V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему нефть называют "черным золотом"?
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Однажды я смотрел новостной выпуск вместе с родителями. В блоке про экономические новости - первое, про что рассказала диктор, были цены на «черное золото», какие–то непонятные «баррели», иностранная марка Brent… Я ничего не понял. Папа пояснил мне, что «черным золотом» называют нефть. Оказывается и в нашей республике тоже добывают нефть. А что такое нефть, почему нефть сравнивают с золотом и почему она так много значит для людей? На эти и ещё много других вопросов мне захотелось найти ответы.
Поэтому тема моей исследовательской работы - «Почему нефть называют «чёрным золотом»?
Исходя из названия темы цель моей работы – узнать, почему нефть называют «черным золотом» и изучить ее свойства.
При исследовании выбранной темы я определил следующие задачи:
- Выяснить историю открытия и происхождения нефти.
- Ответить на вопрос «Что такое нефть», изучив лабораторным путем ее основные свойства.
- Узнать о добыче, транспортировке, переработке и применении нефти.
- Рассмотреть экологические последствия использования нефти.
- Провести опрос среди одноклассников для определения их знаний про нефть.
Для изучения данной темы я выдвинул следующую гипотезу – нефть называют «черным золотом», потому что она имеет черный цвет и такая же дорогая, как золото.
При исследовании выбранной темы я прочитал энциклопедию для школьников «Что такое нефть?», просмотрел на канале youtube фильмы известного российского корреспондента Сергея Брилева «Тяжелая нефть». Особенно понравились передачи «Галилео» про нефть и нефтедобычу.
Огромное впечатление на меня произвела экскурсия в Институт нефти и газа УдГУ и знакомство с начальником Отдела фундаментальных исследований.
При исследовании выбранной темы я применил такие методы как интервью, опыты и анкетирование.
Я думаю, что моя информация будет интересна и полезна для моих одноклассников, т.к. мы все живем в нефтедобывающей республике.
Глава 1. История и тайна происхождения нефти
Слово “нефть” пришло к нам из латинского языка и означает “каменное масло” – нафта (naft).
Человек познакомился с нефтью около 6 тысяч лет назад. Как показали археологические раскопки, люди использовали нефть для освещения жилищ, при строительстве домов, чтобы защитить жилище от проникновения влаги. Древние египтяне использовали нефть для герметизации лодок и даже мумифицирования. Лекари применяли нефть как лекарство: повязками, пропитанными нефтью, перевязывали больные суставы. Древние греки использовали нефть, как оружие - “греческий огонь”. Нефть наливали в горшки, поджигали и метали в корабли противника. Горящая нефть заливала корабль и он загорался. Рецепт этого огня греки хранили в глубочайшей тайне.
Прорыв в сфере применения нефти произошел, когда изобрели керосиновую лампу и двигатель внутреннего сгорания.
А как же произошла нефть с ее волшебными свойствами? Происхождение нефти является одной из тайн природы. Спор об этом относится к числу “великих геологических споров» и представляет несколько версий.
Органическая теория. В далекие времена большая часть Земли была покрыта водой. Отмирая, живые организмы опускались на дно древних морей. Со временем их укрыли миллионы тонн песка и ила. Под давлением и при высокой температуре остатки растений и животных превратились в темную жидкость – нефть.
Образование нефти согласно этой теории – процесс очень и очень длительный, по некоторым оценкам он составляет 50 и более миллионов лет.
По другой версии, ее называют «минеральная теория», нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре и под большим давлением, вследствие взаимодействия твердых пород с водой.
Эта теория не получила своего дальнейшего признания и не была доказана, т.к. при ее применении месторождений нефти обнаружено не было.
Глава 2. Большой путь нефти
§1. Добыча нефти
С доисторических времен нефть добывали с поверхности воды или земли путем отжима. В нефтяные лужи бросали тряпки или куски шерсти. Нефть пропитывалась, и после ее выжимали. Позже, нефтедобытчики стали рыть ямы, а затем и колодцы.
В настоящее время вся извлекаемая нефть добывается с помощью бурения скважин.
Нефть залегает на глубине от нескольких десятком метров до 5-6 км. в таких пористых горных породах, как известняк и песчаник. Их называют коллекторами. Коллектор можно представить как губку, в порах которой находится нефть. Таким образом, представление, что нефть залегает на глубине в виде нефтяных морей и озер – ошибочно.
В настоящее время для того, чтобы начать добычу нефти необходимо найти ее месторождение. С этой целью производят геолого-разведочные работы. Из недр земли извлекают и исследуют глубинные образцы породы. В том месте где, по мнению геологов, должны быть залежи нефти устанавливают буровую вышку и начинают бурение скважины.
§2. Транспортировка
На заре нефтяной промышленности нефть перевозили в бочках. Чтобы не спутать нефтяные бочки с другими их красили в голубой цвет. Бочка в переводе с английского языка означает «баррель» (barrel). Давно уже нефть не перевозят в бочках, но в память о тех временах нам досталась единица измерения нефти – баррель. Так 1 баррель равен 149 литрам.
Современная транспортировка нефти осуществляется различными видами транспорта:
- нефтепровод – наиболее эффективный способ транспортировки нефти. Самый длинный нефтепровод построен в России - 4756 км. Нефтепроводы бывают наземные и подземные, а также - проложенные по морскому дну;
-железнодорожная и автомобильная транспортировка-перевозка нефти осуществляется в специальных железных цистернах по железным и автомобильным дорогам;
-по морю нефть перевозят в гигантских танкерах. Название «танкер» произошло от английского «tenk», что означает хранилище. Танкер разделен на резервуары, куда и помещается нефть для перевозки.
§3. Нефтепереработка и нефтепродукты
Нефть, добытую из скважины, называют сырой. Она нигде не используется, ее доставляют на нефтеперерабатывающий завод.
На первоначальном этапе нефть отстаивают, чтобы отделить от воды, песка и глины. Процесс переработки основан на том, что вещества, входящие в ее состав имеют различную температуру кипения и испарения. При нагревании происходит разделение нефти на составляющие ее компоненты – фракции, которые были соединены природой воедино.
Удивительно, но когда начинаешь разбираться в том, что сегодня сделано из нефти, оказывается, что чуть ли не все товары, которыми мы пользуемся в повседневной жизни. Таких продуктов насчитывается около 600 видов.
Мне стало интересно: смогу ли я найти некоторые виды нефтепродуктов? С помощью родителей мне удалось собрать образцы нефти и наиболее известных нефтепродуктов (приложение №1):
1. Сырая нефть;
2. Бензин – топливо для автомобилей;
3.Керосин - топливо для реактивных двигателей самолетов и для бытовых нужд;
4. Асфальт – в его состав входит битум;
5. Машинное масло;
6. Парафин. Из парафина делают свечи. Им даже покрывают сыр, чтобы он не засыхал;
7. Вазелин - используется в медицине как основа для мазей, кремов и помад. Технический вазелин применяется как смазка технических деталей;
8. Полиэтилен и пластмасса окружают нас повсюду: от полиэтиленовых пакетов до корпусов мобильных телефонов;
9. Синтетический каучук (резина) - из него производят резиновую обувь, подошву для обуви, и, конечно, шины для техники;
10. Немнущиеся ткани, которые не мнутся благодаря добавлению в них волокон полиэстера, акрила или лайкры.
§4. Нефть – не всегда благо!
К сожалению, любая деятельность человека приводит к загрязнению окружающей среды. Сама по себе нефть не загрязняет природу. Большой урон наносит природе добыча нефти, ее транспортировка, переработка, а также использование нефтепродуктов.
Так при установке буровых вышек и скважин, при строительстве нефтепроводов очень часто вырубают целые участки леса. Почва, расположенная в месте разработки скважины перестает быть плодородной.
Особенно опасны аварии и разливы нефти на море. Экологи подсчитали, что одна капля нефти загрязняет 25 литров воды! А если представить аварию целого нефтяного танкера, перевозившего несколько тонн нефти? Нефть, попадая в воду, образует на поверхности тонкую пленку, которая не пропускает кислород. Разливы нефти сопровождаются массовой гибелью рыб, морских птиц и животных. Выпачканные в нефти птицы теряют способность летать.
Немалый вред окружающей среде наносят и нефтепродукты. Топливо загрязняет воздух, образуя над городом ядовитый смог. Пластик, полиэтиленовые пакеты, автомобильные покрышки могут пролежать в земле тысячи лет.
Поэтому, несмотря на огромную пользу, которую нефть приносит человечеству, она наносит и непоправимый вред природе.
Глава 3. Нефть в Удмуртии
§1. Экскурсия в Институт нефти и газа
В Удмуртской республике нефтяная промышленность является сравнительно молодой отраслью. Нефть в Удмуртии стали добывать с 1955г. На территории нашей республики насчитывается около 115 мест нефтедобычи. В Удмуртии добывают нефть две крупные компании - это Удмуртнефть и Белкамнефть.
Удмуртская нефть считается тяжелоизвлекаемой, так как она очень вязкая и залегает глубоко. Вся добытая в Удмуртии нефть отправляется на нефтеперерабатывающие заводы Татарстана или Башкирии.
Чтобы жители и гости нашей республики знали, что в Удмуртии добывают «черное золото», в Ижевске возведено несколько тематических скульптур (приложение №2). Это гранитная черная капля нефти и фонтанная арматура. А еще есть скульптура, посвященная настоящим и будущим нефтяникам. На платформу в виде капли нефти установлена фигура нефтяника, поворачивающего задвижку. Памятнику дали имя «Степаныч». В июле 2017 года у здания Удмуртнефти открыли новый арт-объект в виде земного шара с каплей нефти внутри.
Было интересно узнать, что в Ижевске есть целый Институт нефти. Его полное название – Институт нефти и газа имени М.С. Гуцериева при Удмуртском Государственном Университете. В Институте получают образование будущие нефтяники и газовики, инженеры и геологи.
Для того чтобы найти ответы на интересующие меня вопросы, я вместе с папой отправился на экскурсию в Институт нефти. Нашим экскурсоводом был Вадим Геннадьевич Миронычев – начальник отдела фундаментальных и прикладных исследований.
В начале, я задал Вадиму Геннадьевичу вопросы:
1.Максим: «Как Вы думаете, из чего произошла нефть?»
В.Г.: «Я, как и большинство ученых, придерживаюсь органической теории происхождения нефти.»
2.Максим: «Существует ли на Земле полезное ископаемое, способное заменить нефть?»
В.Г.: «Аналогичного нефти полезного ископаемого в недрах Земли нет. Ну, или человек его еще не нашел.»
3. Максим: «Закончится ли когда-нибудь на Земле нефть?»
В.Г.: «Мы не знаем, что скрывается в глубинах нашей Земли. Человек добывает нефть больше 6000 лет и объемы добычи все увеличиваются и увеличиваются.»
4. Максим: «И наконец, самый главный вопрос. Так почему же нефть называют «черным золотом»?»
В.Г.: «Нефть спрятана от человека глубоко под землей, ее сложно найти и добыть, как и золото. И нефть, и золото – ценные полезные ископаемые. В процессе поиска и добычи нефти задействовано много людей и денежных вложений. «Черное золото» еще и потому, что для многих стран – это основной источник существования. Как говорится «Кто владеет нефтью, тот правит миром!»
Далее после беседы, Вадим Геннадьевич показал нам учебные комнаты Института, коллекцию буров, образцы глубинных пород известняка, в которых содержится нефть, специальную одежду нефтяника, действующие макеты буровой вышки и нефтекачалки, образцы нефти, добытые с месторождений в Удмуртии.
§2. Что такое нефть?
Самое интересное ждало нас в учебной лаборатории. Я представлял, что «черное золото» - это нечто таинственное, которое хранится под замком в сейфе, как золото, но оказалось, что нефть была помещена в обычную пластиковую бутылку из под минеральной воды.
В лаборатории мы с Вадимом Геннадьевичем провели несколько простых опытов, в результате которых определили свойства нефти (приложение №3):
Нефть – это жидкость. Ее легко можно перелить из одной емкости в другую (фото №1).
Структура нефти – маслянистая. Нефть по стенкам пробирки стекает медленно, оставляя подтеки, как масло (фото №2).
Нефть – непрозрачная. Достаточно поднести емкость с нефтью ближе к свету.
Цвет – темно-коричневый, почти черный (фото №3).
Запах – резкий, похож на запах бензина. Вадим Геннадьевич предупредил, что нефть токсична и нюхать ее нужно очень осторожно (фото 5).
Нефть не растворяется в воде. В лаборатории были образцы нефти налитые в колбы с водой, нефть была на поверхности. Отсюда вывод, что нефть легче воды и не смешивается (фото №4).
Нефть горючее вещество. Опыт о горючести нефти проводить запрещено. Вадим Геннадьевич пояснил, что горящую нефть потушить водой невозможно, ее тушат пеной или песком.
Также под микроскопом я смотрел срез известняка, который содержит нефть. Мне показалось, что нефть блестит (фото№6).
На основе проведенных наблюдений я выяснил, что нефть - это полезное ископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, темно-коричневого цвета. Нефть непрозрачная, с резким запахом, похожим на запах бензина, нерастворима в воде, легче воды.
§ 3. Опрос одноклассников
Мне стало интересно, что знают мои одноклассники про нефть. Для этого я провел опрос (приложение №4).
По результатам опроса я выяснил, что ребята знают недостаточно о нефти, так например, из 27 опрошенных, знают, что нефть – это полезное ископаемое 11ребят (38%);
-о том, что в Удмуртии добывают нефть - известно 18 одноклассникам (66%);
-знают, что нефть добывают путем бурения скважин- 19 ребят (77%);
-выражение, нефть – «черное золото» - слышали 23 человека (88%);
-за огромную пользу для человечества нефть прозвали «черным золотом» - знают 15 ребят (58%).
Результаты опроса представлены в виде гексаграммы:
Заключение
`В ходе изучения материала по теме моей исследовательской работы я выяснил, что такое нефть и нашел ответ на интересующий меня вопрос «Почему нефть называют «черным золотом»?».
Выяснил, что человек с давних времен применяет нефть, используя ее «волшебные свойства». Также узнал, что существуют несколько теорий происхождения нефти. Выяснил, каким образом добывают нефть и осуществляют ее транспортировку.
Я был удивлен, когда узнал, что с продуктами переработки нефти мы встречаемся ежедневно и собрал свою коллекцию нефтепродуктов.
Но, несмотря на огромную пользу, которую человек получает от использования нефти, ее добыча, транспортировка и переработка губительно сказываются на природе.
Гипотеза, выдвинутая мной в начале исследования, подтвердилась частично. Да, нефть, безусловно, черная и дорогая как золото. Заслуженно нефть называют «черным золотом» еще и потому, что это основное сырье для производства множества разнообразных продуктов.
Нефть – «черное золото», потому что в ее поиске, добыче, транспортировке задействовано большое количество дорогостоящей техники и труда работников нефтяной промышленности.
Посетив Институт нефти и газа УдГУ, я с помощью В.Г. Миронычева, увидел нефть своими глазами, выяснил ее основные свойства, увидел нефтяные буры, одежду и инструменты нефтяников. А Вадим Геннадьевич помог мне разобраться в данной теме.
Мне очень понравилась работа по изучению этого ценного и такого таинственного полезного ископаемого. Возможно, это определит выбор моей профессии в будущем!
Список литературы
- Волцит П.М. «Что такое нефть?», издательство «АСТ», Москва, 2015г., 47 стр.
- Пьюп Д. «Нефть: Месторождение, добыча, использование», Издательство «Росмэн», Москва, 2016г.,49 стр.
- «История нефти, добыча, применение» http://vseonefti.ru/neft/ , дата обращения – 12.12.2017г.;
- «Нефть и нефтепродукты: добыча, переработка и транспортировка» https://neftok.ru/, дата обращения – 25.11.2017г.
- «Полезные ископаемые: нефть и газ» https://infourok.ru/okruzhayuschiy-mir-issledovatelskiy-proekt-poleznie-iskopaemie-neft-i-gaz-481118.html, дата обращения – 26.11.2017г.;
- «Мир из нефти», Документальный фильм. https://www.youtube.com , дата обращения – 20.01.2018г.;
- «Тяжелая нефть. Фильм С.Брилева. Часть 1 и 2» https://www.youtube.com , дата обращения – 21.012018г.;
- «Цикл передач Галилео «Нефть», «Нефтедобыча» https://www.youtube.com , дата обращения – 10.01.2018г.
Приложение №1
Коллекция нефти и нефтепродуктов
1-5
6 7
8 9 10 11
1. Сырая нефть; 2.Бензин; 3.Керосин; 4.Масло машинное; 5.Вазелин; 6.Асфальт; 7.Немнущиеся ткани; 8.Пластмасса; 9.Парафин; 10.Резина; 10.Полиэтилен;
Приложение №2
Скульптуры и арт-объекты в г.Ижевске, посвященные нефтяной отрасли
1 2 3
1. Капля нефти и фонтанная арматура;
2. Земной шар с каплей нефти;
3. Нефтяник Степаныч. Скульптура посвящена настоящим и будущим нефтяникам.
Приложение №3
Свойства нефти
Фото №1 (жидкость) Фото №2 (структура - маслянистая)
Фото №3 (цвет – темно-коричневый, Фото №4 (нерастворима в оде,
непрозрачная) легче воды)
Фото №5 (запах) Фото №6 (образец нефтенасыщенного известняка под микроскопом )
Приложение №4
Опрос.
Что такое нефть?
А) полезное ископаемое;
Б) топливо;
В) не знаю
2. Как добывают нефть?
А) покупают в магазине
Б) бурят скважины;
В) не знаю.
3.Добывают ли нефть в Удмуртии?
А) да
Б) нет
В) не знаю
4. Знаете ли вы, что нефть называют «чёрным золотом»?
А) да;
Б) нет
5. Нефть называют «чёрным золотом» потому что:
А) она черная и дорогая;
Б) из нефти делают много полезных вещей, необходимых человеку.