石油

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石油のサンプル。
テキサス州ラボックの近くで油井を汲み上げるポンプジャック

石油としても知られ、原油およびオイルが、ある天然に存在する、黄色がかった黒中に見出さ地層の下に地球の表面。それは一般的に様々な種類の燃料に精製されます。石油の成分は分別蒸留と呼ばれる技術を使用して分離されますつまり、通常は分別塔を使用して、蒸留によって液体混合物を沸点の異なる留分に分離しますこれは、さまざまな分子量の天然に存在する炭化水素構成されており 、さまざまなものが含まれている可能性があります有機化合物[1]石油という名前は、天然に存在する未処理の原油と、精製された原油で構成された石油製品の両方を含みます。化石燃料である石油は、大量の死んだ生物、主に動物プランクトン藻類が堆積岩の下に埋もれ、激しい熱と圧力の両方にさらされると形成されます。

石油は主に石油掘削によって回収されています。掘削は、構造地質学、堆積盆地分析、および貯留層の特性評価の研究の後に実行されます。最近の技術の進歩により、オイルサンドオイルシェールなどの他の非在来型埋蔵量の開発も行われています。抽出されると、石油は精製され、蒸留によって最も簡単に分離され、ガソリン(ガソリン)、ディーゼル灯油からアスファルト、プラスチック農薬の製造に使用される化学試薬など、直接使用または製造に使用される多数の製品になります。および医薬品。石油は多種多様な材料の製造に使用されており[2] 、世界は1日あたり約1億バレル(1600万立方メートル)を消費していると推定されています。石油生産は非常に収益性が高く、20世紀の経済発展にとって重要であり、一部の国、いわゆる「石油国」は、石油生産を管理しているため、経済的および国際的な大きな力を獲得しています。

石油の搾取は、環境的および社会的に重大な悪影響を及ぼします。最も重要なことは、石油燃料の抽出精製燃焼はすべて大量の温室効果ガスを放出するため、石油は気候変動の主な原因の1つです。さらに、石油産業の一部は、気候危機を防ぐことを目的とした科学と政策を積極的に抑制しました。その他の環境への悪影響には、石油流出などの石油埋蔵量の探査と開発による環境への影響が含まれます。、および利用サイトでの大気および水質汚染。これらの環境への影響はすべて、人間の健康に直接的な影響を及ぼします。さらに、石油はまた、国家主導の戦争と他の種類の紛争の両方につながる紛争の原因となっています(たとえば、石油収入イスラム国に資金を提供しました)。世界経済が気候変動の緩和と再生可能エネルギー電力化への移行の一環として石油への依存を減らすため、石油の生産は2035年までにピークオイルに達すると予想されています[3][4]これは、利害関係者が公正な移行と石油産業 の座礁資産への対処によって予測される必要があると主張する重大な経済的影響をもたらすと予想されます。

語源

分別蒸留装置。

石油という言葉は中世ラテン語の石油(文字通り「ロックオイル」)に由来し、ラテン語のペトラ「ロック」(ギリシャ語のペトラπέτραから 発煙硫酸「オイル」(ギリシャ語のélaionἔλαιονから)に 由来します。[5] [6]

この用語は、1546年にドイツの鉱物学者ゲオルクバウアー(ゲオルギウスアグリコラとしても知られる)によって出版された条約De NaturaFossiliumで使用されました。[7] 19世紀には、石油という用語は、石炭(および後にオイルシェール)などの採掘された有機固体から蒸留によって生成された鉱油およびそれらから生成された精製油を指すためによく使用されました。英国では、これらの石油の貯蔵(およびその後の輸送)は、1863年以降の石油法からの一連の石油法によって規制されていました。

歴史

早い

オクラホマ州オケマーのオイルデリック、1922年。

石油は、何らかの形で古くから使用されており、現在では経済、政治、技術を含む社会全体で重要になっています。重要性の高まりは、内燃機関の発明、民間航空の台頭、および産業用有機化学、特にプラスチック、肥料、溶剤、接着剤、農薬の合成に対する石油の重要性によるものでした。

4000年以上前、ヘロドトスディオドロスシキュラスによれば、バビロンの壁と塔の建設にはアスファルトが使用されていました。 Ardericcaの近く(Babylonの近く)に石油ピットがあり、Zacynthusにはピッチスプリングがありました。[8]ユーフラテス川の支流の1つであるイッソス川のほとりで大量に発見されました。古代ペルシャの錠剤は、社会の上位レベルでの石油の薬用および照明用の使用を示しています。

古代中国での石油の使用は2000年以上前にさかのぼります。中国で最も初期の著作の1つである易経は、精製されていない生の状態の油が、紀元前1世紀に中国で最初に発見され、抽出され、使用されたと述べています。さらに、中国人は紀元前4世紀に早くも燃料としての石油の使用を記録した最初の人でした。[9] [10] [11]西暦347年までに、中国の竹で掘削された井戸から石油が生産されました。[12] [13]

原油はペルシャの化学者によって蒸留されることが多く、 MuhammadibnZakarīyaRāzi(Rhazes)などのアラビア語のハンドブックに明確な説明が記載されています。 [14]バグダッドの街路は、この地域の自然界からアクセスできるようになった石油に由来するタールで舗装されていた。 9世紀にはアゼルバイジャンの現代バクー周辺で油田が開発されました。これらの分野は、10世紀のアラブの地理学者Abual-Hasan'Alīal-Mas'ūdīとMarcoPoloによって記述されました。 13世紀には、これらの井戸の産出量を数百の船積みと表現しました。[15] アラブとペルシャの化学者は、軍事目的の可燃性製品を製造するために原油も蒸留しました。スペインのイスラム教を通じて、12世紀までに西ヨーロッパで蒸留が可能になりました。 [16] 13世紀からルーマニアにも存在し、păcurăとして記録されています。[17]

深さ4.5〜6メートル(15〜20フィート)の洗練された石油ピットは、早くも1415〜1450年にペンシルベニア西部のセネカ人や他のイロコイ族によって掘られました。フランスのルイ=ジョゼフ・ド・モンカルム将軍は、1750年にドゥケイン砦を訪れた際に、儀式用の火事や癒しのローションとして石油を使用してセネカに遭遇しました。[18]

ミャンマーへの初期の英国の探検家は、1795年に何百もの手掘り井戸が生産されていたイェナンジャウンに拠点を置く繁栄している石油採掘産業を記録しました。[19]

Pechelbronn(ピッチ噴水)は、石油が調査され使用された最初のヨーロッパの場所であると言われています。石油が水と混ざり合っているように見える泉である、現在も活動しているErdpechquelleは、1498年以来、特に医療目的で使用されてきました。オイルサンドは18世紀から採掘されてきました。[20]

ニーダーザクセン州のヴィーツェでは、18世紀から天然のアスファルト/ビチューメンが探索されてきました。[21]ヴィーツェと同様にペチェルブロンでも、石炭産業が石油技術を支配していた。[22]

モダン

化学者のジェームス・ヤングは、ダービーシャーアルフレトンにあるリディングスの 炭鉱に天然の石油が浸透していることに気づき、そこからランプオイルとして使用するのに適した薄い薄いオイルを蒸留し、同時に潤滑機械に適したより粘稠なオイルを得ました。 1848年、ヤングは原油を精製する中小企業を設立しました。[23]

ヤングは最終的に、低熱で石炭を蒸留することにより、石油に似た流体を作り出すことに成功しました。これを浸透油と同じ方法で処理すると、同様の製品が得られました。ヤングは、ゆっくりと蒸留することで、そこから多くの有用な液体を得ることができることを発見しました。低温で凝固してパラフィンワックスに似た物質になるため、そのうちの1つを「パラフィンオイル」と名付けました。[23]

石炭からのこれらの油と固形パラフィンワックスの製造は、1850年10月17日付けの彼の特許の主題を形成しました。1850年、Young&MeldrumとEdward William Binneyは、 West Lothian andEのBathgateでEWBinney&Co。 .GlasgowのMeldrum&Co。; バスゲイトでの彼らの作品は1851年に完成し、最初の近代的な石油精製所を備えた世界初の真に商業的な石油工場になりました。[24]

ブロックスバーンの近くの頁岩のビンビン、ウェストロージアンの合計19のうち3つ

世界初の石油精製所は、1856年にIgnacyŁukasiewiczによって建設されました。[25]彼の業績には、浸透油から灯油を蒸留する方法の発見、近代的な灯油ランプの発明(1853)、ヨーロッパで最初の近代的な街路灯の導入(1853)、および世界初の建設も含まれていました。現代の油井(1854年)。[26]

北米および世界中の照明用燃料としての石油の需要は急速に伸びました。[27] ペンシルベニア州タイタスビルの近くにあるエドウィンドレーク1859年の井戸は、最初の近代的な井戸と一般に考えられています。すでに1858年、Georg ChristianKonradHunäusは、ドイツのヴィーツェで1858年の褐炭の掘削中に、かなりの量の石油を発見しました。ヴィーツェは後にヴィルヘルム時代のドイツの消費量の約80%を提供しました。[28]生産は1963年に停止しましたが、ヴィーツェは1970年以来石油博物館を主催しています。[29]

ドレイクの井戸は、掘られたのではなく、掘削されたため、おそらく選ばれています。蒸気機関を使っていたからです。それに関連する会社があったからです。そしてそれが大きなブームを引き起こしたからです。[30]しかし、19世紀半ばには、世界のさまざまな地域でドレイクの前にかなりの活動がありました。 Bakinskii Corps of MiningEngineersのMajorAlexeyevが監督したグループは、1846年にBibi-HeybatのBaku地域で井戸を手で掘削しました。[31] Drakeの井戸と同じ年に、ウェストバージニア州にエンジン掘削された井戸がありました。[32]初期の商業用井戸は、1853年にポーランドで、1857年に近くのルーマニアで手作業で掘られました。ほぼ同時に、世界初の小さな石油精製所がポーランドのヤスウォ。その直後にルーマニアのプロイエシュチ大きなヤスウォがオープンしました。ルーマニアは、世界で初めて年間の原油生産量が国際統計に公式に記録された国であり、1857年には275トンでした。[33] [34]

カナダで最初の商業用油井は、1858年にオンタリオ州オイルスプリングス(当時はカナダ西部)で操業を開始しました。[35]実業家のジェームズ・ミラー・ウィリアムズは、1855年から1858年の間にいくつかの井戸を掘った後、地下4メートルに豊富な石油が埋蔵されていることを発見した。[36] [指定]ウィリアムズは1860年までに150万リットルの原油を抽出し、その多くを灯油ランプ油に精製しました。ウィリアムズの井戸は、ドレイクのペンシルベニア州での操業の1年前に商業的に実行可能になり、北米で最初の商業用油井であると主張することができました。[37]オイルスプリングスでの発見はオイルブームを引き起こした何百人もの投機家や労働者がこの地域にやって来ました。掘削の進歩は、地元の掘削機Shawがスプリングポール掘削法を使用して62メートルの深さに達した1862年まで続きました。[38] 1862年1月16日、天然ガスの爆発後、カナダで最初の石油噴出装置が生産され、1日あたり480立方メートル(3,000 bbl)の記録された速度で空中に発射されました。[39] 19世紀の終わりまでに、ロシア帝国、特にアゼルバイジャンのブラノーベル会社が生産を主導していた。[40]

この戦時中の宣伝ポスターは、第二次世界大戦中に重要なガソリンを配給する方法として相乗りを促進しました。

石油へのアクセスは、第二次世界大戦を含む20世紀のいくつかの軍事紛争の主要な要因であり、現在もその主要な要因であり、その間、石油施設は主要な戦略的資産であり、広範囲に爆撃されました。[41]ドイツのソビエト連邦侵攻には、封鎖に苦しんでいたドイツ軍に非常に必要な石油供給を提供するため、バク油田を占領するという目標が含まれていた。 [42] 20世紀初頭の北米での石油探査により、その後、米国は世紀半ばまでに主要な生産国になりました。しかし、米国の石油生産は1960年代にピークに達したため、米国はサウジアラビアとソビエト連邦に追い抜かれました。[43] [44] [45]

1973年、サウジアラビアと他のアラブ諸国は、 1973年10月の第次中東戦争でイスラエル支援した米国、英国、日本、その他の西側諸国に対して石油禁輸課した。 -そして世界の政治と世界の経済への長期的な影響。[47]

今日、車両の燃料需要の約90%は石油によって満たされています。石油はまた、米国の総エネルギー消費量の40%を占めていますが、発電の1%しか占めていません。[48]石油は、大多数の車両に電力を供給する携帯型の高密度エネルギー源として、また多くの工業用化学物質の基盤として、世界で最も重要な商品の1つとしての価値があります。

石油生産国の上位3か国は、ロシアサウジアラビア米国です[49] 2018年、水圧破砕水平掘削の開発もあって、米国は世界最大の生産国になりました。[50] [51] 世界の容易にアクセス可能な保護区の約80%は中東にあり、62.5%はアラブ5から来ています:サウジアラビアアラブ首長国連邦イラクカタールクウェート。世界の総石油の大部分は、次のような非在来型石油源として存在しています。アサバスカオイルサンドビチューメンオリノコベルト超重質油特にカナダでは、オイルサンドから大量の石油が抽出されますが、石油抽出には大量の熱と水が必要であり、その正味エネルギー含有量が従来の原油に比べて非常に低いため、ロジスティックおよび技術的なハードルが残っています。したがって、カナダのオイルサンドは、近い将来、1日あたり数百万バレルを超える量を供給するとは予想されていません。[52] [53] [54]

構成

石油には、原油だけでなく、すべての液体、気体、および固体の炭化水素が含まれます。表面圧力および温度条件下では、軽い炭化水素であるメタンエタンプロパン、およびブタンが気体として存在し、ペンタンおよび重い炭化水素は液体または固体の形で存在します。ただし、地下の石油貯留層では、ガス、液体、および固体の比率は、地下の状態と石油混合物の状態図に依存します。 [55]

油井は主に原油を生産し、天然ガス溶解しています。地表の圧力は地下よりも低いため、一部のガスは溶液から出て、関連するガスまたは溶液ガスとして回収(または燃焼)されます。ガス井は主に天然ガスを生産します。ただし、地下の温度は地表よりも高いため、ガスにはペンタン、ヘキサンヘプタンなどの重い炭化水素がガスで含まれている可能性があります。表面状態では、これらはガスから凝縮して「天然ガスコンデンセート"、しばしばコンデンセートに短縮されます。コンデンセートは、外観がガソリンに似ており、組成が一部の揮発性 軽質原油に似ています。[56] [57]

石油混合物中の軽質炭化水素の割合は、油田によって大きく異なり、軽油での97重量パーセントから、重油およびビチューメンでの50パーセントまでの範囲です。[要出典]

原油中の炭化水素は主にアルカンシクロアルカン、さまざまな芳香族炭化水素ですが、他の有機化合物には窒素酸素硫黄、および鉄、ニッケル、銅、バナジウムなどの微量の金属が含まれています。多くの石油貯留層には生きたバクテリアが含まれています。[58]原油の正確な分子組成は地層ごとに大きく異なりますが、化学元素の割合は次のようにかなり狭い範囲で異なります。[59]

重量による組成
エレメント パーセント範囲
炭素 83〜85%
水素 10〜14%
窒素 0.1〜2%
空気 0.05〜1.5%
硫黄 0.05〜6.0%
金属 <0.1%

原油には4種類の炭化水素分子が含まれています。それぞれの相対的な割合はオイルごとに異なり、各オイルの特性を決定します。[55]

重量による組成
炭化水素 平均 範囲
アルカン(パラフィン) 30% 15〜60%
ナフテン 49% 30〜60%
アロマティクス 15% 3〜30%
アスファルト 6% 残り
非在来型の資源は、従来の資源よりもはるかに大きいです。[60]

原油は、その組成によって外観が大きく異なります。通常は黒または暗褐色です(ただし、黄色がかった、赤みがかった、または緑がかった場合もあります)。貯留層では、通常、天然ガスと関連して見られます。天然ガスは、石油の上に「ガスキャップ」を形成し、塩水は、ほとんどの原油よりも重いため、通常、その下に沈みます。原油は、カナダのアサバスカオイルサンドのように、砂と水が混ざった半固体の形で見つかることもあります。これは通常、粗ビチューメンと呼ばれます。カナダでは、ビチューメンは粘り気のある黒いタール状の原油と見なされており、非常に厚くて重いため、流動する前に加熱または希釈する必要があります。[61]ベネズエラはまた、オリノコオイルサンドに大量の石油を含んでいますが、そこに閉じ込められた炭化水素はカナダよりも流動性が高く、通常は超重油と呼ばれています。これらのオイルサンド資源は、従来の油井法を使用して抽出できる石油と区別するために、非在来型石油と呼ばれています。それらの間に、カナダとベネズエラには、推定3.6兆バレル(570 × 10 9  m 3)のビチューメンと超重質油が含まれています。これは、世界の従来の石油の埋蔵量の約2倍です。[62]^

石油は主に、重要な一次エネルギー源である燃料油とガソリンに精製するために、体積で使用されます。石油に含まれる炭化水素の84%は、ガソリン、ディーゼル、ジェット、暖房、その他の燃料油、液化石油ガスなどのエネルギー豊富な燃料(石油ベースの燃料)に変換されます。[63]より軽いグレードの原油は、これらの製品の最高の収量を生み出しますが、世界の軽油および中油の埋蔵量が枯渇するにつれて、石油精製所重油とビチューメンを処理する必要がますます高まっており、必要な製品を製造するために、より複雑で高価な方法を使用しています。重質原油は炭素が多すぎて水素が不足しているため、これらのプロセスでは通常、分子から炭素を除去するか水素を分子に追加し、流体接触分解を使用して、油中のより長く複雑な分子をより短く単純な分子に変換します。燃料。[要出典]

石油は、エネルギー密度が高く、輸送が容易で、比較的豊富であるため、1950年代半ば以降、世界で最も重要なエネルギー源になっています。石油は、医薬品溶剤肥料農薬、プラスチックなど、多くの化学製品の原料でもあります。エネルギー生産に使用されなかった16%は、これらの他の材料に変換されます。石油は、地殻の一部の地域の上層にある多孔質の岩層見られます。オイルサンド(タールサンド)にも石油が含まれています。既知 石油埋蔵量は通常、オイルサンドなしで約190 km 3(1.2 (短期) バレル)、オイルサンドありで595 km 3(3.74兆バレル)と推定されます。[65]現在、消費量は1日あたり約8,400万バレル(13.4 × 10 6  m 3 )、つまり年間4.9 km 3であり、現在の需要が変わらない場合、残りの石油供給量はわずか約120年です。[66]しかしながら、より最近の研究では、その数は約50年であるとされています。[67] [68]^

化学

オクタン石油に含まれる炭化水素。線は単結合を表します; 黒い球は炭素を表します; 白い球は水素を表します。

石油は非常に多くの異なる炭化水素の混合物です。最も一般的に見られる分子は、アルカン(パラフィン)、シクロアルカンナフテン)、芳香族炭化水素、またはアスファルテンのようなより複雑な化学物質です。石油の種類ごとに、色や粘度などの物理的および化学的特性を定義する分子の独自の組み合わせがあります。

パラフィンとしても知られるアルカンは、炭素水素のみ含み、一般式C n H 2n +2を持つ直鎖または分岐鎖を持つ飽和炭化水素です。それらは一般に分子あたり5から40の炭素原子を持っていますが、微量のより短いまたはより長い分子が混合物に存在する可能性があります。

ペンタン(C 5 H 12)からオクタン(C 8 H 18までのアルカンはガソリンに精製され、ノナン(C 9 H 20)からヘキサデカン(C 16 H 34)までのアルカンはディーゼル燃料灯油ジェット燃料に精製されます。炭素原子数が16を超えるアルカンは、燃料油潤滑油に精製できます。範囲の重い方の端では、パラフィンワックスは約25個の炭素原子を持つアルカンですが、アスファルトは35個以上ですが、これらは通常、現代の製油所によってより価値のある製品に分解されます。炭素原子が4つ以下の最も短い分子は、室温で気体状態にあります。それらは石油ガスです。需要と回収コストに応じて、これらのガスはフレアオフされるか、圧力下で液化石油ガスとして販売されるか、製油所独自のバーナーに電力を供給するために使用されます。冬の間、ブタン(C 4 H 10)、その高い蒸気圧がコールドスタートを支援するため、ガソリンプールに高速で混合されます。大気圧よりわずかに高い圧力で液化され、シガレットライターに電力を供給することで最もよく知られていますが、多くの発展途上国の主要な燃料源でもあります。プロパンは適度な圧力で液化することができ、調理から暖房、輸送に至るまで、エネルギーを石油に依存するほぼすべての用途で消費されます。

ナフテンとしても知られるシクロアルカンは、式C n H2nに従って水素原子が結合している1つまたは複数の炭素環を有する飽和炭化水素ですシクロアルカンはアルカンと同様の特性を持っていますが、沸点が高くなっています。

芳香族炭化水素は、ベンゼン環と呼ばれる1つまたは複数の平面6炭素環を持ち、水素原子が式C n H2n -6で結合している不飽和炭化水素です。それらはすすの炎で燃える傾向があり、多くは甘い香りを持っています。一部は発がん性があります。

これらの異なる分子は、石油精製所での分別蒸留によって分離され、ガソリン、ジェット燃料、灯油、およびその他の炭化水素を生成します。たとえば、ガソリンで広く使用されている2,2,4-トリメチルペンタン(イソオクタン)は、化学式がC 8 H 18であり、酸素と発熱反応します:[69]

C
8
H
18
l + 25  O
2
g →16  CO
2
g + 18  H
2
O
g(ΔH= -5.51 MJ /オクタンのモル)

オイルサンプル中のさまざまな分子の数は、実験室での分析によって決定できます。分子は通常、溶媒で抽出され、ガスクロマトグラフで分離され、最後に水素炎イオン化検出器質量分析計などの適切な検出器で測定されます。[70]オイル内に共溶出する炭化水素が多数あるため、多くは従来のガスクロマトグラフィーでは分離できず、通常、クロマトグラムにこぶとして表示されます。この未解決の複雑な混合物炭化水素の(UCM)は、風化した油や油にさらされた生物の組織からの抽出物を分析するときに特に明白です。油の成分のいくつかは水と混ざります:油の水に関連する部分

石油またはガソリンの不完全燃焼は、有毒な副産物の生成をもたらします。燃焼中の酸素が少なすぎると、一酸化炭素が形成されます。高温高圧のため、自動車エンジンのガソリン燃焼からの排気ガスには通常、光化学スモッグの発生に関与する窒素酸化物が含まれています。

熱特性の実験式

燃焼熱

一定の体積では、石油製品の燃焼熱は次のように概算できます。

どこ グラムあたりのカロリーで測定され、 60°F(16°C)で の比重です。

熱伝導率

石油ベースの液体の熱伝導率は、次のようにモデル化できます。[71]

どこ はBTUで測定されます °F -1時間-1フィート-1  、 華氏で測定され、 度API比重です。

比熱

石油の比熱は次のようにモデル化できます。[72]

どこ BTU /(lb°F)で測定され、 華氏の気温と は60°F(16°C)での比重です。

kcal /(kg・°C)の単位で、式は次のとおりです。

ここで温度 摂氏にあり、 は15°Cでの比重です。

蒸発潜熱

蒸発潜熱は、大気条件下で次のようにモデル化できます。

どこ BTU / lbで測定され、 華氏で測定され、 は60°F(16°C)での比重です。

kcal / kgの単位で、式は次のとおりです。

ここで温度 摂氏にあり、 は15°Cでの比重です。[73]

形成

化石石油

有機地球化学の父であるAlfredE。Treibsが石油から抽出したバナジウムポルフィリン化合物(左)の構造。 Treibsは、この分子とクロロフィルa(右)の構造的類似性に注目しました。 [74] [75]

石油は、動物プランクトン藻類などの古代の化石化した有機物に由来する化石燃料です。[76] [77]これらの膨大な量は、停滞した水(溶存酸素のない水)またはシルトなどの堆積物で覆われた海や湖の底に沈殿し、好気的に分解するよりも速くなります。この底質から約1m下で、水酸素濃度は低く、0.1 mg / l未満であり、無酸素状態であった。 存在しました。温度も一定のままでした。[77]

さらに層が海または湖の底に落ち着くにつれて、激しい熱と圧力が下部地域に蓄積しました。このプロセスにより、有機物は、最初はケロゲンと呼ばれるワックス状の物質に変化し、世界中のさまざまなオイルシェールに見られます。次に、カタジェネシスと呼ばれるプロセスを介して、液体および気体の炭化水素にさらに熱を加えます。石油の形成は、高温または高圧、あるいはその両方でのさまざまな主に吸熱反応における炭化水素の熱分解から発生します。[77] [78]これらのフェーズについて以下に詳細に説明します。

嫌気性腐敗

豊富な酸素がない場合、好気性細菌は、堆積物または水の層の下に埋められた後、有機物が腐敗するのを防ぎました。しかし、嫌気性菌は、物質を他の反応の供給源として使用することにより、物質中の硫酸塩硝酸塩をそれぞれH 2SN2に還元することができましたそのような嫌気性細菌のために、最初、この問題は主に加水分解によって分解し始めました:多糖類タンパク質は単純な糖アミノ酸に加水分解されましたそれぞれ。これらは、細菌酵素によって加速れた速度でさらに嫌気的に酸化されました。たとえば、アミノ酸は酸化的脱アミノ化を受けてイミノ酸になり、次にアンモニアα-ケト酸にさらに反応しました単糖のターンでは、最終的に減衰CO 2及びメタンフルボ酸に結合したアミノ酸、単糖、フェノールアルデヒドの嫌気性崩壊生成物脂肪ワックスこれらの穏やかな条件下では、広範囲に加水分解されませんでした。[77]

ケロゲン形成

以前の反応から生成されたいくつかのフェノール化合物は殺菌剤として機能し、細菌の放線菌目も抗生物質化合物(例えば、ストレプトマイシン)を生成しました。したがって、嫌気性細菌の作用は、水または底質の約10m下で停止しました。この深さの混合物には、フルボ酸、未反応および部分的に反応した脂肪とワックス、わずかに修飾されたリグニン、樹脂、およびその他の炭化水素が含まれていました。[77]より多くの有機物の層が海または湖の底に定着するにつれて、激しい熱と圧力がより低い地域に蓄積した。[78]結果として、この混合物の化合物は、よく理解されていない方法でケロゲンに結合し始めたフェノールホルムアルデヒドの分子が尿素-ホルムアルデヒド樹脂に反応するのと同じように結合が起こりましたが、反応物の種類が多いため、ケロゲンの形成はより複雑な方法で起こりました。嫌気性腐敗の始まりからのケロゲン形成の全過程は続成作用と呼ばれ、その成分の溶解と再結合による物質の変換を意味する言葉です。[77]

ケロゲンの化石燃料への変換

ケロゲンの形成は、気温が約50 °Cに達する可能性のある地表から約1kmの深さまで続きました。ケロゲンの形成は、有機物と化石燃料の中間点を表しています。ケロゲンは、酸素にさらされて酸化して失われるか、地球の地殻の奥深くに埋もれて、ゆっくりと化石燃料に変化する条件にさらされる可能性があります。石油のように。後者は、反応が主に根本的な転位であるカタジェネシスによって起こりました ケロゲンの。これらの反応には数千年から数百万年かかり、外部反応物は関与していませんでした。これらの反応の根本的な性質により、ケロゲンは2つのクラスの製品に反応しました。H/ C比が低い製品(アントラセンまたはそれに類似した製品)とH / C比が高い製品(メタンまたはそれに類似した製品)です。すなわち、炭素に富むまたは水素に富む製品。カタジェネシスは外部反応物から遮断されたため、得られた燃料混合物の組成は、反応化学量論によるケロゲンの組成に依存していました。ケロゲンには主に3つのタイプがあります。タイプI(藻類)、II(リプチン)、III(腐植物質)で、主に藻類プランクトン木本植物から形成されます。(この用語には、それぞれ低木つる植物が含まれます)。[77]

カタジェネシスは、60〜数百°Cの比較的低温(市販の熱分解プラントと比較した場合)で発生したにもかかわらず、熱分解でした反応時間が長いため、熱分解が可能でした。catagenesisのための熱は分解から来た放射性地殻の材料、特に40 K232 Thを235 U及び238 U熱は地熱勾配によって変化し、通常、地表からの深さ1 kmあたり10〜30°Cでした。しかし、異常なマグマの貫入は、より局所的な加熱を引き起こした可能性があります。[77]

オイルウィンドウ(温度範囲)

地質学者は、オイルが形成される温度範囲を「オイルウィンドウ」と呼ぶことがよくあります。[79] [80] [77]最低温度以下では、油はケロゲンの形で閉じ込められたままになります。最高温度を超えると、石油は熱分解のプロセスを通じて天然ガスに変換されます。時には、極端な深さで形成された石油が移動し、はるかに浅いレベルで閉じ込められる可能性があります。アサバスカオイルサンドはその一例です。[77]

非生物起源の石油

上記のメカニズムの代替メカニズムは、1850年代半ばにロシアの科学者によって提案されました。これは、非生物起源の石油起源(無機手段によって形成された石油)の仮説ですが、これは地質学的および地球化学的証拠と矛盾しています。[81]非生物起源の石油源が発見されていますが、商業的に有益な量ではありません。「論争は、非生物起源の石油埋蔵量が存在するかどうかについてではありません」と、米国石油地質協会のラリー・ネーションは言いました。「論争は、それらが地球の全体的な埋蔵量にどれだけ貢献するか、そして地質学者がそれらを探すためにどれだけの時間と労力を費やすべきかについてです。」[82]

貯水池

炭化水素トラップは、油(赤)が蓄積する可能性のある貯留岩(黄色)と、それが流出するのを防ぐキャップロック(緑)で構成されています。

石油貯留層が形成されるには、次の3つの条件が存在する必要があります。

  • 根源岩の豊富な炭化水素油にそれを調理する地下の熱のために十分深く埋め材料、
  • それが蓄積することができる多孔性透過性の貯留岩、
  • 油が表面に逃げるのを防ぐためのキャップロック(シール)または他のメカニズムこれらの貯留層内では、流体は通常、油層の下に水層があり、その上にガス層がある3層のケーキのように組織化されますが、貯留層によって層のサイズは異なります。ほとんどの炭化水素は岩石や水よりも密度が低いため、表面に到達するか、多孔質の岩石(貯留層として知られる)に閉じ込められるまで、隣接する岩石層を通って上方に移動することがよくあります。)上の不浸透性の岩によって。ただし、このプロセスは地下水の流れの影響を受け、石油が貯水池に閉じ込められる前に、水平方向に数百キロメートル、さらには下向きに短い距離を移動します。炭化水素がトラップに濃縮されると、油田が形成され、そこから掘削ポンプで液体を抽出することができます

石油と天然ガスを生成する反応は、炭化水素が一連の並行反応によって石油と天然ガスに分解され、最終的に石油が別の一連の反応によって天然ガスに分解される一次分解反応としてモデル化されることがよくあります。後者のセットは、石油化学プラントや石油精製所で定期的に使用されます

石油は主に石油掘削によって回収されています(天然の石油泉はまれです)。掘削は、構造地質学(貯留層規模)、堆積盆地分析、および貯留層の特性評価(主に地質貯留層構造の多孔性浸透性の観点から)の研究の後に実行されます。 [83] [84]技術の最近の改善により、オイルサンドオイルシェールなどの他の非在来型埋蔵量の開発も行われています。。原油を抽出するために、油層に井戸が掘削されます。自然の貯留層の圧力に依存して油を地表に押し出す「天然リフト」生産方法は、通常、貯留層が最初にタップされた後しばらくの間は十分です。中東などの一部の貯水池では、自然の圧力が長期間にわたって十分です。ただし、ほとんどの貯水池の自然圧力は、最終的には消散します。次に、「人工リフト」手段を使用してオイルを抽出する必要があります。時間が経つにつれて、これらの「一次」方法は効果が低下し、「二次」生産方法が使用される可能性があります。一般的な二次的な方法は「水攻法」ですまたは、貯留層に水を注入して圧力を上げ、掘削されたシャフトまたは「坑井」に油を押し込みます。最終的には、「三次」または「石油増進回収」法を使用して、蒸気、二酸化炭素、その他のガスまたは化学物質を貯留層に注入することにより、石油の流動特性を向上させることができます。米国では、一次生産方法が毎日生産される石油の40%未満を占め、二次方法が約半分を占め、残りの10%が三次回収です。オイル/タール砂およびオイルシェール鉱床から油(または「ビチューメン」)を抽出するには、砂またはシェールを採掘して容器またはレトルトで加熱するか、加熱された液体を鉱床に注入してからポンプで送る「現場」方式を使用する必要があります。液体はオイルで飽和状態に戻ります。

非在来型石油貯留層

油を食べるバクテリアは、表面に逃げた油を生分解します。オイルサンドは、部分的に生分解された石油の貯留層であり、まだ逃げて生分解されていますが、移動する石油が非常に多く含まれているため、ほとんどが逃げていますが、従来の石油貯留層に見られるよりも多くの量がまだ存在しています。原油の軽い部分が最初に破壊され、カナダでは原油ビチューメンと呼ばれる非常に重い形態の原油、またはベネズエラでは非常に重い原油を含む貯留層が生じます。これら2つの国には、オイルサンドの世界最大の鉱床があります。[要出典]

一方、オイルシェールは、閉じ込められた炭化水素を原油に変換するのに十分な時間、熱や圧力にさらされていない根源岩です。技術的に言えば、オイルシェールは必ずしもシェールではなく、石油を含んでいませんが、ケロゲンと呼ばれる不溶性の有機固体を含む細粒の堆積岩です。岩石中のケロゲンは、熱と圧力を使用して原油に変換し、自然のプロセスをシミュレートできます。この方法は何世紀にもわたって知られており、1694年に英国国王特許第330号で特許を取得し、「ある種の石から大量のピッチ、タール、オイルを抽出して製造する方法」をカバーしています。オイルシェールは多くの国で見られますが、米国には世界最大の鉱床があります。[85]

分類

一部のマーカー原油は、硫黄含有量(水平)とAPI比重(垂直)および相対生産量を示します。[要出典]

石油産業は一般に、原油が生産される地理的位置(West Texas IntermediateBrent、またはOmanなど)、API比重(石油産業の密度の尺度)、および硫黄含有量によって原油を分類します。原油は、密度が低い場合は軽質、高密度の場合は質、軽質重質の密度が中程度の場合は中程度と見なされます。[86]さらに、硫黄または酸味が比較的少ない場合は、甘いと呼ばれることがあります。かなりの量の硫黄が含まれている場合。[87]

地理的な場所は、製油所への輸送コストに影響を与えるため、重要です。軽質原油はガソリンの収率が高いため重油よりも望ましいですが、スイートオイルは環境問題が少なく、消費国の燃料に課せられる硫黄基準を満たすために精製が少なくて済むため、サワーオイルよりも価格が高くなります。それぞれの原油は、石油研究所での粗製油アッセイ分析の使用によって明らかにされる独特の分子特性を持っています。 [88]

原油の分子特性が決定され、石油が分類された地域のバレルは、世界中で価格設定の基準として使用されています。一般的な参照原油のいくつかは次のとおりです。[要出典]

これらのベンチマークオイルの生産量は毎年減少しているため、実際に供給されるのは他のオイルの方が一般的です。参考価格は、クッシングで配達されるウェストテキサスインターミディエイトの場合もありますが、実際に取引される石油はアルバータ州ハーディスティで配達されるカナダの重質油(ウェストカナディアンセレクト)の割引価格である場合があります。シェトランドで配達されるブレントブレンドの場合は、Primorskの港で配達される割引されたロシアの輸出ブレンド[91]

抽出された後、オイルはによって最も容易に精製および分離され、蒸留などの製造に直接使用又は使用のための多数の製品、に、ガソリン(ガソリン)、ディーゼル及びケロシンアスファルトおよび化学試薬エチレンプロピレンブテン[92] アクリル酸[93] [94] [95] パラキシレン[96]プラスチック農薬医薬品の製造使用されます。[97]

業界

世界の石油埋蔵量、2013年。

石油産業または石油パッチとしても知られる石油産業には、石油製品の探査抽出精製輸送多くの場合、石油タンカーパイプラインによる)、およびマーケティングのグローバルプロセスが含まれます。業界で最も大量の製品は、燃料油ガソリン(ガソリン)です。石油は、医薬品溶剤肥料農薬など、多くの化学製品の原料でもあります。、合成香料、プラスチック。業界は通常、上流中流下流の3つの主要なコンポーネントに分けられます。上流は原油の探査と抽出、中流は原油の輸送と貯蔵、下流は原油をさまざまな最終製品に精製することを含みます。

石油は多くの産業にとって不可欠であり、現在の構成で産業文明を維持するために必要であり、 [要出典]多くの国にとって重大な懸念事項となっています。石油は世界のエネルギー消費の大部分を占めており、ヨーロッパアジアの最低32%から中東の最高53%までの範囲です。

その他の地域の消費パターンは次のとおりです。および中央アメリカ(44%)、アフリカ(41%)、および北アメリカ(40%)。世界は年間360億バレル(5.8km³)の石油を消費しており[98]、先進国が最大の消費者です。米国2015年に生産された石油の18%を消費しました。[99]石油の生産、流通、精製、小売りは、全体として、ドル価値の点で世界最大の産業を表しています。

米国政府などの政府は、石油会社に多額の公的助成金を提供しており、油田のリースや掘削装置の費用を含め、石油の探査と採掘のほぼすべての段階で大幅な減税が行われています。[100]

近年、石油増進回収技術、特に多段掘削と水圧破砕(「フラッキング」)は、この新しい技術が新しい石油抽出方法で決定的かつ物議を醸す役割を果たしているため、業界の最前線に移動しています。[101]

輸送

1950年代には、ペルシャ湾から米国に輸送される石油の価格の33%を輸送費が占めていましたが[102]、1970年代スーパータンカーの開発により、輸送費はわずか5%に低下しました。米国のペルシャ石油の価格。[102]過去30年間に原油の価値が上昇したため、2010年の納品された商品の最終コストに占める輸送コストの割合は3%未満でした。

価格

原油の名目およびインフレ調整後の米ドル価格、1861年から2015年。
石油トレーダー、ヒューストン、2009年
Our World inDataの1861年から2020年までの石油の名目価格

石油の価格、または石油価格は、一般に、ベンチマーク原油バレル(159リットル)のスポット価格を指します。これは、ウェストテキサスインターミディエイト(WTI)、ブレント原油などの原油の買い手と売り手の基準価格ですドバイ原油OPECリファレンスバスケットタピス原油ボニーライトウラルオイルイスムスウエスタンカナディアンセレクト(WCS)。[103] [104]

原油の世界的な価格は、19世紀と20世紀初頭に比較的一貫していた。[105]これは1970年代に変化し、世界的に石油の価格が大幅に上昇した。[105] 歴史的に、石油の供給、需要、貯蔵のショック、および石油価格に影響を与える世界経済成長へのショックを含む、世界の石油価格の構造的な推進力は数多くありました。[106] 大幅な価格変動を引き起こしている注目すべき出来事には、第四次中東戦争中にイスラエルを支援した国々を対象とした1973年のOPEC石油禁輸が含まれる[107] :329  、 1973年の石油危機をもたらした1979年の石油危機におけるイラン革命、2007年から2008年の金融危機、そして最近の2013年の石油供給過剰は、2014年から2016年に「現代史上最大の石油価格の下落」をもたらしました。世界の石油の70%の下落価格は「第二次石油危機以来の3つの最大の下落の1つであり、1986年の供給主導の崩壊以来最も長く続いた」。[108] 2015年までに、米国は石油の3番目に大きな生産国になり、輸入国から輸出国へと移行しました。[109]

2020年のロシアとサウジアラビアの石油価格戦争は、 COVID-19パンデミックの開始時に世界の石油価格を65%下落させました[110] [111] 2021年12月までに、米国、中国、インドからの石油需要の予想外の回復が、米国のシェール産業投資家の「支出のラインを維持する要求」と相まって、「タイト」石油に貢献した。グローバルな在庫。[112] 2022年1月18日、ブレント原油の価格が2014年以来の最高値である88ドルに達したため、ガソリンのコストの上昇が懸念され、英国で過去最高を記録しました。[113]

用途

石油の化学構造は不均一で、さまざまな長さの炭化水素鎖で構成されています。このため、石油は石油精製所に運ばれ、炭化水素化学物質は蒸留によって分離され、他の化学プロセスによって処理され、さまざまな目的に使用されます。プラントあたりの総コストは約90億ドルです。

燃料

石油の最も一般的な蒸留留分は燃料です。燃料には次のものが含まれます(沸点範囲を上げることにより):[59]

燃料としての石油の一般的な部分
分数 沸点範囲°C
液化石油ガス(LPG) −40
ブタン −12〜−1
ガソリン/ガソリン -1から110
ジェット燃料 150から205
灯油 205から260
燃料油 205から290
ディーゼル燃料 260〜315

化学組成による石油分類。[114]

石油のクラス 250〜300°Cのフラクションの組成、
重量。
パー。 ナプス アロム。 ワックス Asph。
パラフィン 46–61 22〜32 12〜25 1.5〜10 0〜6
パラフィン-ナフテニック 42〜45 38〜39 16〜20 1〜6 0〜6
ナフテン酸 15〜26 61〜76 8〜13 痕跡 0〜6
パラフィン-ナフテン-芳香族 27〜35 36〜47 26–33 0.5–1 0〜10
芳香族 0〜8 57〜78 20〜25 0〜0.5 0〜20

その他のデリバティブ

得られた特定の種類の炭化水素を他の非炭化水素と混合して、他の最終製品を作成することができます。

国別の使用

消費統計

消費

2017年の米国エネルギー情報局(EIA)の見積もりによると、世界は1日あたり9,880万バレルの石油を消費しています。[116]

一人当たりの石油消費量(色が濃いほど消費量が多く、灰色はデータがないことを表します)(出典:ファイルの説明を参照)
   > 0.07
  0.07〜0.05
  0.05〜0.035
  0.035〜0.025
  0.025〜0.02
  0.02〜0.015
  0.015〜0.01
  0.01〜0.005
  0.005〜0.0015
   <0.0015

この表は、2011年に消費された石油の量を1日あたり1,000バレル(1000 bbl)で、1日あたり1,000立方メートル(1000 m 3)で示しています。 [117] [118]

Consuming nation 2011 (1000 bbl/
day)
(1000 m3/
day)
Population
in millions
bbl/year
per capita
m3/year
per capita
National production/
consumption
United States 1 18,835.5 2,994.6 314 21.8 3.47 0.51
China 9,790.0 1,556.5 1345 2.7 0.43 0.41
Japan 2 4,464.1 709.7 127 12.8 2.04 0.03
India 2 3,292.2 523.4 1198 1 0.16 0.26
Russia 1 3,145.1 500.0 140 8.1 1.29 3.35
Saudi Arabia (OPEC) 2,817.5 447.9 27 40 6.4 3.64
Brazil 2,594.2 412.4 193 4.9 0.78 0.99
Germany 2 2,400.1 381.6 82 10.7 1.70 0.06
Canada 2,259.1 359.2 33 24.6 3.91 1.54
South Korea 2 2,230.2 354.6 48 16.8 2.67 0.02
Mexico 1 2,132.7 339.1 109 7.1 1.13 1.39
France 2 1,791.5 284.8 62 10.5 1.67 0.03
Iran (OPEC) 1,694.4 269.4 74 8.3 1.32 2.54
United Kingdom 1 1,607.9 255.6 61 9.5 1.51 0.93
Italy 2 1,453.6 231.1 60 8.9 1.41 0.10

Source: US Energy Information Administration

Population Data:[119]

1 peak production of oil already passed in this state

2 This country is not a major oil producer

Production

Top oil-producing countries[120]
World map with countries by oil production (information from 2006–2012).

In petroleum industry parlance, production refers to the quantity of crude extracted from reserves, not the literal creation of the product.

Country Oil Production
(bbl/day, 2016)[121]
1  Russia 10,551,497
2  Saudi Arabia (OPEC) 10,460,710
3  United States 8,875,817
4  Iraq (OPEC) 4,451,516
5  Iran (OPEC) 3,990,956
6  China, People's Republic of 3,980,650
7  Canada 3,662,694
8  United Arab Emirates (OPEC) 3,106,077
9  Kuwait (OPEC) 2,923,825
10  Brazil 2,515,459
11  Venezuela (OPEC) 2,276,967
12  Mexico 2,186,877
13  Nigeria (OPEC) 1,999,885
14  Angola (OPEC) 1,769,615
15  Norway 1,647,975
16  Kazakhstan 1,595,199
17  Qatar (OPEC) 1,522,902
18  Algeria (OPEC) 1,348,361
19  Oman 1,006,841
20  United Kingdom 939,760

Exportation

Petroleum Exports by Country (2014) from Harvard Atlas of Economic Complexity.
Oil exports by country (barrels per day, 2006).

In order of net exports in 2011, 2009 and 2006 in thousand bbl/d and thousand m3/d:

# Exporting nation 103bbl/d (2011) 103m3/d (2011) 103bbl/d (2009) 103m3/d (2009) 103bbl/d (2006) 103m3/d (2006)
1 Saudi Arabia (OPEC) 8,336 1,325 7,322 1,164 8,651 1,376
2 Russia 1 7,083 1,126 7,194 1,144 6,565 1,044
3 Iran (OPEC) 2,540 403 2,486 395 2,519 401
4 United Arab Emirates (OPEC) 2,524 401 2,303 366 2,515 400
5 Kuwait (OPEC) 2,343 373 2,124 338 2,150 342
6 Nigeria (OPEC) 2,257 359 1,939 308 2,146 341
7 Iraq (OPEC) 1,915 304 1,764 280 1,438 229
8 Angola (OPEC) 1,760 280 1,878 299 1,363 217
9 Norway 1 1,752 279 2,132 339 2,542 404
10 Venezuela (OPEC) 1 1,715 273 1,748 278 2,203 350
11 Algeria (OPEC) 1 1,568 249 1,767 281 1,847 297
12 Qatar (OPEC) 1,468 233 1,066 169
13 Canada 2 1,405 223 1,168 187 1,071 170
14 Kazakhstan 1,396 222 1,299 207 1,114 177
15 Azerbaijan 1 836 133 912 145 532 85
16 Trinidad and Tobago 1 177 112 167 160 155 199

Source: US Energy Information Administration

1 peak production already passed in this state

2 Canadian statistics are complicated by the fact it is both an importer and exporter of crude oil, and refines large amounts of oil for the U.S. market. It is the leading source of U.S. imports of oil and products, averaging 2,500,000 bbl/d (400,000 m3/d) in August 2007.[122]

Total world production/consumption (as of 2005) is approximately 84 million barrels per day (13,400,000 m3/d).

Importation

Oil imports by country (barrels per day, 2006).

In order of net imports in 2011, 2009 and 2006 in thousand bbl/d and thousand m3/d:

# Importing nation 103bbl/day (2011) 103m3/day (2011) 103bbl/day (2009) 103m3/day (2009) 103bbl/day (2006) 103m3/day (2006)
1 United States 1 8,728 1,388 9,631 1,531 12,220 1,943
2 China 5,487 872 4,328 688 3,438 547
3 Japan 4,329 688 4,235 673 5,097 810
4 India 2,349 373 2,233 355 1,687 268
5 Germany 2,235 355 2,323 369 2,483 395
6 South Korea 2,170 345 2,139 340 2,150 342
7 France 1,697 270 1,749 278 1,893 301
8 Spain 1,346 214 1,439 229 1,555 247
9 Italy 1,292 205 1,381 220 1,558 248
10 Singapore 1,172 186 916 146 787 125
11 Republic of China (Taiwan) 1,009 160 944 150 942 150
12 Netherlands 948 151 973 155 936 149
13 Turkey 650 103 650 103 576 92
14 Belgium 634 101 597 95 546 87
15 Thailand 592 94 538 86 606 96

Source: US Energy Information Administration

1 peak production of oil expected in 2020[123]

Non-producing consumers

Countries whose oil production is 10% or less of their consumption.

# Consuming nation (bbl/day) (m3/day)
1 Japan 5,578,000 886,831
2 Germany 2,677,000 425,609
3 South Korea 2,061,000 327,673
4 France 2,060,000 327,514
5 Italy 1,874,000 297,942
6 Spain 1,537,000 244,363
7 Netherlands 946,700 150,513
8 Turkey 575,011 91,663

Source: CIA World Factbook[failed verification]

Environmental effects

Diesel fuel spill on a road.

Climate change

As of 2018, about a quarter of annual global greenhouse gas emissions is the carbon dioxide from burning petroleum (plus methane leaks from the industry).[124][125][note 1] Along with the burning of coal, petroleum combustion is the largest contributor to the increase in atmospheric CO2.[126][127] Atmospheric CO2 has risen over the last 150 years to current levels of over 415 ppmv,[128] from the 180–300 ppmv of the prior 800 thousand years.[129][130][131] The rise in Arctic temperature has reduced the minimum Arctic ice pack to 4,320,000 km2 (1,670,000 sq mi), a loss of almost half since satellite measurements started in 1979.[132][133]

Seawater acidification.

Ocean acidification is the increase in the acidity of the Earth's oceans caused by the uptake of carbon dioxide (CO2) from the atmosphere. This increase in acidity inhibits all marine life—having a greater impact on smaller organisms as well as shelled organisms (see scallops).[134]

Extraction

Oil extraction is simply the removal of oil from the reservoir (oil pool). Oil is often recovered as a water-in-oil emulsion, and specialty chemicals called demulsifiers are used to separate the oil from water. Oil extraction is costly and often environmentally damaging. Offshore exploration and extraction of oil disturb the surrounding marine environment.[135]

Oil spills

Kelp after an oil spill.
Oil slick from the Montara oil spill in the Timor Sea, September, 2009.
Volunteers cleaning up the aftermath of the Prestige oil spill.

Crude oil and refined fuel spills from tanker ship accidents have damaged natural ecosystems and human livelihoods in Alaska, the Gulf of Mexico, the Galápagos Islands, France and many other places.

The quantity of oil spilled during accidents has ranged from a few hundred tons to several hundred thousand tons (e.g., Deepwater Horizon oil spill, SS Atlantic Empress, Amoco Cadiz). Smaller spills have already proven to have a great impact on ecosystems, such as the Exxon Valdez oil spill.

Oil spills at sea are generally much more damaging than those on land, since they can spread for hundreds of nautical miles in a thin oil slick which can cover beaches with a thin coating of oil. This can kill sea birds, mammals, shellfish and other organisms it coats. Oil spills on land are more readily containable if a makeshift earth dam can be rapidly bulldozed around the spill site before most of the oil escapes, and land animals can avoid the oil more easily.

Control of oil spills is difficult, requires ad hoc methods, and often a large amount of manpower. The dropping of bombs and incendiary devices from aircraft on the SS Torrey Canyon wreck produced poor results;[136] modern techniques would include pumping the oil from the wreck, like in the Prestige oil spill or the Erika oil spill.[137]

Though crude oil is predominantly composed of various hydrocarbons, certain nitrogen heterocyclic compounds, such as pyridine, picoline, and quinoline are reported as contaminants associated with crude oil, as well as facilities processing oil shale or coal, and have also been found at legacy wood treatment sites. These compounds have a very high water solubility, and thus tend to dissolve and move with water. Certain naturally occurring bacteria, such as Micrococcus, Arthrobacter, and Rhodococcus have been shown to degrade these contaminants.[138]

Because petroleum is a naturally occurring substance, its presence in the environment need not be the result of human causes such as accidents and routine activities (seismic exploration, drilling, extraction, refining and combustion). Phenomena such as seeps[139] and tar pits are examples of areas that petroleum affects without man's involvement.

Tarballs

A tarball is a blob of crude oil (not to be confused with tar, which is a man-made product derived from pine trees or refined from petroleum) which has been weathered after floating in the ocean. Tarballs are an aquatic pollutant in most environments, although they can occur naturally, for example in the Santa Barbara Channel of California[140][141] or in the Gulf of Mexico off Texas.[142] Their concentration and features have been used to assess the extent of oil spills. Their composition can be used to identify their sources of origin,[143][144] and tarballs themselves may be dispersed over long distances by deep sea currents.[141] They are slowly decomposed by bacteria, including Chromobacterium violaceum, Cladosporium resinae, Bacillus submarinus, Micrococcus varians, Pseudomonas aeruginosa, Candida marina and Saccharomyces estuari.[140]

Whales

James S. Robbins has argued that the advent of petroleum-refined kerosene saved some species of great whales from extinction by providing an inexpensive substitute for whale oil, thus eliminating the economic imperative for open-boat whaling,[145] but others say that fossil fuels increased whaling with most whales being killed in the 20th century.[146]

Alternatives

In the United States in 2007 about 70 percent of petroleum was used for transportation (e.g. gasoline, diesel, jet fuel), 24 percent by industry (e.g. production of plastics), 5 percent for residential and commercial uses, and 2 percent for electricity production.[147] Outside of the US, a higher proportion of petroleum tends to be used for electricity.[148]

Vehicle fuels

Petroleum-based vehicle fuels can be replaced by either alternative fuels, or other methods of propulsion such as electric or nuclear.

Brazilian fuel station with four alternative fuels for sale: diesel (B3), gasohol (E25), neat ethanol (E100), and compressed natural gas (CNG).

Alternative fuel vehicles refers to both:

Industrial oils

Biological feedstocks do exist for industrial uses such as Bioplastic production.[149]

Electricity

In oil producing countries with little refinery capacity, oil is sometimes burned to produce electricity.

International relations

Control of petroleum production has been a significant driver of international relations during much of the 20th and 21st centuries.[150] Organizations like OPEC have played an outsized role in international politics. Some historians and commentators have called this the "Age of Oil"[150] With the rise of renewable energy and addressing climate change some commentators expect a realignment of international power away from petrostates.

Conflict

Petroleum production is tightly linked with conflict:[151] whether through direct aggression such as the U.S. invasion of Iraq, trade wars such as the 2020 Russia–Saudi Arabia oil price war, or by fueling conflict in regions such as funding Islamic State of Iraq and the Levant in the Syrian civil war.

OPEC

The Organization of the Petroleum Exporting Countries (OPEC, /ˈpɛk/ OH-pek) is an intergovernmental organization or cartel of 13 countries. Founded on 14 September 1960 in Baghdad by the first five members (Iran, Iraq, Kuwait, Saudi Arabia, and Venezuela), it has since 1965 been headquartered in Vienna, Austria, although Austria is not an OPEC member state. As of September 2018, the 13 member countries accounted for an estimated 44 percent of global oil production and 81.5 percent of the world's "proven" oil reserves, giving OPEC a major influence on global oil prices that were previously determined by the so-called "Seven Sisters" grouping of multinational oil companies.

The stated mission of the organization is to "coordinate and unify the petroleum policies of its member countries and ensure the stabilization of oil markets, in order to secure an efficient, economic and regular supply of petroleum to consumers, a steady income to producers, and a fair return on capital for those investing in the petroleum industry."[152] Economists often cite OPEC as a textbook example of a cartel that cooperates to reduce market competition, but one whose consultations are protected by the doctrine of state immunity under international law. The organization is also a significant provider of information about the international oil market.

The formation of OPEC marked a turning point toward national sovereignty over natural resources, and OPEC decisions have come to play a prominent role in the global oil market and international relations. The effect can be particularly strong when wars or civil disorders lead to extended interruptions in supply. In the 1970s, restrictions in oil production led to a dramatic rise in oil prices and in the revenue and wealth of OPEC, with long-lasting and far-reaching consequences for the global economy. In the 1980s, OPEC began setting production targets for its member nations; generally, when the targets are reduced, oil prices increase. This has occurred most recently from the organization's 2008 and 2016 decisions to trim oversupply.

The current OPEC members are the following: Algeria, Angola, Equatorial Guinea, Gabon, Iran, Iraq, Kuwait, Libya, Nigeria, the Republic of the Congo, Saudi Arabia, the United Arab Emirates and Venezuela. Former OPEC members are Ecuador, Indonesia and Qatar.[153] A larger group called OPEC+ was formed in late 2016 to have more control on the global crude oil market.[154]

Future production

US oil production and imports, 1910–2012.

Consumption in the twentieth and twenty-first centuries has been abundantly pushed by automobile sector growth. The 1985–2003 oil glut even fueled the sales of low fuel economy vehicles in OECD countries. The 2008 economic crisis seems to have had some impact on the sales of such vehicles; still, in 2008 oil consumption showed a small increase.

In 2016 Goldman Sachs predicted lower demand for oil due to emerging economies concerns, especially China.[155] The BRICS (Brasil, Russia, India, China, South Africa) countries might also kick in, as China briefly had the largest automobile market in December 2009.[156] In the long term, uncertainties linger; the OPEC believes that the OECD countries will push low consumption policies at some point in the future; when that happens, it will definitely curb oil sales, and both OPEC and the Energy Information Administration (EIA) kept lowering their 2020 consumption estimates during the past five years.[157] A detailed review of International Energy Agency oil projections have revealed that revisions of world oil production, price and investments have been motivated by a combination of demand and supply factors.[158] All together, Non-OPEC conventional projections have been fairly stable the last 15 years, while downward revisions were mainly allocated to OPEC. Recent upward revisions are primarily a result of US tight oil.

Production will also face an increasingly complex situation; while OPEC countries still have large reserves at low production prices, newly found reservoirs often lead to higher prices; offshore giants such as Tupi, Guara and Tiber demand high investments and ever-increasing technological abilities. Subsalt reservoirs such as Tupi were unknown in the twentieth century, mainly because the industry was unable to probe them. Enhanced Oil Recovery (EOR) techniques (example: DaQing, China[159]) will continue to play a major role in increasing the world's recoverable oil.

The expected availability of petroleum resources has always been around 35 years or even less since the start of the modern exploration. The oil constant, an insider pun in the German industry, refers to that effect.[160]

A growing number of divestment campaigns from major funds pushed by newer generations who question the sustainability of petroleum may hinder the financing of future oil prospection and production.[161]

Peak oil

Global peak oil forecast.

Peak oil is a term applied to the projection that future petroleum production (whether for individual oil wells, entire oil fields, whole countries, or worldwide production) will eventually peak and then decline at a similar rate to the rate of increase before the peak as these reserves are exhausted. The peak of oil discoveries was in 1965, and oil production per year has surpassed oil discoveries every year since 1980.[162] However, this does not mean that potential oil production has surpassed oil demand.

It is difficult to predict the oil peak in any given region, due to the lack of knowledge and/or transparency in accounting of global oil reserves.[163] Based on available production data, proponents have previously predicted the peak for the world to be in years 1989, 1995, or 1995–2000. Some of these predictions date from before the recession of the early 1980s, and the consequent reduction in global consumption, the effect of which was to delay the date of any peak by several years. Just as the 1971 U.S. peak in oil production was only clearly recognized after the fact, a peak in world production will be difficult to discern until production clearly drops off.[164] The peak is also a moving target as it is now measured as "liquids", which includes synthetic fuels, instead of just conventional oil.[165]

In 2020, according to BP's Energy Outlook 2020, peak oil had been reached, due to the changing energy landscape coupled with the economic toll of the COVID-19 pandemic.

While there has been much focus historically on peak oil supply, focus is increasingly shifting to peak demand as more countries seek to transition to renewable energy. The GeGaLo index of geopolitical gains and losses assesses how the geopolitical position of 156 countries may change if the world fully transitions to renewable energy resources. Former oil exporters are expected to lose power, while the positions of former oil importers and countries rich in renewable energy resources is expected to strengthen.[166]

Unconventional oil

Unconventional oil is petroleum produced or extracted using techniques other than the conventional methods. The calculus for peak oil has changed with the introduction of unconventional production methods. In particular, the combination of horizontal drilling and hydraulic fracturing has resulted in a significant increase in production from previously uneconomic plays.[167] Analysts expected that $150 billion would be spent on further developing North American tight oil fields in 2015. The large increase in tight oil production is one of the reasons behind the price drop in late 2014.[168] Certain rock strata contain hydrocarbons but have low permeability and are not thick from a vertical perspective. Conventional vertical wells would be unable to economically retrieve these hydrocarbons. Horizontal drilling, extending horizontally through the strata, permits the well to access a much greater volume of the strata. Hydraulic fracturing creates greater permeability and increases hydrocarbon flow to the wellbore.

Hydrocarbons on other worlds

On Saturn's largest moon, Titan, lakes of liquid hydrocarbons comprising methane, ethane, propane and other constituents, occur naturally. Data collected by the space probe Cassini–Huygens yield an estimate that the visible lakes and seas of Titan contain about 300 times the volume of Earth's proven oil reserves.[169][170]

In fiction

Petrofiction or oil fiction,[171] is a genre of fiction focused on the role of petroleum in society.[172]

See also

Notes

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    EIA’s latest Short-Term Energy Outlook, issued in May 2015, reflects continued production growth in 2015 and 2016, albeit at a slower pace than in 2013 and 2014, with U.S. crude oil production in 2016 forecast to reach 9.2 million bbl/d. Beyond 2016, the Annual Energy Outlook 2015 (AEO2015) projects further production growth, although its pace and duration remains highly uncertain.
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Footnotes

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References

Further reading

External links

0.20819211006165