محتويات
ماهو النفط
منذ ملايين السنين ، عاشت الطحالب والنباتات في البحار الضحلة. بعد أن تموت وغرق في قاع البحر ، اختلطت المواد العضوية مع رواسب أخرى ودُفنت. على مدى ملايين السنين تحت ضغط مرتفع ودرجة حرارة عالية ، تحولت بقايا هذه الكائنات إلى ما نعرفه اليوم بالوقود الأحفوري. الفحم والغاز الطبيعي والنفط كلها أنواع من الوقود الأحفوري تشكلت في ظل ظروف مماثلة.
اليوم ، يوجد البترول في الخزانات الجوفية الشاسعة حيث توجد البحار القديمة. يمكن العثور على الخزانات البترولية تحت الأرض أو قاع المحيط. يتم استخراج نفطهم الخام بآلات حفر عملاقة.
عادة ما يكون الزيت الخام أسودًا أو بنيًا داكنًا ، ولكن يمكن أن يكون مصفرًا أو ضارب إلى الحمرة أو أسمر أو حتى مخضر. تشير الاختلافات في اللون إلى التراكيب الكيميائية المميزة لإمدادات مختلفة من النفط الخام. البترول الذي يحتوي على القليل من المعادن أو الكبريت ، على سبيل المثال ، يميل إلى أن يكون أخف وزنا (في بعض الأحيان يكون شبه واضح).
يستخدم البترول في صناعة البنزين ، وهو منتج مهم في حياتنا اليومية. كما تتم معالجتها وجزء من آلاف العناصر المختلفة ، بما في ذلك الإطارات والثلاجات وسترات النجاة ومواد التخدير.
عندما يتم حرق المنتجات البترولية مثل البنزين للحصول على الطاقة ، فإنها تطلق غازات سامة وكميات عالية من ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد غازات الدفيئة . يساعد الكربون في تنظيم درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض ، ويؤثر حرق الوقود الأحفوري سلبًا على التوازن الطبيعي. المناخ .
توجد كميات هائلة من البترول تحت سطح الأرض وفي حفر القطران التي تتصاعد إلى السطح. يوجد البترول حتى أسفل أعمق الآبار التي تم تطويرها لاستخراجها .
ومع ذلك ، فإن البترول ، مثل الفحم والغاز الطبيعي ، هو مصدر غير متجدد للطاقة. استغرق تشكيله ملايين السنين ، وعندما يتم استخراجه واستهلاكه ، لا توجد طريقة لنا لاستبداله.
إمدادات النفط سوف تنفد. في النهاية ، سيصل العالم إلى ” ذروة النفط ” ، أو أعلى مستوى إنتاج له. يتوقع بعض الخبراء أن ذروة النفط يمكن أن تأتي في أقرب وقت ممكن بحلول عام 2050. إن إيجاد بدائل للبترول أمر بالغ الأهمية لاستخدام الطاقة العالمي ، وهو محور العديد من الصناعات.
تشكيل البترول
تشكلت الظروف الجيولوجية التي كانت ستنتج النفط في النهاية منذ ملايين السنين ، عندما انجرفت النباتات والطحالب والعوالق في المحيطات والبحار الضحلة. غرقت هذه الكائنات الحية في قاع البحر في نهاية دورة حياتها. بمرور الوقت ، تم دفنها وسحقها تحت ملايين الأطنان من الرواسب وحتى طبقات أكثر من حطام النبات.
في النهاية ، جفت البحار القديمة وظلت الأحواض الجافة تسمى الأحواض الرسوبية. في أعماق قاع الحوض ، تم ضغط المواد العضوية بين وشاح الأرض ، بدرجات حرارة عالية جدًا ، وملايين الأطنان من الصخور والرواسب أعلاه. كان الأكسجين غائبًا تمامًا تقريبًا في هذه الظروف ، وبدأت المادة العضوية في التحول إلى مادة شمعية تسمى الكيروجين .
مع مزيد من الحرارة والوقت والضغط ، خضع الكيروجين لعملية تسمى catagenesis ، وتحول إلى هيدروكربونات. الهيدروكربونات هي ببساطة مواد كيميائية تتكون من الهيدروجين والكربون. يمكن لتوليفات مختلفة من الحرارة والضغط أن تخلق أشكالًا مختلفة من الهيدروكربونات. بعض الأمثلة الأخرى هي الفحم والجفت والغاز الطبيعي.
تعتبر الأحواض الرسوبية ، حيث كانت تكمن في قاع البحار القديمة ، من المصادر الرئيسية للبترول. في إفريقيا ، يغطي الحوض الرسوبي لدلتا النيجر الأراضي في نيجيريا والكاميرون وغينيا الاستوائية. تم اكتشاف أكثر من 500 رواسب نفطية في حوض دلتا النيجر الضخم ، وهي تشكل أحد أكثر حقول النفط إنتاجية في إفريقيا.
كيمياء وتصنيف النفط الخام
يأتي البنزين الذي نستخدمه لتزويد سياراتنا بالوقود ، والأقمشة الاصطناعية لحقائب الظهر والأحذية ، وآلاف المنتجات المفيدة المختلفة المصنوعة من البترول بأشكال متسقة وموثوقة. ومع ذلك ، فإن النفط الخام الذي يتم إنتاج هذه العناصر منه ليس متسقًا ولا متجانسًا.
الكيمياء
يتكون النفط الخام من الهيدروكربونات ، والتي تتكون أساسًا من الهيدروجين (حوالي 13٪ من حيث الوزن) والكربون (حوالي 85٪). يمكن أيضًا خلط عناصر أخرى مثل النيتروجين (حوالي 0.5٪) والكبريت (0.5٪) والأكسجين (1٪) والمعادن مثل الحديد والنيكل والنحاس (أقل من 0.1٪) مع الهيدروكربونات بكميات صغيرة .
طريقة تنظيم الجزيئات في الهيدروكربونهو نتيجة للتكوين الأصلي للطحالب أو النباتات أو العوالق منذ ملايين السنين. تساهم كمية الحرارة والضغط التي تعرضت لها النباتات أيضًا في الاختلافات الموجودة في الهيدروكربونات والنفط الخام.
بسبب هذا الاختلاف ، يمكن أن يتكون النفط الخام الذي يتم ضخه من الأرض من مئات المركبات البترولية المختلفة. يمكن أن تحتوي الزيوت الخفيفة على ما يصل إلى 97٪ من الهيدروكربونات ، بينما قد تحتوي الزيوت الثقيلة والبيتومين على 50٪ فقط من الهيدروكربونات وكميات أكبر من العناصر الأخرى. يكاد يكون من الضروري دائمًا تكرير النفط الخام لصنع منتجات مفيدة.
يُصنف
زيت التصنيف وفقًا لثلاث فئات رئيسية: الموقع الجغرافي الذي تم حفره فيه ، ومحتوى الكبريت فيه ، وجاذبية API الخاصة به.(مقياس الكثافة ).
التصنيف: يتم حفر زيت الجغرافيا
في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، هناك ثلاثة مصادر رئيسية للنفط الخام تحدد النقاط المرجعية لترتيب وتسعير إمدادات النفط الأخرى: خام برنت ، وغرب تكساس الوسيط ، ودبي وسلطنة عمان.
خام برنت هو خليط يأتي من 15 حقلاً نفطياً مختلفاً بين اسكتلندا والنرويج في بحر الشمال. توفر هذه الحقول النفط لمعظم دول أوروبا.
غرب تكساس الوسيط (WTI) هو زيت أخف يتم إنتاجه في الغالب في ولاية تكساس الأمريكية. إنه “حلو” و “خفيف” – يعتبر بجودة عالية جدًا. يمد WTI الكثير من أمريكا الشمالية بالنفط.
خام دبي ، المعروف أيضًا باسم خام فاتح أو خام دبي-عمان ، هو زيت خفيف وحامض يتم إنتاجه في دبي ، وهي جزء من دولة الإمارات العربية المتحدة. بدأت دولة عمان المجاورة مؤخرًا إنتاج النفط. تُستخدم خامات دبي وعمان كنقطة مرجعية لتسعير زيوت الخليج العربي التي يتم تصديرها في الغالب إلى آسيا. سلة أوبك
المرجعية هي مصدر نفط مهم آخر. أوبك هي منظمة الدول المصدرة للنفط. سلة أوبك المرجعية هي متوسط سعر النفط من 12 دولة عضو في أوبك: الجزائر وأنغولا والإكوادور وإيران والعراق والكويت وليبيا ونيجيريا وقطر والمملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة وفنزويلا. التصنيف: محتوى الكبريت يعتبر الكبريت ” شوائب ” في البترول. يمكن الكبريت في النفط الخام
تتآكل المعدن في عملية التكرير وتساهم في تلوث الهواء . يسمى البترول المحتوي على أكثر من 0.5٪ من الكبريت بـ “حامض” ، بينما البترول الذي يحتوي على أقل من 0.5٪ من الكبريت “حلو”.
عادةً ما يكون الزيت الحلو أكثر قيمة من الزيت الحامض لأنه لا يتطلب قدرًا كبيرًا من التكرير وأقل ضررًا بالبيئة.
التصنيف: جاذبية API
معهد البترول الأمريكي (API) هو اتحاد تجاري للأعمال في صناعات النفط والغاز الطبيعي. أنشأت API أنظمة مقبولة من المعايير لمجموعة متنوعة من المنتجات المتعلقة بالنفط والغاز ، مثل المقاييس والمضخات وآلات الحفر. كما أنشأت API عدة وحدات قياس. على سبيل المثال ، تقيس “وحدة API” إشعاع غاما في حفرة بئر (عمود محفور في الأرض).
جاذبية API هي مقياس لكثافة سائل البترول مقارنة بالماء. إذا كانت جاذبية API للسائل البترولي أكبر من 10 ، فهي “خفيفة” وتطفو على سطح الماء. إذا كانت جاذبية API أقل من 10 ، فهي “ثقيلة” وتغرق في الماء.
تُفضل الزيوت الخفيفة لأنها تحتوي على إنتاجية أعلى من الهيدروكربونات. تحتوي الزيوت الأثقل على تركيزات أكبر من المعادن والكبريت وتتطلب مزيدًا من التكرير.
خزانات
البترول: يوجد البترول فى جيوب تحت الأرض تسمى الخزانات. في أعماق الأرض ، يكون الضغط مرتفعًا للغاية. يتسرب البترول ببطء نحو السطح ، حيث يوجد ضغط أقل. تستمر هذه الحركة من الضغط العالي إلى الضغط المنخفض حتى تصادف طبقة من الصخور غير منفذة . ثم يتجمع البترول في خزانات يمكن أن يصل ارتفاعها إلى عدة مئات من الأمتار تحت سطح الأرض.
يمكن احتواء البترول عن طريق الفخاخ الهيكلية ، والتي تتشكل عندما تنثني طبقات ضخمة من الصخور أو تتصدع (تنكسر) من كتل الأرض المتغيرة. يمكن أيضًا احتواء الزيت عن طريق الفخاخ الطبقية. يمكن أن تحتوي الطبقات أو طبقات الصخور المختلفة على كميات مختلفة من المسامية . ينتقل النفط الخام بسهولة من خلال طبقة من الحجر الرملي ، على سبيل المثال ، ولكنه قد يكون محاصرًا تحت طبقة من الصخر الزيتي.
يبحث الجيولوجيون والكيميائيون والمهندسون عن الهياكل الجيولوجية التي عادة ما تحبس البترول. يستخدمون عملية تسمى ” الانعكاس الزلزالي ““لتحديد الهياكل الصخرية تحت الأرض التي قد تكون احتجزت النفط الخام. أثناء العملية ، ينفجر انفجار صغير. تنتقل الموجات الصوتية تحت الأرض ، وترتد عن أنواع الصخور المختلفة ، وتعود إلى السطح. تقوم المستشعرات الموجودة على الأرض بتفسير الموجات الصوتية العائدة لتحديد الشكل الجيولوجي تحت الأرض وإمكانية وجود خزان بترولي .
تقاس كمية البترول في المكمن بالبراميل أو الأطنان. برميل نفط حوالي 42 جالون. عادة ما يستخدم منتجي النفط هذا القياس في الولايات المتحدة. يميل منتجو النفط في أوروبا وآسيا إلى القياس بالأطنان المترية. يوجد حوالي 6 إلى 8 براميل نفط في كل طن متري. التحويل غير دقيق لأن الأنواع المختلفة من الزيت تزن كميات مختلفة ، اعتمادًا على كمية الشوائب.
غالبًا ما يوجد النفط الخام في الخزانات جنبًا إلى جنب مع الغاز الطبيعي. في الماضي ، كان الغاز الطبيعي إما يُحرق أو يُسمح له بالهروب إلى الغلاف الجوي. الآن ، تم تطوير تقنية لالتقاط الغاز الطبيعي وإما إعادة حقنه في البئر أو ضغطه إلى غاز طبيعي مسال ( LNG ). الغاز الطبيعي المسال سهل النقل وله استخدامات متعددة.
استخراج البترول
في بعض الأماكن ، فقاعات البترول على سطح الأرض. في أجزاء من المملكة العربية السعودية والعراق ، على سبيل المثال ، تسمح الصخور المسامية للنفط بالتسرب إلى السطح في أحواض صغيرة. ومع ذلك ، فإن معظم النفط محاصر في خزانات النفط الجوفية.
الكمية الإجمالية للبترول في الخزان تسمى الزيت في المكان
جزء الزيت الموجود في المكمن الذي يمكن استخراجه وتكريره هو احتياطي النفط في هذا المكمن. غالبًا ما يتم اتخاذ قرار الاستثمار في عمليات الحفر المعقدة بناءً على احتياطيات النفط المؤكدة في الموقع.
يمكن أن يكون الحفر تنمويًا أو استكشافيًا أو اتجاهيًا.
يسمى الحفر في منطقة تم العثور فيها بالفعل على احتياطيات نفطية بالحفر التنموي . يمتلك خليج برودهو في ألاسكا أكبر احتياطي نفطي في الولايات المتحدة. يشمل الحفر التنموي في خليج برودهو آبارًا جديدة وتوسيع نطاق تكنولوجيا الاستخراج.
يسمى الحفر حيث لا توجد احتياطيات معروفة بالحفر الاستكشافي . الحفر الاستكشافي ، الذي يُطلق عليه أيضًا الحفر “الجامح” ، هو عمل محفوف بالمخاطر مع معدل فشل مرتفع للغاية. ومع ذلك ، فإن المكافآت المحتملة لضرب النفط تغري العديد من “الحفريات البرية” لمحاولة الحفر الاستكشافي. يُعرف “دايموند” جلين مكارثي ، على سبيل المثال ، باسم “ملك الحيوانات البرية” بسبب نجاحه في اكتشاف احتياطيات النفط الضخمة بالقرب من هيوستن ، تكساس. ضرب مكارثي النفط 38 مرة في ثلاثينيات القرن الماضي ، وكسب ملايين الدولارات.
يتضمن الحفر الموجه الحفر عموديًا إلى مصدر معروف للنفط ، ثم تحريك لقمة الحفر بزاوية للوصول إلى موارد إضافية. أدت الاتهامات بالحفر الموجه إلى حرب الخليج الأولى عام 1991. واتهم العراق الكويت باستخدام تقنيات الحفر الموجه لاستخراج النفط من مكامن النفط العراقية بالقرب من الحدود الكويتية. غزا العراق الكويت بعد ذلك ، الأمر الذي لفت الانتباه والتدخل الدوليين. بعد الحرب ، أعيد ترسيم الحدود بين العراق والكويت ، وأصبحت الخزانات الآن تابعة للكويت.
منصات النفط
على الأرض ، يمكن حفر النفط بجهاز يسمى منصة النفط أو منصة الحفر. في البحر ، يتم حفر النفط من منصة نفطية .
الإنتاج الأولي
تستخدم معظم الآبار الحديثة جهاز حفر دوار هوائي يمكن أن يعمل على مدار 24 ساعة في اليوم. في هذه العملية ، تعمل المحركات على تشغيل لقمة الحفر. لقمة الحفر هي أداة قطع تستخدم لإنشاء ثقب دائري. إن لقم الثقب المستخدمة في الحفارات الهوائية الدوارة عبارة عن فولاذ مجوف ، مع قضبان التنغستن المستخدمة في قطع الصخور. يمكن أن يصل قطر لقم الثقب البترولي إلى 36 سم (14 بوصة).
عندما تدور لقمة الحفر وتقطع الأرض ، يتم قطع قطع صغيرة من الصخور. يتم ضخ تدفق قوي للهواء إلى أسفل مركز المثقاب المجوف ، ويخرج عبر الجزء السفلي من لقمة الحفر. ثم يندفع الهواء عائدًا نحو السطح حاملاً معه قطعًا صغيرة من الصخور. يمكن للجيولوجيين في الموقع دراسة هذه القطع من الصخور المسحوقة لتحديد طبقات الصخور المختلفة التي يواجهها الحفر.
عندما يصطدم المثقاب بالزيت ، يرتفع بعض الزيت بشكل طبيعي من الأرض ، ويتحرك من منطقة الضغط المرتفع إلى منطقة الضغط المنخفض. يمكن أن يكون هذا الإطلاق الفوري للنفط بمثابة “تدفق” يطلق عشرات الأمتار في الهواء ، وهو أحد أكثر أنشطة الاستخراج دراماتيكية. وهي أيضًا واحدة من أخطر المعدات ، حيث تقوم قطعة من المعدات تسمى مانع الانفجار بإعادة توزيع الضغط لإيقاف مثل هذا التدفق.
تستخدم المضخات لاستخراج الزيت. تحتوي معظم منصات النفط على مجموعتين من المضخات: مضخات الطين ومضخات الاستخراج. “الطين” هو سائل الحفر المستخدم لإنشاء آبار لاستخراج النفط والغاز الطبيعي. تعمل مضخات الطين على تدوير سائل الحفر.
تستخدم صناعة البترول مجموعة متنوعة من مضخات الاستخراج. تعتمد المضخة التي يجب استخدامها على الجغرافيا والجودة وموقع خزان النفط. يتم غمر المضخات الغاطسة ، على سبيل المثال ، مباشرة في السائل. تستخدم مضخة الغاز ، التي تسمى أيضًا مضخة الفقاعة ، الهواء المضغوط لإجبار البترول على السطح أو البئر.
أحد أكثر أنواع مضخات الاستخراج شيوعًا هو المضخة ، وهي الجزء العلوي من مضخة المكبس. يُطلق على Pumpjacks اسم “الطيور العطشى” أو “الحمير التي تومئ برأسها” نظرًا لحركة الغمس المنتظمة التي يتم التحكم فيها. يقوم الكرنك بتحريك المضخة الكبيرة على شكل مطرقة لأعلى ولأسفل. بعيدًا عن السطح ، تحرك حركة المضخة مكبسًا أجوفًا لأعلى ولأسفل ، حاملاً البترول باستمرار إلى السطح أو البئر.
يمكن أن تنتج مواقع الحفر الناجحة النفط لمدة 30 عامًا تقريبًا ، على الرغم من أن بعضها ينتج لعدة عقود أخرى.
الاسترداد الثانوي
حتى بعد الضخ ، فإن الغالبية العظمى (حتى 90٪) من النفط يمكن أن تظل محاصرة بإحكام في الخزان الجوفي. هناك طرق أخرى ضرورية لاستخراج هذا البترول ، وهي عملية تسمى الاسترداد الثانوي. كان تفريغ الزيت الإضافي طريقة مستخدمة في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، لكنها لم تلتقط سوى مكونات زيت أرق ، وتركت وراءها مخازن كبيرة من الزيت الثقيل.
تم اكتشاف فيضان المياه بالصدفة. في سبعينيات القرن التاسع عشر ، لاحظ منتجو النفط في ولاية بنسلفانيا أن آبار النفط المهجورة كانت تتراكم مياه الأمطار والمياه الجوفية. دفع وزن المياه في الآبار النفط إلى الخروج من الخزانات إلى الآبار المجاورة ، مما أدى إلى زيادة إنتاجها. سرعان ما بدأ منتجو النفط في إغراق الآبار عمداً كوسيلة لاستخراج المزيد من النفط.
طريقة الاسترداد الثانوية الأكثر انتشارًا اليوم هي محرك الغاز . خلال هذه العملية ، يتم حفر البئر عمداً على عمق أكبر من خزان النفط. يصطدم البئر الأعمق بخزان للغاز الطبيعي ، فيرتفع الغاز عالي الضغط ، مما يجبر النفط على الخروج من مكمنه.
منصات النفط
الحفر في البحر أغلى بكثير من الحفر في البر. عادة ما تستخدم نفس تقنيات الحفر المستخدمة على اليابسة ، ولكنها تتطلب هيكلًا هائلًا يمكنه الحفاظ على القوة الهائلة لأمواج المحيط في البحار العاصفة.
تعتبر منصات الحفر البحرية من أكبر الهياكل التي صنعها الإنسان في العالم. غالبًا ما تتضمن أماكن إقامة للأشخاص الذين يعملون على المنصة ، فضلاً عن مرافق الإرساء ومهبط طائرات الهليكوبتر لنقل العمال.
يمكن ربط المنصة بقاع المحيط وتطفو ، أو يمكن أن تكون هيكلًا صلبًا مثبتًا في قاع المحيط أو البحر أو البحيرة بأرجل خرسانية أو فولاذية.
منصة هيبرنيا ، التي تبعد 315 كيلومترًا (196 ميلاً) قبالة الساحل الشرقي لكندا في شمال المحيط الأطلسي ، هي واحدة من أكبر منصات النفط في العالم. يعمل أكثر من 70 شخصًا على المنصة ، في نوبات عمل مدتها ثلاثة أسابيع. يبلغ ارتفاع المنصة 111 مترًا (364 قدمًا) وهي مثبتة في قاع المحيط. تمت إضافة حوالي 450.000 طن من الصابورة الصلبة لمنحها ثباتًا إضافيًا. يمكن للمنصة تخزين ما يصل إلى 1.3 مليون برميل من النفط. في المجموع ، تزن هيبرنيا 1.2 مليون طن! ومع ذلك ، فإن المنصة لا تزال عرضة لوزن التكسير وقوة الجبال الجليدية. حوافها مسننة وحادة لتحمل تأثير الجليد البحري أو الجبال الجليدية.
يمكن أن تسبب منصات النفط كوارث بيئية هائلة. يمكن أن تتسبب مشاكل معدات الحفر في انفجار النفط خارج البئر إلى المحيط. إن إصلاح الآبار التي تقع على عمق مئات الأمتار تحت المحيط أمر صعب للغاية ومكلف وبطيء. يمكن أن تتسرب ملايين براميل النفط في المحيط قبل سد البئر.
عندما ينسكب النفط في المحيط ، فإنه يطفو على الماء ويحدث فسادًا في الحيوانات. واحدة من أكثر آثاره تدميرا على الطيور. يقضي الزيت على قدرة الريش على مقاومة المياه ، ولا يتم عزل الطيور عن مياه المحيط الباردة. يمكن أن يموت الآلاف من انخفاض حرارة الجسم. تتعرض الأسماك والثدييات البحرية أيضًا للتهديد بسبب الانسكابات النفطية. يمكن أن تبدو الظلال الداكنة الناتجة عن الانسكابات النفطية وكأنها طعام. يمكن للزيت أن يتلف الأعضاء الداخلية للحيوانات ويكون أكثر سمية للحيوانات في أعلى السلسلة الغذائية ، وهي عملية تسمى التراكم الحيوي .
انفجرت منصة نفطية ضخمة في خليج المكسيك ، ديب ووتر هورايزون ، في عام 2010. كان هذا أكبر تسرب نفطي بحري عرضي في التاريخ. توفي أحد عشر عاملاً في المنصة ، وتدفق أكثر من 4 ملايين برميل من النفط في خليج المكسيك. يتدفق أكثر من 40 ألف برميل في المحيط كل يوم. تم تهديد ثمانية متنزهات وطنية ، وتعرضت اقتصادات المجتمعات على طول ساحل الخليج للتهديد مع تراجع صناعات السياحة وصيد الأسماك ، ونفق أكثر من 6000 حيوان.
الحفارات إلى الشعاب المرجانية
يمكن أن تعمل منصات النفط البحرية أيضًا كشعاب مرجانية اصطناعية. أنها توفر سطح ( الركيزة ) للطحالب ، والشعاب المرجانية ، والمحار ، والبرنقيل. يمكن لهذه الشعاب الاصطناعية جذب الأسماك والثدييات البحرية وإنشاء نظام بيئي مزدهر.
حتى الثمانينيات ، تم تفكيك منصات النفط وإزالتها من المحيطات ، وكان المعدن يباع كخردة. في عام 1986 ، طور الاتحاد الوطني للمصايد البحرية برنامج الحفارات إلى الشعاب المرجانية. الآن ، يتم إسقاط منصات النفط (عن طريق انفجار تحت الماء) ، وإزالتها وسحبها إلى موقع جديد ، أو تفكيكها جزئيًا. يسمح هذا للحياة البحرية بالاستمرار في الازدهار على الشعاب المرجانية الاصطناعية التي وفرت الموائل لعقود.
لا يزال التأثير البيئي لبرنامج Rigs-to-Reefs قيد الدراسة. يمكن أن تشكل منصات النفط المتروكة تحت الماء مخاطر على السفن والغواصين. علقت شباك قوارب الصيد في المنصات ، وهناك مخاوف بشأن لوائح السلامة في الهياكل المهجورة.
يجادل دعاة حماية البيئة بأنه يجب تحميل شركات النفط المسؤولية عن الالتزام الذي اتفقت عليه في الأصل ، والذي كان يتمثل في إعادة قاع البحر إلى حالته الأصلية. من خلال مغادرة المنصات في المحيط ، تُعفى شركات النفط من تنفيذ هذه الاتفاقية ، وهناك مخاوف من أن يشكل ذلك سابقة للشركات الأخرى التي ترغب في التخلص من معادنها أو آلاتها في المحيطات.
البترول والبيئة: القار والغابة الشمالية
لا يلزم دائمًا استخراج النفط الخام من خلال الحفر العميق. إذا لم تواجه عوائق صخرية تحت الأرض ، فيمكن أن تتسرب إلى السطح وتكون فقاعة فوق الأرض. القار هو شكل من أشكال البترول يكون أسود اللون ولزجًا للغاية وأحيانًا يرتفع إلى سطح الأرض.
في حالته الطبيعية ، يتم خلط البيتومين عادة مع “الرمال الزيتية” أو ” رمال القطران ” ، مما يجعل من الصعب للغاية استخراجه ومصدر غير تقليدي للنفط. يوجد حوالي 20٪ فقط من احتياطيات العالم من البيتومين فوق سطح الأرض ويمكن تعدينها على السطح.
لسوء الحظ ، نظرًا لأن البيتومين يحتوي على كميات عالية من الكبريت والمعادن الثقيلة ، فإن استخراجه وتنقيته يعد مكلفًا وضارًا بالبيئة. ينتج عن إنتاج البيتومين في منتجات مفيدة انبعاثات كربونية تزيد بنسبة 12٪ عن معالجة الزيوت التقليدية.
القار عبارة عن قوام دبس السكر البارد ، ويجب ضخ البخار الساخن القوي في البئر من أجل إذابة البيتومين لاستخراجه. ثم يتم استخدام كميات كبيرة من الماء لفصل القار عن الرمل والطين. هذه العملية تستنفد إمدادات المياه القريبة. يمكن أن يؤدي إعادة المياه المعالجة إلى البيئة إلى زيادة تلويث إمدادات المياه المتبقية.
تعتبر معالجة البيتومين من رمال القطران أيضًا إجراءً معقدًا ومكلفًا. يتطلب إنتاج برميل واحد من النفط طنين من الرمال النفطية.
ومع ذلك ، فإننا نعتمد على البيتومين لخصائصه الفريدة: يستخدم حوالي 85٪ من البيتومين المستخرج في صناعة الأسفلت لرصف وترميم طرقنا. يتم استخدام نسبة صغيرة للأسقف وغيرها من المنتجات.
احتياطيات البيتومين
توجد معظم رمال القطران في العالم في الجزء الشرقي من ألبرتا ، كندا ، في رمال أثاباسكا النفطية. الاحتياطيات الرئيسية الأخرى موجودة في حوض شمال بحر قزوين في كازاخستان وسيبيريا ، روسيا.
أثاباسكا أويل ساندز هي رابع أكبر احتياطي للنفط في العالم. لسوء الحظ ، توجد محميات البيتومين أسفل جزء من الغابة الشمالية ، وتسمى أيضًا التايغا . هذا يجعل الاستخراج صعبًا وخطيرًا على البيئة.
يدور التايغا حول نصف الكرة الشمالي أسفل التندرا المتجمدة مباشرة ، ويمتد على أكثر من 5 ملايين كيلومتر مربع (2 مليون ميل مربع) ، معظمها في كندا وروسيا والدول الاسكندنافية. تمثل ما يقرب من ثلث جميع الأراضي الحرجية على هذا الكوكب.
يُطلق على التايغا أحيانًا اسم “رئتي الكوكب” لأنها ترشح أطنانًا من الماء والأكسجين من خلال أوراق وإبر أشجارها كل يوم. في كل ربيع ، تطلق الغابة الشمالية كميات هائلة من الأكسجين في الغلاف الجوي وتحافظ على نقاء الهواء. إنها موطن فسيفساء من الحياة النباتية والحيوانية ، وكلها تعتمد على الأشجار الناضجة والطحالب والأشنة في المنطقة الأحيائية الشمالية.
تشير التقديرات إلى أن المناجم السطحية لا تشغل سوى 0.2٪ من الغابات الشمالية في كندا. يمكن الوصول إلى حوالي 80٪ من الرمال النفطية الكندية من خلال الحفر ، و 20٪ عن طريق التعدين السطحي.
تكرير البترول
تكرير البترول هو عملية تحويل الزيت الخام أو القار إلى منتجات أكثر فائدة ، مثل الوقود أو الأسفلت.
يخرج الزيت الخام من الأرض مع شوائب ، من الكبريت إلى الرمل. يجب فصل هذه المكونات. يتم ذلك عن طريق تسخين الزيت الخام في برج تقطير به صواني ودرجات حرارة مضبوطة على مستويات مختلفة. تحتوي الهيدروكربونات والمعادن في الزيت على درجات حرارة غليان مختلفة ، وعندما يتم تسخين الزيت ، ترتفع الأبخرة من العناصر المختلفة إلى مستويات مختلفة من البرج قبل أن تتكاثف وتتحول إلى سائل على الصواني المتدرجة.
يتكثف البروبان والكيروسين ومكونات أخرى على طبقات مختلفة من البرج ، ويمكن جمعها بشكل فردي. يتم نقلها عن طريق خطوط الأنابيب وسفن المحيط والشاحنات إلى مواقع مختلفة ، إما لاستخدامها مباشرة أو لمزيد من المعالجة.
صناعة النفط
لم يتم استخراج النفط وتكريره واستخدامه دائمًا من قبل ملايين الأشخاص كما هو الحال اليوم. ومع ذلك ، فقد كان دائمًا جزءًا مهمًا من العديد من الثقافات.
تم حفر أقدم آبار النفط المعروفة في الصين منذ 350 م. تم حفر الآبار بعمق 244 مترًا (800 قدم) باستخدام قطع الخيزران القوية. تم استخراج النفط ونقله عبر أنابيب الخيزران. تم حرقه كوقود تدفئة ومكون صناعي. قام المهندسون الصينيون بحرق البترول لتبخير المحلول الملحي وإنتاج الملح.
على الساحل الغربي لأمريكا الشمالية ، استخدم السكان الأصليون البيتومين كمادة لاصقة لصنع زوارق وسلال مانعة لتسرب الماء ، وكمادة لاصقة لصنع أدوات زينة الاحتفالية.
بحلول القرن السابع ، اكتشف المهندسون اليابانيون أنه يمكن حرق البترول للضوء. تم تقطير الزيت لاحقًا إلى الكيروسين بواسطة الكيميائي الفارسي في القرن التاسع. خلال القرن التاسع عشر ، حل البترول ببطء محل زيت الحيتان في مصابيح الكيروسين ، مما أدى إلى انخفاض جذري في صيد الحيتان.
تأسست صناعة النفط الحديثة في خمسينيات القرن التاسع عشر. تم حفر أول بئر في بولندا عام 1853 ، وانتشرت التكنولوجيا إلى دول أخرى وتم تحسينها.
خلقت الثورة الصناعية فرصة جديدة واسعة لاستخدام البترول. سرعان ما أصبحت الآلات التي تعمل بالمحركات البخارية بطيئة للغاية وصغيرة الحجم ومكلفة. كان الوقود البترولي مطلوبًا. أدى اختراع السيارات ذات الإنتاج الضخم في أوائل القرن العشرين إلى زيادة الطلب على البترول.
زاد إنتاج البترول بسرعة. في عام 1859 ، أنتجت الولايات المتحدة 2000 برميل من النفط. بحلول عام 1906 ، كان هذا الرقم 126 مليون برميل في السنة. اليوم ، تنتج الولايات المتحدة حوالي 6.8 مليار برميل من النفط كل عام.
وفقًا لمنظمة أوبك ، يتم إنتاج أكثر من 70 مليون برميل يوميًا في جميع أنحاء العالم. أي ما يقرب من 49000 برميل في الدقيقة.
على الرغم من أن هذا يبدو وكأنه كمية عالية بشكل مستحيل ، إلا أن استخدامات البترول قد توسعت لتشمل كل مجال من مجالات الحياة تقريبًا. يجعل البترول حياتنا أسهل من نواح كثيرة. في العديد من البلدان ، بما في ذلك الولايات المتحدة ، توفر صناعة النفط ملايين الوظائف ، من المساحين وعمال المنصات إلى الجيولوجيين والمهندسين.
تستهلك الولايات المتحدة النفط أكثر من أي دولة أخرى. في عام 2011 ، استهلكت الولايات المتحدة أكثر من 19 مليون برميل من النفط يوميًا. وهذا أكثر من إجمالي النفط المستهلك في أمريكا اللاتينية (8.5 مليون) وأوروبا الشرقية وأوراسيا (5.5 مليون) مجتمعين.
البترول عنصر في آلاف العناصر اليومية. يأتي البنزين الذي نعتمد عليه في النقل إلى المدرسة أو العمل أو الإجازة من النفط الخام. ينتج برميل البترول حوالي 72 لترًا (19 جالونًا) من البنزين ، ويستخدمه الناس في جميع أنحاء العالم لتشغيل السيارات والقوارب والطائرات النفاثة والدراجات البخارية.
تُستخدم المولدات التي تعمل بالديزل في العديد من المنازل والمدارس والمستشفيات النائية. أثناء حالات الطوارئ ، عندما تكون الشبكة الكهربائية مولدات الديزل تنقذ الأرواح من خلال توفير الكهرباء للمستشفيات والمجمعات السكنية والمدارس والمباني الأخرى التي كانت لولا ذلك ستكون باردة و “في الظلام”.
يستخدم البترول أيضًا في المنتجات السائلة مثل طلاء الأظافر والكحول المحمر والأمونيا. يوجد البترول في مواد ترفيهية متنوعة مثل ألواح التزلج على الماء وكرات القدم وكرة السلة وإطارات الدراجات وحقائب الجولف والخيام والكاميرات وطُعم الصيد.
يوجد البترول أيضًا في عناصر أكثر أهمية مثل الأطراف الاصطناعية وأنابيب المياه وكبسولات الفيتامينات. في منازلنا ، نحن محاطون بالمنتجات التي تحتوي على البترول ونعتمد عليها. يحتوي طلاء المنزل وأكياس القمامة والأسقف والأحذية والهواتف وبكرات الشعر وحتى أقلام التلوين على البترول المكرر.
دورة الكربون
هناك عيوب كبيرة لاستخراج الوقود الأحفوري ، واستخراج البترول صناعة مثيرة للجدل .
يشكل الكربون ، وهو عنصر أساسي على الأرض ، حوالي 85٪ من الهيدروكربونات في البترول. يتنقل الكربون باستمرار بين الماء والأرض والغلاف الجوي.
تمتص النباتات الكربون وهو جزء من كل كائن حي يتحرك عبر شبكة الغذاء. يتم إطلاق الكربون بشكل طبيعي من خلال البراكين وتآكل التربة والتبخر. عندما يتم إطلاق الكربون في الغلاف الجوي ، فإنه يمتص الحرارة ويحتفظ بها ، وينظم درجة حرارة الأرض ويجعل كوكبنا صالحًا للسكن.
لا يشارك كل الكربون الموجود على الأرض في دورة الكربون فوق سطح الأرض. يتم عزل أو تخزين كميات كبيرة منه تحت الأرض على شكل وقود أحفوري وفي التربة. هذا الكربون المحبوس ضروري لأنه يحافظ على توازن “ميزانية الكربون” للأرض.
ومع ذلك ، فإن تلك الميزانية تنخفض عن التوازن. منذ الثورة الصناعية ، تم استخراج الوقود الأحفوري وحرقه بقوة أو للحصول على الطاقة أو الوقود. يؤدي هذا إلى إطلاق الكربون الذي تم عزله تحت الأرض ، ويزعج ميزانية الكربون. يؤثر هذا على جودة الهواء والماء والمناخ العام.
التايغا ، على سبيل المثال ، تحبس كميات هائلة من الكربون في أشجارها وتحت أرضية الغابة. لا يطلق التنقيب عن الموارد الطبيعية الكربون المخزن في الوقود الأحفوري فحسب ، بل يطلق أيضًا الكربون المخزن في الغابة نفسها.
احتراق البنزين ، المصنوع من البترول ، ضار بالبيئة بشكل خاص. كل 3.8 لتر (1 جالون) من الغاز الخالي من الإيثانول الذي يتم حرقه في محرك السيارة يطلق حوالي 9 كجم (20 رطلاً) من ثاني أكسيد الكربون في البيئة. (البنزين المشبع بـ 10٪ من الإيثانول يطلق حوالي 8 كيلوغرامات (17 رطلاً).) يطلق وقود الديزل حوالي 10 كيلوغرامات (22 رطلاً) من ثاني أكسيد الكربون ، بينما ينبعث وقود الديزل الحيوي (ديزل يحتوي على 10٪ وقود حيوي ) حوالي 9 كيلوغرامات (20 رطلاً).
كما أن البنزين والديزل يلوثان الغلاف الجوي بشكل مباشر. تنبعث منها مركبات وجسيمات سامة ، بما في ذلك الفورمالديهايد والبنزين.
الناس والنفط البترولي
عنصر رئيسي في الحضارة الحديثة. في البلدان النامية ، يمكن أن يؤدي الحصول على طاقة ميسورة التكلفة إلى تمكين المواطنين ويؤدي إلى جودة حياة أعلى. يوفر البترول وقود النقل ، وهو جزء من العديد من المواد الكيميائية والأدوية ، ويستخدم في صنع العناصر الأساسية مثل صمامات القلب والعدسات اللاصقة والضمادات. تجذب احتياطيات النفط الاستثمار الخارجي وهي مهمة لتحسين الاقتصاد العام للبلدان .
ومع ذلك ، فإن حصول دولة نامية على النفط يمكن أن يؤثر أيضًا على علاقة القوة بين الحكومة وشعبها. في بعض البلدان ، يمكن أن يؤدي الوصول إلى النفط إلى أن تصبح الحكومة أقل ديمقراطية – وهو وضع يُطلق عليه “ديكتاتورية النفط”. لقد تم اتهام كل من روسيا ونيجيريا وإيران بأن لديها أنظمة استبدادية بترو-سلطوية.
النفط الذروة
هو مورد غير متجدد ، ولن تكون احتياطيات النفط العالمية كافية دائمًا لتلبية الطلب العالمي على البترول. ذروة النفط هي النقطة التي تستخرج فيها صناعة النفط أكبر قدر ممكن من البترول. بعد ذروة النفط ، سينخفض إنتاج البترول فقط. بعد ذروة النفط ، سيكون هناك انخفاض في الإنتاج وارتفاع في تكاليف العرض المتبقي.
يستخدم قياس ذروة النفط نسبة الاحتياطيات إلى الإنتاج (RPR ). تقارن هذه النسبة مقدار احتياطيات النفط المؤكدة بمعدل الاستخراج الحالي. يتم التعبير عن نسبة الاحتياطيات إلى الإنتاج بالسنوات. يختلف RPR لكل منصة نفط وكل منطقة إنتاج للنفط. المناطق المنتجة للنفط التي تعد أيضًا من كبار المستهلكين للنفط لديها معدل إنتاجي أعلى من منتجي النفط مع مستويات استهلاك منخفضة.
وفقًا لتقرير صناعة واحد ، لدى الولايات المتحدة معدل RPR يبلغ حوالي تسع سنوات. دولة إيران الغنية بالنفط والنامية ، والتي لديها معدل استهلاك أقل بكثير ، لديها معدل RPR لأكثر من 80 عامًا.
من المستحيل معرفة السنة المحددة لذروة النفط. يجادل بعض الجيولوجيين بأنه قد انتهى بالفعل ، بينما يرى آخرون أن تقنية الاستخراج ستؤخر ذروة النفط لعقود. يقدر العديد من الجيولوجيين أن ذروة النفط قد تصل في غضون 20 عامًا.
بدائل البترول
يهتم الأفراد والصناعات والمنظمات بشكل متزايد بذروة النفط والعواقب البيئية لاستخراج البترول. يجري تطوير بدائل النفط في بعض المناطق ، وتشجع الحكومات والمنظمات المواطنين على تغيير عاداتهم حتى لا نعتمد بشكل كبير على النفط.
الإسفلت الحيوي ، على سبيل المثال ، عبارة عن أسفلت مصنوع من مصادر متجددة مثل دبس السكر ، والسكر ، والذرة ، ونشا البطاطس ، أو حتى المنتجات الثانوية لعمليات الزيت. على الرغم من أنها توفر بديلاً غير سام للقار ، إلا أن الإسفلت الحيوي يتطلب محاصيل ضخمة ، مما يضع ضغطًا على الصناعة الزراعية.
تعد الطحالب أيضًا مصدرًا ضخمًا للطاقة. يمكن تحويل زيت الطحالب (ما يسمى “الخام الأخضر”) إلى وقود حيوي. تنمو الطحالب بسرعة كبيرة وتستهلك جزءًا صغيرًا من المساحة التي تستخدمها المواد الأولية للوقود الحيوي. حوالي 38849 كيلومترًا مربعًا (15000 ميل مربع) من الطحالب – أقل من نصف مساحة ولاية مين الأمريكية – ستوفر وقودًا حيويًا كافيًا ليحل محل جميع احتياجات الولايات المتحدة من البترول. تمتص الطحالب التلوث وتطلق الأكسجين ولا تحتاج إلى مياه عذبة.
جعلت دولة السويد من أولوياتها الحد بشكل كبير من اعتمادها على النفط وطاقة الوقود الأحفوري الأخرى بحلول عام 2020. اجتمع خبراء في الزراعة والعلوم والصناعة والغابات والطاقة لتطوير مصادر الطاقة المستدامة، بما في ذلك المضخات الحرارية الجوفية ، ومزارع الرياح ، والأمواج والطاقة الشمسية ، والوقود الحيوي المحلي للمركبات الهجينة. التغييرات في عادات المجتمع ، مثل زيادة وسائل النقل العام وعقد المؤتمرات عبر الفيديو للشركات ، هي أيضًا جزء من خطة تقليل استخدام النفط.
1)https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/petroleum/
المراجع