❶ 火星上发现甲烷,来源已大概清楚,石油无机成因说获关键证据
2019年6月24日,美国好奇号火星车的团队公布了观察到的甲烷漂浮在火星大气中的甲烷羽流。
这是好奇号火星车集中检测到的最大量的甲烷,按照体积计算为,这些甲烷在火星空气中的含量为10亿分之21。
发现这些甲烷的,是火星车上的可调激光光谱仪。
中美两国的火星车已经在火星上漫游,现场拍摄的照片,证明这个星球一片荒凉,并没有任何传说中的生物痕迹。
但是,科学家们曾经满满的期待着火星上有生命。
可以被检测到、现在唯一能够和生命联系在一起的物质,就是火星在缓慢的释放甲烷。
因为在地球上,甲烷一般由生物产生。甲烷细菌可以在新陈代谢的过程中产生甲烷;一部分哺乳动物,比如说牛在胃里面也会产生甲烷。
一般认为甲烷不会自动产生,是因为甲烷是一种还原性的物质,在岩石星球上天然存在的物质大部分都是氧化物。
植物通过光合作用,才能够把二氧化碳、水转化为碳水化合物,才具备了还原性。
即使甲烷细菌生产甲烷也需要用到氢原子和二氧化碳反应。
宇宙大爆炸之初,只有氢和氦这两种元素,其中氢的含量是最多的。比氦重的所有元素都是在恒星核聚变的时候形成的。而这种核聚变的过程和难度不一样,所以形成的各种各样的元素,它们在宇宙中的含量不一样。
宇宙中含量最多的三种元素依次是氢、氦和氧。
所以,所以,如果没有特殊的理由,一颗岩石行星上面几乎所有的物质都被氧化了。
在通常情况下,天然存在的碳氢化合物只会存在于巨型的气态行星,比如说木星和土星,或者是一些温度极低的小体积行星、卫星上。
所以我们都会通常的认为,在地球上所有能够燃烧的,具有还原性质的物质,煤炭和石油,它们最初的来源都是植物的光合作用。
树的尸体被埋在地下,慢慢的变成了煤炭;而微生物的尸体埋在地下,慢慢的变成了石油。
所以石油和煤炭又被称为化石能源。
石油的生物学成因有很多证据,其中之一是石油的生物学标记,同时石油和天然气(主要成分是甲烷)又是伴生资源,而甲烷又是生物制造的,所以这一连串的证据基本上都支持石油来自生物。
但是这里有一个疑问,生物学标记并不是石油所独有的,而且也没有办法保证这些生物学标记是在石油形成以后才进入石油内部的。
这就好像在问,为什么陨石永远会掉进陨石坑里一样,只有确定先后顺序,才能明白这个过程到底是怎么样产生的。
当然,也有科学家的观点认为石油来自于地幔,这种观点一般被称为石油的非生物成因学说,或者称为石油的无机成因学说。
支持这种观点的证据有:有一些油井开采光了以后慢慢又会重新产生石油;克拉玛依有火山岩的油气资源,但是按照石油的生物成因说,石油必须在沉积岩和液岩中形成。
如果我们坚持石油是生物产生的,还有一种可能:在油井采完以后,周边的含油层里还有石油,在高压下这些石油外慢慢的会向油井渗透,所以采干的油井又会产生石油;油气在高压下也可能沿着裂隙渗透进花岗岩的内部。
现在石油的有机成因说之所以是主流,很重要的原因,是它可以完整的描述石油从有机物变成油的过程。
石油的无机成因学说关键的理论,就是地核必须制造具有还原性质的物质,这个物质就是氢。
氢原子核就是质子,地核内部的质子来源有两个,第1个就是放射性衰变会产生中子,而中子在15分钟之后就会自动的进行贝塔衰变,变成质子和一个电子;第2个是地核中的水和铁反应形成氢。
根据现有的对于地球核心的测量,认为地球核心的密度偏低。
我们现在地球核心的密度是10.7,一般认为这是镍和铁经过高度压缩以后才产生的。但是地球核心的压力高达400万个大气压,如果在这个大气压强下,铁的密度会从7.9被压缩到13左右。
这说明地球核心可能并不是纯铁,那么它是什么呢?有可能是纯铁、三氧化二铁、四氧化三铁的混合物。
我们知道地球是在原始太阳系的吸积盘中诞生的。
在地球诞生之前,物质基本上处于无重力状态,各种物质是没有办法分辨轻重的。最初聚集成地球核心的物质含有各种元素,包括氢元素以及氢元素的各种化合物,比如说水。
在地球形成以后,重元素铁和镍等等沉到了地心,和地球最元初形成的一些物质混合在一起,在高压、高热的作用下,纯铁会把水中的氢原子置换出来形成氢气和三氧化二铁或者四氧化三铁。
这就是为什么地球的核心偏轻的原因。
这些氢气从地核中缓慢的通过地幔释放到地壳和地幔的交界面~莫霍面,和二氧化碳、水反应,就会形成烃类物质,这些物质在地壳的缝隙中聚集,经过高压的作用,就会形成石油。
石油之所以在页岩中含量比较多,因为页岩的密度低,孔隙率大。
而且,反应用不光的氢,还会从地壳中渗透到地表。实际上在地壳的内部有大量的氢,但是通常认为在自然界中是不会有氢单质存在的。
2018年,在美国卡罗莱纳海湾中就发现了大量的纯氢渗透出来,每天高达2700立方米。
从科学的角度上来说,石油的无机成因还缺乏一个关键的证据,就是证明在无机情况下可以产生碳氢类的有机物。
现在火星上找到了甲烷,就填补了石油无机成因说的一个重要的缺口,因为甲烷和石油是伴生资源。
我们知道火星虽然比地球要小,但是它的结构和地球是类似的,它也有星核,也有地幔、地壳。
在远古的时候,火星上还有火山爆发,证明火星的星核是灼热的,地壳下面是灼热的岩浆。
火星上还有岩石行星上最高的一座山,奥林匹斯山,高达21千米,它曾经是一座火山。
火星上也具有地球上形成氢的类似过程。
现在NASA的科学家们基本倾向于火星上的甲烷是氢元素和二氧化碳在某种反应情况下形成的。这个反应基本上就是地球上石油无机成因学说中的一个步骤。
按照石油的无机成因,火星上不仅会有甲烷,也会有石油。
现在虽然在火星上只找到了甲烷,但是已经证明了石油的无机成因学说是99.9%的正确。
接下来如果在火星上找到了石油,那么就可以给石油的无机成因学说盖棺定论了。
但我们也不能否定生物的尸体可以产生石油,所以地球上的石油实际上是两个来源,一个是有机来源,一个是无机来源。
如果在火星上找到石油的话,可以评估一下石油的无机来源到底能够产生出多少的石油。这样我们就可以准确的评估地球上的石油到底是以哪个过程为主。
❷ 开采石油时,为何要在油井上方“点火”“伴生气”了解一下
自从石油的 不可再生性 和 利用价值 得到肯定之后,世界范围内关于石油的争端就变得越来越多,像海湾战争、中东战争都是典型代表。
石油似乎真的有一种魔力,使得世界各国都为之疯狂。一切真的如基辛格所言,在现今世界格局下, 石油与权力、货币之间有着密切的联系 。
可以说,石油离我们普通人的生活很近又很远,为什么这么说呢?一方面,石油及其衍生加工产品存在于我们的日常生活中;另一方面, 开采石油的油田大多地处荒漠,生活在城市中的我们鲜少有机会可以看到 。
不过大部分人还是在电视上看到过石油开采过程的,其中却有个迷惑行为使人不解,那就是 开采石油时,人们往往要在油井的上方点火 。
石油是 当今世界各国竞争的主要资源之一 ,可以说它作为一种 战略储备 关系到了 国家的生存发展的“命脉” 。虽然它在政治、经济当中充当着“神”一样的角色,但实质上它只是一种 固态、液态和气态的烃类混合物 而已。
我们理解中的石油,大多是加油站里油箱里的粘稠液体,这种理解过于片面,因为石油可以分为很多种形式,比如 原油、天然气液、天然气和天然焦油 等等,它们都属于石油。这种黑色的液体黄金也被叫做 “工业的血液” ,其主要构成成分是环烷烃、芳香烃和烷烃等等。
石油的颜色其实有很多种 ,比如金黄、墨绿、深褐色、黒褐𫚉等等,大家经常看到的只是其中一类。根据相关史料记载,石油其实很早就被人类发现并且使用了,最早可以追溯到 古巴比伦和古埃及时期 。那时的人类就已经能够开采和利用石油了,十分神奇。
值得一提的是,统计石油的单位有很多种,比如加仑、升、吨等等,最常用的还是 桶 。 一桶等于42加仑 ,也就是等于158.99升,而 一吨则约等于7桶 。
石油的密度大约为 0.8到1.0g/cm³ ,其 凝固点的差异 很大,在 30 到-60 之间不等 ,沸点的范围则在常温到500 以上的范围内。大家在生活当中见到的多为加工过的石油,而 油井开采的是原油 。原油就是石油埋藏在地底时本来的样子,保持着原有的化学和物理形态,属于 初级产品 。
因石油埋藏在地下的缘故,人类想要开采它就和开采地下水的方式类似,简单来说就是 “钻井” 。当勘探考察完某地的石油储备之后,再经过综合考量和部署后就会展开钻井工作,可以说 钻井是开采石油当中最为重要的手段 。钻井的次数根据地层情况的不同有所变化, 钻井工程的耗资常常占到总投入的50%以上 。
通过以上我们对石油及其开采有了大致的认识,那么为什么在开采石油时,一定要在油井上方点火?那些燃烧的火炬到底有什么作用呢?
诚然,作为没有石油及勘探专业知识的普通人,我们看不懂油井上方的点火操作也是正常的。为此,不少专家和油田工人专门出面进行了解答,表示 大家不用担心这种行为会造成爆炸或者有什么危险性,一切操作都是有科学依据、安全可靠的 。
还记得我们在上文中提到了石油的定义吗?它并非是单纯的“液体”,而是一种 气态、液态和固态共同构成的混合物 ,油井从地底开采出的原油更是保持了其原有的性质。
因此,在油井上方点火并不是为了燃烧石油液态或者固态的部分,而是要 燃烧伴随着它一起出现的气体 。专家称,这种气体在专业上被称为 “伴生气” ,这种伴生气往往会随着石油一起 从井口当中逸出 。
所以,大家现在应该明白了,油田当中一直燃烧着的火炬实际上是在燃烧这些伴生气体,而在油井上方点火的操作也并不是什么迷惑行为。这种燃烧伴生气体的方法, 不仅确保了石油开采的安全,还提高了经济效益 。
这些伴生气当中的成分十分多样,比如有甲烷、乙烷,此外 可能还含有液态烃、二氧化碳、硫化氢等各种杂质 。假如这些气体直接排入到空气当中,才是真正的隐患,因为它们在上空 一旦遇见一点儿小火星就能立即燃烧发生爆炸 ,从而 威胁到采油工人的生命安全 。所以,点火的操作恰恰是“防患于未然”,防止它们直接进入大气。
此外,这种行为也从侧面为开采省下了不少钱。可能会有人想, 为什么不将这些气体收集起来呢? 毕竟里面还有天然气呢,如果将其收集开发不是能获得更大的经济效益吗?
这种想法没错,但是 只适用于含硫量较大的油田 ,对于其他类型的油田以及规模较小的油田都不适用,因为 开发的效益远远低于直接燃烧获得的效益 。
毕竟如何收集气体并且开发利用需要经过比较复杂的程序,并不是我们想象当中的那么简单。国家在综合考量之下,会 选择在适宜收集开发伴生气的油田进行实验 ,这类创新火炬项目目前在不少油田当中都有出现。
油田伴生气不仅具有燃烧性,还具有 腐蚀性、毒性 。伴生气的性质 根据地理位置的不同,也会表现出不同的特点 。
在大型油田当中的伴生气大多是 通过管网直接进入 ,这类伴生气的气体含量很大,还与附近的管网相连,经过处理之后比较 容易输送至别的地方 。还有一种伴生气则是从边远处零散的油井当中逸出的,这种伴生气 不仅分量少而且分布过于分散,附近也无连通管道,并不利于处理收集 。
总的来说, 伴生气能否开发利用是由它的性质所决定的 。一般来说 边远井区的零散伴生气不属于收集开采范畴 ,因为这类气体不仅分量少还不稳定,并不具备经济效益。与之相对的另一种伴生气则可以收集开发,目前这类油田当中的伴生气开发正在进行当中。
随着油田数量的增加以及大型油田的出现和开发, 创新改建“火炬”燃烧 ,综合利用油田伴生气成为了专家们关注和研究的问题。经过不断地深入,他们 将伴生气的类型再次细分,针对每一种都提出了专用的回收方法 。
比如说针对“井口套管气”这种类型,可以 在套管上面直接安装气体压力单向泄放装置 ,这类定压阀在西峰油田被广泛使用,取得了不错的效果。对接转站、增压点等密闭型站点的伴生气则通过 不增压分输技术、油气混输技术 等方式进行收集利用。
至于产气量巨大的大型联合站,大多会使用 使用油罐抽气技术和原油稳定技术 ,像油罐抽气技术适用于大多数站场的油罐挥发气回收,不仅能够有效收集,还能够 减少油罐内壁腐蚀性 。
当通过以上各种技术将油田的伴生气收集以后,就要根据它们的性质来确定利用它们的途径了。目前来说,主要将这些伴生气用作于 燃料、发电 等领域。伴生气可以作为 燃料气 用于油田站点或者基地附近的 生活供气 ,其使用方式根据油田的伴生气含量大小而变化。
至于利用伴生气发电则是更常见的一类综合利用方式,不少油田为此装置了多台 燃气发电机组 ,通过发电机的动能转化成电能。如果油田的规模很大,还能 在附近建立发电站,利用伴生气进行发电,再将产生的电用于石油基地 ,做到真正的自给自足。
从相关的报道来看, 将油井伴生气从燃烧转化为电能的综合利用方式 已经在我国不少油田当中被 推广使用 。
比如长庆油田,这里采油一厂的负责人在采访中就介绍到,过去燃烧废气的火炬现在已经很少出现了,因为他们已经将废气 “变废为宝” 。这种变废为宝的方式就是 发电 ,自2007年时,这里就已经设置了 32个燃气发电井组 ,共拥有 燃气发电站11座 ,这样的综合利用使得采油一厂的 经济效益增加了3200万元 。
盘古梁油田同样也对油田伴生气进行了综合利用, 熄灭了这些烧钱的火炬之后,从前的废气变成了现在不可或缺的“宝贝” 。
不论是燃烧还是收集,都是专业人员根据当地的实际情况进行考察商议之后作出的决定。我国现在正积极推广火炬的改建和油田伴生气的利用,因为根据不少油田的试点情况来看, 油田伴生气的开发利用前景还是比较广阔的 ,如果能够有效开发,能将其从废气变为清洁能源。
并且,从环保方面来说,收集肯定比直接燃烧的方式更高, 燃烧之后的部分气体还是有害的,长此以往这些气体进入大气会造成雾霾等空气污染现象 。所以将油田伴生气从直接燃烧转变为收集利用,是未来石油开发当中的关键事情。
大家都期待着一个个火炬能够逐渐熄灭,我国的石油开采必然能在科学的决策之下得到 创新和进步 。
❸ 火星上有石油吗两种石油生成方式皆可在火星上造油,却难以利用
石油被称为“工业的血液”,是当今世界最离不开的能源和物质原材料来源之一,体现为气态、液态和固态的烃类混合物。石油存在于地球的地层中,那么在火星的地层中,会不会也有石油存在呢?
要讨论这个问题,必须先明白石油是怎么形成的?一般认为石油是由于古代海洋或湖泊中的动物和微生物的遗体在地层中经过漫长时间的演化形成的,这是一种广为人知的说法,这种说法认为石油是生物遗体沉积变油,是不可再生的,根据这种说法来判断,火星上会不会有石油存在呢?
我们都知道火星是一个表面没有任何生命存在的星球,起码至今还没有在火星的表面发现任何生物,那么既然火星人没有生物,应该说火星上也不会有石油了,但是石油的形成需要经历数百万甚至几亿年的时间,那么火星在远古的时候是不是有生命存在呢?如果那时候有类似地球这样的大量生物存在的话,火星的地层中也有可能是有石油存在的。
通过对太阳系演变的推算以及火星表面地形地貌状况的判断,天文学家普遍认为远古时期的火星表面上是有河流、湖泊和海洋存在的,液态水的存在也说明火星上有适宜的温度,既然有液态水和适宜的温度,那么火星上就很可能有生物存在,在地球上原始的藻类曾经在大气层大量释放氧气,火星可能也经历过类似的阶段,因此远古的火星或者也不缺氧气,那么它的环境就会支持动物的存在,这些生物的遗体在火星地层中经过漫长时间的演化也就形成石油了,所以如果火星上远古时期也曾经有生命存在,那么火星上应该也是有石油的。
但是石油的形成还有石化油的说法,也就是无机形成,是指碳氢元素在高温高压条件下形成有机物,类似于甲烷这种简单有机物的形成,这种石油形成的说法目前还没有形成定论,但是也为很多科学家所接受,如果石油以这种状态也可以形成的话,那么火星上应该是和我们的地球一样存在不少石油的,而且不只是火星,应该是很多类地行星上都存在石油。
从如上两种情况来看,火星上是完全有可能存在石油的,只是如果石油只能以第1种情况形成的话,那么火星上的石油存在的可能性将会小很多,因为远古的火星存在生命还只是一种假象,而且迄今为止,人类也并没有在火星的表面上看到有石油或者天然气溢出的现象,只是觉察到了少量的甲烷溢出的现象。
不过现在判断火星上有没有石油还为 时尚 早,因为即便是有时有,我们也是用不了的,只有等到我们人类能够往火星上移民的时候,才能想办法利用它,而且即便火星上有石油,我们也无法在它的表面利用它,因为火星的大气层基本上都是二氧化碳,氧气含量极其微小,石油中提炼出来的燃料不可能在火星的表面像在地球上这样燃烧使用,只有在人类建设的封闭式基地中,里面的空气含量类似于地球大气层,石油燃料才可以燃烧,但是那样对封闭式基地中的氧气消耗量又非常大,所以如果不将火星大气改造成地球这个样子,那么火星上就是有石油也是没有多大用处的。