中国石油記念日 |石油はなぜそんなに貴重なのでしょうか?未来は取り替えられるものでしょうか？

74年前の今日、玉門油田が解放され、新中国の石油産業発展の新たな一章が開かれました。 2021年、中国石油は玉門油田が解放された9月25日を「中国石油記念日」に制定した。この時期は何百万人もの石油労働者の時期です。石油は貴重だとよく言われますが、なぜ石油はそんなに貴重なのでしょうか?将来的に交換することは可能でしょうか？

1. 石油はなぜ貴重なのでしょうか?

石油が非常に貴重なのは、その生成、探査、精製、輸送のプロセスによるものです。

1. 石油の形成: 一滴の「石油」、数十億年

現在の石油と天然ガスの起源理論によれば、石油は主に有機起源で形成され、つまり石油と天然ガスは地質学的歴史の中で堆積物中に分散した動物や植物などの有機物によって生成されます。数百万年から数億年前、大量の植物プランクトン、藻類、動物が死に、その残骸や残骸、その他の有機物が海底や湖底に堆積し、他の残骸や化学堆積物に埋もれました。

堆積物は蓄積し続け、深部に埋もれ、続成作用によって堆積岩を形成します。

堆積岩中の有機物は埋没過程で複雑な生化学的・化学的変化を起こし、腐植化と腐植化によってケロジェンを形成し、これが石油生成の母材となります。

ケロジェンが形成された後、埋蔵深度が増すにつれて温度が上昇し、熱分解と熱分解によって石油と天然ガスが生成されます。

堆積、続成作用、埋没のプロセスは非常に遅いため、石油の形成プロセスは非常に長くなります。

石油生成のプロセス（TuChong Creative）

2. 石油探査：石油とガスの貯留層は、どんなに努力しても見つからない

地下の地質構造は複雑であるため、地域によって岩石層、構造、貯留層などが異なり、石油やガスの貯留層の種類も異なります。石油の探査と採掘には多くの課題が伴います。

私の国は、石油と天然ガスを世界で最初に発見し、開発し、利用した国の一つです。石油に関する最も古い記録は、西暦80年に班固が著した『漢書地理誌』に見ることができます。北宋時代の偉大な科学者である沈括は『孟熙秘譚』の中で「石油は地球上に豊富にあり、無限に産出する」と述べ、初めて「石油」という名称を付けました。

石油とガスは地下の岩石に蓄えられています。複雑な移動と凝集のプロセスを通じて、それらは石油とガスの蓄積に適した地下の場所、つまり「トラップ」に保存され、石油とガスの貯留層を形成します。石油やガスの貯留層は通常、地下数キロメートルに埋もれており、非常に隠れた場所にあります。

石油やガスの資源の探索には、基本的な地質学理論の指導だけでなく、いくつかの探査技術も必要であり、その中でも地球物理学的探査と掘削が最も重要な2つのアプローチです。物理探査の原理は病院の超音波検査やCT検査とよく似ており、音波や電磁波などを通じて地下の地質構造情報を検出します。石油探査で最も一般的に使用されている物理探査方法は地震探査で、地表に人工的に弾性波を励起し、地下媒体の弾性と密度の違いを利用し、地下で人工地震によって発生した地震波の伝播パターンを観測・分析することで、地下の岩石層の性質や形態を推測します。地震探査は、掘削前に石油や天然ガスの資源を調査する重要な手段です。

石油掘削掘削（Picture Bug Creative）

3. 原油精製：石油精製、いくつかのレベルを通過

まず、原油を蒸留する必要があります。製油所の設備で原油を高温に加熱した後、異なる沸点を持つ成分を蒸留によって分離し、異なる高度でガス、液体、固体を形成します。

次に、液体成分を水素化処理して、硫化物や窒化物などの不純物を除去し、硫黄や窒素を含む化合物による触媒へのダメージを軽減します。

その後、接触分解法によって、一部の重い長鎖炭化水素が短鎖炭化水素に分解され、大きな分子の炭化水素が分解またはより小さな分子に変換され、ガソリンの生産量を増やすことができます。

次に、原油はオクタン価を上げるために接触改質を経る必要があります。オクタン価はガソリンの品質を測る指標であり、ガソリンのノック防止性能に関係します。

最後に、不純物と排気ガスはいくつかのプロセスを経て処理され、きれいなガソリンが得られます。

原油蒸留計画（TuChong Creative）

4. 石油輸送：石油は輸送が難しく、リスクが高い

石油輸送が直面する困難には、主に以下の側面が含まれます。

1. 輸送の難しさ：国内の一部地域では、粘度が高く固まりやすい原油が存在します。高粘度原油のパイプライン輸送には、高温油輸送技術と断熱パイプライン構造が必要であり、輸送中に抵抗低減剤と流動点低下剤が添加されます。

2. 高圧条件: 長距離パイプラインによる石油輸送は通常、高圧条件下であるため、輸送パイプライン、貯蔵タンク、その他の施設に高い要求が課せられます。施設の安全性能を確保するためには、高性能な材料を使用し、それに応じた対策を講じる必要があります。

3. 安全上のリスク: 石油は可燃性、爆発性のある物質であるため、石油輸送には火災や爆発などの安全上のリスクが伴います。さらに、油の漏れや偶発的な排出により、土壌、水、大気の汚染を引き起こす可能性があります。

石油パイプライン（TuChong Creative）

2. 新しい技術が石油に救いの手を差し伸べる

1. 石油を生産するのは難しいですか？人工石油がやってくる！

人工石油は、石炭などの固体または気体の燃料を原料として、熱分解または合成ガス反応によって「石炭から液体」を生成することで作られた石油のような製品です。人工石油の主成分も各種炭化水素であり、酸素、窒素、硫黄などの有機化合物が含まれています。人工石油はある程度天然石油を置き換えることができますが、石油を完全に置き換えることができるかどうかは多くの要因に依存します。

まず、人工石油の製造コストは現在高いのに対し、天然石油は埋蔵量が豊富で生産コストが比較的低い。第二に、天然油の抽出と使用には環境汚染や温室効果ガスの排出などの問題が伴い、人工油の生産にもエネルギー消費や排出などの環境影響が伴う可能性があります。したがって、人工石油はある程度石油を代替することができますが、完全な代替を達成するには、さらなる技術革新と包括的なエネルギー変換が必要です。

2. 石油を見つけるのは難しいですか?正確かつ精密に！

石油の探査・開発の過程では、膨大な量の物理探査データや掘削、伐採、石油・ガス開発データが蓄積されてきました。これは、人工知能やビッグデータなどの新しい技術を「石油の発見」に適用する良い機会となります。たとえば、石油探査では、さまざまな探査データを使用してインテリジェントな逆解析を実行し、断層、亀裂、地質構造などの解釈の精度を向上させます。機械学習手法と地震データおよび検層データにより、高品質の貯留層を自動的に特定できます。開発に関しては、注入井と開発井の過去の生産データを研究しトレーニングすることで、生産パラメータを最適化できます。

3. 石油の輸送は難しいですか？安全で環境に優しい方法とは？

現在、石油輸送は依然としてパイプライン輸送が主流であるため、断熱層や防食層の改善、インテリジェントなパイプライン監視システムなど、効率的で安全なパイプラインシステムが極めて重要です。同時に、高出力のガスエンジンやディーゼルエンジンの代わりに電気駆動技術を使用して推進することで、環境汚染を減らし、より効率的で低コストの運用方法を提供できます。

環境への影響に対する懸念が高まるにつれ、環境に優しいタンカーの設計と建造が人気の方向性となってきました。これらのタンカーは、排気ガス浄化装置、省エネ設備、および対応する処理システムを搭載することで、排気ガスの排出量と汚染物質の放出を削減しました。

液化天然ガス（LNG ）船技術も重要な選択肢です。この技術では、特殊な船を使用して天然ガスを冷却し、液体状態にすることで、より簡単に貯蔵および輸送できるようにします。液化天然ガスを燃料として使用しているため、燃焼後の大気汚染はほとんどありません。これはクリーンなエネルギー源として認められており、場所をとりません。

現在でも石油は重要かつかけがえのないエネルギー源です。石油は化石燃料の一つであり、さまざまな産業や日常生活のエネルギー需要を満たすことができる世界で最も重要なエネルギー源の一つです。石油産業は国民経済の発展と安定を支える重要な役割を果たしています。石油資源の採掘、加工、販売は多くの雇用を創出し、石油貿易は国際貿易の重要な部分となっています。

しかし、環境問題や持続可能な開発への関心が高まるにつれ、人々は太陽エネルギー、風力エネルギー、バイオエネルギー、地熱エネルギーなど、石油に代わるエネルギーや材料を徐々に探し始めています。そのため、石油の代替不可能性は徐々に疑問視されつつあります。

緑の水と緑の山々はかけがえのない財産です。環境保護と持続可能な開発の概念が深まるにつれて、クリーンエネルギーが十分に活用されるようになると信じています。その時までに、黄砂や煙霧は見られなくなるでしょう。人々はこの美しい青い惑星で青い空と新鮮な空気を楽しみ、快適に暮らすことができます。

著者: 朱伝清、中国石油大学教授（北京）

査読者: 賈少慧、国家石油天然ガスパイプラインネットワークグループ研究所主任エンジニア

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社