Рынок углеводородов не только играет важнейшую роль в экономике, но и определяет основные принципы мировой политики. Зачастую именно энергоносители дают толчок к развитию целых регионов и направлений бизнеса. В нашем проекте «ТЭК 360» мы рассмотрим ключевые тренды отрасли, перспективы ее развития, влияние на другие сферы экономик.
Тема
месяца
Наука и ТЭК

Геология — как исстари ищут газ и нефть  

Наука о Земле, называемая геологией, является в настоящее время фундаментом нашей цивилизации, так как буквально все, что есть у нас в руках, создано на основе тех или иных полезных ископаемых. Геология пользуется достижениями других наук, но и сама она стимулирует развитие самых разных областей человеческого знания. И, в частности, поиск органического топлива помог не только развитию современной электроники и информатики, но и привел к грандиозной мировоззренческой революции.

Примитивные геологические знания появились уже на заре существования человеческой цивилизации. Люди понимали, где можно найти соль, медные, серебряные и золотые самородки, где выходит на поверхность уголь и нефть. Примерно к этому времени относится и появление инженерно-геологических знаний, полученных в ходе строительства первых ирригационных сооружений — каналов и дамб.

Примерно к V в. до н.э. начался так называемый античный период геологической науки. Ученые стали задаваться вопросами о происхождении тех или иных веществ, а также о природе геологических процессов — таких как землетрясения или извержение вулканов.

С началом эпохи Возрождения в XV веке и великих географических открытий начался и подъем интереса к изучению «слоев земных». Хотя это и было вызвано в первую очередь практическими интересами, но уже тогда возникло желание по новому взглянуть на природу существования нашей планеты и в том числе понять ее историю.

Развитие горного дела и настоящий вал удивительных находок стал менять представление научного общества об истории Земли. В 1750 году Михаил Ломоносов высказал предположение, что уголь образовался из останков древних растений, погребенных слоями других пород в незапамятные времена, и эти останки характерны каждый именно для своего времени. Изучение окаменелостей сформировало новую науку — палеонтологию, которая в конечном счете заложила основы представлениям о процессе эволюции, которые и были сформулированы Чарльзом Дарвином.

Наконец, в 1795 году шотландец Джеймс Хаттон впервые провозглашает принцип актуализма — геологические процессы, которые мы можем наблюдать сейчас, являются такими же, какими они были в древние геологические эпохи. В 1830 году Чарльз Лайель развивает его, объясняя, что, говоря об истории Земли, мы говорим о миллионах лет. Таким образом, геология подарила науке и человечеству время — осознание того, какими сроками оперирует Вселенная.

Следующим прорывом, связанным с решением топливных проблем человечества, было изучение месторождений нефти и газа. И хотя эти продукты известны с глубокой древности, и нефть даже начала применяться с конца ХVIII века как смазочный материал, а затем как осветительное топливо в виде керосина, серьезный рывок был сделан только спустя сто лет, в конце ХIХ и начале ХХ века, когда появились двигатели внутреннего сгорания и автомобили. Начался стремительный рост геологоразведочных работ, который потребовал развития новых направлений — в частности геофизики.

Геофизика как наука, изучающая естественные и наведенные поля в Земле, зародилась довольно давно — есть данные, что еще в 1640 году шведские рудознатцы использовали компас в поиске железной руды. Применение геофизических методов для поиска нефти и газа началось в промышленном масштабе в 20-е годы ХХ века. Разведочная геофизика с тех пор изучает поля искусственных сейсмических волн, гравитационное, магнитное, электрическое поля Земли. Геофизики опустили свои приборы и в скважины — этот метод называется каротаж.

Развитие геофизики потребовало что-то предпринять с огромными массивами получаемых данных. Уже в начале 60-х годов именно геофизики, работающие в интересах нефтегазовой индустрии, стали заказчиками мощных компьютеров для обработки этих массивов. В свою очередь, возможность обработки данных привела к развитию трехмерной сейсмики, а та снова подтолкнула разработчиков компьютерных и информационных технологий. Если бы не нужды нефтяников и газовиков, имевших огромные средства для финансирования научно-конструкторских разработок, прогресс в области информатики не был бы столь впечатляющим.

Развитие топливно-энергетического комплекса стимулировало развитие еще одного направления в геологии — инженерной геологии. Эта наука изучает земную поверхность как основание для сооружений. Особое значение она приобрела в конце XIX века, когда появились динамо-машины большой мощности на гидро- и тепловых электростанциях. Турбины и генераторные установки, вращавшиеся с большой скоростью, должны были быть установлены с очень высокой точностью на надежные фундаменты, имеющие в основании не менее надежные грунты, так как никакие просадки фундаментов не допускались.  

Первые тепловые электростанции появились в конце XIX века — в 1882 году в Нью-Йорке, а всего годом позже — сначала в Санкт-Петербурге и потом в Берлине. Практически сразу же началась гонка мощности и требований к качеству строительства. Грунт стал рассматриваться как своеобразная инженерная среда и получать не только качественные, но и количественные оценки.

В 1925 году вышла книга Карло Терцаги «Строительная механика грунтов». Параллельно шло развитие исследований динамики геологической среды, то есть процессов, связанных в том числе с деятельностью человека. Строительство ГЭС и откачка нефти на больших площадях — все это приводило к быстротекущим процессам, которые требовали исследования. Работа в областях с вечномерзлыми грунтами повлекла создание нового направления в науке — мерзлотоведения. Эти отрасли науки также тесно связаны с развитием точной механики, электроники и математического аппарата.


Таким образом, поиск человеком энергетических носителей способствовал прогрессу в очень многих отраслях не только геологических наук, но и науки вообще. Он способствовал развитию самосознания общества, поддержал фундаментальные науки и раскрыл возможности человеческого гения. И хотя в будущем мы, несомненно, изменим основной акцент нашего энергопотребления на возобновляемые источники, в XXI веке нам еще предстоит совершенствовать свои знания в области поиска, эксплуатации органического топлива, и нет никаких сомнений, что на этом пути нас ждет еще много удивительных открытий, которые принесут пользу всему человечеству.