openscience

Όλοι μας έχουμε δει σε κάποια ταινία του σινεμά ή της τηλεόρασης τον τρόπο με τον οποίο βγαίνει το πετρέλαιο από τα έγκατα της γης. Συνήθως, υπάρχει μια ομάδα εργατών που ύστερα από αρκετά χρόνια εκσκαφών και αποτυχημένων προσπαθειών, τελικά καταφέρνει να βρει πετρέλαιο. Είναι χαρακτηριστική η σκηνή όπου ο μαύρος χρυσός εκτοξεύεται σε μεγάλο ύψος με τη μορφή πίδακα κι από κάτω οι κατάκοποι εργάτες περιμένουν να καταβρεχτούν από το παχύρρευστο υγρό για να γιορτάσουν την επιτυχία τους. Έτσι, δημιουργείται η εντύπωση ότι κάπου στο υπέδαφος υπάρχουν τεράστιες δεξαμενές πετρελαίου παρόμοιες με αυτές που βλέπουμε γύρω από τα διυλιστήρια και ότι αν κάποιος χτυπήσει μια τέτοια δεξαμενή σκάβοντας τότε ξαφνικά γίνεται πλούσιος και του ανοίγει ο δρόμος για μια ζωή γεμάτη χλιδή και αριστοκρατική καλοπέραση. Όλα αυτά, αν και φαίνονται πολύ ωραία στις ταινίες, απέχουν πολύ από την πραγματικότητα. Δυστυχώς, τέτοιες δεξαμενές δεν υπάρχουν και το πετρέλαιο παράγεται πολύ δυσκολότερα. Στην πράξη, το πετρέλαιο βρίσκεται συσσωρευμένο σε μικροσκοπικούς πόρους διαφόρων πετρωμάτων, που η διάμετρός τους δεν ξεπερνά το πάχος μια τρίχας.

Αλλά με ποιον τρόπο το πετρέλαιο βρέθηκε κλεισμένο εκεί μέσα; Η δημιουργία του πετρελαίου ξεκινά πριν μερικά εκατομμύρια χρόνια (ίσως και πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια). Την εποχή εκείνη υπήρχαν στον πλανήτη μας μεγάλες θαλάσσιες εκτάσεις μικρού βάθους που περιείχαν τεράστιες ποσότητες πλαγκτόν, φυκιών και άλλων ζώων και φυτών. Αυτοί οι ζωντανοί οργανισμοί, μετά το θάνατό τους, έπεφταν στον πυθμένα των θαλασσών και καταπλακώνονταν από λάσπη, άμμο και άλλα τέτοια υλικά που αιωρούνταν στα νερά των θαλασσών. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα, οι οργανισμοί αυτοί να μην αποσυντίθεται αμέσως αλλά λόγω του περιορισμένου οξυγόνου να μετατρέπονται αργά σε στρώματα πλούσια σε οργανικό υλικό, δηλαδή άνθρακα. Στην ολοκλήρωση αυτής της διεργασίας συνέβαλαν η υψηλή θερμοκρασία (ως 300^οC) λόγω της θερμότητας που εκλυόταν από τη διάσπαση των οργανισμών αυτών αλλά και η υψηλή πίεση εξαιτίας του βάρους των υπερκείμενων στρωμάτων υλικών. Σημαντικό ρόλο έπαιζαν και κάποια βακτήρια που αποικοδομούσαν τη νεκρή έμβια ύλη σε απλούστερα οργανικά μόρια. Μετά από πολλές χιλιάδες χρόνια, και με την επίδραση όλων αυτών των παραγόντων, σχηματίστηκε αυτό που σήμερα ονομάζουμε «αργό πετρέλαιο» και έχει τη μορφή ενός μαύρου και λασπώδους υλικού. Ωστόσο, το πετρέλαιο, δεν το ανακαλύπτουμε σήμερα εκεί που αρχικά σχηματίστηκε. Οι υψηλές πιέσεις που επικρατούν στο υπέδαφος της Γης καθώς και διάφορα γεωλογικά φαινόμενα ανάγκασαν το μαύρο υγρό να κινείται αργά μέσα στους πόρους των πετρωμάτων ψάχνοντας να βρει πετρώματα με όσο το δυνατό μεγαλύτερους πόρους. Τελικά, το πετρέλαιο εγκλωβίστηκε μέσα σε πορώδη πετρώματα (λέγονται ταμιευτήρες) που περιβάλλονται από μη πορώδη και αδιαπέρατα υλικά και τα οποία εμποδίζουν την περαιτέρω μετακίνησή του. Συνεπώς, για να βρει κάποιος πετρέλαιο πρέπει να σκάψει σε αρκετά μεγάλο βάθος ώστε να διαπεράσει τα υπερκείμενα πετρώματα και να φτάσει στο σημείο όπου βρίσκεται το πετρέλαιο.

Πώς το εντοπίζουμε;

Βέβαια, οι πιθανότητες να βρει κάποιος πετρέλαιο κατά τύχη είναι μηδαμινές (με εξαίρεση τις ταινίες που αναφέραμε στην αρχή!). Ο πιο διαδεδομένος τρόπος για να εντοπιστεί ένα κοίτασμα πετρελαίου είναι η σεισμογραφική μέθοδος, που αν και το ποσοστό επιτυχίας της δεν ξεπερνά το 10% θεωρείται η πιο αξιόπιστη. Με τη μέθοδο αυτή δημιουργείται ένας μικρός σεισμός (π.χ. μια ελεγχόμενη έκρηξη). Τα σεισμικά κύματα περνούν στο υπέδαφος, αντανακλώνται από τα διάφορα πετρώματα που συναντούν και επιστρέφουν στην επιφάνεια όπου και καταγράφονται από ειδικές συσκευές (σεισμόμετρα). Αλλά, επειδή η ταχύτητα των κυμάτων είναι διαφορετική ανάλογα με τον τύπο του πετρώματος που διαπερνούν, αυτά φτάνουν σε διαφορετικό χρόνο στην επιφάνεια. Από τους χρόνους αυτούς, οι γεωλόγοι παίρνουν πληροφορίες για το είδος των πετρωμάτων και εκτιμούν την πιθανότητα για ανακάλυψη πετρελαίου στο συγκεκριμένο σημείο. Στις πιο μοντέρνες μεθόδους αναζήτησης πετρελαίου ανήκουν οι φωτογραφίσεις από δορυφόρους καθώς και η χρήση εξαιρετικά προηγμένων συσκευών που ανιχνεύουν αμελητέες αλλαγές στο του βαρυτικού ή μαγνητικού πεδίου της Γης που οφείλονται στην παρουσία κοιτασμάτων πετρελαίου.

Πώς εξορύσσεται;

Όταν ανακαλυφθεί το κοίτασμα και το γεωτρύπανο φτάσει στο βάθος που βρίσκεται το πετρέλαιο, τότε αυτό βρίσκει διέξοδο προς την επιφάνεια κι επειδή η πίεση μέσα στον ταμιευτήρα είναι αρκετά μεγάλη, εκτοξεύεται με δύναμη σε μεγάλο ύψος. Αυτή είναι μια πετυχημένη γεώτρηση και μπορεί πλέον να αρχίσει η παραγωγή πετρελαίου. Για να ελεγχθεί ο ρυθμός άντλησης του πετρελαίου, στην έξοδο του φρέατος τοποθετείται ένα σύστημα από βάνες και σωληνώσεις που λόγω του σχήματός του λέγεται «χριστουγεννιάτικο δέντρο». Καθώς, το πετρέλαιο στον ταμιευτήρα λιγοστεύει, μειώνεται και η πίεση κι έτσι δε μπορεί από μόνο του να ανέβει στην επιφάνεια. Στη φάση αυτή το πετρέλαιο είναι κολλημένο μέσα στους πόρους των πετρωμάτων και πρέπει να του ασκηθεί μια δύναμη για να μετακινηθεί από εκεί. Για το σκοπό αυτό, κοντά στην κεντρική γεώτρηση ανοίγονται κι άλλες γεωτρήσεις στις οποίες διοχετεύεται νερό, ατμός ή κάποιο αέριο με μεγάλη πίεση. Αυτή η υψηλή πίεση το σπρώχνει προς την κεντρική γεώτρηση μέσω της οποίας ανεβαίνει στην επιφάνεια. Αλλά ακόμα και μετά από αυτή τη διαδικασία, μόλις το 40-50% του πετρελαίου του κοιτάσματος έχει αντληθεί. Για την παραλαβή μερικών ακόμα ποσοτήτων, διοχετεύεται στις γεωτρήσεις ατμός ή αέριο σε πολύ υψηλή θερμοκρασία με σκοπό να μειωθεί το ιξώδες του πετρελαίου, δηλαδή να γίνει λιγότερο παχύρρευστο. Επίσης, χρησιμοποιούνται κάποιες χημικές ουσίες ή ακόμα και μικροοργανισμοί που δεσμεύουν το πετρέλαιο και το τραβούν από το πέτρωμα. Πάντως, σε καμία περίπτωση το πετρέλαιο που φτάνει τελικά στην επιφάνεια δεν ξεπερνά το 70% του πετρελαίου που περιέχεται στο κοίτασμα.