ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ

На наших глазах в результате арабско-израильского кон­ фликта возник в Америке и в Западной Европе нефтяной кризис. Эмбарго на арабскую нефть вызвало заметное пони­ жение потребления нефти на душу населения в этих странах и резкий скачок цен на все нефте- и газопродукты. И послед­ ствия этого политического и экономического кризиса далеко еще не исчерпаны. Достаточно сказать, что этот кризис воз­ будил глобальный интерес к проблемам энергоресурсов во всех странах и я бы сказал в разных слоях населения. Ес­ тественно этот же многосторонний вопрос возник и перед на­ укой. Нельзя сказать, что в прошлом не было тревог по по­ воду исчерпания, например, золота и других металлов и т. п. Все это быстро проходило. Сейчас уже не ограничиваются подсчетами запасов нефти горючего газа. В работу специаль­ ных комиссий, созданных в ряде государств, вовлекаются все альтернативные источники энергии—ископаемые угли, гидро­ энергия, синтетическое горючее, атомная, термоядерная, ге­ отермальное тепло, Солнце и т. д. За рубежом разрабатыва­ ются сложные комплексные проекты энергопитания предпри­ ятий, городов, ассигнуются огромные средства на разработ­ ку этих проектов. Поэтому появление книги П. Я. Антропова «Топливно-энергетический потенциал Земли», содержащей большой материал об источниках нефти, горючего газа, угля

иурана, их добыче и потреблении, отвечает времени.

Вкниге приводится размещение в мире основных нефте­ добывающих районов. Крупнейшие месторождения нефти и1 горючего газа связаны с древними морями, дно и берега ко­ торых в наше время стали главными источниками. Район Персидского залива в Азии, Карибское море в Америке, Каспийское море у нас и т. д. Описание этих и других место­ рождений нефти и газа сопровождается основным» геологи­ ческими чертами, позволяющими не специалисту сравнитель­ но оценивать возможные запасы. Вместе с тем, эти сведения сопровождаются и данными по добыче и потреблению нефти

и газа за последние несколько лет в крупнейших государст­ вах. Это прежде всего относится к США, СССР, Арабским странам и т. д. Вместе с тем появляются новые нефте- и га­ зоносные площади, например, в Африке, где еще далеко до полного открытия вероятных залежей. Новой чертой являет­ ся и обнаружение, разработка и добыча нефти и газа на мор­ ских шельфах. Примером может служить разбуривание дна Северного моря, прежде всего английскими предпринимате­ лями. И на других морских шельфах сейчас уже добыча неф­

Не меньший интерес представляет описание главных райо­ нов мира по угленакоплению. Это тем более важно, потому что пай угля в общих энергетических ресурсах большинства стран в ближайшее время будет заметно расти.

Далее автор останавливает свое внимание на урановых месторождениях. В наше время в мире работает более сотни энергетических атомных станций. В ближайшие годы ожида­ ется увеличение использования урана с энергетическими це­ лями. Поэтому представление о мировых запасах урана очень существенно, особенно о крупных месторождениях Ка­ нады, Южной Америки, Африки, Австралии.

Невольно, тот, кто прочтет книгу, задаст себе вопрос — какие же перспективы энергетических ресурсов в будущем в мире. Мы все полны надежд. Мы можем избежать топлив­ ных кризисов. Огромные запасы углей еще долго позволят их использовать. Угли, как вероятно и сланцы, залежи кото­ рых грандиозны, вероятно, будут перерабатывать на жидкое и газообразное топливо. Атомная энергетика перейдет на атомные котлы с воспроизводством горючего топлива, воз­ можно с привлечением тория, запасы которого в 3—5 раз больше урана. Термоядерная энергия вступит в стадию тех­ нологических проектов.

Ученые задумываются над созданием (например из С 02 й Н20) синтетического горючего или сгорания водорода и т. п. Наконец, из внимания ученых не исчезают попытки су­ щественного полезного использования с энергетическими це­ лями тепла Солнца и геотермальной энергии, которая и сегодня локально используется в ряде мест.

Проблема энергетических ресурсов — комплексная, требу­ ющая фундаментальных всесторонних исследований.

Академик А. П. Виноградов

4

ВВЕДЕНИЕ

В наш век бурного развития самых различных областей техники, в век небывалой индустриализации развитых го­ сударств и пробуждения слаборазвитых и отсталых стран и народов, в век освоения космоса и проникновения в тайны микромира с особой остротой и настоятельностью встают проблемы обеспеченности нашей планеты источниками энер­ гии, проблемы рационального использования энергетического потенциала Земли.

Действительно, научно-технический прогресс, совершив­ ший во второй половине XX в. поистине революционный ска­ чок, показал, что практически не существует таких задач, которые могут оказаться не по плечу человеческому гению, что любые проекты, еще вчера казавшиеся фантастическими, могут быть осуществлены сегодня.

Однако дальнейший расцвет промышленности, осуществ­ ление дерзновенных научных экспериментов, решение слож­ нейших технических задач немыслимы без самого широкого использования источников энергии.

Примерно до середины текущего столетия проблемы обес­ печенности мира энергетическим сырьем во всеобъемлющем масштабе и на научной основе не ставились и не решались. Планы развития отдельных отраслей промышленности в наи­ более развитых странах составлялись на ближайшую перс­ пективу, т. е. пятилетия, реже — десятилетия. Естественно, что при таком подходе к планированию вопросы обеспечен­ ности развития промышленности энергетическим сырьем осо­ бых тревог не вызывали.

В конце 50-х — начале 60-х годов в нашей стране присту­ пили к составлению прогнозов развития промышленности на длительную перспективу — до конца XX столетия и за пределы 2000 г. При этом стало очевидным, какую огромную роль будет играть в дальнейшем обеспеченность всех без исключе­ ния отраслей промышленности источниками энергии.

5

Возник вопрос об обеспеченности промышленности энер­ гетическим сырьем, вопрос о том, каковы вообще запасы этого сырья и на какой срок этих запасов достаточно. Дру­ гими словами, возник вопрос о том, каков энергетический потенциал планеты Земля.

Что такое энергетический потенциал планеты? Из чего он складывается?

Слово потенциал происходит от латинского слова potencia, означающего возможность и мощность. Таким образом, когда мы говорим «потенциал», то имеем в виду, что еще можно получить в результате того или иного действия, явле­ ния и т. д.

Отметим попутно, что это слово не всегда используется правильно. Так, в нефтяной, газовой и некоторых других от­ раслях горнодобывающей промышленности употребляют иног­ да термин «потенциальные ресурсы», в который включают, что уже добыто и использовано.

Энергетический потенциал нашей планеты складывается из различных источников энергии, существующих на Земле. По своему характеру эти источники энергии делятся на две большие группы. Первую группу образуют источники энер­ гии, запасы которых практически неисчерпаемы и которые будут существовать столько же, сколько будет существовать планета. К ним относятся энергия солнца, воды, ветра, мор­ ских приливов и т. д. Вторая группа — невосполнимые источ­

ком балансе мирового хозяйства. Использование их носит опытно-экспериментальный характер и приниматься в расче­ ты они не могут (кроме энергии речных потоков).

Энергетический баланс мирового хозяйства складывается главным образом из источников энергии второй группы. При­ чем на различных ступенях научно-технического прогресса удельный вес отдельных видов минерального топливного сырья значительно менялся, что видно из табл. 1, составлен­ ной по данным, опубликованным в научно-технической лите­ ратуре.

Основными источниками энергии в первой четверти теку­ щего столетия были уголь и дрова. На их долю приходилось более 90% всех используемых видов энергетического сырья.

ная роль в энергетическом балансе составила уже 60%, при­ чем темпы роста доли нефти и природного газа в энергети-

6

ческом балансе весьма значительны. 1970 г. примечателен еще одним важным обстоятельством: в этом году впервые учтено использование ядерных источников энергии.

Анализ динамики мирового энергетического баланса позво­ ляет прогнозировать его дальнейшее состояние, но получае­ мые при этом различными авторами и организациями данные далеко неодинаковы. В табл. 2. приведен один из вариантов такого прогноза на 2000 г. в сравнении с данными 1972 г.

Таблица 2

Роль важнейших источников энергии в топливно-энергетическом балансе США, Японии и западноевропейских стран в 1972 г.

и вероятное их соотношение в 2000 г. (%)

Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что главная роль в будущем отводится трем источникам энергии: нефти, природному газу и ядерной энергии, определенную роль будет играть еще использование угля; главное же место во всех прогнозных оценках занимает нефть.

Следовательно, для того чтобы определить мировой энер­ гетический потенциал, необходимо оценить запасы тех источ­ ников сырья, которые будут играть самую важную роль в энергетическом балансе и, в первую очередь, мировые запасы

7

нефти, газа, угля и урановых руд. Однако этого было бы не­ достаточно. При оценке энергетического потенциала необхо­ димо знать, сколько из имеющихся в недрах запасов того или иного вида энергетического сырья можно извлечь и ка­ кое количество этого сырья будет израсходовано.

Таким образом, определение энергетического потенциала складывается из совместного определения трех важнейших параметров: запасов энергетического сырья, динамики добы­ чи энергетического сырья и динамики его потребления.

Рассмотрим эти три главных элемента энергетического потенциала, делая основной упор на нефть как важнейший источник энергии на длительную перспективу. При этом от­ метим, что существующие методы научного прогнозирования того или иного из названных параметров еще далеки от со­ вершенства. Например, после открытия первых месторожде­ ний нефти на Аляске прогнозные запасы этого региона оце­ нивались цифрой, соизмеримой с прогнозными запасами Ближнего Востока. Однако в результате дальнейшей развед­ ки запасы нефти на Аляске были значительно снижены. Или другой пример. В нашей стране прогнозные запасы природ­ ного газа еще 10 лет назад оценивались в 11 триллионов м3. Но после открытия первых крупных месторождений ЗападноСибирской низменности эта цифра была увеличена в 5,5 раз

исоставила 60 триллионов м3; сегодная она уже нуждается

вкорректировке в сторону значительного увеличения.

Таким образом, существующие прогнозные оценки запа­ сов минерального энергетического сырья претерпевают по­ стоянное изменение, причем изменение это, как правило, направлено в сторону увеличения. Следовательно, и мировой энергетический потенциал будет изменяться во времени в том же направлении.

Существуют различные оценки запасов отдельных видов энергетического сырья. Например, достоверные запасы угля, по мнению академика Н. В. Мельникова (1971), оцениваются в 3000 млрд. т. Французский ученый проф. Ларцинуа опре­ деляет пригодные к извлечению запасы угля в 2400 млрд, т (без СССР). Как видим цифры эти вполне сходимы и, веро­ ятно, отражают современное истинное положение.

Несколько хуже обстоит дело с оценкой мировых запасов нефти. Не говоря уже о том, что при подсчете прогнозных за­ пасов нефти в разных странах существует различная методи­ ка, необходимо помнить, что при добыче нефти значительная часть ее остается в недрах и не может быть извлечена на дневную поверхность при современных методах разработки нефтяных месторождений. По самым оптимистическим оцен­ кам коэффициент извлечения нефти (коэффициент нефтеот­ дачи) в среднем по всем нефтедобывающим странам мира

8

составляет 30—40%. В настоящее время как в нашей стра­ не, так и за рубежом (главным образом в США) проводят­ ся научные исследования, направленные на повышение коэф­ фициента извлечения нефти из недр. Важную роль в этой проблеме должно сыграть применение подземных ядерных взрывов. Можно с определенной уверенностью предполагать, что в недалеком будущем произойдет коренной перелом в деле извлечения нефти. Однако на сегодня следует исхо­ дить из оценок, произведенных с учетом существующих воз­ можностей добычи.

По данным различных исследователей, мировые запасы нефти, которые могут быть извлечены современными метода­ ми, оцениваются в 200—320 млрд, т (Л. Вик, А. Перродон).

В ней, очевидно, не учтены прогнозные запасы нефти на пер­ спективных акваториях водных бассейнов мира, а также воз­ можности извлечения нефти из нефтяных сланцев, на что указывает и академик Н. В. Мельников.

Мировые запасы газа оцениваются в 150—900 триллио­ нов м3. Еще недавно последняя цифра, названная в 1967 г. на VII Международном нефтяном конгрессе, многим пред­ ставлялась завышенной. Но на сегодня она может быть признана реальной. Дело в том, что развитие техники буре­ ния, позволяющее осваивать глубокие и сверхглубокие гори­ зонты, будет приводить к открытию новых газовых и газо­ конденсатных залежей. Об этом свидетельствует опыт буре­ ния скважин на глубины 7000 м и более в США, а также глу­

Достаточно достоверно известны мировые запасы торфа, составляющие 265 млрд т. В энергетических целях торф ис­ пользуется только в СССР, запасы его в нашей стране состав­ ляют 158 млрд, т, или около 60% мировых запасов.

Минеральные источники энергии, такие, как уголь, нефть и природный газ, добываются и используются человечеством несколько сот лет. Однако темпы добычи этих полезных ис­ копаемых особенно возросли за последние годы. Колоссаль­ ный скачок в добыче ископаемого топлива произошел на наших глазах. Особенно значительными при этом были тем­ пы роста добычи нефти (рис. 1).

Из приведенного графика видна динамика роста добычи нефти в СССР и капиталистических странах. Обращают на себя внимание бурные темпы роста добычи нефти в СССР. Среднегодовые приросты добычи нефти в нашей стране бы-

9

Рис. 1. Рост добычи нефти в 1950—1972 гг.:

I — Северная Америка; И — Ближний и Средний Восток; III —

ли весьма высокими, они превышали темпы США более чем в три раза. Богатства недр Советского Союза, успешное раз­ витие техники нефтедобывающей промышленности позволя­ ют наметить значительное увеличение добычи нефти в СССР

к 2000 г., при этом дальнейшее ускоренное развитие промыш­ ленности в нашей стране надежно обеспечивается энергетиче­ ским сырьем.

Иначе обстоит дело в странах капиталистического мира. Вопросы энергетического сырья (Настолько остро встали на повестке дня, что в наиболее развитых капиталистических странах все громче стали говорить об энергетическом кри­ зисе. Президент США Р. Никсон в конце июня 1973 г. высту­

10