Rozdział I

Zasoby ropy naftowej w świecie i jej znaczenie dla rozwoju gospodarki

1.1 Rozmieszczenie złóż ropy naftowej i skala jej wydobycia

Sięgając okiem wstecz widać dążenie ludzkiego gatunku do polepszania jego egzystencji. Opanowanie przez neandertalczyka sztuki krzesania ognia ok. 200 tys. lat temu, było czymś więcej niźli wykorzystaniem siły i zręczności własnych rąk. Odkrycie to miało zastąpić w przyszłości siłę mięśni i pchnąć historię Ziemi na nowe tory.

Potęga energii uzyskiwanej nie z siły mięśni człowieka czy udomowionych przez niego zwierząt, wynika z niedoskonałości ludzkiego organizmu. Świadomi byli tego już starożytni. Mit o Prometeuszu jest doskonałym przykładem fascynacji ówczesnego człowieka źródłami ciepła. Litościwy tytan wykradł z Olimpu ogień, sam zostając skazany na męczarnie. Przytoczony mit byłby zbyteczny, gdyby nie fakt, iż ogień pozwalał pierwszym myśliwym doskonalić broń, a 7000 lat temu wytapiać miedź. Przejście z epoki kamienia do epoki brązu nie byłoby możliwe bez ulepszeń technologicznych. Te nie były jednak zasługą siły mięśni żadnego z ssaków. Moc ciała dorosłego mężczyzny wynosi ok. 0,08 KM, czyli w ciągu godziny może wykonać pracę odpowiadającą 0,06 kWh. Przekłada się to na porównanie, gdzie ośmiogodzinny wysiłek równa się energii zużytej w tym samym czasie przez 60 – watową żarówkę[1]. Problem ten doskonale znamy między innymi dzięki naukowcom konstruującym pojazdy napędzane siłą ludzkich mięśni.

Pierwszego źródła opału dostarczał las. Mimo, że węgiel znany był już starożytnym Grekom, nie zastosowano go na większą skalę przed XVII wiekiem. Pokłady znajdowały się zbyt głęboko, a ich dostępność zwiększyła dopiero maszyna parowa (początkowo opalana drewnem). Węgiel miał tą zaletę, iż jego pokłady wydawały się nieskończone[2], a kalorycznością przewyższał jakikolwiek stosowany dotychczas surowiec. Maszyna parowa, tak bardzo wpisana w XIX, nierozerwalnie związana była z węglem. Silnik parowy poruszał pompami w angielskich kopalniach, napędzał lokomotywy Pacific Union w Stanach Zjednoczonych czy pomógł rozkwitnąć łódzkiemu włókiennictwu.

U progu XX wieku pojawił się inny surowiec, który w odróżnieniu do węgla, był tańszy i łatwiej dostępny. Ślady ropy naftowej spotykał człowiek od dawna. W Mezopotamii jej obecność odnotowano ok. 3000 lat przed Chrystusem. Ropa wyciekała sama bądź płonął ulatniający się gaz ziemny, co dało początek kultowi ognia. Substancję nazwano bituminem, a ona sama rychło znalazła zastosowanie w wielu dziedzinach. Impregnowano nią łodzie, wiązano cegły, używano do budowy dróg, a z rzadka oświetlano domostwa. Znalazła wreszcie ropa zastosowanie w medycynie. Według Piliniusza leczyła kaszel, kataraktę, reumatyzm, goiła rany, koiła ból zębów i obniżała temperaturę[3]. Kluczowa właściwość ropy, tj. łatwopalność miała określić jej użyteczność. Już podczas Wojny Trojańskiej użyto surowej nafty do zapalenia greckich okrętów. Król perski Cyrus II użył jej podczas oblężenia Babilonu. Jednak dopiero w VII wieku n.e. w Bizancjum wynaleziono mieszaninę ropy z niegaszonym wapnem – ogień grecki[4]. Do czasu upowszechnienia się prochu, była to najpotężniejsza z broni.

W dziele „De re metallica” z 1556 r. Georgius Agricola opisał zbieranie ropy w miejscu jej naturalnych wycieków. W 1605 r. dokonano pierwszej destylacji. W owych czasach używano ropy jako impregnatu w budownictwie okrętowym oraz jako smaru.

Początki planowego wydobycia i przetwórstwa ropy datuje się na 1853 rok. Rok ten obfitował w dwa istotne wydarzenia. Lwowscy farmaceuci, Ignacy Łukasiewicz i Jan Zeh, uzyskali patent na destylację ropy naftowej oraz użyli go w praktyce, napełniając naftą lampę. Okolice Galicji jak i całych Karpat od wieków obfitowały w naturalne wycieki ropy. Miejscowa ludność zbierała ręcznie pływający w sadzawkach bitumen (porkury, skałolej jak nazywano ropę w Galicji), wykorzystując go do takich samych celów jak ludność na Bliskim Wschodzie. Pierwotnym zastosowaniem nafty było oświetlenie. Już przed Łukasiewiczem eksperymentowano z destylacją skałoleju, lecz produkt finalny brudził i był niezwykle wybuchowy[5]. Dlatego też praca Łukasiewicza miała taką wagę. Pół wieku później była już ropa surowcem cenionym i poszukiwanym na tyle, iż zainteresowanie nią wykazały kręgi polityczne. Znaczenie strategiczne ropy naftowej odkryto jednak nie w zaborze austriackim a za oceanem.

W północno – zachodniej Pennsylwanii podobnie jak na Podkarpaciu obecne były wycieki ropy, jednak jej wykorzystaniu stały na przeszkodzie brak metod jej przerabiania oraz prymitywne wydobycie[6]. W 1856 r. profesor chemii Beniamin Silliman doszedł do tych samych wniosków co Ignacy Łukasiewicz, brakowało jednak złóż odpowiednio bogatych by uczynić wydobycie ropy opłacalnym. W 1858 r. agent nowopowstałej spółki Seneca Oil Company, Edwin L. Drake, rozpoczął wiercenia w miejscowości Titusville. Z braku odpowiedniego sprzętu używano wierteł do poszukiwania solanki. Rok później na głębokości 21 metrów znaleziono ropę. Wraz ze wzrostem wydobycia (450 tys. baryłek w 1860, 3 mln w 1862 roku) zadziałały prawa rynku. Ceny spadły poniżej ceny opakowania, w którym ropę przechowywano. Duża ilość nafty sprawiała, że stała się ona dobrem powszechnego użycia, a wybuch Wojny Secesyjnej i ograniczenie importu wielorybiego tranu z Europy oraz terpentyny z południowych stanów sprawiły, iż nafta stała się podstawowym źródłem światła. Nafta wydłużyła człowiekowi dzień, ale do zastosowania innych produktów ropopochodnych brakowało jeszcze odpowiednich wynalazków.

Zanim skończył się XIX wiek ropę wydobywano w Stanach Zjednoczonych, Podkarpaciu, Baku i Groznym. Udoskonalono rafinację, a gama produktów zaczęła się poszerzać. Ropa wyparła pszczeli wosk z produkcji świec (parafina), w budownictwie drogowym zaczęto stosować asfalt.

Z chemicznego punktu widzenia ropa naftowa jest ciemną (czarną, brunatną, zieloną, a nawet niebieską), łatwopalną, dosyć ciężką cieczą[7]. Jest mieszaniną węglowodorów, zanieczyszczoną związkami siarki, tlenu, azotu oraz metali takich jak wanad, nikiel, żelazo[8]. Nie jest poznane pochodzenie ropy. Istnieją dwie teorie jej pochodzenia: nieorganiczna i organiczna[9]. Obecnie większość geochemików skłania się ku teorii organicznej.

Proces tworzenia się ropy z łańcuchów organicznych[10] jest długotrwały i nie zawsze kończy się jednakowym skutkiem. Z organicznych szczątków powstaje najpierw gaz ziemny, a później lżejsze i coraz cięższe frakcje ropy. Efektem tego jest istnienie różnych typów ropy (ze względu na zasiarczenie i proporcje grup węglowodorowych), z różną zawartością gazu. Bywa tak, że powstaje tylko gaz.

         Od pierwszych lat wydobycia, ropę odkrywano tylko w ściśle określonych miejscach. Ma to związek z jej tworzeniem. Ropa jest substancją lżejszą od otaczającej ją solanki i skał. Węglowodory migrują ze skał macierzystych ku górze, aż natrafią na tzw. pułapkę naftową, czyli odizolowane od powierzchni ziemi porowate skały (kolektory). Tylko w takiej sytuacji dochodzi do utworzenia zbiornika ropy. Cały układ: skały macierzyste, szlaki migracji, zbiorniki i pułapki nazywane są systemem naftowym. Skałami najlepiej nadającymi się na macierz ropy są wszelkie skały osadowe, zaś kolektory ropy to: piaskowce, wapienie, dolomity. Gdy w sąsiedztwie wyżej wymienionych występują nieprzepuszczalne iły, margle czy sole, to obecność ropy jest bardzo prawdopodobna[11]. Ułatwieniem dla poszukiwaczy ropy jest fakt, iż najwięcej szczątków organicznych zawierają baseny sedymentacyjne (twory skał osadowych) szelfu kontynentalnego. Dotyczy to akwenów małych, np. Zatoka Meksykańska czy Zatoka Perska.

Krótki opis genezy powstania ropy pozwala przejść do przedstawienia wielkości i występowania jej złóż. Całkowite zasoby pewne ropy naftowej szacowane są na blisko 140 mld ton[12]. Używany termin zasoby pewne (proved reserves) odnosi się do złóż, na których zainstalowane są urządzenia wydobywcze. Inaczej do złóż, które eksploatowane są w sposób czynny bądź gotowe są do wydobycia w każdej chwili[13].

Od lat 60 – tych XIX wieku, czyli od boomu naftowego, tak wydobywających jak i odbiorców niepokoiła myśl o wyczerpaniu się zasobów ropy. Pierwszych szacunków dotyczących zasobów surowca dokonano w Stanach Zjednoczonych w 1908 r. D.T. Day z U.S. Geological Survey określił jej amerykańskie zasoby na 1,3 – 3,3 mld ton. Pierwsze światowe szacunki powstały w 1920 r., a zasoby określono na 5,9 mld ton. Charakterystycznym jest fakt, że rzeczywiste zasoby ropy zawsze przewyższały prognozy, a zasoby pewne zwiększają się (tabela 1).

Można dokonać klasyfikacji najbardziej roponośnych obszarów świata. Są to cztery rejony:

1)                 rejon Zatoki Perskiej. Pola naftowe (również podmorskie) Arabii Saudyjskiej, Kuwejtu, Iraku, Iranu oraz Emiratów Arabskich,

2)                 rejon Zatoki Meksykańskiej i Morza Karaibskiego. Pola naftowe Teksasu, Luizjany, Wenezueli, Kolumbii i niziny nadzatokowej  Meksyku,

3)                 rejon Morza Kaspijskiego, Pola roponośne Syberii Zachodniej oraz obszary od Wołgi po Ural,

4)                 rejon Sahary. Pola naftowe Libii, Algierii oraz delty Nigru.

Największym potencjałem naftowym legitymuje się region Bliskiego Wschodu (66% zasobów globalnych). Dalej sytuują się: Ameryka Południowa (9 %), Europa i Eurazja (9%), Afryka (7%), Ameryka Północna (5%) i Azja Pacyfiku (4%)[14]. Wg Oil & Gas Jornal: Bliski Wschód 92 mld t., Ameryka Płd. 12,9 mld t., Europa i Eurazja 10,2 mld t., Afryka 10,3 mld t., Ameryka Płn. 7,2 mld t., Azja Pacyfiku 5,9 mld ton[15].

Rezerwy surowca można dzielić nie tylko wg regionów czy państw, ale również organizacji. Największa organizacja tego typu, OPEC, kontroluje zasoby oceniane na 110 mld ton, czyli 79 % światowych zasobów ropy. Udział OPEC spadł nieznacznie w porównaniu z 2000 r., ale tylko o 2 % w porównaniu z 1993 r. Złoża Azji Pacyfiku, Europy zubożały. Wzrost rezerw zanotowały za to: Afryka (2 %), Ameryka Łacińska (1 %) i Ameryka Płn. (1,3 %)[16].

Pomimo pozornego rozproszenia złóż ropy, widać że koncentrują się one na Bliskim Wschodzie. O dominującej pozycji regionu świadczy nie tylko bogactwo nafty, ale i rodzaj złoża, które, wg literatury amerykańskiej, dzielimy na:

-                     olbrzymy, zawierające powyżej 68 mln ton ropy (50 – 100 mln t wg literatury polskiej),

-                     giganty, 200 – 800 mln t (100 – 300 mln t),

-                     supergiganty, pow. 800 mln t (500 – 1000 mln t).

Ponad 70 % światowych złóż to olbrzymy, a 28 % z nich znajduje się we wspomnianym regionie. Wraz ze spadkiem zasobów ropy wzrasta koszt jej wydobycia, stąd wartość bliskowschodnich złóż (tabela 2 przedstawia największe złoża)

Tabela 1.

Historia odkryć zasobów ropy na świecie od 1920 roku.

Źródło: L. Brezula, A. Mizgalska, op.cit., s. 53.

* w latach wielkiego kryzysu i II WŚ poszukiwania zostały ograniczone.

Wszystkie złoża zaliczane do gigantów, a jest ich 40 odkryto przed 1970 rokiem. Stanowią one ponad połowę światowych zasobów ropy. Statystyka tych złóż (supergigantów również) pozwala oczekiwać, iż szanse znalezienia im podobnych są małe. Potencjalne miejsca zalegania takich złóż stanowią niedostępne, niezbadane i kontrowersyjne ze względów ekologii, rejony Arktyki i Antarktydy. Jeśli chodzi o złoża olbrzymy, stanowiące 25 % zasobów, szanse na nowe odkrycia też nie są duże[17].

W pionierskich latach przemysłu naftowego wydobycie było znikome. Zaspokajało lokalne potrzeby, ale brak było mu tak organizacji jak i sprzętu. Jak wspomniano pierwsze urządzenia do wierceń adaptowano z innych działów górnictwa. Pomijając złoża płytkie, np. asfaltowe jeziora Trynidadu czy wyeksploatowane złoża podziemne, ropa znajduje się tylko głęboko pod powierzchnią ziemi. Głębokość zalegania złóż wynosi około 3000 m., ale nie ma wątpliwości co do występowania złóż głębszych[18]. Przykładowe głębokości zalegania złóż supergigantów to: irackie złoże Rumaila 3240 – 3292 m, czy algierskie Hassi Messaoud 3350 m. Głębokość występowania podstawy – ca 3 km (9 tys. stóp w literaturze amerykańskiej) jest typowa dla większości rezerwuarów ropy.

    Eksploatacja złóż obecnie w niczym nie przypomina tej z czasów Łukasiewicza. U zarania przemysłu naftowego otwór wykuwano ciężkim dłutem. Wiercenie obrotowe zastosowano w 1900 r. i nie zmieniło się to do dziś. Praca początkowo była niezwykle mozolna. Szyb głębokości 2 km wiercono rok. Obecnie klasyczną wiertnię (rura wiertnicza, żerdzie, świder) zastąpił tzw. turbowiert[19].

Tabela 2

Złoża supergiganty