Jak wygląda eksploatacja złoża ropy? Kiedy już znajdziemy miejsce, w którym znajdują się złoża, wykonujemy odwierty. Początkowo surowiec przesączający się przez szczeliny w złożu tryska pod własnym ciśnieniem. Jednak po jakimś czasie ciśnienie maleje i wypływa coraz mniej ropy, choć w złożu jest jej wciąż bardzo dużo. Trzeba więc jakoś ją stamtąd wydobyć. Podstawową metodą jest wtłaczanie do złoża wody, która wypycha ropę. Najpierw woda wpuszczana jest do odwiertów kończących się w dolnych partiach złoża (jak na rysunku).
 

Woda ma większą gęstość od ropy, więc ciśnienie słupa wody wypycha surowiec na powierzchnię. Z tego powodu szyby naftowe wierci się w oddaleniu od najniżej położonej części złoża.

W miarę jak wypompowujemy ropę, poziom wody w złożu podnosi się. Sięgające najniżej szyby naftowe wypompowują coraz mniej ropy i coraz więcej wody. Buduje się więc nowe sięgające do wyżej położonych części złoża.

Najniżej położone szyby zamyka się lub zmienia ich przeznaczenie wpuszczając przez nie wodę. Nawet z wyżej położonych szybów zaczyna płynąć coraz więcej wody.

Aby utrzymać wydobycie można jeszcze robić odwierty poziome, przebiegające nad poziomem wody. Jednak, o ile odwierty pionowe zalewane są wodą stopniowo, to odwiert poziomy, do którego dojdzie woda, bardzo szybko staje się praktycznie bezużyteczny.

W złożu wciąż jeszcze jest ropa i można zastosować zaawansowane techniki jej pozyskiwania. Z pomocą analizy złoża z wykorzystaniem danych satelitarnych, badań sejsmicznych, analizy oporności, prześwietleń promieniami gamma i neutronami, rezonansu magnetycznego, zaawansowanych symulacji numerycznych i innych technologii identyfikuje się obszary zawierające nadający się do wydobycia surowiec. Następnie, z pomocą nowych odwiertów (w tym poziomych i sterowanych), pompowania do złoża gazu, hydraulicznego kruszenia skał, zabezpieczania przed napływem piasku i innych technik pozyskuje się wszystko, co tylko da się opłacalnie ze złoża wycisnąć.

Technika pozwala na bardzo efektywne wyeksploatowanie złoża. Nie wydobywa się z niego 20 proc. zawartości, jak to było kilkadziesiąt lat temu, lecz przy dobrych warunkach geologicznych nawet ponad 50 proc.

Najpierw wydobycie szybko rośnie, następnie na jakiś czas – zwykle rzędu kilku-kilkunastu lat – stabilizuje się, po czym nieodwołalnie spada. Ropa, którą wydobywamy na początku eksploatacji, jest relatywnie łatwa w pozyskaniu. Wyciskanie ze złoża resztek jest już znacznie kosztowniejsze – zarówno finansowo i czasowo, jak i energetycznie.

Złoża intensywnie eksploatowane, szczególnie z wykorzystaniem odwiertów poziomych, umożliwiających szybkie pompowanie ropy, wyczerpują się znacznie szybciej. Także spadek wydobycia w takim przypadku charakteryzuje się tempem kilkunastu procent rocznie, w odróżnieniu od kilku procent rocznie dla złóż eksploatowanych metodami klasycznymi. To dość oczywista zależność – mając zbiornik o określonej pojemności (złoże) i czerpiąc z niego ropę w szybszym tempie – szybciej go opróżnimy.

Amerykańska rozrzutność

Stany Zjednoczone to kraj, który związał swój sposób życia z ropą i uzależnił się od niej w bezprecedensowym stopniu. Rzeczywistość USA to wysokie zużycie, rozbudowana infrastruktura drogowa, życie na przedmieściach, kilkudziesięciokilometrowe dojazdy do pracy, do 70 proc. powierzchni miast zajmowanych przez drogi i parkingi (np. Los Angeles), brak transportu publicznego w miastach (np. Phoenix) i zaniedbana infrastruktura kolejowa. Rezultat? 5 proc. ludności świata zużywa ponad 20 proc. światowego wydobycia ropy.

Początek XX wieku to czasy rozkwitu przemysłu naftowego w Teksasie. Wówczas nie były potrzebne ani wielkie nakłady, ani zaawansowane technologie. Właściwie wystarczało zrobić odwiert, patrzeć, jak ropa sama tryska spod ziemi, podstawiać cysterny i liczyć wpływający strumień pieniędzy. Proste, prawda? Rozwijające się dynamicznie sektory przemysłu, transportu i energetyki dostały do dyspozycji wielkie ilości taniego i wydajnego paliwa, umożliwiając tym samym rozkwit amerykańskiej gospodarki.

Pomimo chwilowego spadku popytu na ropę podczas Wielkiego Kryzysu, wydobycie rosło wykładniczo. Surowiec był tak tani, że nie było żadnych bodźców do jego oszczędzania. Okres po II wojnie światowej to epoka paliwożernych aut i eksplozji kultury przedmieść. Koncerny samochodowe wykupywały i zamykały linie tramwajowe. Rosła konsumpcja, a wszystkim wydawało się, że ta epoka będzie trwać wiecznie.

Aż do lat 60. XX wieku do zaspokojenia wciąż rosnących potrzeb Stanom Zjednoczonym wystarczało ich własne wydobycie. Jednak w 1970 roku wydobycie osiągnęło szczyt, a następnie zaczęło spadać.

Taki moment zwany jest po angielsku peak oil. Zauważmy, że jego osiągnięcie nie oznacza, że zasoby ropy zostały wyczerpane, lecz, że jedynie tempo wydobycia osiągnęło maksymalną wartość, po czym zaczyna spadać.

Dziś zużycie ropy w USA wynosi ok. 7 mld baryłek rocznie, z czego blisko 2/3 trzeba importować, co (przy cenie na poziomie 100 dol. za baryłkę) kosztuje je co roku blisko 500 mld dol., które wypływają często do wrogich krajów finansujących terroryzm oraz skorumpowanych dyktatur. Kwestia ropy to jedno z najważniejszych zagadnień w gospodarce i dyplomacji USA.

Skoro to tak ważne, to jak myślisz – na ile lat wcześniej w USA przewidziano, że wydobycie ropy zacznie spadać? 5, 10, 20? Nie. Nie przewidziano. Nawet kiedy szczyt wydobycia stał się faktem, gorąco temu zaprzeczano i dopiero kilka lat później eksperci przyznali, że, rzeczywiście, pomimo wysiłków, wydobycie spada i będzie spadać dalej.

Owszem, zanim do tego doszło, podnosiły się głosy ostrzegające przed wyczerpywaniem się zasobów. W 1956 roku geofizyk, Marion King Hubbert, stwierdził, że "(...) Eksploatacja ograniczonych zasobów nieodnawialnych to ich wyczerpywanie (...), a w konsekwencji szczyt i spadek wydobycia".

Zauważył, że dzieje się tak zarówno w przypadku pojedynczego odwiertu, jak i całych regionów wydobywczych. Hubbert stwierdził, że ilość wydobywanej ze złoża ropy można dobrze przybliżyć krzywą Gaussa (dzwonową), a maksimum wydobycia odpowiada mniej więcej momentowi, gdy w złożu pozostaje jeszcze połowa możliwej do wydobycia ropy. Znając tempo wzrostu popytu na ropę, rezerwy (ilość ropy ekonomicznie dostępnej do eksploatacji) i zasobów (całkowita ilość ropy znajdującej się pod ziemią, nawet jeśli jej wydobycie jest nieopłacalne), tempo ich wyczerpywania i odkrywania nowych złóż, Hubbert wyliczył, że szczyt wydobycia w Stanach Zjednoczonych przypadnie na lata 1966-1972, a na świecie około roku 2000.

Rok później admirał US Navy Hyman George Rickover (urodzony w Makowie Mazowieckim), nazywany ojcem marynarki atomowej, wygłosił wizjonerski wykład na temat "Zasoby energetyczne i nasza przyszłość", w którym podkreślał uzależnienie od paliw kopalnych i ryzyko związane z ich wyczerpaniem się w ciągu kilkudziesięciu lat.

Jednak eksperci teorię Hubberta wyśmiali jako absurdalną. Nafciarze w Teksasie prezentowali pogląd, że zasoby ropy w USA wystarczą na stulecia. Przecież pokłady ropy powstawały przez dziesiątki milionów lat – jak więc miałyby zostać wyczerpane w ciągu kilkudziesięciu lat? Bzdury.

Jakby na potwierdzenie ich słów wydobycie ropy wciąż rosło, zasilając boom gospodarczy i rozkwit społeczeństwa konsumpcyjnego. Podaż ropy była tak duża, że kontrolująca wydobycie Teksaska Komisja Kolejowa musiała utrzymywać limity, aby przeciwdziałać załamaniu się cen.

W 1970 roku okazało się, że ropy nie wystarcza do zaspokojenia potrzeb kraju – konieczny stał się jej import. Komisja ogłosiła: "możecie pompować ile chcecie". Hubbert ostrzegł, że osiągnięty został oil peak i teraz wydobycie będzie już tylko spadać. Eksperci nadal zaprzeczali, uzasadniając, że to chwilowe trudności, że branża była niedoinwestowana, ale teraz uruchamiane są nowe szyby i wydobycie znowu będzie rosło.

Faktycznie, w Teksasie nowe szyby naftowe wyrastały jak grzyby po deszczu, po 10 latach było ich już 4-5 razy więcej. Jednak mimo to wydobycie spadło o 30 proc

Po kilku latach eksperci stopniowo zaczęli przyznawać, że faktycznie, wydobycie spada, bo złoża się wyczerpały. Rozwiązanie było oczywiste – zakupy za granicą. Stany Zjednoczone rozpoczęły więc import na coraz większą skalę. Już w 1973 roku doszło do kryzysu, gdy w rezultacie wojny Jom Kippur, arabskie kraje OPEC ogłosiły embargo na dostawy ropy do USA, Europy Zachodniej i Japonii.

Stany Zjednoczone podjęły rzecz jasna wysiłki w celu zwiększenia wydobycia. Uzależnienie od importu, krytycznego dla działania gospodarki surowca, to nie tylko olbrzymie, idące w setki miliardów dolarów rocznie koszty, ale też kwestie bezpieczeństwa – znacząca część ropy jest importowana z regionów mniej lub bardziej wrogich.

USA rozpoczęły eksplorację złóż na Alasce, uruchomiły też program odwiertów w dnie oceanicznym. Przemysł naftowy zainwestował ogromne środki do poszukiwań i wydobycia ropy skierowane zostały najnowocześniejsze rozwiązania techniczne.

Pierwsza platforma wiertnicza u brzegów Luizjany, która zaczęła pompować ropę w 1950 roku, była dobrze widoczna z lądu i stanęła w wodzie o głębokości miejskiego basenu. Dziś sięgamy po złoża znajdujące się kilka kilometrów pod dnem głębokiego oceanu, a z jednej platformy wypuszcza się w wielu kierunkach nawet kilkadziesiąt szybów wierconych sterowanymi głowicami. Stosowane przez przemysł naftowy technologie i środki śmiało mogą konkurować z programem badań kosmicznych NASA, a nawet go zawstydzić.

A rezultaty? Nowe złoża i najnowsze technologie jedynie rozciągnęły ogon krzywej Hubberta.

"Ludzie muszą głośno i wyraźnie usłyszeć, że w Ameryce kończy nam się energia"  –  powiedział w 2001 roku George W. Bush.

EU-ropa zależna

Dla Europy kluczowe znaczenie ma ropa, która jest wydobywana na Morzu Północnym, głównie przez Wielką Brytanię i Norwegię. Ponad 90 proc. wydobywanego na naszym kontynencie surowca pochodzi właśnie z tego regionu naftowego.

Ropa na Morzu Północnym została odkryta w latach 60. XX wieku, pierwszy szyb naftowy powstał w 1971 r., a rurociąg w 1975 roku. Kryzysy naftowy z lat 1973 i 1979 oraz związany z nimi wzrost cen ropy spowodowały szybkie uruchomienie wydobycia. Pomimo trudnych warunków pogodowych panujących na Morzu Północnym, udało się bardzo szybko rozpocząć masową i efektywną eksploatację złóż. Jednak ceną tej wysokiej efektywności było oczywiście nadzwyczaj szybkie ich wyeksploatowanie. W 2009 roku wielka Brytania wydobywała dziennie 1,4 miliona baryłek, w porównaniu z maksimum 2,9 miliona baryłek w 1999 roku. Roczny spadek wydobycia w tym okresie wyniósł średnio 7 proc.

Kraje europejskie zużywają dziennie ok. 15 mln baryłek ropy. Wydobycie, prawie wyłącznie na Morzu Północnym, to ok. 5 mln baryłek. Różnica zaspokajana jest importem, główne z Rosji, Bliskiego Wschodu i Algierii, co kosztuje mniej więcej miliard dolarów dziennie.

Polska nie ma znaczących zasobów i importuje praktycznie całą zużywaną ropę, w roku 2009 import wyniósł 553 tys. baryłek dziennie – przy cenie 100 dol./baryłkę oznacza to koszt ponad 55 mln dol. dziennie.

Wyczerpane zasoby

Świat pełen jest starych, opuszczonych terenów naftowych. Kiedyś były tętniącymi życiem miejscami, dawały pracę tysiącom ludzi, zapewniały energię całym krajom. Dziś pozostały po nich opuszczone, niszczejące pozostałości starych szybów i pomp.

W 1997 roku 21 krajów wydobywało łącznie 61,4 mln baryłek dziennie, czyli 85 proc. z całości 72,1 mln baryłek. W 2009 roku 21 krajów wydobywało łącznie 68,5 mln baryłek dziennie, czyli 86 proc. z całości 80 mln baryłek. To pokazuje, jak skoncentrowane jest wydobycie ropy i jak niewiele krajów liczy się wśród dostawców tego surowca. 



W 1997 roku żaden z krajów nie cierpiał na szybki spadek wydobycia. Teraz osiągnęliśmy punkt, w którym ponad połowa ze wspomnianej dwudziestki jedynki, odnotowuje spadek wydobycia.

Nasuwa się więc pytanie – skoro kolejne kraje, jeden po drugim, wyczerpują swoje zasoby, to jak długo państwa posiadające jeszcze rezerwy ropy i mogące zwiększyć ich wydobycie, będą w stanie zaspokoić rosnący światowy popyt? Jakie jeszcze są dostępne zasoby? Co z odkrywaniem nowych złóż?


Marcin Popkiewicz 

Link do oryginalnego artykułu: ziemianarozdrozu.pl/artykul/1757/Oil-Peak,-czyli-paliwowa-posucha

źródło: Ziemia na rozdrożu
www.ziemianarozdrozu.pl