Исследовательский проект "Что такое нефть и как она появляется?"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Селезянская средняя общеобразовательная школа»

Еткульского муниципального района Челябинской области

Тема проекта:

Что такое нефть и как она появляется?

(исследовательский проект)

Автор проекта: Динмухаметова Арина Дамировна,

обучающаяся 7 класса МБОУ «Селезянская СОШ»

Наставник проекта: Габдинурова Ильмира Замигуловна

учитель географии, биологии, химии.

с.Селезян

2019 год

Содержание

Аннотация наставника	3
Введение	4
Теоретическая часть
История нефти	5-6
Что такое нефть?	7-9
Как появляется нефть?	10
1.4 Добыча нефти	11-12
Практическая часть. Отчет о проведенных исследованиях.	13-17
Заключение	18
Список литературы	19

Аннотация наставника

Данный проект является исследовательским. Автора заинтересовало, почему нефть называют чёрным золотом и основой цивилизации? Данный проект является очень значимым для каждого жителя Земли. Для экономики нашей страны добыча нефти имеет особое значение, поскольку на территории России находится около трети мировых запасов нефти. Продажа нефти в другие страны составляет большую часть российского экспорта и приносит огромную прибыль. В проекте действительно отражается важнейшее значение нефти, доказывается, что она является настоящей кладовой природы, главной «стратегической жидкостью» наших дней, на протяжении всего XX в. нередко ссорившая и мирившая целые государства. Данный проект кратко знакомит с историей появления нефти, дает понять, что такое нефть. В ходе создания проекта были проведены исследования по изучению свойств нефти. Автор познакомилась с демонстрационной коллекцией «Нефть и продукты её переработки», узнала, где ведется добыча нефти во всём мире и на территории России. Выделена проблема, цель, поставлены задачи проекта, есть заключение. Продуктом проекта является отчёт о проведённых исследованиях.

Введение

Актуальность темы

Данный проект является очень значимым для каждого жителя Земли.

Темой моего исследования стала нефть. Почему я взяла для исследования именно эту тему? Почему нефть называют чёрным золотом и основой цивилизации?

Во-первых, этот геологический ресурс является самым важным на нашей планете. Это главная стратегическая жидкость наших дней. Нефть даёт огромное количество сырья для производства топлива, различных пластмасс, лаков, красок, т.е. того, без чего невозможно представить жизнь современного человека.

Во-вторых, нефть добывают в 80 странах мира. Для большинства этих стран нефтяная промышленность стала главной, а иногда и единственной отраслью специализаций. Нефть-это деньги, процветание страны, это жизнь. Мировая экономика полностью зависит от нефти.

В процессе изучения темы у меня возникли вопросы, которые я систематизировала и решила по ним провести исследовательскую работу.

- Что такое нефть?

- Как она появляется?

- Как её добывают и где?

Цель проекта: узнать, что такое нефть и как она появляется?

Задачи проекта:

1.Рассмотреть в литературе и Интернет-ресурсах информацию о нефти и о том, как она появляется.

2.Провести исследования

3.Подготовить продукт проекта (отчёт о проведенных исследованиях).

Методы и приёмы:

• сбор информации;

• работа с литературой;

• обработка собранной информации;

1. Теоретическая часть

1. История нефти

Почему же нефть называется нефтью?

В языках многих народов мира встречаются слова, сходные по звучанию со словом нефть. В настоящие время считается, что исходным для образования слова нефть было мидийское слово нафата, что означало просачивающаяся, вытекающая. Государство Мидия существовало в 6-9 веках до н.э. на границе территорий современных Азербайджана и Ирана. Когда персы завоевали Мидию, то вместе с клинописной письменностью и многими другими достижениями культуры позаимствовали слово нафата. Постепенно оно трансформировалась в нефт. Этим словом обозначались колодцы, из которых добывали нефть для священного огня. Позднее от слов нефт и нафата возникло греческое слово нафта. Другое широко распространенное название нефти – ойл- означает также масло, растительное масло. Так как нефть считали каменным маслом, то слово ойл стало применяться и для ее обозначения. Эти три слова затем вошли во многие другие языки. Нефть с давних времен применялась и как лекарственное средство. Считалось, что белая нефть излечивает от простудных заболеваний, а черная - от кашля. Египтяне использовали нефтяные масла при бальзамировании. Древнегреческий ученый Гиппократ, которого считают отцом медицины, описал много лекарств, составной частью которых была нефть.

Во время войны за независимость (1783 г) солдаты революционных войск Б.Линкольна собирали с поверхности ручья в Западной Пенсильвании плавающую нефть и прикладывали к суставам, чтобы снять ревматические недомогания.

Нефть известна человеку с древнейших времен. Люди уже давно обратили внимание на черную жидкость, сочившуюся из-под земли. Есть данные, что уже 6500 лет назад люди, жившие на территории современного Ирака, добавляли нефть в строительный и цементирующий материал при строительстве домов, чтобы защитить свои жилища от проникновения влаги. Древние египтяне собирали нефть с поверхности воды и использовали ее в строительстве и для освещения. Нефть также использовалась для герметизации лодок и как составная часть мумифицирующего вещества.

Во времена древнего Вавилона на Ближнем Востоке велась довольно интенсивная торговля этим черным золотом. Некоторые города уже тогда буквально вырастали на торговле нефтью. Одно из семи чудес света, знаменитые Висячие сады Семирамиды (по другой версии -Висячие сады Вавилона), также не обошлись без использования нефти в качестве герметизирующего материала.

Не везде нефть собирали только с поверхности. В Китае более 2000лет назад при помощи стволов бамбука с металлическим наконечником бурили небольшие скважины. Изначально скважины предназначались для добычи соленой воды, из которой извлекалась соль. Но при бурении на большую глубину из скважин добывали нефть и газ. Неизвестно нашла ли нефть применение в древнем Китае, известно только, что газ поджигали для выпаривания воды и извлечения соли.

Примерно 750 лет назад известный путешественник Марко Поло в описании своих путешествий на Восток упоминает использование нефти жителями Апшеронского полуострова в качестве лекарства от кожных заболеваний и топлива для освещения.

Первые упоминания о нефти на территории России относятся к XV веку. Нефть собирали с поверхности воды на реке Ухта. Также как и другие народы, здесь ее использовали в качестве лекарственного средства и для хозяйственных нужд.

Хотя, как мы видим, нефть была известна с древнейших времен, она находила довольно ограниченное применение. Современная история нефти начинается с 1853 года, когда польский химик Игнатий Лукасевич изобрел безопасную и удобную в обращении керосиновую лампу. Он же по данным некоторых источников открыл способ извлекать из нефти керосин в промышленных масштабах и основал в 1856 году нефтеперегонный завод окрестностях польского города Ulaszowice.

Еще в 1846 году канадский химик Абрахам Геснер придумал, как получать керосин из угля. Но нефть позволяла получать более дешевый керосин и в гораздо большем количестве. Растущий спрос на керосин, использовавший для освещения, породил спрос на исходный материал. Так было положено начало нефтедобывающей промышленности.

1. Что такое нефть?

Нефть - полезное ископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто черного цвета, хотя цвета нефти в разных районах различаются. Она может быть и коричневой, и вишнёвой, зелёной, желтой, и даже прозрачной. С химической точки зрения нефть - это сложная смесь углеводородов с примесью различных соединений, например, серы, азота и других. Ее запах также может быть различным, так как зависит от присутствия в ее составе ароматических углеводородов, сернистых соединений.

Углеводороды, из которых состоит нефть, - это химические соединения, состоящие из атомов углерода (С) и водорода (Н). В общем виде формула углеводорода - СхНv. Простейший углеводород, метан, имеет один атом углерода и четыре атома водорода, его формула - СН4. Метан - легкий углеводород, всегда присутствует в нефти.

В зависимости от количественного соотношения различных углеводородов, составляющих нефть, ее свойства также различаются. Нефть бывает прозрачной и текучей как вода. А бывает черной и настолько вязкой и малоподвижной, что не вытекает из сосуда, даже если его перевернуть.

С химической точки зрения обычная (традиционная) нефть состоит из следующих элементов.

Углерод- 84%

Водород- 14%

Сера- 1-3% (в виде сульфидов, дисульфидов, сероводорода и серы как токовой)

Азот- менее 1%

Кислород- менее 1%

Металлы- менее 1% (железо, никель, ванадий, медь, хром, кобальт, молибден и др.)

Соли- менее 1% (хлорид кальция, хлорид магния, хлорид натрия и др.)

Применение нефти: В настоящие время нефть служит сырьем для производства не только топлива, но также масел, смазок и многих других продуктов, таких как самых различных моющих средств, спиртов, гербицидов, взрывчатых веществ, медицинских препаратов, серной кислоты, синтетического белка и т.д. В процессе переработки из нефти получают мазут и бензин, разнообразные виды смазок, масла, растворители и охлаждающие жидкости. Строительные материалы в большом количестве, в частности битум, синтезируется из нефти. Современная, сегодняшняя промышленность автомобилей также полностью зависит от переработки нефти, а в частности нефтепродуктов. И неудивительно, ведь пластмассовые детали, которые находятся внутри салона, колеса, которые изготовлены из резины; краска, которой покрыт кузов – это все нефтепродукты. Нефть также служит сырьем при производстве белковых добавок для скота. И даже асфальтовое покрытие, по которому колесят автомобили – то же звено, из той же цепочки!

Нефть (и сопутствующий ей углеводородный газ) залегает на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. При этом на глубинах 6 км и ниже встречаются только газ, а на глубинах 1 км и выше - только нефть. Большинство продуктивных пластов находятся на глубине между 1 и 6 км, где нефть и газ встречаются в различных сочетаниях.

Залегает нефть в горных породах называемых коллекторами. Пласт-коллектор - это горная порода способная вмещать в себе флюиды, т.е. подвижные вещества (это могут быть нефть, газ, вода). Упрощенно коллектор можно представить как очень твердую и плотную губку, в порах которой и содержится нефть.

Способы добычи нефти.

Схема фонтанной добычи нефти из-под воды

Фонтанирующий метод

Фонтанный метод добычи нефти считается самым простым и эффективным, особенно на новых участвках. Для этого способа не требуется значительных финансовых затрат на подъем сырья, а во время его применения используют исключительно избыточное давление внутри пласта. Фонтанный способ добычи нефти, относится к самым дешовым в России. Через некоторое время после начала эксплуатации давление в скважине уменьшается и фонтан иссякает. С целью того чтобы добыча на этом не останавливалась разработаны способы извлечения за счет внешнего источника энергии, которая способствует подъему нефти на земную поверхность.

Газлифтный способ добычи нефти в России

При использовании газлифтного метода с помощью компрессора в скважину закачивают газообразное вещество, которое смешивается с нефтью. При этом присходит снижение плотности нефти, и увеличение давления забоя по сравнению с давлением внутри пласта, что способствует подъему жидкости к поверхности земли. В России газлифтный метод применяется на месторождениях, расположенных в Западной Сибири.

Насосный способ

Для применения насосного способа эксплуатации на расчетную глубину опускают насосное оборудование. Энергию, необходимую для работы оборудования передают различными способами с поверхности земли.

1.3. Как появляется нефть?

Образование нефти – процесс весьма длительный. Он проходит в несколько стадий и занимает по некоторым оценкам 50-350 млн. лет.

Наиболее доказанной и общепризнанной на сегодняшний день является теория органического происхождения нефти или, как ее еще называют, биогенная теория. Согласно этой теории нефть образовалась из останков микроорганизмов, живших миллионы лет назад в обширных водных бассейнах (преимущественно на мелководье). Отмирая, эти микроорганизмы образовали на дне слои с высоким содержанием органического вещества. Слои, постепенно погружаясь всё глубже и глубже, испытывали воздействие усиливающегося давления верхних слоев и повышения температуры. В результате биохимических процессов, происходящих без доступа кислорода, органическое вещество преобразовывалась в углеводороды. Согласно второй теории нефть образовалась в результате действия воды в толщах земного шара на раскаленные карбиды металлов (соединения металлов с углеродом). В результате этого под влиянием высокой температуры и давления могли образоваться различные углеводороды. Эту теория поддерживал Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907).

Часть образовавшихся углеводородов находилась в газообразном состоянии (самые легкие), часть - в жидком (более тяжелые) и какая-то часть - в твердом. Соответственно подвижная смесь углеводородов в газообразном и жидком состоянии под воздействием давления постепенно двигалась сквозь проницаемые горные в сторону меньшего давления (как правило, вверх). Движение продолжалось до тех пор, пока на их пути не встречалась толща непроницаемых пластов и дальнейшие движение оказалось невозможным. Это так называемая ловушка, образуемая пластом-коллектором и покрывающим ее непроницаемым пластом-покрышкой. В этой ловушке смесь углеводородов постепенно скапливалась, образовывая то, что мы называем месторождением нефти. Как видите, месторождение на самом деле не является местом рождения. Это скорее местоскопление. Но, как бы там ни было, практика названий уже сложилась.

Поскольку плотность нефти, как правило, значительно меньше плотности воды, которая в ней всегда присутствует, нефть неизменно перемещается вверх и скапливается выше воды. Если присутствует газ, он будет на самом верху, выше нефти.

В некоторых районах нефть и углеводородный газ, не встретив на своем пути ловушку, выходили на поверхность земли. Здесь они подвергались воздействию различных поверхностных факторов, в результате чего рассеивались и разрушались.

1.4 Добыча нефти.

Ныне нефть добывается более чем в 80 странах мира. Между экономически развитыми и развивающимися странами мировая добыча (приближающаяся к 3,5 млрд т) распределяется примерно поровну. Чуть более 40% ее приходится на страны ОПЕК, а из отдельных крупных регионов особо выделяется зарубежная Азия – прежде всего благодаря странам Персидского залива. Пример. На страны Персидского залива приходится 2/3 мировых разведанных запасов нефти и около 1/3 ее мировой добычи. Четыре страны этого региона добывают более 100 млн т нефти в год каждая (Саудовская Аравия, Иран, ОАЭ, Кувейт). А Саудовская Аравия по этому показателю занимает первое место в мире. Остальные же регионы по размерам добычи нефти распределяются в таком порядке: Латинская и Северная Америка, Африка, СНГ, зарубежная Европа, Австралия и Океания. В международную торговлю поступает 40% всей добываемой нефти. В мировом хозяйстве образовался огромный территориальный разрыв между районами ее добычи и потребления. Для его преодоления возникли мощные - прежде всего океанские – грузопотоки – настоящие нефтяные мосты.

Добыча нефти в России.

По запасам нефти ( 20 млрд т, 13% мировых запасов) Россия занимает второе место в мире после Саудовской Аравии, а по ее добыче – первое (470 млн т в 2005 г.). Более половины добываемой нефти экспортируется. Основная нефтяная база России – Западно-Сибирская. Здесь добывается 70% нефти страны. Крупнейшие месторождения расположены в широтном течении реки Оби (Самотлор, Сургут, Мегион). Из них уже извлечено 40-45% нефти. Однако, по оценкам, всего из недр Западной Сибири извлечена 1/8 часть нефти. Поэтому в ближайшее десятилетие эта база останется ведущей. Вторая по величине добыче нефтяная база России – Волго-Уральская (25% добычи). Добыча нефти здесь ведется уже почти 50 лет и постепенно сокращается. Из крупнейших месторождений (Ромашкинское, Туймазинское, Ишимбаевское) уже извлечено от 70 до 90% запасов. Ведется разработка новых месторождений на шельфе Каспийского моря. Но развитие здесь нефтяной промышленности требует тщательного контроля. В северной части Каспия обитает уникальное поголовье осетровых рыб, не имеющее аналогов в мире, а Волго - Ахтубинская пойма – заповедная территория. Не решен пока и вопрос о разделе Каспийского моря между прибрежными странами. Большие запасы нефти обнаружены на шельфе морей, омывающих Россию. Помимо Каспия это юго- и северо- восточные районы Баренцева моря, прибрежные зоны Ямала и Сахалина, Охотское море. Сейчас со дна этих морей извлечено всего около 1% имеющихся запасов. В отдаленной перспективе эти районы будут давать не менее 50% всей нефти страны. Но ее добыча здесь сложна: суровый климат, льды, штормы. В России только начинается выпуск оборудования, приспособленного к работе в таких условиях. Например, специальные плавучие буровые платформы будут выпускать в Североморске. Разработка месторождений на шельфе требует учета экологических последствий, так как именно шельфовые районы очень богаты рыбой и морепродуктами. Только шельф Баренцева моря дает 5% мирового рыбы и морепродуктов. Добытая нефть по нефтепроводам передается для переработки на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) и за рубеж.

1. Практическая часть

Отчет о проведённых исследованиях.

Цель проекта: узнать, что такое нефть и как она появляется?

Задачи проекта:

1. Рассмотреть в литературе и Интернет-ресурсах информацию о нефти и о том, как она появляется.

2. Провести исследования

Методы и приёмы:

• сбор информации;

• работа с литературой;

• обработка собранной информации

Я предположила, что если внимательно изучить историю открытия нефти, её свойства, то, как она появляется, попытаться узнать, где и как её используют люди, то удастся понять её ценность и ответить на вопрос – почему её называют «черным золотом». Свой проект начала со сбора информации, обработала информацию, провела исследования. В ходе исследований я решила изучить такие свойства нефти как агрегатное состояние, цвет, запах, маслянистость, плотность, растворимость, горючесть, вязкость.

1. Определила первое свойство – агрегатное состояние.

В каком агрегатном состоянии находится нефть? Взяла пробирку с нефтью и слегка наклонила ее, нефть растекается.

Вывод: агрегатное состояние – жидкое.

2. Цвет. Цвет нефти варьирует от светло-коричневого до тёмно-коричневого, но чаще всего, это жидкость тёмного цвета.

3

3. Плотность. Проделала опыт. У жидкостей плотность определяется относительно воды - легче или тяжелее воды. В стакан с водой аккуратно вылила нефть. Нефть растеклась по поверхности.

Вывод: нефть легче воды.

4. Запах. Что нужно сделать, чтобы узнать о запахе любого вещества? Необходимо это вещество понюхать. Вспомнила технику безопасности, аккуратно нюхаю.

Вывод: запах нефти – резкий.

5. Маслянистость. Поставила пробирку в штатив, чтобы узнать следующее свойство нефти, проделала опыт. Поставила перед собой лоток. Взяла стеклянную палочку и аккуратно, не спеша опустила в пробирку с нефтью. Приподняла палочку, дала стечь нефти, а потом прикоснулась к листу бумаги, который находился в лотке. Посмотрела, какой след остался на бумаге. И это не случайно - нефть – маслянистое вещество.

6. Растворимость. Если посмотреть на стакан, из который вылила нефть, можно увидеть нефть на его стенках.

Вывод: нефть - нерастворимое вещество.

7. Горючесть. Окунула фитиль в нефть и подожгла – нефть горит.

Вывод: нефть горюча.

8. Вязкость. Одной из наиболее характерных особенностях жидкостей является способность изменять свою форму, под действием внешних сил. При комнатной температуре нефть легко переливается из одного сосуда в другой. Поместила нефть в морозильную камеру, довела до температуры – 10⁰ . Переливая нефть в другой сосуд, заметила, что она течет гораздо медленнее, чем при температуре +24⁰ .

Вывод: при понижении температуры нефти, её вязкость увеличивается.

Также узнала, где добывается нефть в России и в мире.
Вывод: по добыче нефти особо выделяется зарубежная Азия – прежде всего благодаря странам Персидского залива. А Саудовская Аравия по этому показателю занимает первое место в мире. Основная нефтяная база России – Западно-Сибирская. Здесь добывается 70% нефти страны.

Я узнала, что наиболее доказанной и общепризнанной на сегодняшний день является теория органического происхождения нефти или, как ее еще называют, биогенная теория. Согласно этой теории нефть образовалась из останков микроорганизмов, живших миллионы лет назад в обширных водных бассейнах (преимущественно на мелководье). Отмирая, эти микроорганизмы образовали на дне слои с высоким содержанием органического вещества.

Расширила свои знания по применению. Если я знала, что из нефти получают бензин, солярку, керосин, то остальные сферы применения узнала впервые. Изучила демонстрационную коллекцию «Нефть и продукты её переработки»

Считаю, что справедливо называют нефть «чёрным золотом», а проще говоря – одним из самых важных элементов современной жизни. Ведь она дает силы сердцам и мускулам машин, сотням отраслей промышленности, и вызывает самые смелые проекты. Данная работа расширила мой кругозор по географии, химии. В ходе исследования я ознакомилась с научной литературой, получила много полезных знаний, научилась планировать свою деятельность, добиваться результатов. Моя работа может быть полезной на уроках географии, химии и во внеурочной деятельности.

Заключение

Подведу итог моему проекту, целью которого было – изучение нефти и то, как она появляется. Исследовала свойства нефти, познакомилась с продуктами её переработки (изучение демонстрационной коллекции), по физической карте узнала, где добывают нефть. Считаю, что справедливо называют нефть «чёрным золотом», а проще говоря – одним из самых важных элементов современной жизни. Ведь она дает силы сердцам и мускулам машин, сотням отраслей промышленности, и даёт возможность осуществить самые смелые проекты. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе. В связи с быстрым развитием химической и нефтехимической промышленности потребность в нефти увеличивается. И не только с целью повышения выработки топлива и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, красителей и др. Во что бы превратилась наша цивилизации, если бы человечество вдруг лишилось черного золота? Мир без транспорта, книг, телевидения, фотографии и так далее – вот что такое мир без нефти. Данная работа расширила мой кругозор по географии, химии. В ходе исследования я познакомилась с научной литературой, получила много полезных знаний, научилась планировать свою деятельность, достигать поставленной цели, добиваться результатов.

Материал проекта, можно использовать на уроках химии, физики, географии, биологии и во внеурочной деятельности.

Список литературы

1. Артеменко, А. И. Удивительный мир органической химии/ А.И.Артеменко.-2-е изд., стереотип.- М.:Дрофа, 2005.-255 с.

2. Дронов, В. П. География. Россия. Население и хозяйство. 9 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.П.Дронов, В.Я.Ром.-14-е изд., пересмотр.- М.: Дрофа, 2008.-320 с.

3. Максаковский, В. П. География. Экономическая и социальная география мира. 10 класс: учеб. для общеобразов. организаций: базовый уровень / В.П.Максаковский.-21-е изд.- М.: Просвещение, 2013.- 397 с.

4. Химия. 10 класс: Учеб.для общеобразоват. учреждений/О.С.Габриелян, Ф.Н.Маскаев, С.Ю.Пономарев, В.И.Теренина.- 4-е изд., стереотип.- М.:Дрофа, 2003.- 304 с.

5. Химия. – 2-е изд., перераб./ред.коллегия: М.Аксёнова, И.Леенсон, С.Мартынова и др.. – М.: Мир энциклопедий Аванта+, Астрель, 2010.- 656 с.:ил. (Энциклопедия для детей)

6. Эрих, В. Н., Расина, М. Г., Рудин, М. Г. Химия и технология нефти и газа. Л.: Наука – 1985.