石油

石油^[a]は、自然に発生する黄黒色の液体混合物です。主に炭化水素[ ^{1]で構成され、}地層中に存在します。石油という用語は、自然に発生する未加工の原油と、精製された原油からなる 石油製品の両方を指します。

従来の石油埋蔵量は、主に掘削によって回収されますが、掘削は、関連する構造地質学の研究、堆積盆地の分析、および石油貯留層の特性評価の後に行われます。また、オイルサンドやオイルシェールなどの非従来型の埋蔵量もあり、これらは、水圧破砕などの他の方法で回収されます。

石油は抽出されると、蒸留によって最も簡単に精製および分離され、直接使用または製造に使用するための無数の製品になります。製品には、ガソリン、ディーゼル、灯油、ジェット燃料などの燃料、アスファルトや潤滑油、プラスチックの製造に使用される化学試薬、溶剤、繊維、冷媒、塗料、合成ゴム、肥料、殺虫剤、医薬品、その他数千種類があります。石油は現代生活に欠かせない多種多様な材料の製造に使用されており、^[2]世界では毎日約1億バレル（1,600万立方メートル）が消費されていると推定されています。石油生産は、工業化と経済発展に重要な役割を果たしました。^[3]石油国家として知られる一部の国は、石油生産と貿易を管理することで経済的および国際的な力を大幅に獲得しました。

石油の採掘は環境や人間の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。石油燃料の採掘、精製、燃焼はすべて大量の温室効果ガスを排出するため、石油は気候変動の主因の1つです。その他の環境への悪影響には、石油流出などの直接的な排出や、使用のほぼすべての段階での大気汚染や水質汚染などがあります。これらの環境影響は、人間の健康に直接的、間接的な影響を及ぼします。石油はまた、国内紛争や国家間紛争の原因となっており、国家主導の戦争やその他の資源紛争につながっています。世界経済が気候変動の緩和と再生可能エネルギーおよび電化への移行の一環として石油への依存度を低下させているため、石油生産は2035年までにピークオイルに達すると推定されています^[4]。^[5]

石油という単語は中世ラテン語のpetroleum (文字通り「岩油」)に由来し、これはラテン語の petra (岩、ギリシャ語のpétra πέτραから) と oleum (油、ギリシャ語のélaion ἔλαιονから) から来ている。^{[6] [7]}

この用語の起源は、南イタリアの修道院で、1千年紀の終わりまでに、古い用語「ナフサ」の代替として使われていたことに由来します。^[8]その後、この用語は、ドイツの鉱物学者ゲオルク・バウアー（別名ゲオルギウス・アグリコラ）が1546年に出版した論文「 De Natura Fossilium ^{」など、多数の写本や書籍で使用されました。 [9]} 19世紀後半の石油産業の出現後、この用語は炭化水素の液体形態を指すのに一般的に知られるようになりました。

石油は、何らかの形で古代から使われてきた。4300年以上前、シュメール人が船を作るのにビチューメンを使ったことが記されている。アッカドのサルゴンの誕生伝説を記した粘土板には、わらとビチューメンで閉じられた籠について言及されている。ヘロドトスとシケリアのディオドロスによると、4000年以上前、バビロンの壁や塔の建設にアスファルトが使われた。アルデリッカとバビロンの近くには油田があり、ザキントス島にはピッチの泉があった。^[10]ユーフラテス川の支流の1つであるイッソス川の岸では大量のアスファルトが見つかった。古代ペルシャの粘土板には、上層社会では石油が医療や照明に使われていたことが記されている。

古代中国における石油の使用は、2000年以上前に遡ります。最も古い中国の文献の1つである易経には、精製されていない生の石油が中国で初めて発見され、抽出され、使用されたのは紀元前1世紀であったと記されています。[^{説明が必要]}さらに、中国人は紀元前4世紀という早い時期に石油を燃料として使用したことを最初に記録しました。^{[11] [12] [13]}紀元347年までに、中国では竹で掘った井戸から石油が生産されていました。^{[14] [15]}

7世紀、石油はギリシャ火薬の必須成分の一つであった。ギリシャ火薬は、当時コンスタンティノープルを攻撃していたアラブの船に対してビザンチン帝国のギリシャ人が使用した焼夷弾兵器である。^[16]原油はペルシャの化学者によって蒸留されており、アブー・バクル・アル・ラーズィー（ラーズィース）などのアラビア語のハンドブックに明確に記述されている。^[17]バグダッドの街路は、その地域の天然の油田から採取できるようになった石油から作られた タールで舗装された。

9世紀には、現在のアゼルバイジャンのバクー周辺で油田が開発されました。これらの油田は、10世紀にペルシャの地理学者アブー・バクル・アル・ラーズィーによって記述され、 13世紀にはマルコ・ポーロによって記述されており、マルコ・ポーロは、これらの油井からの産出量を数百隻の船に積んだと記しています。 ^[18]アラブとペルシャの化学者も原油を蒸留して、軍事目的で可燃性製品を製造していました。イスラム教のスペインを通じて、12世紀までに西ヨーロッパで蒸留が可能になりました。^[19]ルーマニアでも13世紀から存在しており、păcurăとして記録されています。^[20]

1415年から1450年頃には、ペンシルベニア州西部のセネカ族やその他のイロコイ族によって、4.5～6メートル（15～20フィート）の高度な油田が掘られていた。フランスの将軍ルイ・ジョゼフ・ド・モンカルムは、 1750年にデュケイン砦を訪れた際に、セネカ族が儀式の火や治療用のローションとして石油を使用しているのを目撃した。 ^[21]

ミャンマーを訪れた初期のイギリス人探検家は、 1795年には何百もの手掘りの井戸が稼働していたイェナンヤウンを拠点とする石油採掘産業が繁栄していたことを記録している。^[22]

メルクヴィラー・ペッヘルブロンは、石油が採掘され使用されたヨーロッパ初の場所と言われています。現在も活動中のエルドペッヒクヴェレは、石油が水と混ざった泉で、1498年以来、主に医療目的で使用されています。

19世紀半ばには世界各地で活動があった。バキンスキー鉱山技師団のアレクセーエフ少佐率いるグループは1846年にバクーのビビ・ヘイバト地方で手掘りの井戸を掘った。^[23]ドレイクの井戸と同じ年に、ウェストバージニア州にエンジン掘削の井戸があった。^{[24]初期の商業用井戸は1853年に}ポーランドで手掘りされ、1857年には近隣のルーマニアでも手掘りされた。ほぼ同時期に、世界初の小規模な石油精製所がポーランド（当時はオーストリア）のヤスウォに開設され、その後まもなくルーマニアのプロイェシュティにさらに大規模な精製所が開設された。当時オスマン帝国の属国であったルーマニアは、1857年の年間原油生産量が275トンで、国際統計に公式に記録された世界初の国である。^{[25] [26]}

1858年、ゲオルク・クリスティアン・コンラート・フナウスはドイツのヴィーツェで褐炭を掘削中に大量の石油を発見した。ヴィーツェは後にヴィルヘルム朝時代にドイツの消費量の約80%を供給した。^[27] 1963年に生産は停止したが、ヴィーツェには1970年から石油博物館が設けられた。^[28]

オイルサンドの採掘は18世紀から行われています。^{[29]ニーダーザクセン州の}ヴィーツェでは、18世紀から天然アスファルト/ビチューメンの採掘が行われています。^[30]ペッヘルブロンとヴィーツェの両方で、石炭産業が石油技術を支配していました。^[31]

化学者ジェームズ・ヤングは1847年にダービーシャー州リッディングス・アルフレトンの炭鉱で天然の石油の浸出に気づき、そこからランプの油として使える軽くて薄い油を蒸留し、同時に機械の潤滑に適したより粘性の高い油も得た。1848年、ヤングは原油を精製する小さな会社を設立した。^[32]

ヤングは最終的に、炭を低温で蒸留することで石油に似た液体を作り出すことに成功し、この液体を浸出油と同じように処理すると、同様の生成物が得られた。ヤングは、ゆっくりと蒸留することで、そこからいくつかの有用な液体が得られることを発見し、そのうちの1つを「パラフィン油」と名付けた。これは、低温で凝固してパラフィンワックスに似た物質になるためである。^[32]

これらの油と固形パラフィンワックスを石炭から生産することが、1850年10月17日付の彼の特許の対象となった。1850年、ヤング・アンド・メルドラムとエドワード・ウィリアム・ビニーは、ウェスト・ロージアンのバスゲートでEWビニー＆カンパニー、グラスゴーでE.メルドラム＆カンパニーという名称でパートナーシップを結んだ。バスゲートの工場は1851年に完成し、世界初の近代的な石油精製所を備えた、真に商業的な石油工場となった。^{[33] [説明が必要]}

世界初の石油精製所は1856年にオーストリアのイグナツィ・ウカシェヴィチによって建設されました。^[34]彼の功績には、油の浸出から灯油を蒸留する方法の発見、現代の灯油ランプの発明（1853年）、ヨーロッパ初の近代的な街灯の導入（1853年）、世界初の近代的な石油「鉱山」の建設（1854年）などがあります。^[35]クロスノ近郊のボブルカ（2020年現在も稼働中）。

北米および世界中で照明燃料としての石油の需要が急速に増加しました。 ^[36]

アメリカ大陸で最初の油井は、1859年にエドウィン・ドレイクによって、現在ペンシルベニア州チェリーツリー・タウンシップのドレイク油井と呼ばれる場所で掘削されました。この油井には関連会社もあり、大規模な石油掘削ブームを引き起こしました。^[37]

カナダで最初の商業用油井は、1858年にオンタリオ州オイルスプリングス（当時はカナダ西部）で操業を開始しました。 ^[38]実業家のジェームズ・ミラー・ウィリアムズは、 1855年から1858年の間にいくつかの油井を掘り、地下4メートルの豊富な石油埋蔵量を発見しました。^{[39] [指定]}ウィリアムズは1860年までに150万リットルの原油を採掘し、その大部分を灯油ランプの油に精製しました。ウィリアムズの油井は、ドレイクのペンシルベニアでの操業の1年前に商業的に採算が取れ、北米で最初の商業用油井であると主張することもできます。^{[40]オイルスプリングスの発見は}石油ブームを引き起こし、何百人もの投機家と労働者がこの地域に集まりました。掘削の進歩は1862年まで続き、地元の掘削業者ショーはスプリングポール掘削法を使用して深さ62メートルに到達しました。^{[41] 1862年1月16日、}天然ガスの爆発によりカナダ初の石油噴出が始まり、1日あたり480立方メートル（3,000バレル）の石油が噴出した。^[42] 19世紀末までにロシア帝国、特にアゼルバイジャンのブラノーベル社が石油生産をリードするようになった。^[43]

石油へのアクセスは、20世紀のいくつかの軍事紛争において、今もなお大きな要因となっている。その中には第二次世界大戦も含まれ、当時は石油施設が主要な戦略的資産であり、広範囲に爆撃された。 ^[44]ドイツのソ連侵攻には、封鎖に苦しむドイツ軍に切望されていた石油供給源となるバクー油田の占領も目的とされていた。 ^[45]

20世紀初頭の北米での石油探査により、米国は20世紀半ばまでに最大の産油国となった。米国の石油生産は1960年代にピークを迎え、総生産量ではサウジアラビアとソ連に追い抜かれた。^{[46] [47] [48]}

1973年、サウジアラビアと他のアラブ諸国は、 1973年10月のヨム・キプール戦争でイスラエルを支援した米国、英国、日本、その他の西側諸国に対して石油禁輸措置を課しました。 ^[49]この禁輸措置は石油危機を引き起こしました。その後、 1979年の石油危機が続き、これはイラン革命をきっかけとした石油生産の減少によって引き起こされ、石油価格が2倍以上に上昇しました。

2度の石油価格ショックは、世界政治と世界経済に多くの短期的、長期的な影響を及ぼした。^[50]政府の政策によって 促進された、他の燃料、特に石炭と原子力への代替とエネルギー効率の改善の結果として、需要の持続的な減少をもたらした。^[51]高油価はまた、アラスカのプルドーベイ、英国とノルウェーの北海沖合油田、メキシコのカンタレル沖合油田、カナダのオイルサンドなど、非OPEC諸国による石油生産への投資を誘発した。^[52]

自動車燃料の需要の約90％は石油で賄われています。石油は米国の総エネルギー消費量の40％を占めていますが、発電に占める割合はわずか1％です。^[53]石油は、ほとんどの車両を動かす携帯可能な高密度エネルギー源として、また多くの工業用化学物質の原料として、世界で最も重要な商品の一つとなっています。

2018年現在、石油生産国上位3カ国は、米国、ロシア、サウジアラビアである。^{[54] 2018年には、}水圧破砕法や水平掘削法の発達もあり、米国が世界最大の生産国となった。^[55]

世界で容易にアクセスできる埋蔵量の約80%は中東にあり、そのうち62.5%はサウジアラビア、アラブ首長国連邦、イラク、カタール、クウェートのアラブ5か国から産出されている。世界の石油の大部分は、アサバスカ油砂のビチューメンやオリノコベルトの超重質油など、非在来型資源として存在している。特にカナダでは、オイルサンドから相当量の石油が採掘されているが、石油の採掘には大量の熱と水が必要で、従​​来の原油に比べて正味エネルギー含有量がかなり低いため、物流上および技術的なハードルが残っている。そのため、カナダのオイルサンドは、近い将来、1日あたり数百万バレル以上の生産は見込まれていない。^{[56] [57] [58]}

石油は、さまざまな液体、気体、固体の成分で構成されています。軽い炭化水素は、メタン、エタン、プロパン、ブタンなどのガスです。それ以外の液体と固体の大部分は、主に重い有機化合物、多くの場合炭化水素（CとHのみ）です。石油混合物中の軽い炭化水素の割合は、油田によって異なります。^[59]

油井は主に原油を生産する。地表の圧力は地下よりも低いため、ガスの一部は溶解状態から抜け出し、随伴ガスまたは溶解ガスとして回収（または燃焼）される。ガス井は主に天然ガスを生産する。しかし、地下の温度は地表よりも高いため、ガスにはペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの重質炭化水素（「天然ガス凝縮物」、しばしば凝縮物と略される）が含まれる場合がある。凝縮物は外見がガソリンに似ており、成分は揮発性の 軽質原油の一部に似ている。^{[60] [61]}

原油に含まれる炭化水素は主にアルカン、シクロアルカン、さまざまな芳香族炭化水素ですが、その他の有機化合物には窒素、酸素、硫黄、および微量の鉄、ニッケル、銅、バナジウムなどの金属が含まれています。多くの油層には生きたバクテリアが含まれています。^[62]原油の正確な分子組成は地層ごとに大きく異なりますが、化学元素の割合は次のようにかなり狭い範囲内で変化します。^[63]

原油には4種類の炭化水素が含まれています。それぞれの相対的な割合は油ごとに異なり、それぞれの油の特性を決定します。^[59]

ペンタン（C ₅ H ₁₂）からオクタン（C ₈ H ₁₈）までのアルカンはガソリンに精製され、ノナン（C ₉ H ₂₀）からヘキサデカン（C ₁₆ H ₃₄）までのアルカンはディーゼル燃料、灯油、ジェット燃料に精製されます。16個を超える炭素原子を持つアルカンは、燃料油や潤滑油に精製できます。より重い範囲では、パラフィンワックスは約25個の炭素原子を持つアルカンであり、アスファルトは35個以上ですが、これらは通常、現代の製油所でより価値の高い製品に分解されます。最も軽い画分、いわゆる石油ガスは、コストに応じてさまざまな処理を受けます。これらのガスは、燃やされるか、液化石油ガスとして販売されるか、製油所のバーナーの動力として使用されます。冬季には、ブタン（C ₄ H ₁₀）がガソリンプールに大量に混合されます。これは、ブタンの蒸気圧が高いため、冷間始動が容易になるためです。

芳香族炭化水素は、 1 つ以上のベンゼン環を持つ不飽和炭化水素です。これらは煤けた炎を出して燃える傾向があり、多くは甘い香りがします。中には発がん性のものもあります。

これらのさまざまな成分は、石油精製所で分留によって分離され、ガソリン、ジェット燃料、灯油、その他の炭化水素分画が生成されます。

油サンプルの成分は、ガスクロマトグラフィーと質量分析法で測定できます。^[65]油中には共溶出する炭化水素が多数存在するため、その多くは従来のガスクロマトグラフィーでは分離できません。この炭化水素の未分離の複合混合物（UCM）は、風化した油や油にさらされた生物の組織からの抽出物を分析するときに特に顕著になります。

原油は、その組成によって外観が大きく異なります。通常は黒または暗褐色です (黄色がかった、赤みがかった、または緑がかった場合もあります)。貯留層では、通常、天然ガスと共存しています。天然ガスは軽いため、石油の上に「ガスキャップ」を形成し、塩水はほとんどの原油よりも重いため、通常は原油の下に沈みます。原油は、カナダのアサバスカ油砂のように、砂と水が混ざった半固体の形で見つかることもあり、そこでは通常、原油ビチューメンと呼ばれます。カナダでは、ビチューメンは、粘り気があり、黒く、タールのような原油であり、非常に濃く重いため、流動する前に加熱または希釈する必要があります。^{[66]ベネズエラの}オリノコ油砂にも大量の石油がありますが、そこに閉じ込められた炭化水素はカナダよりも流動性が高く、通常は超重質油と呼ばれます。これらのオイルサンド資源は、従来の油井法で抽出できる石油と区別するために非在来型石油と呼ばれています。カナダとベネズエラには、推定3.6兆バレル（570 × 10 ⁹  m ³）のビチューメンと超重質油があり、これは世界の在来型石油埋蔵量の約2倍です。^[67]^

石油は、動物プランクトンや藻類などの化石化した有機物から得られる 化石燃料です。^{[70] [71]}これらの残骸の多くは海や湖の底に沈み、好気的に分解するよりも速く、よどんだ水（溶存酸素のない水）や泥やシルトなどの堆積物に覆われました。この堆積物の約1メートル下では、水の酸素濃度が低く、0.1 mg/L未満であり、無酸素状態でした。温度も一定に保たれていました。^[71]

さらに地層が海底や湖底に沈むと、下層で高熱と高圧力が蓄積した。このプロセスにより、有機物はまず世界中のさまざまなオイルシェールに含まれるケロゲンと呼ばれるワックス状の物質に変化し、その後、カタゲネシスと呼ばれるプロセスを経て、さらに熱を加えて液体や気体の炭化水素に変化した。石油の形成は、高温または高圧、もしくはその両方でのさまざまな主に吸熱反応による炭化水素の熱分解によって起こる。 ^{[71] [72]}これらの段階については、以下で詳しく説明する。

酸素が豊富にない場合、堆積物や水の層に埋もれた有機物は、好気性細菌による分解が妨げられます。しかし、嫌気性細菌は、その物質を他の反応物の供給源として利用することで、その物質に含まれる硫酸塩と硝酸塩をそれぞれH ₂ SとN ₂に還元することができます。このような嫌気性細菌のおかげで、最初はこの物質は主に加水分解によって分解し始めました。多糖類とタンパク質は、それぞれ単糖とアミノ酸に加水分解されました。これらは、細菌の酵素によってさらに加速的に嫌気的に酸化されました。たとえば、アミノ酸は酸化的脱アミノ化を経てイミノ酸になり、これがさらに反応してアンモニアとα-ケト酸になりました。単糖類は最終的にCO ₂とメタンに分解されました。アミノ酸、単糖類、フェノール、アルデヒドの嫌気的分解生成物は、フルボ酸に結合しました。脂肪とワックスは、このような穏やかな条件下では、広範囲に加水分解されなかった。^[71]

以前の反応で生成されたフェノール化合物の一部は殺菌剤として働き、放線菌目の細菌も抗生物質化合物（例：ストレプトマイシン）を生成しました。したがって、嫌気性細菌の作用は水または堆積物の下約10メートルで停止しました。この深さの混合物には、フルボ酸、未反応および部分的に反応した脂肪とワックス、わずかに変化したリグニン、樹脂、およびその他の炭化水素が含まれていました。 ^[71]より多くの有機物層が海底または湖底に沈殿するにつれて、低地で高熱と圧力が発生しました。^[72]その結果、この混合物の化合物はよく理解されていない方法で結合してケロジェンになり始めました。結合は、フェノールとホルムアルデヒド分子が尿素ホルムアルデヒド樹脂に反応するのと同様に起こりましたが、ケロジェンの形成は、より多様な反応物質のためにより複雑な方法で起こりました。嫌気性分解の始まりから始まるケロジェン形成の全過程は、成分の溶解と再結合による物質の変化を意味する言葉である「ディアジェネシス」と呼ばれます。 ^[71]

ケロジェンの形成は地表から約 1 kmの深さまで続き、その温度は 50 °C前後に達することがあります。ケロジェンの形成は、有機物と化石燃料の中間点を表しています。ケロジェンは酸素にさらされて酸化され、失われる場合もあれば、地殻のより深いところに埋もれて、石油などの化石燃料にゆっくりと変化する条件にさらされる場合もあります。後者はカタジェネシスによって起こり、その反応は主にケロジェンのラジカル 転位でした。これらの反応には数千年から数百万年かかり、外部反応物は関与していませんでした。これらの反応のラジカル性のため、ケロジェンは 2 種類の生成物、つまり H/C 比の低いもの (アントラセンまたはそれに類似した生成物) と H/C 比の高いもの (メタンまたはそれに類似した生成物)、つまり炭素を多く含む生成物または水素を多く含む生成物に反応しました。カタジェネシスは外部の反応物から遮断されていたため、結果として得られる燃料混合物の組成は、反応化学量論を介してケロジェンの組成に依存していました。ケロジェンには、タイプI（藻類）、タイプII（リプチン質）、タイプIII（腐植質）の3種類があり、それぞれ主に藻類、プランクトン、木本植物（この用語には樹木、低木、つる植物が含まれます）から形成されました。^[71]

カタジェネシスは、60～数百℃という比較的低温（商業的な熱分解プラントと比較した場合）で起こったにもかかわらず、熱分解的であった。熱分解が可能になったのは、反応時間が長いためである。カタジェネシスの熱は、地殻の放射性物質、特に⁴⁰ K、²³² Th、²³⁵ U、²³⁸ Uの分解によって生じた。熱は地温勾配によって変化し、通常は地表から1kmの深さごとに10～30℃であった。しかし、異常なマグマの貫入によって、局所的に大きな加熱が行われた可能性もある。^[71]

地質学者は、石油が形成される温度範囲を「オイルウィンドウ」と呼ぶことが多い。^{[73] [74] [71]}最低温度以下では、石油はケロゲンの形で閉じ込められたままである。最高温度以上では、石油は熱分解のプロセスによって天然ガスに変換される。時には、非常に深いところで形成された石油が移動し、はるかに浅いレベルで閉じ込められることがある。アサバスカオイルサンドはその一例である。^[71]

1850年代半ばにロシアの科学者が、上記のメカニズムに代わる仮説として、石油が非生物起源（無機的な手段で形成された石油）であるという仮説を提唱したが、これは地質学的および地球化学的証拠と矛盾している。^[75]非生物起源の石油源は発見されているが、商業的に利益を生む量ではなかった。「論争は非生物起源の石油埋蔵量が存在するかどうかではない」と米国石油地質学者協会のラリー・ネイションは述べた。「論争は、非生物起源の石油埋蔵量が地球全体の埋蔵量にどれだけ貢献するか、そして地質学者がそれらの探索にどれだけの時間と労力を費やすべきかということである」^[76]

石油貯留層が形成されるには、次の 3 つの条件が満たされている必要があります。

• 炭化水素物質を豊富に含む根源岩は、地中の熱で石油に変わるほど深く埋まっている。
• 多孔質で透水性の貯留岩石に蓄積され、
• キャップロック（シール）またはその他のメカニズムは、石油が地表に漏れるのを防ぎます。これらの貯留層内では、流体は通常、油層の下に水層、その上にガス層がある 3 層のケーキのように形成されますが、各層のサイズは貯留層によって異なります。ほとんどの炭化水素は岩や水よりも密度が低いため、隣接する岩層を通って上方に移動し、地表に到達するか、上部の不浸透性岩によって多孔質の岩（貯留層と呼ばれる）内に閉じ込められることがよくあります。ただし、このプロセスは地下水の流れの影響を受け、石油は貯留層に閉じ込められる前に、水平方向に数百キロメートル、または短い距離でも下方に移動することがあります。炭化水素がトラップに集中すると油田が形成され、そこから掘削とポンプで液体を抽出できます。

石油と天然ガスを生成する反応は、多くの場合、一次分解反応としてモデル化されます。一次分解反応では、炭化水素が一連の並行反応によって石油と天然ガスに分解され、石油は最終的に別の一連の反応によって天然ガスに分解されます。後者のセットは、石油化学工場や石油精製所で定期的に使用されます。

石油は主に石油掘削によって回収されてきた（天然の石油源はまれである）。掘削は、構造地質学（貯留層規模）、堆積盆地分析、貯留層特性（主に地質学的貯留層構造の多孔性と浸透性の観点から）の研究の後に行われる。 ^{[77] [78]}原油を抽出するために油層に井戸が掘られる。貯留層が最初に掘削された後、しばらくの間は、貯留層の自然圧力を利用して石油を地表に押し出す「自然揚水」生産方法で十分である。中東などの一部の貯留層では、自然圧力は長期間にわたって十分である。しかし、ほとんどの貯留層では、自然圧力は最終的に消失する。その後、石油は「人工揚水」手段を使用して抽出されなければならない。時間が経つにつれて、これらの「一次」方法は効果が低下し、「二次」生産方法が使用される場合がある。一般的な二次方法は「水攻法」、つまり貯留層に水を注入して圧力を高め、石油を掘削したシャフトまたは「坑井」に押し出す方法です。最終的には、蒸気、二酸化炭素、その他のガスまたは化学物質を貯留層に注入して石油の流動特性を高める「三次」または「強化」石油回収法が使用される場合があります。米国では、一次生産法は毎日生産される石油の 40 パーセント未満を占め、二次方法は約半分、三次回収法は残りの 10 パーセントを占めています。石油/タール砂およびオイルシェール鉱床から石油 (または「ビチューメン」) を抽出するには、砂またはシェールを採掘して容器またはレトルトで加熱するか、または「原位置」法を使用して鉱床に加熱した液体を注入し、石油で飽和した液体をポンプで送り出す必要があります。

油を食べるバクテリアは、地表に漏れ出した油を分解する。オイルサンドは、部分的に分解された油がまだ漏れ出し、分解されつつある貯留層であるが、移動する油が非常に多いため、大半が漏れ出したにもかかわらず、依然として大量の油が残っている。これは、従来の油層で見つかる量よりも多い。原油の軽い部分が最初に破壊され、その結果、カナダでは原油ビチューメン、ベネズエラでは超重質原油と呼ばれる、非常に重い原油を含む貯留層が形成される。これら2つの国は、世界最大のオイルサンドの埋蔵量を有する。^[79]

一方、オイルシェールは、閉じ込められた炭化水素を原油に変えるのに十分な時間熱や圧力にさらされていない根源岩です。技術的に言えば、オイルシェールは必ずしも頁岩ではなく、油を含んでいませんが、ケロゲンと呼ばれる不溶性の有機固体を含む細粒の堆積岩です。岩石中のケロゲンは、熱と圧力を使用して自然のプロセスをシミュレートすることで原油に変換できます。この方法は何世紀にもわたって知られており、1694年に英国特許第330号として「ある種の石から大量のピッチ、タール、および油を抽出して製造する方法」として特許を取得しました。オイルシェールは多くの国で発見されていますが、米国は世界最大の鉱床を保有しています。^[80]

石油業界では、一般的に原油を、生産された地理的位置（例：ウエスト・テキサス・インターミディエイト、ブレント、オマーン）、API比重（石油業界の密度の尺度）、硫黄含有量で分類しています。原油は、密度が低い場合は軽質、密度が高い場合は重質、軽質と重質の中間の密度の場合は中質とみなされます。^[81]さらに、硫黄の含有量が比較的少ない場合はスイート、硫黄を多量に含む場合はサワーと呼ばれることがあります。 ^[82]

地理的な位置は、製油所への輸送コストに影響するため重要です。軽質原油は重質原油よりもガソリンの収量が高いため好まれ、一方スイートオイルはサワーオイルよりも高価です。スイートオイルは環境問題が少なく、消費国の燃料に課せられた硫黄基準を満たすための精製が少なくて済むためです。各原油には独自の分子特性があり、石油研究所での原油分析によって明らかになります。^[83]

原油の分子特性が決定され、原油が分類された地域から産出された原油は、世界中で価格の基準として使用されています。一般的な基準原油には以下のものがあります。 ^[84]

• ウエスト・テキサス・インターミディエイト（WTI）は、オクラホマ州クッシングで北米向けに出荷される、非常に高品質で甘く軽い石油です。
• ブレントブレンドは、北海の東シェトランド海盆のブレントおよびニニアンシステムの油田から採掘された15の原油から構成されています。この原油はシェトランドのサロム・ヴォー・ターミナルに陸揚げされました。西に流れるヨーロッパ、アフリカ、中東の原油生産は、この原油を基準に価格が決まる傾向があり、これがベンチマークとなっています。
• ドバイ・オマーン、アジア太平洋地域に流れる中東の酸性原油のベンチマークとして使用される
• タピス（マレーシア産、極東産の軽質油の基準として使用される）
• ミナス（インドネシア産、極東重質油の基準として使用される）
• OPEC基準バスケットは、さまざまなOPEC（石油輸出国機構）諸国からの石油ブレンドの加重平均である。
• ミッドウェイ・サンセット・ヘビー、カリフォルニアの重質油の価格設定に使われる^{[85] [検証失敗]}
• 西カナダ産は、新興の重質、高TAN（酸性）原油のベンチマーク原油を選択します。^[86]

これらのベンチマークとなる石油の生産量は毎年減少しているため、実際に納品されるのは他の石油であることが多い。基準価格はクッシングで納品されるウェスト・テキサス・インターミディエイトであるかもしれないが、実際に取引される石油はアルバータ州ハーディスティーで納品される割引されたカナダ産重質油（ウェスタン・カナディアン・セレクト）である可能性があり、シェトランドで納品されるブレントブレンドの場合、プリモルスク港で納品される割引されたロシア産輸出ブレンドである可能性がある。^[87]

石油は抽出されると、蒸留によって精製・分離され、ガソリン、ディーゼル、灯油からアスファルト、化学試薬（エチレン、プロピレン、ブテン、アクリル酸、 パラキシレン^[88] ）まで、直接使用または製造に使用されるさまざまな製品に加工されます。これらはプラスチック、農薬、医薬品の製造に使用されます。^[89]

量的に見ると、石油のほとんどは内燃機関の燃料に変換されます。価値的に見ると、石油は医薬品やプラスチックなどの多くの高価値製品を含む石油化学産業を支えています。

石油は、その体積のほとんどが、燃料油とガソリンへの精製に使用されています。これらは両方とも重要な一次エネルギー源です。石油に含まれる炭化水素の84％は、ガソリン、ディーゼル、ジェット、暖房、その他の燃料油、液化石油ガスなどの燃料に変換されます。^[90]

石油は、エネルギー密度が高く、輸送しやすく、比較的豊富に存在することから、1950年代半ば以降、世界で最も重要なエネルギー源となっている。石油はまた、医薬品、溶剤、肥料、農薬、プラスチックなど、多くの化学製品の原料でもある。エネルギー生産に使われない16%は、これらの他の材料に変換される。石油は、地球の地殻の一部の上層部の多孔質の岩層に存在している。また、オイルサンド（タールサンド）にも石油が含まれている。既知の石油埋蔵量は、通常、オイルサンドなしで190 km ³（1.2兆バレル（短期スケール））、^[91]またはオイルサンドありで595 km ³（3.74兆バレル）と推定されている。^[92]現在の消費量は1日あたり約8400万バレル（13.4 × 10 ⁶  m ^{3 ）、または年間4.9 km 3}であり、現在の需要が変わらなければ、残りの石油供給量はわずか120年分しか残っていない。^[93]しかし、最近の研究では、その数字は約50年であるとされている。^{[94] [95]} ^

燃焼エンジンの燃料に密接に関連しているのは、潤滑剤、グリース、粘度安定剤です。これらはすべて石油から作られています。

多くの医薬品は、多段階のプロセスを経てではあるが、石油から作られています。^{[要出典]現代医学は、構成要素、}試薬、溶媒の供給源として石油に依存しています。^[96]同様に、殺虫剤、除草剤などのほぼすべての農薬は石油から作られています。農薬は、病原体を駆除し、作物の収穫量を増やすことで、平均寿命に大きな影響を与えてきました。医薬品と同様に、農薬は本質的に石油化学製品です。ほぼすべてのプラスチックと合成ポリマーは、モノマーの供給源である石油から作られています。アルケン（オレフィン）は、これらの前駆体分子の重要なクラスの1つです。

• ワックス、冷凍食品の包装などに使われる。パラフィンワックス、石油由来。^[97]
• 硫黄とその誘導体硫酸。硫化水素は石油留分から硫黄を取り除いたときに生成される生成物です。硫化水素は元素硫黄に酸化され、その後硫酸になります。
• バルクタールとアスファルト
• 石油コークスは、特殊炭素製品や固形燃料として使用されます。

1950年代には、ペルシャ湾から米国に輸送される石油の価格の33％を輸送費が占めていましたが^[101]、1970年代の超大型タンカーの開発により、輸送費は米国におけるペルシャ原油価格のわずか5％にまで下がりました^[101] 。過去30年間の原油価値の上昇により、2010年には配送された商品の最終コストに占める輸送費の割合は3％未満でした。

原油はNYMEXとICEの両取引所で先物として取引されている。^[118]先物契約とは、買い手と売り手が将来の特定の日に特定の量の原油を購入し、引き渡すことに同意する契約である。契約は1000バレルの倍数をカバーし、最大9年先まで購入することができる。^[119]

• 
  1800 年からの消費の指標となる世界の化石炭素排出量。

    合計

    油
• 
  1970年からの年間世界エネルギー使用量の割合。^[120]
• 
  1980 年から 2006 年までの 1 日の石油消費量。
• 
  1980年から2006年までの地域別の石油消費量の割合:

    私たち

    ヨーロッパ

    アジア・オセアニア

  。
• 
  1980 年から 2007 年までの地域別の石油消費量。

米国エネルギー情報局（EIA）の2021年の推定によると、世界では1日あたり9,726万バレルの石油が消費されている。^[121]

この表は、2011年に消費された石油の量を1日当たり1000バレル（1,000 bbl）と1日当たり1000立方メートル（1,000 m ^{3 ）で表したものである。 [122] [123]}

出典：米国エネルギー情報局^[124]

人口データ: ^[125]

この州では石油生産のピーク^{はすでに過ぎている}

²この国は主要な石油生産国ではない

石油業界の用語では、生産とは文字通りの製品の生産ではなく、埋蔵量から抽出された原油の量を指します。

2011年、2009年、2006年の純輸出量（千バレル/日、千m3 ^/日）の順位は次のとおりです。

出典：米国エネルギー情報局^[128]

この州では生産ピーク^{はすでに過ぎている}

²カナダの統計は、同国が原油の輸入国であると同時に輸出国でもあり、米国市場向けに大量の石油を精製しているという事実によって複雑になっている。カナダは米国の石油および石油製品の輸入の主要供給国であり、2007年8月には平均250万バレル/日（40万m3 ^/日）を輸入した。^[129]

世界の総生産量/消費量（2005 年現在）は、1 日あたり約 8,400 万バレル（13,400,000 m ³ /日）です。

2011年、2009年、2006年の純輸入量（千バレル/日、千立方メートル^/日）の順位は次のとおりです。

出典：米国エネルギー情報局^[130]

石油生産量が消費量の10%以下の国。

出典: CIAワールドファクトブック^{[検証失敗]}

2018年現在、世界の年間温室効果ガス排出量^[update]の約4分の1は、石油の燃焼による二酸化炭素（および産業からのメタン漏れ）です。 ^{[132] [133] [b]}石炭の燃焼と並んで、石油の燃焼は大気中のCO2増加の最大の原因です_。 [ ^{134] [135]} 大気中のCO2_は、過去150年間で、 それ以前の80万年間の180〜300 ppmvから、現在のレベル415 ppmv以上に上昇しました。^{[137] [138] [139]北極}の気温上昇により、北極の氷床の最小面積は4,320,000 km2（1,670,000平方マイル）に^減少しており、1979年に衛星測定が開始されて以来、ほぼ半分になっています。^[140]

海洋酸性化とは、大気中の二酸化炭素（CO2 _）の吸収によって引き起こされる地球の海洋の酸性度の上昇である。炭酸カルシウムの飽和状態は、海洋への二酸化炭素の吸収とともに低下する。^[141]この酸性度​​の上昇はすべての海洋生物を阻害し、小型生物や殻付き生物（ホタテ貝を参照）に大きな影響を与える。^[142]

石油採掘とは、簡単に言えば油層（油田）から石油を取り出すことです。油層から石油を採掘する方法は数多くあります。例えば、機械的な振動、^[143]油中水エマルジョン、油と水を分離する乳化破壊剤と呼ばれる特殊化学物質などです。石油採掘はコストがかかり、環境にも悪影響を与えることがよくあります。沖合での石油採掘と採掘は、周囲の海洋環境を乱します。^[144]

タンカー船の事故による原油や精製燃料の流出は、アラスカ、メキシコ湾、ガラパゴス諸島、フランス、その他多くの場所で自然生態系や人々の生活に損害を与えました。

事故で流出した原油の量は数百トンから数十万トンに及ぶ（例：ディープウォーター・ホライズン原油流出事故、SSアトランティック・エンプレス号、アモコ・カディス号）。エクソン・バルディーズ号原油流出事故のように、より小規模な流出でも生態系に大きな影響を与えることがすでに証明されている。

海上での油流出は、一般的に陸上での流出よりはるかに被害が大きい。油膜が数百海里にわたって広がり、海岸を薄い油膜で覆う可能性があるからだ。油膜に覆われた海鳥、哺乳類、貝類、その他の生物は死に至る可能性がある。陸上での油流出は、流出現場の周囲に間に合わせの土手ダムを迅速にブルドーザーで建設すれば、ほとんどの油が流出する前に封じ込めが容易になり、陸上動物は油を避けやすくなる。

石油流出の制御は難しく、場当たり的な方法と、多くの場合、大量の人員を必要とします。SSトーリーキャニオンの残骸に航空機から爆弾や焼夷弾を投下しましたが、 あまり良い結果は得られませんでした。^{[145]現代の技術には、}プレステージ号の石油流出やエリカ号の石油流出のように、残骸から石油を汲み出すことが含まれます。^[146]

原油は主にさまざまな炭化水素で構成されていますが、ピリジン、ピコリン、キノリンなどの特定の窒素複素環式化合物は、原油、オイルシェールや石炭を処理する施設に関連する汚染物質として報告されており、古い木材処理現場でも見つかっています。これらの化合物は水溶性が非常に高いため、水に溶けて移動する傾向があります。ミクロコッカス、アルスロバクター、ロドコッカスなどの特定の自然発生細菌は、これらの汚染物質を分解することが示されている。^[147]

石油は天然に存在する物質であるため、環境中に存在するのは事故や日常的な活動（地震探査、掘削、採掘、精製、燃焼）などの人為的原因によるものではありません。石油の浸出^[148]やタールピットなどの現象は、人間の関与なしに石油が影響を及ぼす領域の例です。

タールボールは、海に浮かんだ後に風化した原油の塊（松の木から抽出された、または石油から精製された人工物であるタールとは混同しないでください）です。タールボールはほとんどの環境で水質汚染物質ですが、カリフォルニア州のサンタバーバラ海峡^{[149] [150]やテキサス州沖のメキシコ湾[ 151} ]など、自然に発生することもあります。その濃度と特徴は、油流出の範囲を評価するために使用されています。その組成を使用して発生源を特定することができ、^{[152] [153]}、タールボール自体は深海の流れによって長距離にわたって拡散することもあります。^{[150]これらは、}クロモバクテリウム・ビオラセウム、クラドスポリウム・レシネ、バチルス・サブマリヌス、ミクロコッカス・バリアンス、シュードモナス・アエルギノーサ、カンジダ・マリナ、サッカロミセス・エスチュアリなどの細菌によってゆっくりと分解されます。^[149]

ジェームズ・S・ロビンズは、石油精製灯油の登場により、鯨油の安価な代替品が提供され、大型クジラのいくつかの種が絶滅から救われ、その結果、オープンボート捕鯨の経済的必然性がなくなったと主張しているが^[154]、化石燃料によって捕鯨が増加し、ほとんどのクジラが20世紀に殺されたと主張する人もいる。^[155]

2018年には道路輸送で石油の49％、航空で8％、エネルギー以外の用途で17％が使用されました。^{[156]道路輸送では} 電気自動車が、航空輸送ではバイオジェットが主な代替手段です。^{[157] [158] [159]}使い捨てプラスチックは二酸化炭素排出量が多く、海を汚染する可能性がありますが、2022年時点で最善の代替手段は不明です。^[160]

石油生産の管理は、20世紀と21世紀の大半において、国際関係の重要な原動力となってきた。^{[161] OPECのような組織は、国際政治において並外れた役割を果たしてきた。一部の歴史家や評論家は、これを「}石油の時代」と呼んでいる。^[161]再生可能エネルギーの台頭と気候変動への取り組みにより、一部の評論家は、石油国家から国際的な権力が再編されると予想している。^[要出典]

「石油収入​​」は政治文献の中で汚職と関連があると説明されてきた。^[162] 2011年の研究では、石油収入の増加は石油生産に政府が深く関与している国での汚職を増加させると示唆された。この研究では、石油収入の増加は「政治的権利を著しく低下させる」ことが判明した。調査員は、石油搾取は政治家に「市民の自由を拡大するインセンティブを与えるが、石油収入の不当な増加がある中で再分配と紛争を回避するために政治的権利を低下させる」と述べている。^[163]

石油生産は長年にわたり紛争と結び付けられており、何千人もの死者を出している。^[164]石油埋蔵量は世界中のほとんどの国になく、主にロシアと中東の一部である。^{[165] [166]}紛争は、国が石油生産の削減を拒否し、他の国がそのような行動に生産を増やすことで対応し、2020年のロシアとサウジアラビアの石油価格戦争で経験したような貿易戦争を引き起こすときに始まる可能性がある。^{[167]他の紛争は}、イラン・イラク戦争で経験したように、石油資源を欲しがっている国やその他の理由で石油資源地域に始まります。^[168]

20 世紀と 21 世紀の消費は、自動車部門の成長によって大いに促進されました。1985 年から2003 年にかけての石油の過剰供給は、OECD諸国における低燃費車の販売をも促進しました。2008 年の経済危機は、そのような車の販売にいくらか影響を与えたようですが、それでも 2008 年の石油消費はわずかに増加しました。

2016年にゴールドマン・サックスは、新興経済国、特に中国への懸念により石油需要が低下すると予測した。^[180] BRICS （ブラジル、ロシア、インド、中国、南アフリカ）諸国も参入する可能性があり、中国は2009年12月に一時的に最大の自動車市場となった。[ ^181]長期的には不確実性が残る。OPECは、OECD諸国が将来のある時点で低消費政策を推進すると考えている。そうなれば、石油販売は確実に抑制され、OPECとエネルギー情報局（EIA）はどちらも過去5年間、2020年の消費量予測を引き下げ続けている。^[182]国際エネルギー機関の石油予測を詳細に検討したところ、世界の石油生産、価格、投資の修正は、需要と供給の要因の組み合わせによって動機付けられていることが明らかになった。^[183]​​ 全体として、非OPECの従来予測は過去15年間かなり安定しているが、下方修正は主にOPECによるものである。上方修正は主に米国のタイトオイルによるものである。

生産もまた、ますます複雑な状況に直面するだろう。OPEC諸国は依然として生産価格が低いにもかかわらず、大量の埋蔵量を保有しているが、新たに発見された貯留層はしばしば価格の上昇につながる。トゥピ、グアラ、テヴェレなどの沖合の巨大油田は、多額の投資とますます向上する技術力を要求する。トゥピのような塩層下の油田は、主に業界が探査できなかったため、20世紀には知られていなかった。石油増進回収法（EOR）技術（例：中国の大慶^[184]）は、世界の回収可能な石油を増やす上で引き続き大きな役割を果たすだろう。

石油資源の期待利用可能期間は、近代的な探査の開始以来、常に約35年、あるいはそれ以下でした。ドイツの業界内の語呂合わせである「オイル定数」は、このことを意味しています。 ^[185]

石油の持続可能性に疑問を抱く新世代によって推進されている大手ファンドからの投資撤退運動の増加は、将来の石油探査と生産への資金調達を妨げる可能性がある。^[186]

ピークオイルとは、個々の油井、油田全体、国全体、あるいは世界全体の石油生産が最終的にピークに達し、その後、埋蔵量が枯渇するにつれてピーク前の増加率と同様の率で減少するという予測に適用される用語である。^{[要出典] [187]}石油発見のピークは1965年であり、1980年以降、年間の石油生産量は毎年石油発見量を上回っている。^[188]しかし、これは潜在的な石油生産量が石油需要を上回ったことを意味するものではない。^[要説明]

世界の石油埋蔵量に関する知識や透明性の欠如のため、特定の地域における石油ピークを予測することは困難である。^[189]入手可能な生産データに基づき、支持者はこれまで世界のピークは1989年、1995年、または1995年から2000年であると予測してきた。これらの予測の一部は、1980年代初頭の不況とそれに伴う世界の消費量の減少より前のものであり、その結果、ピークの時期は数年遅れた。1971年の米国の石油生産のピークが事後に初めて明確に認識されたのと同様に、世界の生産のピークは、生産が明らかに減少するまでは見分けるのが難しいだろう。^[190]

BPの「エネルギー展望2020」によると、2020年にはエネルギー情勢の変化とCOVID-19パンデミックによる経済的損失により、石油のピークが到来した。

歴史的には石油供給のピークに焦点が当てられてきたが、再生可能エネルギーへの移行を目指す国が増えるにつれて、焦点は需要のピークに移りつつある。地政学的利益と損失のGeGaLo指数は、世界が再生可能エネルギー資源に完全に移行した場合に156カ国の地政学的立場がどのように変化するかを評価する。かつての石油輸出国は力を失うと予想され、一方で、かつての石油輸入国と再生可能エネルギー資源が豊富な国の立場は強化されると予想される。^[191]

非在来型石油は、従来の方法以外の技術を使用して生産または抽出された石油です。非在来型生産方法の導入により、ピークオイルの計算は変化しました。特に、水平掘削と水圧破砕法の組み合わせにより、以前は非経済的だった鉱区からの生産が大幅に増加しました。^[192]特定の岩層には炭化水素が含まれていますが、浸透性が低く、垂直方向から見ると厚くありません。従来の垂直井戸では、これらの炭化水素を経済的に回収することはできません。地層を水平に貫通する水平掘削により、井戸は地層のはるかに大きな体積にアクセスできるようになります。水圧破砕により浸透性が向上し、坑井への炭化水素の流れが増加します。

土星最大の衛星タイタンには、メタン、エタン、プロパンなどの成分を含む液体炭化水素の湖が自然に存在している。宇宙探査機カッシーニ・ホイヘンスが収集したデータによると、タイタンの目に見える湖と海には、地球の証明済み石油埋蔵量の約300倍の量が含まれていると推定されている。^{[193] [194]} 2015年にキュリオシティ探査車の火星科学研究所が火星の表面から掘削したサンプルでは、​​ゲールクレーターの30億年前の岩石サンプルにベンゼンとプロパンの有機分子が含まれていることがわかった。^[195]

• 世界の化石燃料インフラトラッカー
• API – 米国石油業界の業界団体。(アメリカ石油協会)
• 米国エネルギー情報局
  • 米国エネルギー省 EIA – 世界の供給と消費
• 共同組織データイニシアチブ | 石油・ガスデータの透明性
• 米国国立医学図書館: 有害物質データバンク – 原油
• 「石油」 。アメリカ百科事典。 1879年。
• 「石油の短い歴史」、サイエンティフィック・アメリカン、1878年8月10日、p.85