Ropa je v benzínu, který používá vaše auto. V plastu smartphonu, který držíte v rukou. V asfaltu pod koly, v lécích v domácí lékárničce, v kosmetice, potravinách a syntetických tkaninách oblečení. Jen málo lidí ale přemýšlí o cestě, kterou ropa urazí, než se stane součástí každodenního života. Vědci z Permské polytechnické univerzity vysvětlili, proč i s ohledem na nejmodernější technologie dokážeme vytěžit pouze 30–40 % zásob ropy, zatímco zbytek zůstává v útrobách Země, a jaká je cena chyby – proč těžba z některých ložisek může vést k ekologickým katastrofám a nehodám způsobeným člověkem.
Olej se nachází v mnoha lécích, které užíváme / © Árpád Czapp, unsplash.com
Houba, trubice a nit
Mnoho lidí si myslí, že celá ropná jezera a řeky jsou skryty pod vrstvami zeminy. Ale to je mýtus, daleko od reality. Ve skutečnosti je ropná látka obsažena v pórech kamene, které mohou ležet v hloubce několika kilometrů. Říká se tomu kolektor.
— Představte si obyčejnou kuchyňskou houbičku namočenou ve vodě – stejným způsobem olej vyplňuje i ty nejmenší póry podzemních hornin. A abyste pochopili, jak probíhá proces těžby ropy, vzpomeňte si na koktejl a brčko: stejně jako kapalina stoupá koktejlovou trubicí, ropa se dostává na povrch vrtem – válcovou šachtou vyvrtanou skrz mnohakilometrovou vrstvu hornin. Funkci brčka zde plní vrtná kolona – dlouhý řetězec ocelových trubek, — vysvětluje Inna Ponomareva, profesorka katedry ropných a plynárenských technologií PNRPU, doktorka technických věd.
Vrty jsou zřídka vertikální – méně než 10 % případů.
Obyvatelé Permu izolovali bakterii, která snižuje toxicitu chromu rychleji než ostatní.
Chrom se hojně používá v průmyslu. V metalurgii je ceněn pro svou vysokou odolnost proti korozi a tvrdost a je také užitečný při zpracování kůže, výrobě ochranných povlaků, pigmentů a mnoha dalších věcí.
— Není možné vyvrtat zcela svislou vrtu. Abyste si to ověřili, proveďte experiment – rozložte na podlahu dvoumetrovou nit a zkuste ji umístit naprosto rovně, aniž byste ji na obou koncích natahovali. Totéž platí pro vrty: nikdy nejsou rovné a svislé. To je ovlivněno například nerovnoměrnou hustotou hornin v různých hloubkách – někde tvrdé, někde měkké a sypké. Také hmotnost samotné vrtací kolony – stovky tun – způsobuje, že se kov pod tíhou ohýbá, — dodává Inna Ponomareva.
Nejčastěji se vrtají směrové a dokonce i horizontální vrty. Počet těch druhých aktivně roste jak v Rusku, tak i ve světě díky vývoji potřebných technologií. Zpravidla stojí firmy více, samotná technologie čerpání ropy je složitější, ale efektivnější. To je zvláště důležité pro těžko dostupná ložiska, kde je ropa „uzamčena“ v horninách nebo rozptýlena na velké ploše. Tato metoda zvětšuje kontaktní plochu s formací desítkykrát: jeden horizontální vrt může nahradit 5–10 vertikálních.
Podle údajů společnosti Rosněft za rok 2024 uvedla společnost do provozu více než tři tisíce nových vrtů, z nichž 72 % bylo horizontálních. Zpráva skupiny společností Lukoil uvádí, že z 964 nových ropných vrtů bylo 37 % horizontálních a vícevrtných. Ty mají ještě složitější konstrukci s několika bočními větvemi. Představte si vodovodní potrubí, ze kterého se tenké hadice rozbíhají do různých místností domu – vícevrtný vrt tedy produkuje ropu z několika těžko dostupných míst najednou prostřednictvím jedné vrtné hlavy.
Gejzír ropy, kyselina a exploze
Proces těžby ropy lze rozdělit na tradiční, v průmyslu zavedený, a inovativní, vyžadující velké technologické a finanční náklady.
Nejjednodušší metodou je fontána, při které ropa doslova tryská z útrob země pod přirozeným tlakem formace jako korek z lahve šampaňského. Tato metoda nepoužívá čerpadla – pouze potrubí, kterým černé zlato samo stoupá na povrch. První ropné fontány v Baku a Pensylvánii v 19. století sahaly do desítek metrů výšky. Nyní existují podobné vrty v zemích Perského zálivu, ale v Rusku je jich dostatek, například ložisko Romaškinskoje v Tatarstánu, Samotlor a Priobskoje v Chantymanském autonomním okruhu.
— Ale přirozená energie ropy nestačí. V takových případech se uchylují k jiné tradiční metodě – do vrtu se spustí čerpadlo. Uvede ho do pohybu čerpací jednotka, která se stala nejznámějším symbolem produkce ropy. Obvykle je to právě její obraz, který se lidem vybaví, když si představí ropný průmysl. Samotné čerpadlo funguje na principu injekční stříkačky. Abychom natáhli lék, zatáhneme za píst a kapalina se doslova natáhne do válce. Čerpadlo funguje stejně: jeho píst (analog pístu) se pohybuje nahoru a vytváří zónu nízkého tlaku, a ropa z ložiska se řítí do vrtu. Liší se pouze měřítko – pokud je u injekční stříkačky zdvih pístu několik centimetrů, pak ve vrtu může dosáhnout několika metrů a místo prstů je čerpadlo čerpáno několikatunovou čerpací jednotkou, — vysvětluje Inna Ponomareva.
Ale i ta nejúčinnější čerpadla dokážou vytěžit pouze 10 % ropy. Těžba většího množství vyžaduje složitější a dražší technologie. Například se do hornin přidávají speciální kapaliny, od jednoduché vody až po složité chemické složení.
— Představte si čištění ucpaného filtru v kávovaru: voda pod tlakem vyplavuje částice kávy. Totéž se děje v ropném ložisku — voda čerpaná speciálními injekčními vrty vytlačuje ropu z horniny a směruje ji do produkčních vrtů. Někdy jsou však potřeba „záludnější“ řešení: kyseliny, které rozpouštějí horninu, jako ocet rozpouští vodní kámen v konvici; uhlovodíky, které čistí parafín ze stěn, jako mycí prostředek na nádobí; nebo povrchově aktivní látky, které, stejně jako mýdlo, smývají kapičky ropy, které pevně přilnuly k hornině. Tyto technologie umožňují zvýšit produkci ropy, — říká Inna Ponomareva.
Nekonvenční těžba ropy je složitější proces, který vyžaduje jiné technologie. V takových případech se ropa nečerpá z rezervoárů (porézní horniny, kde je ropa obsažena jako voda v houbě), ale z břidlice – husté horniny, kde je tekutina doslova „uzamčena“.
— Těžba ropy z horniny, jako je břidlice, vyžaduje speciální technologie, které jsou nejen drahé, ale i nebezpečné. Existuje názor, že zóny těžby nekonvenční ropy se mohou stát uzavřenými zónami, nevhodnými pro bydlení. V břidlicových horninách jsou póry, ve kterých je ropa uložena, tak malé, že se jimi jednoduše nemůže pohybovat, a kanály pro její čerpání se vytvářejí uměle: ve vrstvách se provádějí četné exploze, které jsou zase plné mnoha nehod a katastrof způsobených člověkem, — komentuje profesor katedry ropných a plynárenských technologií PNRPU, doktor technických věd Dmitrij Martyušev.
Chemikálie používané při hydraulickém štěpení mohou pronikat do podzemní vody, čímž se stává nepitnou. Narušení horninových struktur může způsobit zemětřesení, poklesy půdy a dokonce i propadliny, včetně velkých kráterů širokých několik metrů. Výbuchy mohou také způsobit uvolnění toxických plynů na povrch. V historii se takové příklady objevily, a dokonce i úmrtí.
Olej ze dna
Ropa se těží nejen na souši, ale také v mořích a oceánech. Pravda, neleží ve vodě, ale hluboko pod ní, ve stejných geologických vrstvách. Aby se k ní dostali, vytvářejí ropní dělníci skutečné plovoucí ostrovy – vrtné plošiny, které nejprve procházejí vodním sloupcem a poté podvodními vrstvami hornin.
— Nainstalují plovoucí plošinu, na ni umístí vrtnou soupravu a ropa z plošiny se těží obvyklým způsobem, nejprve se prochází vodním sloupcem a poté se prochází vším, co odděluje ropné pole od mořského dna. V Rusku byl takový projekt realizován v Permské oblasti – výstavba umělých ostrovů ve vodách velkých řek, které se staly místy pro vrtání a těžbu ropy. Ve světě existují podobné ostrovy i v SAE: Abú Zabíjská národní ropná společnost (ADNOC) je staví v oblasti plynové koncese Ghasha, — říká Dmitrij Marťušev.
Vrtání vrtů uprostřed zuřícího oceánu je jako hraní šachů během hurikánu. Pobřežní plošina musí být stabilní: žádné bouře ani jiné přírodní jevy by neměly narušovat stabilní a nepřetržitý provoz zařízení, která se na ní nacházejí. Jakékoli narušení integrity může vést k nehodám a vážným ekologickým katastrofám: únikům ropy, požárům. Například v roce 2010 došlo v Mexickém zálivu k nehodě na americké platformě Deepwater Horizon. V důsledku nehody se do zálivu během 87 dnů vylilo asi pět milionů barelů ropy. Moderní společnosti proto ve své práci berou v úvahu všechna nezbytná rizika, aby těmto katastrofám předcházely.
Co se stane po vyčerpání ropy na povrch?
Samostatný cyklus produkce ropy začíná na povrchu, po výstupu k ústí vrtu – v horní části vrtu.
Dnes není běžná ropa tak populární jako ropné produkty, které se z ní zpracovávají. Benzín pohání auta, petrolej letadla a rakety, topný olej se hojně používá jako palivo při stavbě lodí, benzen se používá k výrobě olejových barev (kvůli toxicitě produktu se však jeho používání omezilo) a toluen se používá k výrobě oblíbených antipyretik a léků proti bolesti: například ibuprofenu. Olej se nachází v kosmetice (parafín), žvýkačkách (guma) a dokonce i v uzeninách (paprin).
— Ropa se bezprostředně po opuštění vrtu podobá špinavému koktejlu – může obsahovat vodu, písek, plyn, soli a kovové nečistoty. Proto je nutná řada kroků, jejichž hlavním cílem je odstranit vše nepotřebné a zajistit dodávky do velkých centrálních ropovodů vedoucích do rafinerií. Život ropy tak začíná v nejmenším póru v hloubce několika kilometrů pod zemí a končí v rafinérii, kde se mění v cenný ropný produkt, — vysvětluje Inna Ponomareva.
