Бурхливий науково-технічний прогрес і високі темпи розвитку різних галузей науки і світового господарства в XIX - XX ст. призвели до різкого збільшення споживання різних корисних копалин, особливе місце серед яких зайняла нафту.
Нафту почали добувати на березі Євфрату за 6 - 4 тис. Років до нашої ери. Використовувалася вона і як ліки. Стародавні єгиптяни використовували асфальт (окислену нафту) для бальзамування. Нафтові бітуми використовувалися для приготування будівельних розчинів. Нафта входила до складу "грецького вогню". В середні віки нафту використовувалася для освітлення в ряді міст на Близькому Сході, Південній Італії і ін. На початку XIX ст. в Росії, а в середині XIX в. в Америці з нафти шляхом сублімації був отриманий гас. Він використовувався в лампах. До середини XIX в. нафту добувалася в невеликих кількостях з глибоких колодязів поблизу природних виходів її на поверхню. Винахід парового, а потім дизельного і бензинового двигуна призвело до бурхливого розвитку нафтовидобувної промисловості.
Нафта - це рідка природна суміш різноманітних вуглеводнів з невеликою кількістю інших органічних сполук; цінне корисна копалина, що залягають часто разом з газоподібними вуглеводнями; масляниста горюча рідина, що має специфічним запахом, зазвичай коричневого кольору з зеленуватим або іншим відтінком, іноді майже чорна, дуже рідко безбарвна.
Нафта - це гірська порода. Вона відноситься до групи осадових порід разом з пісками, глинами, вапняками, кам'яною сіллю та ін. Ми звикли вважати, що порода - це тверда речовина, з якої складається земна кора і більш глибокі надра Землі. Виявляється, є і рідкі породи, і навіть газоподібні. Одне з важливих властивостей нафти - здатність горіти.
За складом нафта - складна суміш вуглеводнів різної молекулярної маси, головним чином рідких (в них розчинені тверді і газоподібні вуглеводні).
В останні роки завдяки працям геологів, хіміків, біологів, фізиків і дослідників інших спеціальностей удалося з'ясувати основні закономірності в процесах нефтеобразования. В даний час встановили, що нафта органічного походження, тобто вона, як і вугілля, виникла в результаті перетворення органічних речовин.
Процес утворення нафти почався багато мільйонів років тому разом з розвитком життя і триває, до цього дня. Нафта зарахована до невідновлюваних джерел енергії, людина не в силах створити нове родовище нафти за короткий термін.
Нафта і горючий газ накопичуються в пористих породах, які називаються колекторами. Хорошим колектором є пласт пісковика, укладений серед непроникних порід, таких, як глини або глинисті сланці, що перешкоджають витоку нафти і газу з природних резервуарів. Найбільш сприятливі умови для утворення родовищ нафти і газу виникають в тих випадках, коли пласт пісковика зігнутий в складку, звернену склепінням догори. При цьому верхня частина такого купола буває заповнена газом, нижче розташовується нафту, а ще нижче - вода.
Про те, як утворилися родовища нафти і горючого газу, вчені багато сперечаються. Одні геологи - прихильники гіпотези неорганічного походження - стверджують, що нафтові і газові родовища утворилися внаслідок просочування з глибин Землі вуглецю і водню, їх об'єднання у формі вуглеводнів і накопичення в породах - колекторах.
Інші геологи, їх більшість, вважають, що нафта, подібно вугіллю, виникла з органічної маси, похованою на глибину під морські опади, де з неї виділялися горючі рідина і газ. Це органічна гіпотеза походження нафти і горючого газу. Обидві ці гіпотези пояснюють частина фактів, але залишають без відповіді іншу їх частину.
По питанню про вихідний матеріал існували різні думки. Деякі вчені вважали, що нафта виникла з жирів загиблих тварин (риби, планктон і ін.), Інші вважали, що головну роль грали білки, треті надавали великого значення вуглеводам. Тепер доведено, що нафта може утворитися з жирів, білків і вуглеводів, тобто з усієї суми органічних речовин.
Нафта утворюється під поверхнею землі в процесі розкладання морських організмів. Останки крихітних мікроорганізмів, які жили в море і в меншій мірі тих, що жили на суші і були понесені в море хвилями річок, рослини, що ростуть на дні океану - все це перемішується з піском і мулом, що спочивають на дні океану. Такі місця, багаті органічними складовими, стають нефтематерінскіх породою для освіти сирої нафти.
Поступово відкладення стають все товщі і товщі і під власною вагою занурюються все глибше в морське дно. Коли нові пласти накопичуються зверху, тиск на нижні шари зростає в кілька тисяч разів, а температура піднімається на кілька сотень градусів, бруд і пісок тверднуть і перетворюються в глинистий сланець і піщаник, карбонатний осад і залишки раковин утворюють вапняк, а останки мертвих організмів трансформуються в сиру нафту і природний газ.
Як тільки нафту формується, вона починає рухатися вгору, ближче до поверхні землі, оскільки щільність нафти менше щільності морської води, яка наповнює тріщини в породах, пісках і скелях, що утворюють земну кору. Природний газ і сира нафта просочуються в мікроскопічні пори пластів, розташованих вище. Іноді трапляється так, що нафта потрапляє в непроникні шари відкладень або в оточення товстого шару скелястих порід, який не дозволяє їй рухатися далі. Нафта потрапляє в пастку, так утворюються нафтові родовища.
Видобуток нафти ведеться людством з давніх часів. Спочатку застосовувалися примітивні способи: збір нафти з поверхні водойм, обробка піщанику чи вапняку, просоченого нафтою, за допомогою колодязів. Перший спосіб застосовувався ще в Мідії і Сирії, другий - в 15 столітті в Італії. Але початком розвитку нафтової промисловості прийнято вважати час появи механічного буріння свердловин на нафту в 1859 році в США, і зараз практично вся видобута у світі нафту витягається у вигляді свердловин.
За сотню з гаком років розвитку виснажилися одні родовища, було відкрито інші, підвищилася ефективність видобутку нафти, збільшилася нефтеотдача, тобто повнота видобування нафти з пласта. Але змінилася структура видобутку палива.
Головна машина для видобутку нафти і газу - буровий верстат. Перші бурові верстати, що з'явилися сотні років назад, по суті, копіювали робітника з ломом. Тільки лом у цих перших верстатів був важчий і за формою нагадував швидше долото. Він так і називався - бурове долото. Його підвішували на канаті, який то піднімали за допомогою ворота, то опускали. Такі машини називаються ударно-канатними. Їх можна зустріти подекуди і зараз, але це вже вчорашній день техніки: дуже вже повільно пробивають вони отвір в камені, дуже багато витрачають енергії даремно.
Набагато швидше і вигідніше інший спосіб буріння - роторний, при якому свердловина висвердлюється. До ажурною металевою чотириногих вишці висотою з десятиповерховий будинок підвішена товста сталева труба. Її обертає спеціальне пристрій - ротор. На нижньому кінці труби - бур. У міру того як свердловина стає глибше, трубу подовжують. Щоб зруйнована порода не забила свердловину, в неї насосом через трубу нагнітають глинистий розчин. Розчин промиває свердловину, забирає з неї вгору по щілині між трубою і стінами свердловини зруйновану глину, піщаник, вапняк. Одночасно щільна рідина підтримує стінки свердловини, не даючи їм обвалитися.
Але і у роторного буріння є свій недолік. Чим глибше свердловина, тим важче працювати двигуну ротора, тим повільніше йде буріння. Адже одна справа обертати трубу довжиною 5-10 м, коли буріння свердловини тільки починається, і зовсім інше - крутити колону труб довжиною 500 м. А що робити, якщо глибина свердловини досягає 1 км? 2 км?
У 1922 р радянські інженери М. А. Капелюшников, С. М. Волох та Н. А. Корнєв вперше в світі побудували машину для буріння свердловин, в якій не потрібно було обертати бурові труби. Винахідники помістили двигун не вгорі, а внизу, в самій свердловині - поруч з буровим інструментом. Тепер всю потужність двигун витрачав тільки на обертання самого бура.
У цього верстата і двигун був незвичайний. Радянські інженери змусили ту саму воду, яка раніше тільки вимивала зі свердловини зруйновану породу, обертати бур. Тепер, перш ніж досягти дна свердловини, глинистий розчин обертав маленьку турбіну, прикріплену до самого бурового інструменту.
Новий верстат назвали турбобуром, згодом його вдосконалили, і тепер в свердловину опускають кілька турбін, насаджених на один вал. Зрозуміло, що потужність такої "многотурбінной" машини у багато разів більше і буріння йде у багато разів швидше.
Інша чудова бурова машина - електробур, винайдений інженерами А. П. Островським і Н. В. Александровим. Перші нафтові свердловини пробурили електробурів в 1940 р У цієї машини колона труб теж не обертається, працює тільки сам буровий інструмент. Але обертає його не водяний турбіна, а електричний двигун, поміщений в сталеву сорочку - кожух, заповнений маслом. Масло весь час знаходиться під високим тиском, тому що оточує вода не може проникнути в двигун. Щоб потужний двигун міг поміститися у вузькій нафтовій свердловині, довелося робити його дуже високим, і двигун вийшов схожим на стовп: діаметр у нього, як у блюдця, а висота-6-7 м.
Буріння - основна робота при видобутку нафти і газу. На відміну, скажімо, від вугілля або залізної руди нафту і газ не потрібно відокремлювати від навколишнього масиву машинами або вибухівкою, не потрібно піднімати на поверхню землі конвеєром або в вагонетках. Як тільки свердловина досягла нафтоносного пласта, нафта, стиснута в надрах тиском газів і підземних вод, сама з силою спрямовується вгору.
У міру того як нафта виливається на поверхню, тиск зменшується, і залишилася в надрах нафту перестає текти вгору. Тоді через спеціально пробурені навколо нафтового родовища свердловини починають нагнітати воду. Вода тисне на нафту і видавлює її на поверхню по знову ожила свердловині. А потім настає час, коли тільки вода вже не може допомогти. Тоді в нафтову свердловину опускають насос і починають викачувати з неї нафту.