poniedziałek, 24 lipca 2017

KARPACKI KUWEJT


         Przedsłowie...

Gdyby Łukasiewicz wiedział ile problemów w przyszłości urośnie wokół destylatów ropy naftowej, to pewnie pierdzielnął by aparaturą o podłogę, splunął nonszalancko na powstały rozpiernicz i obróciwszy się na pięcie, odszedł by wolnym krokiem do barku z alkoholem, rzucając jeszcze nonszalanckie "hakuna matata" przez ramię. Cóż... Potoczyło się inaczej. Łukasiewicz spokojnie doskonalił proces destylacji i rozkręcał biznes... Ale zanim przedestylował swój zacny olej skalny, to ktoś musiał go jakoś wytargać matce ziemi. Historia wydobycia cennej kopaliny sięga dużo głębiej niż do połowy XIX wieku. Sęk w tym, że czasem ciężko mówić o wydobyciu sensu stricto, kojarzonym z wydobyciem głębinowym, bo ropa czasami wyciekała i wycieka na powierzchnie sama. Wiadomo, że wydajność naturalnych źródeł pozostawiała wiele do życzenia, a lokalni szejkowie naftowi albo nie mieli technologicznych możliwości postawienia wiertni, albo byli zbyt biednymi szejkami naftowymi by takowe postawić. Czarne złoto także dziś można spotkać wędrując po roponośnych terenach Karpat i dziś poszukamy takiego miejsca z samowypływem.   


       Śródsłowie...

      Tak jak wspomniałem wydobycie ropy na terenie Karpat to długa historia. Jej pozyskiwanie na nieprzemysłową skalę prawdopodobnie trwa odkąd pojawili się tu ludzie. O czym mogą niewątpliwie świadczyć poszlaki etymologiczne, takie jak nazwy wsi: Ropa, Ropica Górna, Ropica Dolna, Ropianka, Ropki, czy rzeka Ropa oraz potok Smolnik. Stara notka o ropie naftowej pochodzi z 1530 roku, kiedy to starosta biecki - Seweryn Bonar, zgodnie z pokręconą wiedzą geologiczną swoich czasów, wpadł na szukanie żyły złota na stokach Chełmu wznoszącego się nad Ropą. Owszem znalazł złoto, ale "czarne i płynne" które sprawiło, że współziomkowie mieli z niego kupę śmiechu gdy zalało mu kopalnię...  Później można nieco wyczytać w notkach z XVII i XVIII wieku o nadaniach Jana III Sobieskiego uprawniających do pozyskiwania oleju skalnego w rejonie Męciny Wielkiej. Jednak pierwszą dokładną data wzmiankującą o konkretnym wydobyciu to rok 1791. Wiemy, że istniały wtedy studnie do pozyskiwania ropy na Pustym Polu na grzbiecie pomiędzy Siarami a Sękową na terenie eksploatacyjnym należącym do Jana Wybranowskiego.

     Ważną kwestią jest celowość wydobywania ropy zanim zaczęto ją wlewać do baków agro-tuningowanych golfów palących gumę pod biedronką. Przede wszystkim była używana jako smar np. do osi drewnianych wozów, w młynach, wiatrakach. Była (i jest) skutecznym impregnatem drewna stosowanego w budownictwie. Szewcy stosowali ją do zmiękczania skór. Miała też ważne zastosowanie medyczne przy schorzeniach dermatologicznych. Odgazowana z lotnych frakcji ropa była mieszana z piaskiem w celu otrzymania tzw. "asfaltu żydowskiego" który był dość dobrym impregnatem dachów. No i w końcu trzeba napisać, że była wyśmienitym materiałem oświetleniowym. Na początku stosowano zwykłe kaganki, dopóty nasz Ignacy nie przeprowadził pierwszej destylacji ropy na początku 1853 roku, a chwilę później skonstruował lampę naftową spalającą destylaty, co było początkiem odsyłania starych lamp oliwnych do lamusa. W tym samym roku w lwowskim szpitalu przeprowadzano już nocne operacje przy oświetleniu naftowym, a w 1854 roku w Gorlicach zapłonęła pierwsza na świecie uliczna lampa naftowa. W 1854 roku ruszyła także kopalnia w Bóbrce, a w 1856 roku założono rafinerię w Jaśle. Przemysł petrochemiczny ruszył z kopyta...    

     Zapotrzebowanie na produkty ropopochodne pozwalało na wykształcenie się zawodu maziarza (alias łebaka - od łemkowskiego "łebać" czyli "zbierać"), który nierozłącznie kojarzy się z łemkowską wsią Łosie położonej nad Ropą w Beskidzie Niskim. Większość mężczyzn z tej wsi trudniła się wytwarzaniem i handlem produktami ropopochodnymi. Używali też produktów podestylacyjnych drewna z mielerzy i retort, ale wraz z rozwojem przemysłu naftowego przewagę wzięły produkty z destylacji ropy. Ciekawostką jest fakt, że sekery (specjalne wozy) maziarzy docierały naprawdę daleko poczynając od austro-węgierskiej części Bałkanów, a na krajach bałtyckich i Rosji kończąc, a zawód ten wymarł ostatecznie dopiero w drugiej połowie XX wieku. Ostatni maziarz zakończył wykonywanie zawodu w 1970 r.).

     No ale czy w dalszym ciągu można znaleźć w Beskidach miejsca z naturalnym wypływem ropy naftowej? Pewnie! Może nie znajdują się na każdym winklu, ale wciąż jest kilka miejsc gdzie ropa wraz z gazem ziemnym tworzy samowypływy. Dość znanym miejscem jest ropne źródło w miejscowości Korňa, położonej w słowackiej części Beskidu Śląsko-Morawskiego. Innym ciekawym samowypływem są źródła ropne w Uhercach Mineralnych w Górach Sanocko-Turczańskich. Jeszcze do niedawna istniało naturalne jeziorko ropy naftowej na wschód od szczytu Wierzchowiny koło Siar w Beskidzie Niskim, ale niestety właściciel gruntów (lasy państwowe) spartolił sprawę po całości - jeziorko zniwelował spychem, a wciąż wydobywającą się ropę ujęto w betonowe cembrowiny. Jednak w dalszym ciągu są jeszcze miejsca na terenie Beskidu Niskiego gdzie takie naturalne wypływy wciąż są aktywne.

Piaskowce inoceramowe w Beskidzie Niskim, to "dom" nie tylko dla złóż ropy naftowej.


     Nadszedł czas by nadmienić kilka słów o genezie ropy naftowej. Teorię nieorganiczną potraktuję nieco po macoszemu, bo dużo bardziej sensowna wydaje się teoria organicznego pochodzenia ropy, niemniej istnieją złoża których pochodzenie sugeruje na nieorganiczną genezę. Całość teorii związana jest z kilkoma różnorodnymi procesami magmatyzmu i metamorfizmu:
  • serpentynizacja - w procesie przekształcania oliwinu do serpentynitu powstaje metan
  • geneza wodoru - wodór może powstawać przy wysokotemperaturowej reakcji wody z tlenkiem żelaza lub krzemianami.
  • dekompozycja węglanów - pod wpływem wysokich temperatur i przy obecności wodoru istnieje możliwość rozkładu węglanów z wydzielaniem metanu.
  • polimeryzacja przy udziale spineli - przy obecności minerałów z grupy spineli tj. magnetyt, chromit, ilmenit może dojść do polimeryzacji alkanów.
     Wróćmy do organicznej teorii powstawania ropy naftowej. To niemalże truizm, ale wygląda to tak: Materiał ze szczątków organicznych zostaje pogrążony w osadach i ulega przeobrażeniu biochemicznemu przeważnie w warunkach anoksycznych (działanie destruentów) i geochemicznemu (ciśnienie i temperatura). Przemiany te doprowadzają w końcu do powstania kerogenu - nieco woskowej mieszaniny węglowodorów, tzw. "niedojrzałej ropy".


TYPY KEROGENU

  • TYP I - o stosunku wodór:węgiel  > 1,25. Składa się głównie z alginitu i kerogenu amorficznego pochodzących głównie z glonowej materii organicznej. Ma największy potencjał ropotwórczy.
  • TYP II - o stosunku wodór:węgiel  < 1,25. Składa się przeważnie z eksynitu pochodzącego z pyłków roślinnych, kutykuli roślinnej i żywicy. Ma nieco mniejszy potencjał ropotwórczy niż kerogen typu I .
  • TYP III - o stosunku wodór:węgiel  < 1. Składa się z witrynitu pochodzącego przeważnie materii humusowej z degradacji biologicznej roślin przy większym udziale celulozy, a mniejszym substancji woskowych, żywiczych i lipidowych. Posiada niewielki potencjał ropotwórczy, ale ma potencjał gazotwórczy.
  • TYP IV - o stosunku wodór:węgiel  <0,5. Składa się z inrerstynitu pochodzącego z silnie utlenionej materii organicznej. Nie posiada potencjału ropotwórczego.

     Warto też wspomnieć o środowisku sedymentacji - kerogen typu I i większość kerogenu typu II powstaje w środowisku wodnym, a pozostałe typy kerogenu mają pochodzenie lądowe. Dalsza diageneza kerogenu pod wpływem temperatury i ciśnienia doprowadza do powstania ropy naftowej w skale macierzystej, którą najczęściej są czarne łupki bitumiczne.

     Ropa potrzebuje też "swego miejsca w świecie" dlatego koniecznością do wystąpienia złoża jest obecność skał porowatych - tzw. skał zbiornikowych w kontakcie ze skałą macierzystą. Dobrym "nośnikiem" dla ropy są skały osadowe: piaskowce, zlepieńce i czasem także wapienie, dolomity. Po migracji ropy ze skały macierzystej do skały zbiornikowej zgodnie z gradientem ciśnień tworzy się złoże. Czasami złoże tworzy się nieco niekonwencjonalnie, np. w piaskach bitumicznych, których największe nagromadzenie znajduje się w Kanadzie w stanie Alberta.



Jeden z naturalnych wypływów ropy w paśmie Magury Wątkowskiej.



Ropa wydobywa się wraz z bąbelkami gazu ziemnego.


I płynie dalej tak jak jej każe grawitacja.

W niektórych miejscach ropa separuje się gęstościowo na wodę oraz cięższe i lżejsze frakcje.

     Interesującą kwestią była też ekonomia wydobycia ropy. Szyby i kopanki miały dobrą wydajność w początkowym okresie wydobycia. Jednak wydajność dość rychło spadała i przez dłuższy czas utrzymywała się na stałym, ale niezbyt wysokim poziomie. Nie było to problemem ze względu na tanią siłę roboczą tamtych lat. Cena za litr ropy wynosiła ok 10-15 centów. Płaca za dniówkę majstra wynosiła 60-80 centów. Lecz niżej wykwalifikowani pracownicy otrzymywali circa 50 centów, a nawet koło 30-40 centów. Z prostej kalkulacji wynika, że wystarczyło wydobyć z kopanki nawet dwa litry ropy by pokryć dzienną gażę jednego pracownika. Przy przeciętnych wydajnościach kopanek na poziomie 400-800 litrów/24 h można było łopatami ładować dutki do kufrów...

W okolicy źródła ropy znajdują się zabezpieczone kopanki.

Wędrując po lesie na trzeźwo raczej trudno wpaść do kopanki, ale mimo tego zabezpieczenie to dobra sprawa...



 
Kopanki, są przeważnie zapełźnięte i przysypane, ale w niektórych widać jeszcze drewniane oszalowanie. Większość kopanek pochodzi najprawdopodobniej z wczesnych etapów górnictwa naftowego, tzn. końca XIX wieku.



     W przypadku Karpat historia powstawania ropy naftowej, wpisuje się w ogólny schemat z innych części świata. Organiczne osady z głównych basenów sedymentacyjnych: magurskiego, śląskiego i skolskiego zostały pogrzebane pod  masą innych osadów. Warstwy osadów (szczególnie te z kredy i paleogenu) były przez długi czas zagrzebane głęboko. Obecnie miąższość osadów fliszowych liczona jest w tysiącach metrów, a spąg osadów fliszowych leży na głębokości 5 - 7 kilometrów. Na przełomie oligocenu/miocenu osady te zalegały jeszcze niżej, przez co substancje organiczne zostały poddane działaniu sporego ciśnienia i temperatury (obecnie wg PIG na głębokości "zaledwie" 2 km pod Karpatami panuje temperatura 50°C-65°C). W miocenie całość została sfałdowana i wypiętrzona do stanu dzisiejszego wraz ze świeżo obrobioną ropą naftową.

      Specyfika złóż karpackich jest związana z fałdową budową tutejszych gór. Ropa gromadzi się tu w licznych "pułapkach" jaką tworzą antykliny zbudowane z naprzemiennie ułożonych nieprzepuszczalnych łupków ilastych i przepuszczalnych piaskowców i zlepieńców. Sytuacja wygląda najczęściej tak jak na schemacie:

1. gaz ziemny, 2. ropa naftowa, 3. wody złożowe, 4. piaskowce i zlepieńce, 5. łupki ilaste (w tym bitumiczne).


W pewnych sytuacjach ropa może być też uwięziona w pułapkach wytworzonych przez uskoki. W rejonie karpackim uskoków nie brakuje, ale nie zawsze znajdzie się kompleks łupków ilastych o odpowiedniej miąższości do utworzenia luki dla złoża.

1. gaz ziemny, 2. ropa naftowa, 3. wody złożowe, 4. piaskowce i zlepieńce, 5. łupki ilaste (w tym bitumiczne). 6. uskok.


     W powyższych schematach powtarzającym elementem jest... Woda. Rzecz jasna nie wzięła się tam tak "od czapy" i jej geneza jest związana sąsiadującymi węglowodorami. Poziom wody i ropy naftowej jest rzecz jasna wysortowany przez różnice w gęstości. Sama woda jest zwykle zmineralizowana (przeważnie jest to solanka) i ma najczęściej dwojakie pochodzenie:
  • Reliktowe  - są to najczęściej wody morskie, które zostały odcięte od odbiegu i zostały pogrzebane wraz ze skałą. Są równe wiekowo skałom w których się znajdują,
  • Organogeniczne - pochodzą z odwodnienia kerogenu poprzez separację gęstościową. Powstawały stopniowo, wraz z naturalnym procesem przetwarzania substancji bitumicznych.
     Ropa to jednak konglomerat całej gamy węglowodorów i trzeba ją poddać destylacji, by rozdzielić ją na frakcje użyteczne w motoryzacji (choć nie da się ukryć, że dla takiego silnika średnioprężnego nie ma paliw które nie mógłby przepalić). Biorąc pod lupę czarną maź znajdziemy tam:
  • alkany (15%-50% wagowych) - nasycone węglowodory łańcuchowe. Te od pentanu(C5) do oktanu(C8) rafinowane są do benzyny. Od nonanu(C9) do heksadekanu(C16) trafiają do baku diesli jako olej napędowy lub jako kerozyna do samolotów. Cięższe niż heptadekan (C17) to najczęściej substrat do produkcji olejów silnikowych. Węglowodany w okolicy circa pentakozanu(C25) to parafiny.
  • nafteny (30%-60% wagowych) - czyli cykloalkany. W ropie naftowej najczęściej można znaleźć cyklopentan(C5) i cykloheksan(C6). Czyste nafteny znajdują zastosowanie jako rozpuszczalniki. 
  • węglowodory aromatyczne (3%-30% wagowych) - cykloalkany spełniające warunek aromatyczności, tzn. posiadają zdelokalizowane wiązanie w pierścieniu lub w pierścieniach jeśli są na tyle duże. Najczęściej są to fenole, krezole i naftaleny.
  • asfalteny i żywice (~5% wagowych) - węglowodorowa waga ciężka. Żywice składające się głównie z terpenoidów są nieco lżejsze w tym zestawieniu, a asfalteny to nic innego jak organiczne składniki asfaltu. Te bardzo masywne cząsteczki składają się w z wielu policyklicznych pierścieni, często aromatycznych z heteroatomami siarki lub azotu i zawierają zazwyczaj sporą ilość metali (żelaza, niklu i wanadu).
     Ropa naftowa zawiera też frakcję lotną alkanów - od metanu(C1) do butanu(C4), która najczęściej idzie z dymem podczas rafinacji lub jest przerabiana na LPG, dla tych którzy nie zdołali wyciągnąć sprawnego Passata w dieslu od Mietka z komisu. Z pozostałych, niekoniecznie organicznych związków które można wyróżnić spośród całej chemicznej palety, to przede wszystkim związki siarki (siarczki, siarkowodór), azotu (zasady purynowe) czy wspomniana już wcześniej woda.

Ropa z rejonu gorlickiego - intensywnie czarna i nieklarowna a  także bardzo wonna.


         Posłowie...

     Cóż... Od połowy XIX wieku trochę już minęło, a na ulicach szejków w ferrari jak nie było, tak nie ma. Przemysł naftowy miał swoje złote chwile na przełomie XIX/XX wieku, a później było już tylko gorzej. Istotnym czynnikiem była sytuacja geopolityczna i zawieruchy wojenne, a także fakt wyczerpania części złóż w latach 50-tych XX wieku. Niemniej nie wszystkie złoża zostały wyczerpane i w wielu miejscach w Karpatach wciąż sterczą wiertnie, a kiwony wciąż bujają się na łąkach. Tak jak np. w kopalni w Krygu koło Gorlic.

Krygowskie kiwony dalej śmigają wypompowując ropę z utworów paleogenu.

I choć nic nie wskazuje na to, by wydobycie się zwiększyło, ale z pewnością to jeszcze nie koniec.

     Za sprawą takiego spokojnego spaceru po chaszczach, dotarliśmy do zjawiska geologicznego, za sprawą którego powstała cała lawina zdarzeń, która w zasadzie ukształtowała cały dzisiejszy świat w takiej formie jaką znamy obecnie. Bo przecież cywilizacja miała by dużo bardziej pod górkę bez motoryzacji, lotnictwa czy bez polimerów ropopochodnych obecnych na każdym kroku naszego życia. I pomyśleć, że kiedyś wszystko to zaczęło się od jakiegoś gościa nabierającego warząchwią czarną jak wůngiel ropę do dzbana z naturalnego źródła, gdzieś w bukowych ostępach Beskidu Niskiego.

2 komentarze :

  1. Dobry tekst, choć co do nieorganicznej genezy ropy... są pewne niuanse wskazujące że niektóre złoża mogą być właśnie tej genezy.
    Swoją drogą rozbawił mnie tekst o LPG i Passatach w dieslu :)

    Zaspamuję trochę i pokażę jak wygląda jazda Passatem 1,9 TDI na ropie z leśnej kopanki:

    https://youtu.be/G04_Si8QG_Q

    Teraz już wiesz dlaczego leśnicy zasypują te naturalne samowypływy ropy :)

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. No takie Passerati to ja rozumiem. Oglądnąłem kilka startów z tym bohaterem. Teraz muszę wsadzić sitko z Ikei na cząstki stałe do wlewu w mondziaku i wnet zostanę królem zachodniej obwodnicy Nowego Sącza :)

      Usuń