K. Szűcs Ferenc
A kőolaj hajnala, aranykora és alkonya


Sok tudományos és politikai vita folyik manapság a kőolaj jövőjéről. Ennek oka az, hogy az olaj és származékai működtetik a világ modern iparát, szállítását, építkezését, mezőgazdaságát, sőt pénzügyi rendszerét is. Ez a tanulmány áttekinti a kőolajkutatás és -termelés kezdetét, aranykorát és alkonyát.

A kőolaj felfedezésének és használatának hajnala

Már az ősember találkozott a nyersolajjal és földgázzal, amikor azok nyomás következtében kiszivárgások formájában feljöttek a felszínre. A nyersolaj a párolgás során a felszínen átalakul nehéz szénhidrogénné, mely különböző neveken - szurok, bitumen, aszfalt - vált ismeretessé és használttá.
Már Noé bárkája is szurokkal volt bekenve kívül-belül (Teremtés 6:14, 11:3). Az aszfalt első, a régészetből ismeretes használata Irakban történt egy "aszfaltforrás"-ként ismert helyen, az Eufrátesz partján, Hit városában. Itt Krisztus előtt 4000 körül kötőanyagként használták építőkövekhez. Mezopotámiában hajódeszkák tömítéséhez alkalmazták. Szurok tartotta össze Babilon falait és a piramisokat is, de az ókori egyiptomiak a bitument balzsamozásnál is használták. Az amerikai indiánok kosarak vízhatlanítására és gyógyításra (megfázás, köhögés, seborvoslás) alkalmazták a kiszivárgott olajat. Marco Polo szemtanúja volt 1264-ben, amikor a kiszivárgott olajat Bakunál és Perzsiában tevék rühesedése ellen használtak. A lengyel Kárpátokban a kiszivárgott olajjal világították az utcai lámpákat 1500 körül.

Kínában 347-ben már megkezdték az olajfúrást is. Kemény kőzetet használtak fúróhegyként, amit bambuszrúdhoz erősítettek. 1848-ban az orosz mérnök, Szemjonov olajkútfúrást végzett Bakutól északkeletre. Ignaczy Lukasiewicz fúrta az első európai olajkutat a lengyelországi Bobrkánál, 1854-ben. Abraham Gesner, kanadai geológus végezte az első nyersolaj-desztillálást 1849-ben. Ezután a kerozin felváltotta a bálnaolaj világítási célú felhasználását, és ezzel feltehetően megmentette a bálnákat a kihalástól. Az első olajkutat Észak-Amerikában 1858-ban fúrták Ontarióban.
Az első, kereskedelmi célból fúrt olajkutat Edwin Drake-nek tulajdonítják a Pennsylvania állambeli Titusville varosánál. Az északnyugat-pennsylvaniai indiánok már 1410-ben ismerték az olajfelszivárgást mind a talajfelszínen, mind a folyókban és orvoslásra használták. Az egyik ilyen folyót Titusville-nél "Olaj-pataknak nevezték el.  Az európai telepesek az 1800-as évek közepén már végeztek fúrásokat édes- és sós víz kutatása céljából. Több ilyen fúrás olajat talált, amit akkor még kellemetlenségnek tartottak. Amikor a kerozint elkezdték világításra használni, egy New York-i ügyvéd, George Bissel kereskedelmi célú olajkutatásra gondolt. Egy befektető csoporttal megalapította a Pennsylvania Rock Oil Társaságot (amit később Seneca Oil Társaságnak neveztek el). A befektetők ügyvezetőként felfogadták Drake-et és leküldték az Olaj-patakhoz, hogy olajat kutasson. Drake 1859-ben minden geológiai ismeret nélkül találomra kiválasztott egy pontot és felfogadott egy vízfúrót. Az első kút talajvízbeömlés miatt beomlott. Drake megoldotta a bajt azzal, hogy egy öntöttvascsövet veretett a földbe és azon belül fúratott.  Egy kábeles fúróállványt használtak, a munka lassan haladt, közben a befektetők pénze elfogyott. Utóbbiak már elhatározták, hogy feladják a tervet, amikor 1859. augusztus 17-én reggel a fúrómester a csőben olajat talált, ami 21,18 méteres mélységből jött fel. Az olajkút csak 6-10 hordó olajat termelt naponta (1 hordó = 159 liter), de nagy szenzációt keltett a régióban és az egész országban. Hamarosan több száz olajkutat fúrtak az Olaj-patak keskeny völgyében. Az olajfúrás elterjedt az egész államban és Pennsylvania a világ olajának több mint felét adta, egészen az 1900-as évek elejéig, a texasi óriási olajmezők felfedezéséig.

A titusville-i fúrás 1861-ben

Ma már tudjuk, hogy ennek a történelmi olajkútnak a sikere teljesen a szerencsén múlott. Az olajat a felső-devon Riceville agyagképződmény egyik homokréteg-szintjében találták. A devon időszakban az óriási Catskill-delta takarta Északnyugat-Pennsylvaniát, míg nyugaton egy belső óceán (a Iapetus maradványa), keleten az Acadia-hegység húzódott. Az Acadia-gyűrődést az Avalon földrésznek az ősi Észak-Amerikához, Laurencia keleti partjaihoz való hozzáforrása okozta. Ez az orogenezis egyidejű az európai variszkuszi (hercini) hegységképződéssel.

Az Acadia-hegységből lepusztult anyagokat a folyók a Catskill-deltába hordták. Amikor az óceán visszahúzódott, homok rakódott le, de transzgresszió  idején csak finom agyag érte el a deltát. A folyamatos regressziók és transzgressziók egybekapcsolódó homok- és agyaglerakódásokat eredményeztek. Európában a hasonló deltaüledéket (molassz) Öreg Vörös Homokkőnek (Old Red Sandstone) hívják. A homok bizonyos helyeken rakódott le, a folyómedrek változásától függően. A homoklerakódást agyag vette körül, ami megakadályozta a kifejlődő olaj diffúzióját. Ilyen szerkezeti csapdában találta Drake az olajat Titusville-nél.

A sikeres pennsylvaniai olajfúrást követően az olajláz Kaliforniába terjedt, ahol szintén számos olajfelszivárgást ismertek. Az első olajkutat Kaliforniában Humbolt megyében fúrták 1861-ben.  Az első óriás olajmezőt 1899-ben találtak a Kern River formációban, a San Joaquin-völgyben egy lapáttal ásott 13,73 méteres aknában. A Kern River magas viszkozitású olajat termel késő-miocén és pleisztocén kori sekély folyami lerakódásból.
Az olajkutatás ezután Texasban terjedt el, különösen a Mexikói-öböl partján.  Itt az olaj a középső-jura időszaki sótömbökben gyűlt össze. Lucas Anthony egy Spindletop nevezetű domb alatt talált olajat, amelyet egy hatalmas sótömb emelt fel. Ő már a forgós fúrásmódszert alkalmazta, és 1901. január 10-én az olajforrás (gusher) 50 méter magasságba lőtt ki. Jelenleg a legtöbb texasi olajkút a nyílt tengerben található a Mexikói-öbölben. Az autók európai elterjedése után, 1889-től a benzin lett az olaj-desztilláció főterméke. Az olajkutatás elterjedt a világ többi részén is. Venezuelában, a Maracaibo-öbölben 1914-ben fedeztek fel egy óriási mezőt.  A mexikói Golden Lane olajmező 1918-ban kezdte meg termelését.

A kőolaj aranykora

Az első kereskedelmi olajkút fúrása óta az olajkutatás folyamatos technikai fejlődésen ment át (táblázat). Az olajkutatás és -kitermelés az 1930-as években érte el aranykorát, amikor Arábia hatalmas kőolajmezőit felfedezték és kitermelésüket megkezdték. Az olajkutatás a Közel-Keleten már az 1900-as évek elején megindult az európai olajvállalatok megalapításával. Az első világháború és az Ottomán Birodalom összeomlása félbeszakította ezeket a kutatásokat. A háború után az Iraki Petróleum Vállalat (brit, holland, francia, amerikai) folytatta a kutatást és 1927-ben feltárta az óriási kirkuki olajmezőt Irakban. A kaliforniai Standard Oil 1930-ban kapott koncessziós megbízást olajkutatásra Bahreinben, ahol két év múlva olajat találtak. Ez a felfedezés erős érdeklődést keltett az arábiai félsziget iránt. Kuvaitban 1933-ban megalapították a Kuwait Oil Company-t. Az óriási Burgan-mezőt 1938-ban fedezték fel.

Az olajkutatás előrehaladásai

A Standard Oil geológusai, akik Bahreinben dolgoztak, látni vélték a földtani szerkezet folytatását Szaúd-Arábiában az Arab-(Perzsa)- öblön át. Hosszas tárgyalás után 1933-ban Abd’al-’Aziz al-Saud király és a kaliforniai Standard Oil megbízottai aláírtak egy koncessziós szerződést. Egy évvel később megkezdték a fúrást egy kupola alakú területen, amit egy közeli falu után Damman Dome-nak neveztek el. Hat fúrólyuk sikertelen volt, de a hetedik - Damman no. 7 - behatolt az az arab képződménybe és olajat eredményezett 1,442 méteres mélységből 1936-ban. Ez a kút azóta 1600 hordó olajat termel naponta. A Ghawar-olajmezőt - a legnagyobb a világon - 1948-ban fedezték fel. 1981-ben érte el az 5,7 millió hordó/nap csúcstermelést.

A kaliforniai Standard Oil 1936-ban eladta érdekeltsége egy hányadát a Texaco vállalatnak. Az új céget 1944-ben átnevezték Arabian American Oil Companynak (ARAMCO). Az ARAMCO 1946-ban befogadott még két partnert: a New Jersey-i Standard Oil (Exxon) és Socony-Vacuumot (Mobil Oil). A szaúdi kormány 1972-ben 25 százalékos tulajdont vásárolt az ARAMCO-ban. Végül az Arabian American Oil Company 1988-ban átalakult 100 százalékos állami vállalattá (Saudi Arabian Oil Company, vagy Saudi ARAMCO).

Szaúd-Arábia, Kuvait és a többi közel-keleti ország, melyben olajat fedeztek fel, sok külföldit alkalmazott a kutatóintézeteknél, és sajátos munkaszerződést kötött külföldi képviseletekkel. Ezek a külföldi kutatók arab tudósokkal együtt több alapvető beszámolót és publikációt készítettek az arab országok természeti kincseiről (K. Szűcs, 1978; Al-Hussaini, 2000; Ziegler, 2002; Pollastro, 2003).

Hét fő esemény jellemzi az Arab-lemez szerkezeti és lerakódási történetét.

1. Az Arab-félsziget szerkezeti története a proterozoikumban (800-640 Ma = millió évvel ezelőtt) kezdődött, amikor egy sor mikrokontinens és szigetív forrt hozzá a Pánafrikai kraton északkeleti széléhez. Ez az esemény egy összeütközéssel tetőződött be kb. 640 millió éve,  metavulkanikus és dioritpluton kőzetek  keletkezését eredményezte.

2. Egy széthúzási fázis következett 620 és 530 millió év között és a hormuzi sóformáció lerakódott a Paleotethys tenger passzív szélén. Ebből alakultak ki a sótömbök, melyekben a nyílt tengeri olajkutak találhatók ma az Arab-(Perzsa-) öbölben. Ugyanakkor alakultak ki az É-D, ÉK-DNy és ÉNy-DK vonulatú blokkos vetők.

3. A kései ordovicium alatt Nyugat-Arábia a déli félteke 60. foka körül terült el és eljegesedett, melyet az óceánszint emelkedése követett a szilur időszakban. A Qusiba organikus anyagban gazdag agyag Közép- és Kelet-Szaúd-Arábia paleozoikus rezervoárjainak anyakőzete.

4. A variszkuszi (hercini) orogenezis (365-255 millió éve) képezi a negyedik fontos szerkezeti deformációt, melyet Afrika öszszeütközése okozott az Amerika - Nyugat Európa kontinenssel. Az Arab-lemez ekkor felemelkedett és keletre dőlt, majd erősen lepusztult. Az unayza durva szemcsés folyami/alluviáis homokkő képezi Kelet-Arábia paleozoikus olajának  fő rezervoárját. A kelet felé vastagodó lerakódásokban (nyolc km maximális vastagság) találhatók a világ legnagyobb olajmezői.

5. A Pangea szuperkontinens szétválása már a perm időszak végén megkezdődött.  A korai triász idején egy széthasadás (rift) keletkezett a Zagrosz-hegység vonalán, melyet a Neotethys-tenger töltött meg. Az Arab-lemez ekkor már az Egyenlítő környékén volt és szerkezetileg stabil maradt az egész jura időszak folyamán. Többnyire mészkő rakódott le a széles, sekély kontinentális padon. Arábia legnagyobb kőolajrendszerei ez alatt a hosszú stabil időszak alatt fejlődtek ki: a Tuwaiq Mountain képződmény mint anyakőzet; blokkos vetők mint migrációs utak; az Arab mészkő formáció mint rezervoár; és a váltakozó an-hidrit mint szigetelő kőzet. A Hith-képződmény regionális szigetelőként szolgál. A kontinentális pad északkeleti szélén homok rakódott le, melyben az óriási kuvaiti olajmezők fejlődtek ki.

6. A Neotethys a kései kréta időszakban megkezdte bezáródását az alpi-himalájai orogenezis következtében. Az összenyomás a variszkuszi vetőket is reaktiválta, melyek aztán olajcsapdákat képeztek.

7. A Zagrosz-orogenezis oka az Arábia és Ázsia közötti összenyomódás volt a harmadidőszakban (35 millió éve). Az Arab-lemez Irán alá bukott (szubdukált) és kialakította a Zagrosz gyűrődési láncolatot. Az Arab- (Perzsa-) öböl  ezen ütközés következtében alakult ki, és így nem egy óceán medencét alkot.

Jelenleg az Arab-félsziget a lemeztektonika tankönyveként szolgálhat. A Vörös-tenger és az Adeni-öböl széthúzódó vonalak; a lemeztől délkeletre van az Owen-Sheba intraóceáni transzform vető; egy aktív konvergens oldal fekszik északra Törökország felé és északkeletre Iránban (Zagrosz-hegység). A Holt-tenger a lemez északnyugati oldalán egy transzform vetőt jelképez.

A jurai Ghawar a világ legnagyobb termelő olajmezője. Dhahran várostól, az ARAMCO székhelyétől 100 kilométerre fekszik nyugat-délnyugati irányban. Nagysága 280x30 kilométer, és hat termőterületre van felosztva. A Ghawar-mező alsó részén feküsznek az alapzatban képződött proterozoikumi blokkvetők.

A Burgan-olajmező, melyet Kuvait 1973-ban államosított, a második legnagyobb a világon. A csúcstermelés 1972-ben 2,41 millió hordó volt naponta. Az olajmező körte alakú, egy 389 km2 -es termelőterülettel. A kréta időszakban Kuvait kissé északra feküdt az Egyenlítőtől. Amint az Afrikai-arábiai-lemez északkeletre mozdult, az ülepedési környezet megváltozott sekély kontinentális padról mélyebb vízterületűre. A gyors tengerszint-süllyedés nagy kiterjedésű agyagos és homokos deltalerakódásokat eredményezett.  Az anyakőzet az alsó-kréta Berriasi Minagish agyagformáció; számos vető szolgál migrációs útként; a jelenlegi termelés a Burgan képződmény négy homokkő rétegszintjéből jön; agyag a szigetelő kőzet és antiklinális dómok a csapdák, melyek az alpi orogenezis alatt alakultak ki. Erős víznyomás van a négy homokkő-rétegszintben, melyek a vetőknél vízbehatolási gondokat okoznak.

A Ghawar és Burgan olajmezők az Arab-lemez északkeleti részén levőkkel egyetemben a világ olajtermelésének igen nagy hányadát adják. Ez a szénhidrogénbőség annak tulajdonítható, hogy a proterozoikum végétől egészen a középső-miocén korú késő alpi (Zagrosz) orogenezisig az Arab-lemezt nem érintették főbb hegységképzési mozgások (erős gyűrődés, rétegeltolódás, metamorfizmus és eruptív tevékenység hiánya). E hosszú nyugalmi periódus alatt a rendkívüli nagyságú kontinentális pad (2000 km széles és 2700 km hosszú) folyamatos üledéksort gyűjtött össze, kivéve három nagyobb eróziós időszakot. Északkelet-Arábia üledékképződési történetét főleg eusztatikus és klímaváltozások irányították. Így pl. az anhidrit szigetelőkőzetek száraz időszakban rakódtak le.

A kőolaj alkonya

A kőolaj nem megújuló energiaforrás, vagyis véges. Így tehát fontos annak az időnek a megállapítása, amikor az olajtermelő terület eléri a csúcshozamát. Az olajcsúcs (oil peak) kifejezés az olaj mennyiségét jelenti a csúcs idején. Hubbert King geofizikus volt az első (Shell Oil kutatólaboratóriuma), aki egy 1956-os előadásában megjósolta, hogy az Egyesült Államok olajtermelése 1970-ben éri el a csúcsot. Ez meg is valósult. Hubbert logisztikus egyenletet alkalmazott a csúcsév kiszámításéra (Hubbert, 1982). Szerinte minden véges erőforrás termelése egy harang alakú görbét eredményez, amikor a hozamot és az időt ábrázoljuk. Hubbert kijelentette, hogy a világ olajtermelésének a csúcsideje "kb. 2000 körül lesz."
Hubbert előjelzései nagy izgalmat keltettek, és 1970 után több más természettudós és közgazdász is elkezdte kutatni a világ olaj- és más energiaforrásainak a termelését (Campbell&Laherrere, 1998; Simmons, 2000). Duncan (2000) kibővítette a tanulmányt az energia/fő érték bevezetésével. Munkáiban az összes energiaforrást olajegyenértékben fejezett ki. Kimutatta, hogy bár a világ energiatermelése 1979-től 1999-ig emelkedett, a világ népessége még nagyobb léptékben nőtt. Valóságos adatokat használt és felbecsülte az 1999-et követő évek termelését. Duncan 1979-et jelölte meg csúcsévként, és egy termelési lejtőt vélt látni 1999-ig. Ezután 1999-től egy meredek csúszást, majd 2012-től egy hirtelen esést jósolt meg a világ energiatermelésében, amit Olduvai-szakadéknak nevezett el. Duncan ugyancsak feltételezte, hogy az OPEC és nem-OPEC olajtermelő görbék keresztezni fogják egymást 2008-ban.

A világ olajtermelése; OPEC és nem-OPEC kereszteződés

Duncan kölcsönösen használja az "ipari", "elektromos" és "elektromagnetikus" szavakat. Az ipari civilizáció kezdetét abban az évben jelöli meg, amikor az olajekvivalens hordó/fő eléri a maximumérték 30 százalékát (1930), míg a végét abban az évben látja, amikor a csökkenő érték ismét 30 százalékra süllyed (kb. 2030-ra). Duncan próbára tette a 2000-es előjelzését és új adatokat használt 2003-ig. A megjósolt lejtő és csúszás nem valósult meg. Az új, módosított ábra egy platót mutat ezek helyett és Duncan áttette a szurdok kezdetét 2012-ről 2008-ra.

Olajekvivalens energiatermelés/fő

Hogy felbecsüljük a világ olajtermelésének csúcsát, ismernünk kell az (1) összes termelés mennyiségét a számítási időpontig; (2) a tartalékokat; (3) és a fel nem fedezett olaj mennyiségét (feltehetőleg megállapítható a múlt trendjéből). Tehát a végső olajtermelés az előbbi három érték összege. A probléma az, hogy a kutatók a szükséges becsült adatokat mindig a termelő országoktól kapják. Az adatok kimutatják, hogy a termelő országok gyakran manipulálják ezeket az értékeket a saját érdekük szerint (az OPEC-országokban a megengedett termelési mennyiség a becsült tartaléktól függ; bevételi megfontolások). Például Szaúd-Arábia tartalékai 1980-tól 1989-ig 258 gigahordó körül mozogtak évente. Viszont 1990-ben a tartalék becslését felemelték 258 gigahordóra, ami nem nagyon hihető. A becslés bizonytalanságai és az emberi manipulációk következtében a globális végső kitermelhető olaj mennyisége 2300 és 1750 gigahordó között ingadozik.


A világ olajtermelése 1965-től 2005-ig, majd extrapoláció 2045-ig

Újraszámítás céljából felhasználhatók a British Petroleum adatai és az ENSZ világnépességi adatai 1965 és 2005 között (British Petroleum, 2006; United Nations, 2006). Ezek az adatok extrapolálhatók (Staniford, 2006) az egy főre jutó jövőbeni olajtermelésre. Azt láthatjuk, hogy az olajtermelés jelenlegi platóját egy éles csökkenés váltja fel 2008-ban. Ezen előjelzés szerint a világ olaja belép az alkony korszakába.
Lehetséges, hogy más elsődleges energiaforrások (földgáz, szén, nukleáris és vízenergia) néhány évig mérsékelni fogják az olajtermelés csökkenését, de ez nem folytatható örökké. A többi elsődleges energiaforrás szintén nem megújuló, kivéve a víz- energiát. A megújuló energiaforrások - szél, nap, biomassza stb. - viszont még fejlesztési stádiumban járnak. Valószínű tehát, hogy minden országnak egyre inkább ki kell fejlesztenie a rendelkezésére álló megújuló energiaforrásokat. A legtöbb ország tisztában van ezzel. Az Európai Unió négy alternatívát tanulmányoz Európa számára a következő 50 évre: (1) visszafordulni a szénhez és a nukleáris energiához; (2) fosszilis energia kereskedésére támaszkodni; (3) fenntartható (megújuló) energiakereskedést folytatni; (3) és használni az összes energiaforrást (Bruggink, 2005)
 

Irodalom
Al-Husseini, M. I. (2000). Origin of the Arabian Plate Structures: Amar Collision and Najd Rift. GeoArabia, Vol. 5.
British Petroleum. (2006). Oil Production, www.
Bruggink, J. J. C. (2005). Quatre pistes pour l’avenir du marché européen de l’ener-gie. Centre de Recherché sur l’Energie de Pays-Bas.
Campbell, C. J., & Laherrčre, J. H. (1998). The End of Cheap Oil. Scientific Ame-rican 278.
Drake Well Museum (1995).http://www.drakewell.org. Titusville, Pennsylvania.
Duncan, R. C. (2000). The peak of world oil production and the road to the Olduvai
Gorge. Geological Society OF America, Pardee Keynote Simposia, pgs. 13, Reno, NV.
Duncan, R. C. (2005-2006). The Olduvai Theory - Energy, Population, and Indust-rial Civilization, The Social Contract, Winter 2005-2006.
Fox, J. S. (1989). Some Geological Aspects of the Oil Creek Valley Region. History of the Petroelum Industry Symposium: September 17-20. The American Asso-ciation of Petroleum Geologists
Hubbert, M. K. (1982). Techniques of Prediction as Applied to Production of Oil and Gas. US Department of Commerce, NBS Special Publication, 631
K-Szucs, F (Project Leader). (1978). Earth Science Program Report, vol. I-II. Ku-wait Institute for Scientific Research, Kuwait
Nawwab, I. I., Speers, P. C., & Hoye, P. F. (1980). ARAMCO and its World, Arabia and the Middle East. Arabian American Oil Company, Dhahran, Saudi Arabia.
Pollastro, R. M. (2003). Total Petroelum Systems of the Paleozoic and Jurassic, Greater Ghawar Uplift and Adjoining Provinces of Central Saudi Arabia and Northern Arabian-Persian Gulf, United States Geological Survey Bulletin 2202-H
Purdy, G. A. (1957). Petroleum: Prehistoric to petrochemicals.
San Joaquin Geological Society. (2002). The History of the Oil Industry. Bakers-field, CA
Simmons, M. R. (2000). Energy in the New Economy: The Limits to Growth, Energy Institute of the Americas
Staniford, S. (2006). The Oil Drum. March, 2006.
United Nations. (2006). Population Division
Ziegler, M. A. (2002). Late Permian to Holocene Paleofacies Evolution of the Ara-bian Plate and its Hydrocarbon Occurrences, GeoArabia, Vol. 6


Természet Világa, 138. évfolyam, 1. szám, 2007. január
http://www.termeszetvilaga.hu/
http://www.chemonet.hu/TermVil/