الصناعة النفطية
يشمل قطاع النفط جميع عمليات التنقيب والاستخراج والتكرير والنقل (غالبًا بواسطة ناقلات النفط وخطوط الأنابيب) وتسويق المنتجات النفطية. جدير بالذكر أن المنتجات الأعلى قيمة في هذا القطاع هي زيت الوقود ووقود السيارات (البنزين). النفط (الزيت) هو أيضًا المادة الخام للعديد من المنتجات الكيميائية، من بينها المستحضرات الدوائية والمذيبات والأسمدة والمبيدات الحشرية واللدائن. وينقسم قطاع النفط عادةً إلى ثلاثة مكونات رئيسية هي: صناعات المنبع والصناعات الوسطى وصناعات المصب. وتدرج عادةً الصناعات الوسطى مع صناعات المصب.
إن النفط ضروري للعديد من الصناعات، ومهم للحفاظ على الحضارة الصناعية في شكلها الحالي، ومن ثم يمثل أهمية بالغة للعديد من الدول. ويعتبر النفط مسؤولاً عن نسبة كبيرة من استهلاك الطاقة العالمي، والذي يتراوح بين نسبة منخفضة تبلغ 32% في أوروبا وآسيا وحتى 53% في الشرق الأوسط.
وأنماط الاستهلاك في المناطق الجغرافية الأخرى هي: أمريكا الوسطى والجنوبية (44%) وأفريقيا (41%) وأمريكا الشمالية (40%). ويستهلك العالم 30 مليار برميل (4.8 كم³) من النفط سنويًا، والدول المتقدمة هي أكبر المستهلكين. وقد استهلكت الولايات المتحدة 25% من النفط المنتج في عام 2007. وتمثل جميع مراحل إنتاج النفط وتوزيعه وتكريره وبيعه بالتجزئة أضخم صناعة في العالم من حيث القيمة الدولارية.
تقدم الحكومات، مثل الحكومة الأمريكية، دعمًا حكوميًا ضخمًا لشركات النفط، إلى جانب تنزيلات ضريبية كبيرة في كل مرحلة تقريبًا من مراحل التنقيب عن النفط واستخراجه، بما في ذلك تكاليف إيجار حقول النفط ومعدات الحفر.
عادةً ما تقسم الصناعة النفطية إلى ثلاثة قطاعات رئيسية حسب مرحلة الإنتاج وهي:
مرحلة التنقيب والاستخراج Upstream (أو صناعات المنبع)
مرحلة النقل Midstream
مرحلة التكرير والتصنيع Downstream
و يشمل قطاع صناعات المنبع البحث عن حقول النفط والغاز تحت الأرض أو تحت البحر، وحفر الآبار الاستطلاعية، ومن ثم حفر وتشغيل الآبار واستخراج النفط و/أو الغاز الطبيعي إلى السطح. وقد برز توجه كبير نحو إلحاق الغاز غير التقليدي بصناعات المنبع وبما حصل من تطورات مشابهة في معالجة ونقل الغاز الطبيعي المسال.
لقد عٌرف عن قطاع صناعات المنبع حيازته على الحصة الأكبر من الاندماج والاستحواذ والتصفيات. حيث بلغت قيمة اتفاقات الاندماج والاستحواذ الإجمالية في قطاع صناعات المنبع للنفط والغاز 254 مليار دولار في عام 2012م (في 679 اتفاق). وجزء كبير من هذه الاندماج والاستحواذ (33% في عام 2012م) ناتج عن طفرة الإنتاج الصخري/غير التقليدي خاصة في الولايات المتحدة ثم الاتحاد السوفيتي السابق ووكندا.
و بلغت القيمة الإجمالية لأصول التنقيب والإنتاج المعروضة للبيع رقما قياسيا عند 135 مليار دولار في الربع الثالث من عام 2013م. وقبل ذلك تضافعت قيمتها من 46 مليار دولار في عام 2009م إلى 90 مليار دولار في عام 2010م. ومع استمرار الاندماج والاستحواذ ظلت القيمة الإجمالية على ماهي عليه تقريبا حيث بلغت 85 مليار دولار في ديسمبر 2012م. ولكن، شهد النصف الأول من عام 2013م دخول أصول جديدة قيمتها 48 مليار دولار تقريبا إلى السوق. ومما يلفت النظر تضاعف القيمة الإجمالية لأصول التنقيب والإنتاج المعروضة للبيع ثلاث مرات في الربع الثالث من 2013م عما كانت عليه في 2009م أي في أقل من أربع سنوات.
التنقيب عن النفط :
يستخدم مصطلح التنقيب عن الهيدروكربونات للتعميم وللإشارة إلى التنقيب عن النفط والغاز والذي يقوم به علماء جيولوجيا النفط وعلماء فيزياء الأرض للبحث عن رواسب الهيدروكربون تحت سطح الأرض التي توجد على شكل نفط وغاز طبيعي.
- طرق التنقيب :
توفر السمات السطحية المرئية مثل تسربات النفط وتسربات الغاز الطبيعي والبثور (أي الحفر الموجودة تحت المياه والناجمة عن تسرب الغاز) أدلة أساسية على تولد الهيدروكربون (سواء كان سطحيًا أو عميقًا في الأرض). ومع ذلك، فإن أغلب عمليات التنقيب تعتمد على تقنيات معقدة للغاية لاكتشاف وتحديد مدى هذه الرواسب باستخدام فيزياء الأرض للتنقيب. وتخضع المناطق التي يعتقد أنها تحتوي على الهيدروكربون في البداية مسح للثقل النوعي أو مسح مغناطيسي أو النشاط الزلزالي السلبي أو عمليات المسح السيزمية الإقليمية لاكتشاف السمات واسعة النطاق للجيولوجيا تحت سطح الأرض. ويتم إخضاع السمات الهامة (والتي يطلق عليها اسم المؤشرات الإيجابية المحتملة) للمزيد من عمليات البحث السيزمي، والتي تعمل على مبدأ الوقت المستغرق لتحرك موجات الصوت المنعكسة عبر المواد (الصخور) ذات الكثافات المختلفة وباستخدام عملية تحويل الأعماق لتحديد ملامح البنية التحتية. وفي النهاية، عندما يتم تحديد احتمالية وجود الهيدروكربون وتقييمه، وتجاوزه لمعايير اختيار شركة النفط، يتم حفر بئر تنقيب في محاولة لتحديد تواجد أو عدم تواجد النفط والغاز بشكل قاطع.
وتعد عملية التنقيب عن النفط عملية مكلفة ماديًا وعالية الخطورة. ويتم تنفيذ عمليات التنقيب البحرية وفي المناطق البعيدة بصفة عامة فقط من خلال الشركات الضخمة للغاية أو من خلال الحكومات القومية. وغالبًا ما تكلف آبار النفط السطحية النموذجية (على سبيل المثال في بحر الشمال) 10 إلى 30 مليون دولار أمريكي، في حين أن آبار المياه العميقة يمكن أن تكلف ما يزيد عن 100 مليون دولار أمريكي. والمئات من الشركات الأصغر حجمًا تبحث عن رواسب الهيدروكربون البرية في مختلف أرجاء العالم، حيث إن بعض الآبار لا تزيد تكلفتها عن 100 ألف دولار أمريكي.
- عناصر احتمالية تواجد النفط :
تشير احتمالية تواجد الهيدروكربون إلى بئر محتمل يعتقد الجيولوجيون أنها يمكن أن تحتوي على الكربون. ويجب أن يتم إكمال قدر كبير للغاية من عمليات البحث الجيولوجية والهيكلية والزلزالية أولاً من أجل التحقق من احتمالية احتواء موقع الحفر على الهيدروكربون والانتقال من حالة المؤشرات الإيجابية المحتملة إلى احتمالية مؤكدة. ويجب أن تتواجد خمس عوامل جيولوجية للإشارة إلى وجود احتمالية مؤكدة، وإذا لم يتحقق أي من هذه العوامل، فهذا يعني أنه لن يوجد نفط ولا غاز.
الصخور النفطية - عندما يتم تعريض الصخور الغنية بالمواد العضوية مثل السجيل الزيتي أو الفحم الحجري لدرجات حرارة وضغوط مرتفعة على مدار فترات زمنية طويلة، يتكون الهيدروكربون.
الترحيل - يتم طرد الهيدروكربونات من الصخور النفطية من خلال ثلاث آليات مرتبطة بالكثافة: حيث تكون الهيدروكربونات المتكونة حديثًا أقل كثافة من المواد التي كانت موجودة من قبل، مما يؤدي إلى زيادة الضغط، كما أن الهيدركربونات هي وسيطة أخف، وبالتالي يمكن أن تتحرك لأعلى بسبب الطفوية، كما أن السوائل تتمدد حيث إن دفنها لفترة أطول يسبب زيادة في الحرارة. وأغلب الهيدروكربونات يتم ترحيلها إلى السطح في شكل تسربات نفطية، إلا أن البعض منه يتم احتجازه.
الاحتجاز - تتسم الهيدروكربونات بالطفوية ويجب أن يتم احتجازها في حاجز هيكلي (على سبيل المثال طية محدبة، كتلة فالق) حاجز طبقي
صخور الإغلاق أو التغطية - يجب أن تتم تغطية حاجز الهيدروكربونات بصخور غير منفذة تعرف باسم صخور الإغلاق أو التغطية من أجل منع تسرب الهيدروكربونات إلى السطح
الخزان - احتواء الهيدروكربونات في صخور تمثل خزانًا. وغالبًا ما تكون هذه الصخور عبارة عن حجر رملي أو حجر جيري مسامي. ويتجمع النفط في الفتحات المسامية في الصخور رغم أن الفتحات الموجودة بين الصخور غير المسامية (مثل كسر الجرانيت) يمكن أن تستخدم لتخزين الهيدروكربونات كذلك. كما يجب أن يكون الخزان مساميًا كذلك حتى تتدفق الهيدروكربونات إلى السطح أثناء الإنتاج.
- مخاطر التنقيب :
يعد التنقيب عن الهيدروكربونات استثمارًا عالي المخاطر، ويعد تقييم المخاطر أمرًا بالغ الأهمية لنجاح إدارة محافظ التنقيب. وتعد مخاطر التنقيب مفهومًا صعبًا، وغالبًا ما يتم تعريفه من خلال التحقق من توافر خمس عوامل جيولوجية مؤكدة، كما ذكرنا أعلاه. وتعتمد تلك الثقة على البيانات و / أو النماذج، وغالبًا ما يتم ربطها بخرائط قطاع المخاطر العامة (خرائط CRS). وغالبًا ما تأخذ الثقة العالية فيما يتعلق بتواجد العوامل الجيولوجية المؤكدة اللون الأخضر، في حين أن الثقة المنخفضة تأخذ اللون الأحمر.[1] وبالتالي، فإن هذه الخرائط يطلق عليها كذلك اسم خرائط أضواء إشارات المرور، في حين أن الإجراء الكامل يشار إليه باسم تحليل الممر المائي للطبقات. والغرض من مثل هذا الإجراء هو إجبار الجيولوجي على تقييم كل العوامل الجيولوحية المختلفة بشكل موضوعي. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يؤدي إلى الحصول على خرائط بسيطة يمكن أن يفهمها غير الجيولوجيين والمديرين من أجل اتخاذ القرارات المتعلقة بالتنقيب اعتمادًا عليها.
استخراج و استخلاص النفط :
- تحديد مكان حقل النفط :
يستخدم علماء الجيولوجيا عمليات المسح الزلزالية للبحث عن البنى الجيولوجية التي يمكن لها تكوين خزانات النفط. ويتمثل الأسلوب "التقليدي" هنا في إحداث تفجير تحت الأرض في منطقة مجاورة، وملاحظة الاستجابة الزلزالية التي تقدم معلومات حول البنى الجيولوجية الموجودة تحت الأرض. لكن تُستخدَم كذلك في هذا الشأن الأساليب "السلبية"، وهي الأساليب التي تُستمَد فيها المعلومات من الموجات الزلزالية التي تحدث طبيعيًا.
هناك أدوات أخرى أيضًا تُستخدَم أحيانًا للبحث عن البترول، مثل أجهزة قياس الجاذبية الأرضية وأجهزة قياس المغناطيسية. يبدأ استخراج النفط الخام طبيعيًا بحفر الآبار في الخزان الأرضي. وعند التوصل إلى بئر النفط، سيلاحظ وجوده عالم جيولوجي (الذي يُعرَف على منصة النفط باسم "مسجل بيانات عينات الطين"). يجلس هذا المسجل على المنصة. قديمًا في الولايات المتحدة، كانت بعض حقول النفط تتواجد حيث يصعد النفط طبيعيًا إلى السطح، لكن معظم هذه الحقول اُستنفدت لفترة طويلة، فيما عدا بعض الأماكن في ألاسكا. وعادةً ما تُحفَر العديد من الآبار (المعروفة باسم الآبار متعددة الأطراف) في نفس الخزان، وذلك لضمان قابلية معدل الاستخراج للبقاء على نحو اقتصادي. وقد تُستخدَم أيضًا بعض الآبار (الآبار الثانوية) لضخ الماء، أو البخار، أو الأحماض أو أنواع خليط الغازات المتعددة في الخزانات لرفع ضغط الخزان أو الحفاظ عليه، ومن ثم الحفاظ على معدل الاستخراج الاقتصادي.
الحفر[عدل]راجع : حفار بترول
يتم إنشاء بئر النفط عن طريق حفر ثقب طويل في الأرض باستخدام منصة النفط. ويوضَع أنبوب فولاذي (غطاء) في الحفرة لإضفاء تكامل هيكلي على حفرة البئر التي حُفِرت مؤخرًا. تُصنَع بعد ذلك الثقوب في قاعدة البئر لتمكين النفط من المرور إلى الحفرة. وأخيرًا، توضع مجموعة من الصمامات تُعرَف باسم "شجرة الكريسماس" في الأعلى، وهي الصمامات التي تعمل على ضبط الضغط والتحكم في التدفقات. كما يمكن أن تختلف تقنيات الاستخراج باختلاف عمق و مكان البئر و قد يحتاج الأمر لاستخدام تقنية الغمر.
- الاستخلاص الأولي :
في مرحلة الاستخلاص الأولي، يحدث تحفيز الخزان نتيجة عدد من الآليات الطبيعية. وتشمل هذه الآليات: وضع ماء طبيعي بدلاً من النفط في البئر، ونشر الغاز الطبيعي أعلى الخزان، ونشر الغاز الذي كان ذائبًا في البداية في النفط الخام، وتصريف الجاذبية الناتجة عن حركة النفط داخل الخزان من الأجزاء العلوية إلى الأجزاء السفلية حيث تقع الآبار. ويبلغ عامل الاستخلاص في مرحلة الاستخلاص الأولي عادةً 5-15%.[2]
رغم أن الضغط تحت سطح الأرض في خزان النفط يكون كافيًا لدفع الزيت إلى السطح، ينبغي وضع تركيب معقد من الصمامات (شجرة الكريسماس) عند فوهة البئر لتوصيله بشبكة خطوط أنابيب للتخزين والمعالجة. وتُستخدَم أحيانًا المضخات، مثل المضخات العمودية والمضخات الغاطسة الكهربائية (ESP)، في جلب النفط إلى السطح؛ وتُعرَف هذه المضخات بآليات الرفع الصناعية.
- الاستخلاص الثانوي:
على مدار عمر البئر، ينخفض الضغط، وعند الوصول إلى مرحلة معينة، يصبح الضغط الأرضي غير كافٍ لدفع النفط إلى السطح. وبعد تراجع ضغط الخزان الطبيعي، يتم تطبيق أساليب الاستخلاص الثانوي. تعتمد هذه الأساليب على إمدادات الطاقة الخارجية إلى الخزان في صورة حقن السوائل لزيادة ضغط الخزان، وبالتالي استبدال دفع الخزان الطبيعي بدفع صناعي، أو زيادة هذا الدفع الطبيعي. تزيد أساليب الاستخلاص الثانوي ضغط الخزان عن طريق حقن الماء، وإعادة حقن الغاز الطبيعي والرفع الغازي، الذي يحقن هواء، أو ثاني أكسيد الكربون أو غيره من الغازات الأخرى إلى أسفل بئر نشط، مما يقلل من الكثافة الكلية للسائل في حفرة البئر. يبلغ عامل الاستخلاص عادةً في عمليات تدفقات الماء نحو 30%، حسب خصائص النفط وصخور الخزان. وفي المتوسط، يتراوح عامل الاستخلاص بعد عمليات استخلاص النفط الأولية والثانوية ما بين 35 و45%.
الإبتساماتإخفاء