ماهو النفط الصخري واستخداماته وكيف يتم استخراجه؟

النفط الصخري : هو نفط موجود بشكلٍ صلبٍ ضمن الصخور ، فقبل مئة مليون عام قسمت مساحة شاسعة من البحر القارة الأميركية الشمالية إلى قسمين غربي و شرقي .

و مع الزمن انحسر هذا البحر مخلفاً وراءه مساحات مائية داخلية و سهول عشبية خصبة ، الأحياء التي عاشت في العصر الثالث (قبل 66 – 2,5 مليون سنة مضت) في هذه المنطقة تحوّلت إلى أحافير و تعرضها إلى درجات حرارة عالية و ضغط جذبوي كبير حولها إلى نفط .

لكن تلك الظروف البيئية التي خلقت النفط السائل في باقي مناطق العالم لم تكن نفسها في هذه المنطقة ما أدى لتشكل النفط الصخري الصلب ، النفط الصخري الصلب يمرّ بنفس مراحل تكون النفط السائل ما عدا المرحلة الأخيرة التي تحول النفط إلى سائل في باقي مناطق العالم و هي المرحلة التي أخذت شركات الطاقة على عاتقها الآن القيام بها.

استخراج النفط الصخري

إن عملية استخراج النفط الخام من باطن الأرض أسهل كثيراً إذا ما تمت مقارنتها باستخلاص النفط الصخري..

فتحت الأرض يسبب الضغط الناتج عن الغاز في الفجوات التي يتواجد بها النفط يدفع النفط الخام إلى سطح الأرض،و بعد أن يقل ضغط تلك الغازات تبدأ المرحلتين الثانية و الثالثة الاكثر صعوبة في التنقيب عن النفط حيث تتم أحياناً إضافة الماء من أجل إرخاء النفط المضغوط و الغازات من أجل زيادة الضغط في الفجوات.

و في الكثير من الحالات يتم ترك النفط المتبقي من أجل عمليات التنقيب المستقبلية التي ستتم بواسطة معدات أكثر تطوراً.

إن طريقة استخراج النفط من الصخور هي أصعب عمليات الاستخلاص على الإطلاق،فيجب عندها استخدام أدوات خاصة لاستخراج الصخور النفطية من تحت سطح الأرض أو من سطح الأرض نفسه.

بعد الإنتهاء من الحفريات تمر الصخور النفطية بمرحلة التقطير حيث يتم تعريض الصخور المحفورة إلى “الانحلال الحراري” و تتضمن هذه العملية تعريض الصخور إلى درجة حرارة عالية جداً ما بين 650 إلى 700 فهرنهايت بانعدام الأوكسجين مع وجود إحدى المواد لتكوين تغير كيميائي.

بعد ذلك يسيل الـ kerogen و هو الوقود الأحفوري الموجود في الصخور النفطية و ينفصل عن الصخور.

يمكن تكرير هذا الوقود الأحفوري إلى نفط خام اصطناعي.

عندما يتم استخلاص النفط من فوق سطح الأرض تسمى هذه العملية بالإستخلاص السطحي.

و تكمن المشكلة بأن هذه العملية تضيف خطوتين إضافيتين إلى طريقة الاستخراج التقليدية و التي تتضمن ضخ النفط مباشرة من الأرض، فبالإضافة إلى عملية الاستخراج هنالك عمليات التقطير و التكرير لتحويل الكيروجين إلى نفط خام اصطناعي.

أن عملية استخراج النفط الصخري يضعنا أمام أزمة أخلاقية بيئية حيث يلزم برميلين من المياه من أجل تكوين برميل واحد من النفط الخام السائل، و بدون استخدام تكنولوجيا متطورة لمعالجة المياه فأن المياه المستخدمة في العملية ستزيد نسبة الملوحة في المياه المحيطة مسمّمة بذلك المناطق المجاورة.إما بالنسبة للصخور فإن 1.2 أو 1.5 طن منها تكوّن برميلاً واحداً من النفط فقط!

قامت شركة نفط Royal Dutch Shell بالعثور على حل لمشكلة تكرير النفط الخام و أطلقت عليه اسم ICP و فيها يتم ترك الصخور كما هي و لا يتم التنقيب عنها في الموقع،بدلاً من ذلك يتم حفر صخور النفط الخام و هي في الأرض و يتم إنزال مُسخنات إلى باطن الأرض و هذا يؤدي إلى تسخين النفط الخام و تسرب الكيروجين خارج الصخور في غضون سنة أو سنتين ثم يُضخ النفط إلى سطح الأرض مباشرة مما يقلل تكاليف العملية لعدم الحاجة إلى استخراج الصخور النفطية أو إلى ناقلات خاصة للتخلص منها.

و شمل تصميم شركة شيل جدار تجميد freeze wall و هو حاجز يحيط موقع عمل تنقيب النفط الخام حيث يتم فيها ضخ السوائل المبردة إلى الأرض من Hجل تجميد المياه الجوفية لمنع دخولها لموقع العمل و لمنع المواد الثانوية من التسرب مع النفط.

الفرق بين النفط الصخري و النفط التقليدي:

يكمن الفرق بينه وبين النفط التقليدي أن الظروف التي أدت لخلق البترول السائل في مناطق أخرى من العالم، لم تكن تتوافر في هذه المنطقة مما أدى إلى تشكّل النفط الصخري (غير السائل)، الذي يمكن اعتباره مماثلاً للنفط الخام السائل في جميع مراحل تكونه، ماعدا الجزء الأخير الذي يحوله إلى سائل، لذلك فإن الأمر متروك لعلماء الطاقة حتى يقوموا بإنهاء العملية.
الماء تتطلب عملية استخراجه استخدام كميات كبيرة جداً من الماء مما ينعكس على البيئة والمياه الجوفية والزراعية ، حيث إن إنتاج برميل واحد من النفط الصخري السائل يتطلب استخدام برميلين من المياه، وبدون تطوير تكنولوجيا لمعالجة المياه، فإن المياه الناتجة عن تكرير النفط الصخري سوف تزيد من ملوحة مياه المحيطات؛ مما
تسمم المناطق المحيطة سيؤدي إلى تسمم المناطق المحلية المحيطة بها، كما أن هناك مشكلة أخرى تتمثل بالصخور، حيث إن كل برميل من النفط المنتج من النفط الصخري ينتج عنه حوالي 1.5 طن من الصخور،كما أن بعض الجيولوجيين يرى ارتباطاً بينه وبين أزدياد الزلازل في بعض الولايات الأمريكية .

و بسبب العقبات الاقتصادية فليس بالإمكان إنتاج النفط الخام بكميات كبيرة و تجارية حتى الآن و لأن استخراج النفط بهذه الطريقة أكثر ضررا للبيئة من الطرق التقليدية،و لكن مع تزايدد الطلب على النفط الخام و مع تصاعد أسعار البترول فإن النفط الخام و خاصة المنتج من شركة شيل أصبح مرغوباً.

اقرا ايضا.. علاء بشير الطبيب والرسام والنحات “سيرته وبداياته”

استخدامات النفط الصخري

بدأ استخدام النفط الصخري والصخر الزيتي المكون له منذ آلاف السنين إذ استخدمت بلاد ما بين النهرين “العراق” النفط الصخري في تمهيد الطرق، في حين أن المنغوليين القدماء غمسوا أطراف سهامهم فيه لإلحاق أشد أنواع الأذى بأعدائهم، أما في الشرق الأوسط، فاستخدم النفط الصخري في تزيين الفسيفساء الزخرفية.

بدأت عملية استخراج الصخر الزيتي وتسخينه لاستخراج النفط الصخري منه في القرن 19، فبدأت الدول الأوروبية وبعد ذلك تبعتهم الولايات المتحدة في استخراجه كما أنشئت أول منشأة تعدين صخري في الولايات المتحدة الأمريكية في وادي نهر أوهايو في بنسلفانيا، أوهايو، فيرجينايا الغربية، كنتاكي ثم استخدم في صناعة مجموعة كبيرة من المنتجات منها شمع البارافين.

إن استخراج ومعالجة النفط الصخري عملية مكلفة ومعقدة للغاية لذا بدأت أستراليا والسويد وإسبانيا وجنوب أفريقيا والبرازيل وسويسرا في تعدين الصخر الزيتي في القرنين 19 و20، لكنهم توقفوا عن الإنتاج بحلول عام 1960، ثم توقفت الولايات المتحدة عن إنتاجه في أوائل عام 1980.

حاليًا تستخدم أستونيا، الصين، البرازيل النفط الصخري في تأمين الوقود الذي تحتاجه لتوليد الكهرباء كما تستخدمه بشكل ثانوي في إنتاج الإسمنت.

الاثار البيئية الناتجة عن استخراج النفط و الغاز الصخريين :

ان عملية الاستخراج تنطوي على كميات كبيرة من النفايات و الغازات السامة و المياة الملوثة بالكيماويات الناتجة أيضا و ما لها من اثر مدمر على البيئة و التربة و المياة الجوفية .
إضافة الى تأثيرها الكبير على ضاهرة الاحتباس الحراري نتيجة اطلاقها غاز الميثان و اكاسيد الكبريت و الكربون .
إضافة للتأثير السام  المياه الملوثة بالكيماويات و احتمال احتوائها على مواد مشعة و معادن ثقيلة .

تصنيف وانواع النفط الصخري بحسب المحتوى المعدني إلى ثلاثة أنواع:

1.طفلة غنية بالمواد الكربونية
2.طفلة غنية بالسيليكا
3. طفلة متفحمة

أولًا: الصخر الغني بمعادن الكربونات:

تتكون في أشكال مختلفة فهي عبارة عن مركب فريد من الكربون والأُكسجين، مثل الكالسيت فهو يعتبر مكونًا رئيسيًا للكائنات البحرية حيث يساعد في تكون الأصداف الصلبة الخارجية للمحار، نجم البحر، العوالق، الإسفنج فهي تعتبر من المصادر المهمة للكالسيت.

ثانيًا: الصخور الغنية بثاني أكسيد السيليكون:

تتكون أيضًا من الكائنات الحية مثل الطحالب والإسفنج والكائنات الدقيقة تدعى (راديولاريا-(radiolarians. يتكون جدار الخلية في الطحالب من السيليكا بينما في الإسفنج والراديولاريا فتعتبر السيليكا هي المكون لهياكلها. وتعتبر الصخور الغنية بالسيليكا أقل صلابة من الغنية بالكربونات ولذلك فهي أسهل في الاستخراج.
أما الطفلة المتفحمة (Cannel shale) فأصوله أرضية وغالبًا يُصنف كفحم، فهو يتكون من بقايا النباتات الخشبية ويمكن أن يحتوي على معادن (inertinite, vitrinite) ولذلك فهو غني بالهيدروجين ويحترق بسهولة.