الرئيسية > السؤال
السؤال
كيف يمكن استخلاص النفط عمليا ؟
الاقتصاد والأعمال 17‏/9‏/2009 تم النشر بواسطة dev (eng.Mohammed Jay).
الإجابات
1 من 2
نشأ النفط خلال العصور الجيولوجية القديمة في الغابات التي كانت متكاثرة في بعض أنحاء الأرض. والعضيات البحرية بلانكتون والنباتات المائية، ووقوع تلك المواد العضوية تحت طبقات من الأرض وزيادة الضغط وتحولت مع مرور ملايين السنين إلى نفط.

الموارد النفطية هي بالفعل محدودة، ولكن الادعاء بأن المصادر العالمية من النفط مهددة بالنضوب خلال العقود القليلة القادمة, وأنها ليست بالوفرة الكافية لسد حاجة العالم المتزايدة على الطاقة هو كلام بعيد عن الصحة ومحض خيال ولا يستند إلى الوقائع العلمية. في الحقيقة العالم حتى الآن استهلك أقل من 7 في المائة (بحدود تريليون برميل) من كميات الموارد النفطية المتواجدة في المكان original oil in place OOIP المكتشفة حتى الآن، والتي تقدر بنحو عشرة تريليونات برميل من النفوط التقليدية, ونحو ثلاثة تريليونات برميل من مصادر النفط غير التقليدية.

إنه من المستحيل عمليا وتقنيا استخراج وإنتاج كل النفط الموجود في باطن الأرض، ولكن الصناعة النفطية حاليا تترك وراءها نحو 72 في المائة أو أكثر من النفط في الحقول المكتشفة حتى الآن والتي تم التخلي عنها لأي سبب من الأسباب أو التي تعد في المراحل المتأخرة من النضوب باستخدام تقنيات الإنتاج الأولية، بمعنى آخر أن الصناعة النفطية تنتج في المتوسط بحدود 28 في المائة فقط من النفط الموجود في الحقول في باطن الأرض. وأن إنتاج أي نسبة مئوية إضافية من شأنه إضافة كميات هائلة من احتياطيات النفط (والإنتاج) من المكامن المكتشفة، وبالتالي تقليل الحاجة إلى الاعتماد بشكل كبير على الاكتشافات الجديدة أو على البدائل الأخرى للطاقة. وعند النظر إلى المستقبل وعلى المدى البعيد فإن هدف الصناعة النفطية هو إنتاج نحو60 في المائة إلى 70 في المائة من الموارد النفطية التقليدية الموجودة في باطن الأرض, ونحو 30 في المائة من الموارد النفطية غير التقليدية المتواجدة في باطن الأرض. ولهذا فإن تقنيات الاستخلاص المعزز للنفط (الاستخراج المحسن للنفط) تعد هي البديل المعول عليه لتحقيق هذا الهدف. يعرف عامل استخلاص الحقول النفطية: هو النسبة المئوية من النفط المكتشف المتواجد في باطن الأرض الذي يمكن من الناحية التقنية إنتاجه.

إن الاستخلاص المعزز للنفط (الاستخراج المحسن للنفط) يشمل مجموعة من التقنيات المصممة لزيادة كمية النفط التي يمكن استخراجها من حقل نفطي. حقن الغاز يطبق بالفعل حاليا في جميع أنحاء العالم على النفط, ويمكن أن يكون أداة فعالة للغاية لزيادة استخراج النفط بأساليب متطورة. وفي معظم الحالات، الغازات المنتجة أثناء إنتاج النفط (الغاز المصاحب) يتم عزلها ومعالجتها كجزء من عملية معالجة النفط ، ومن ثم يتم ضخه إلى التكوينات والطبقات الجيولوجية المعنية لزيادة ضغط المكمن وزيادة الإنتاج. ومن أكثر الطرق فعالية لتعزيز استخراج النفط بالغاز هو باستخدام غاز ثاني أوكسيد الكربون الذي يضخ إلى المكامن النفطية بضغط كاف لمزجه تماما مع النفط الخام. مقارنة بغيرها من الأساليب المستخدمة في الصناعة النفطية كعملية حقن المياه، الذي لا يمزج مع النفط في الأسلوب نفسه، مثل هذا المزج الكامل للغاز مع النفط لا يؤدي فقط إلى زيادة الضغط، ولكن أيضا يمكن وصفه بأنه فعال جدا في إزاحة النفط من مسامات الصخور المكمنية بصورة كاملة تقريبا. إن وجود مصادر كبيرة من غاز ثاني أوكسيد الكربون من المرجح أن يحفز المزيد من البحث والتطوير في مجال الاستخلاص المعزز للنفط باستخدام غاز ثاني أوكسيد الكربون. ومن الأساليب الأخرى للاستخلاص المعزز للنفط هي الطرق الحرارية بأنواعها والكيماوية بأنواعها.

من الناحية الاقتصادية، تعد التكلفة الاستثمارية وتكلفة الإنتاج (بما فيها تكلفة الغازات أو المواد الكيماوية المستخدمة) لتقنيات الاستخلاص المعزز للنفط منافسة جدا مقارنة بتكلفة الاستكشاف والتطوير لحقول جديدة.

المرحلة الأولية من إنتاج النفط من المكامن النفطية تعتمد على مصدر الطاقة الطبيعية الموجودة في الحقل النفطي والتي قد تكون واحدة من عدة مصادر: الغاز المذاب، القبة الغازية، الصرف بقوة الجاذبية أو بتدفق الماء من طبقات مجاورة. وتعد طاقة الغاز المذاب من أكثر مصادر الطاقة الطبيعية انتشارا في الحقول والمكامن النفطية العالمية، ويمكن لهذا النوع من الطاقة استخلاص ما يصل إلى 20 في المائة من كميات الموارد النفطية الموجودة في المكان OOIP. هذه المرحلة الأولية من الإنتاج عادة تستكمل في وقت مبكر من عمر المكمن النفطي بما يعرف بالطرق الثانوية من الاستخلاص أو عمليات تحسين استخلاص النفط, وتعرف أيضا بعملية "المحافظة على الضغط"، والتي تشمل عملية حقن الغاز المنتج أو عملية حقن الماء. وتقريبا ثلث المكامن النفطية العالمية لها طاقة تدفق ماء طبيعية. وعندما يتم استخدام هذه الطرق منذ بداية الإنتاج، كما هو الحال الآن في معظم حقول النفط الجديدة، أو في وقت لاحق خلال المرحلة الأولية للإنتاج، فإن معدلات الاستخلاص ممكن أن تصل نظريا إلى 60 في المائة، ولكن التطبيقات العملية بينت أن عامل الاستخلاص باستخدام هذه الأساليب يكون في المتوسط بين 40 و45 في المائة.

أما تقنيات الاستخلاص المعزز للنفط أو ما يعرف أيضا بالطرق الثلاثية Tertiary، فتطبق عادة في نهاية المرحلة الثانوية. وتشمل الطرق الحرارية، طرق الامتزاج miscible، أو العمليات الكيماوية، والتي تعمل على استخلاص أكبر قدر ممكن مما تبقى من النفط. أكثر الطرق شيوعا هي تقنيات حقن غاز ثاني أوكسيد الكربون الذي يضخ إلى المكامن النفطية بضغط كاف لمزجه تماما مع النفط الخام.

سنتطرق في المقالات اللاحقة عن الدور الذي يمكن أن تلعبه هذه التقنيات في زيادة كفاءة الاستخلاص من الحقول النفطية الحالية وبالتالي زيادة الاحتياطيات المؤكدة الحالية من النفط



بصفة عامة فإن المرحلة الأولى في استخلاص الزيت الخام هي حفر بئر ليصل لمستودعات البترول تحت الأرض. وتاريخياً، يوجد بعض أبار النفط في أمريكا وصل النفط فيها للسطح بطريقة طبيعية. ولكن معظم هذه الحقول نفذت، فيما عدا بعض الأماكن المحدودة في ألاسكا. وغالبا ما يتم حفر عديد من الآبار لنفس المستودع، للحصول على معدل استخراج اقتصادي. وفي بعض الآبار يتم ضخ الماء، البخار، أو مخلوط الغازات المختلفة للمستودع لإبقاء معدلات الاستخراج الاقتصادية مستمرة.

وعند زيادة الضغط تحت الأرض في مستودع الغاز بحيث يكون كافيا، عندها يبدأ النفط في الخروج إلى سطح تحت تأثير هذا الضغط. أما الوقود الغازي أو الغاز الطبيعي فغالبا ما يكون متواجدا تحت ضغطه الطبيعي تحت الأرض. في هذه الحالة يكون الضغط كافيا لوضع عدد من الصمامات على رأس البئر لتوصيل البئر بشبكة الأنابيب للتخزين، وعمليات التشغيل. ويسمى هذا استخلاص النفط المبدئى. وتقريبا 20% فقط من النفط في المستودع يمكن استخراجه بهذه الطريقة.

وخلال فترة حياة البئر يقل الضغط، وعندما يقل الضغط إلى حدود معينة لا يكون كافيا لدفع النفط للسطح. عندئذ يتم استخراج الجزء المتبقي في البئر بطرق استخراج النفط الإضافية. ويتم استخدام تقنيات مختلفة في طريقة استخراج النفط الإضافية، لاستخراج النفط من المستودعات التي نفذ ضغطها أو قل. يستخدم أحيانا الضخ بالطلمبات مثل الطلمبات المستمرة، وطلمبة الأعماق الكهربية (electrical submersible pumps ESPs) لرفع الزيت إلى السطح.

وتستخدم تقنية مساعدة لزيادة ضغط المستودع عن طريق حقن الماء أو إعادة حقن الغاز الطبيعي، وهناك من يقوم بحقن الهواء وثاني أكسيد الكربون أو غازات أخرى للمستودع. وتعمل الطريقتان معا المبدئية والإضافية على استخراج ما يقرب من 25 إلى 35% من المستودع.

المرحلة الثالثة في استخراج النفط تعتمد على تقليل كثافة النفط لتعمل على زيادة الإنتاج. وتبدأ هذه المرحلة عندما لا تستطيع كل من الطريقة المبدئة، والطريقة الإضافية على استخراج النفط، ولكن بعد التأكد من جدوى استخدام هذه الطريقة اقتصادياً، وما إذا كان النفط الناتج سيغطي تكاليف الإنتاج والأرباح المتوقعة من البئر. كما يعتمد أيضا على أسعار النفط وقتها، حيث يتم إعادة تشغيل الآبار التي قد تكون توقفت عن العمل في حالة ارتفاع أسعار النفط. طرق استخراج النفط المحسن حرارياً (Thermally-enhanced oil recovery methods TEOR) هي الطريقة الثالثة في ترتيب استخراج النفط، والتي تعتمد على تسخين النفط وجعله أسهل للاستخراج. حقن البخار هي أكثر التقنيات استخداماً في هذه الطريقة، وغالبا مع تتم (TEOR) عن طريق التوليد المزدوج. وفكرة عمل التوليد المزدوج هي استخدم تربينة (توربينة) غاز لإنتاج الكهرباء واستخدام الحرارة المفقودة الناتجة عنها لإنتاج البخار، الذي يتم حقنه للمستودع. وهذه الطريقة تستخدم بكثرة لزيادة إنتاج النفط في وادى سانت واكين، الذي يحتوى على نفط كثافته عالية، والذي يمثل تقريبا 10% من إنتاج الولايات المتحدة. وهناك تقنية أخرى تستخدم في طريقة (TEOR)، وهي الحرق في-الموضع، وفيها يتم إحراق النفط لتسخين النفط المحيط به. وأحيانا يتم استخدام المنظفات لتقليل كثافة النفط. ويتم استخراج ما يقرب من 5 إلى 15% من النفط في هذه المرحلة.

طرق أخرى لإنتاج النفط
نظرا للزيادة المستمرة في أسعار النفط، أصبحت طرق أخرى لإنتاج النفط محل اهتمام. وأصلح هذه الأفكار هو تحويل الفحم إلى نفط والتي تهدف إلى تحويل الفحم إلى زيت خام. وكان هذا التصور الريادي من الألمان عندما توقف استيراد النفط في الحرب العالمية الثانية ووجدت ألمانيا طريقة لاستخلاص النفط من الفحم. وكانت تعرف "إرزاتز" ("الاستبدال" باللغة الألمانية)، ويقدر أن نصف النفط المستخدم في ألمانيا أثناء الحرب العالمية الثانية كان بهذه الطريقة. وتوقفت هذه الطريقة بعد ذلك نظرا لأن تكاليف إنتاج النفط الطبيعي أو استيراده أقل منها بكثير. ولكن بالنظر إلى ارتفاع أسعار النفط المستمر، فإن تحويل الفحم إلى نفط قد يكون محل تفكير.

وتتضمن الطريقة تحويل رماد الفحم إلى نفط في عملية متعددة المراحل. ونظرياً فإن طنا من الفحم ينتج تقريبا 200 لتر من النفط الخام، بمنتجات تتراوح من القار إلى الكيماويات الخفيفة النادرة.

تركيب النفط
أثناء عمليات التصفية، يتم فصل الكيماويات المكونة للنفط عن طريق التقطير التجزيئي، وهو عملية فصل تعتمد على نقط الغليان النسبية (أو قابلية التطاير النسبية) للمواد المختلفة الناتجة عن تقطير النفط. وتنتج المنتجات المختلفة بترتيب نقطة غليانها بما فيها الغازت الخفيفة ،مثل: الميثان، الإيثان من طرق الكيمياء التحليلية، تستخدم غالبا في أقسام التحكم في الجودة في مصافي البترول.

ويتكون النفط من الهيدروكربونات، وهذه بدورها تتكون من مركبات عضوية تحتوي على الهيدروجين والكربون. وبعض الأجزاء غير الكربونية مثل النيتروجين والكبريت والأكسجين، وبعض الكميات الضئيلة من الفلزات مثل الفاناديوم أو النيكل، ومثل هذه العناصر لا تتعدى 1% من تركيب النفط.

وأخف أربعة ألكانات هم: ميثان CH4، إيثان C2H6، بروبان C3H8، بوتان C4H10. وهم جميعا غازات. ونقطة غليانهم -161.6 C° و-88 C° و-42 C° و-0.5 C°، بالترتيب (-258.9، -127.5، -43.6، -31.1 F°)

منتجات السلاسل الكربونية C5-7 كلها خفيفة، وتتطاير بسهولة، نافثا نقية. ويتم استخدامهم كمذيبات وسوائل التنظيف الجاف ومنتجات تستخدم في التجفيف السريع الأخرى. أما السلاسل الأكثر تعقيدا من C6H14 إلى C12H26 فهي تكون مختلطة بعضها البعض وتكون البنزين (الجازولين). ويتم صنع الكيروسين من السلاسل الكربونية C10 إلى C15. ثم وقود ديزل وزيت المواقد في المدى من C10 إلى C20. أما زيوت الوقود الأثقل من ذلك فهي تستخدم في محركات السفن. وجميع هذه المركبات النفطية سائلة في درجة حرارة الغرفة.


منتجات التقطير الجزئي للنفط الخامزيوت التشحيم والشحم شبه الصلب وال فازلين تتراوح من C16 إلى C20.

السلاسل الأعلى من C20 تكون صلبة، بداية من شمع البرافين، ثم بعد ذلك القطران، القار، الأسفلت، وتتواجد هذه المواد الثقيلة في قاع برج التقطير.

يعطي التسلسل التالي مكونات النفط الناتجة بحسب تسلسل درجة غليانها تحت تأثير الضغط الجوي في التقطير التجزيئي بالدرجة المئوية:

إثير بترول : 40 – 70 C° يستخدم كمذيب
بنزين خفيف: 60 – 100 C° يستخدم كوقود للسيارات
بنزين ثقيل: 100- 150 C° يستخدم كوقود للسيارات
كيروسين خفيف: 120 – 150 C° يستخدم كمذيب ووقود للمنازل
كيروسين: 150 – 300 C° يستخدم كوقود للمحركات النفاثة
ديزل: 250 – 350 C° يستخدم كوقود ديزل / وللتسخين
زيت تشحيم: > 300 C° يستخدم زيت محركات
الأجزاء الغليظة الباقية: قار، أسفلت، شمع، وقود متبقي.
استخلاص النفط
بصفة عامة فإن المرحلة الأولى في استخلاص الزيت الخام هي حفر بئر ليصل لمستودعات البترول تحت الأرض. وتاريخياً، يوجد بعض أبار النفط في أمريكا وصل النفط فيها للسطح بطريقة طبيعية. ولكن معظم هذه الحقول نفذت، فيما عدا بعض الأماكن المحدودة في ألاسكا. وغالبا ما يتم حفر عديد من الآبار لنفس المستودع، للحصول على معدل استخراج اقتصادي. وفي بعض الآبار يتم ضخ الماء، البخار، أو مخلوط الغازات المختلفة للمستودع لإبقاء معدلات الاستخراج الاقتصادية مستمرة.

وعند زيادة الضغط تحت الأرض في مستودع الغاز بحيث يكون كافيا، عندها يبدأ النفط في الخروج إلى سطح تحت تأثير هذا الضغط. أما الوقود الغازي أو الغاز الطبيعي فغالبا ما يكون متواجدا تحت ضغطه الطبيعي تحت الأرض. في هذه الحالة يكون الضغط كافيا لوضع عدد من الصمامات على رأس البئر لتوصيل البئر بشبكة الأنابيب للتخزين، وعمليات التشغيل. ويسمى هذا استخلاص النفط المبدئى. وتقريبا 20% فقط من النفط في المستودع يمكن استخراجه بهذه الطريقة.

وخلال فترة حياة البئر يقل الضغط، وعندما يقل الضغط إلى حدود معينة لا يكون كافيا لدفع النفط للسطح. عندئذ يتم استخراج الجزء المتبقي في البئر بطرق استخراج النفط الإضافية. ويتم استخدام تقنيات مختلفة في طريقة استخراج النفط الإضافية، لاستخراج النفط من المستودعات التي نفذ ضغطها أو قل. يستخدم أحيانا الضخ بالطلمبات مثل الطلمبات المستمرة، وطلمبة الأعماق الكهربية (electrical submersible pumps ESPs) لرفع الزيت إلى السطح.

وتستخدم تقنية مساعدة لزيادة ضغط المستودع عن طريق حقن الماء أو إعادة حقن الغاز الطبيعي، وهناك من يقوم بحقن الهواء وثاني أكسيد الكربون أو غازات أخرى للمستودع. وتعمل الطريقتان معا المبدئية والإضافية على استخراج ما يقرب من 25 إلى 35% من المستودع.

المرحلة الثالثة في استخراج النفط تعتمد على تقليل كثافة النفط لتعمل على زيادة الإنتاج. وتبدأ هذه المرحلة عندما لا تستطيع كل من الطريقة المبدئة، والطريقة الإضافية على استخراج النفط، ولكن بعد التأكد من جدوى استخدام هذه الطريقة اقتصادياً، وما إذا كان النفط الناتج سيغطي تكاليف الإنتاج والأرباح المتوقعة من البئر. كما يعتمد أيضا على أسعار النفط وقتها، حيث يتم إعادة تشغيل الآبار التي قد تكون توقفت عن العمل في حالة ارتفاع أسعار النفط. طرق استخراج النفط المحسن حرارياً (Thermally-enhanced oil recovery methods TEOR) هي الطريقة الثالثة في ترتيب استخراج النفط، والتي تعتمد على تسخين النفط وجعله أسهل للاستخراج. حقن البخار هي أكثر التقنيات استخداماً في هذه الطريقة، وغالبا مع تتم (TEOR) عن طريق التوليد المزدوج. وفكرة عمل التوليد المزدوج هي استخدم تربينة (توربينة) غاز لإنتاج الكهرباء واستخدام الحرارة المفقودة الناتجة عنها لإنتاج البخار، الذي يتم حقنه للمستودع. وهذه الطريقة تستخدم بكثرة لزيادة إنتاج النفط في وادى سانت واكين، الذي يحتوى على نفط كثافته عالية، والذي يمثل تقريبا 10% من إنتاج الولايات المتحدة. وهناك تقنية أخرى تستخدم في طريقة (TEOR)، وهي الحرق في-الموضع، وفيها يتم إحراق النفط لتسخين النفط المحيط به. وأحيانا يتم استخدام المنظفات لتقليل كثافة النفط. ويتم استخراج ما يقرب من 5 إلى 15% من النفط في هذه المرحلة.

شكراً
7‏/8‏/2010 تم النشر بواسطة ABOHAMID.
2 من 2
هذا الموقع مفيد جداً لمهندسين البترول

http://sites.google.com/site/peetroly/‏
22‏/10‏/2010 تم النشر بواسطة أمير العرب (م.هيثم العبيدى).
قد يهمك أيضًا
علل:يستخدم الكريوليت عند استخلاص الالمونيوم؟
كيف يمكن استخلاص ملح الطعام من ماء البحر الذي يتكون من عدة املاح ؟
ان H2O يمثل الماء بالصيغه الكيميائيه ولكن كيف نثبت ذلك عمليا ؟
هل معدن الملاكيت فلز أو لافلز ؟
تسجيل الدخول
عرض إجابات Google في:: Mobile | كلاسيكي
©2014 Google - سياسة الخصوصية - مساعدة