بحث حول البترول

البترول

مقدمة

عرف الإنسان البترول من قديم الزمان. فلقد كان البترول معروفاً عند سكان بلاد الرافدين ومصر وسوريا والهند وأثيوبيا واليونان وروسيا وإيطاليا وغيرها من البلدان وكانت له أسماء مختلفة فأطلق عليه الأوربيون اسم (نفثا) والصقالية (رولا) والرومانيون (باكورا) والإنجليز (الزيت المعدنى) واليابانيون (سكينويو) والصينينون (ايغى - يو) وقدماء الرومان والإغريق (بتروليم) الراتنج الصخرى وهناك معلومات عن استخراج البترول فى شبه جزيرة ابشرون عند كثير من المؤلفين الإيرانيين والعرب أمثال يعقوب الحموى فى القرن الثالث عشر وعبد الغفار الحزوينى القرن الرابع عشر وغيرهم وقد وضع الجغرافى العربى المسعودى عام 950 قائمة بمنابع البترول بخانية باكو فى شبه جزيرة ابشرون وقبل الميلاد بستة قرون كان يعيش فى سوراخان المجوس الذين عبدوا "النار الأبدية" الناتجة من اشتعال الغاز الطبيعى المصاحب للبترول والخارج من باطن الأرض.

البترول

النفط أو البترول (كلمة مشتقة من الأصل اللاتيني "بيترا" والذي يعني صخر و"أوليوم" والتي تعني زيت)، ويطلق عليه أيضا الزيت الخام، كما أن له اسم دارج "الذهب الأسود"، وهو عبارة عن سائل كثيف، قابل للاشتعال، بني غامق أو بني مخضر، يوجد في الطبقة العليا من القشرة الأرضية. وأحيانا يسمى نافثا، من اللغة الفارسية ("نافت" أو "نافاتا" والتي تعني قابليته للسريان). وهو يتكون من خليط معقد من الهيدروكربورات، وخاصة من سلسلة الألكانات الثمينة كيميائيا، ولكنه يختلف في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكان لأخر. وهو مصدر من مصادر الطاقة الأولية الهام للغاية إحصائيات الطاقة في العالم، ولكن العالم يحرقه ويستغله في تشغيل السيارات والتمتع برفاهية الحركة وفي إنتاج الطاقة الكهربائية التي يمكن أن تُوّلد بطرق أخرى توفر على البشرية حرق هذا الذهب الأسود القيم كيميائيا. النفط هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيماوية، بما فيها الأسمدة، مبيدات الحشرات، اللدائن وكثير من الأدوات البلاستيك والرقائق والأنابيب والأقمشة والنايلون والحرير الإصطناعي والجلود الاصطناعية والأدوية.

أصل البترول

 

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.

تاريخ البترول

تم حفر أول بئر للنفط في بوحجار في القرن الرابع الميلادي أو قبل ذلك. وكان يتم إحراق النفط لتبخير الماء المالح لإنتاج الملح. وبحلول القرن العاشر، تم استخدام أنابيب الخيزران لتوصيل الأنابيب لمنابع المياه المالحة.

في القرن الثامن الميلادي، كان يتم رصف الطرق الجديدة في بغداد باستخدام القار، الذي كان يتم إحضاره من من ترشحات النفط في هذه المنطقة. في القرن التاسع الميلادي، بدأت حقول النفط في باكو، أذربيجان بإنتاج النفط بطريقة اقتصادية لأول مرة. وكان يتم حفر هذه الحقول للحصول على النفط، وتم وصف ذلك بمعرفة الجغرافي ماسودي في القرن العاشر الميلادي، وأيضا ماركو بولو في القرن الثالث عشر الميلادي، الذي وصف النفط الخارج من هذه الآبار بقوله أنها مثل حمولة مئات السفن. شاهد أيضا الحضارة الإسلامية.

حقول النفط في كاليفورنيا عام ١٩٣٨

ويبدأ التاريخ الحديث للنفط في عام 1853، باكتشاف عملية تقطير النفط. فقد تم تقطير النفط والحصول منه على الكيروسين بمعرفة إجناسى لوكاسفيز، وهو عالم بولندي. وكان أول منجم نفط صخري يتم إنشائه في بوربكا، بالقرب من كروسنو في جنوب بولندا، وفي العام التالي تم بناء أول معمل تكرير (في الحقيقة تقطير) في يولازوفايز وكان أيضا عن طريق لوكاسفيز. وإنتشرت هذه الاكتشافات سريعا في العالم، وقام ميرزوف ببناء أول معمل تقطير في روسيا في حقل النفط الطبيعي في باكو في عام 1861.

وبدأت صناعة النفط الأمريكية باكتشاف إيدوين دريك للزيت في عام 1859، بالقرب من تيتوسفيل - بنسلفانيا. وكان نمو هذه الصناعة بطيء نوعا ما في القرن الثامن عشر الميلادي. وكانت محكومة بالمتطلبات المحدودة للكيروسين ومصابيح الزيت. وأصبحت مسألة اهتمام قومية في بداية القرن العشرين عند اختراع محركات الإحتراق الداخلية مما أدى إلى زيادة طلب الصناعة بصفة عامة على النفط. وقد أستنفذ الستهلاك المستمر الاكتشافات الأولى في أمريكا في بنسلفانيا وأونتاريو مما أدى إلى "أزمة نفط " في تكساس وأوكلاهوما وكاليفورنيا.

وبالإضافة إلى ما تم ذكره، فإنه بحلول عام 1910 تم اكتشاف حقول نفط كبيرة في كندا، جزر الهند الشرقية، إيران وفينزويلا، المكسيك، وتم تطويرهم لاستغلالها صناعياً.

وبالرغم من ذلك حتى في عام 1955 كان الفحم أشهر أنواع الوقود في العالم، وبدأ النفط أخذ مكانته بعد ذلك. وبعد أزمة طاقة 1973 وأزمة طاقة 1979 ركزت الحكومات على وسائل تغطية إمدادات الطاقة. فلجأت بلاد مثل ألمانيا وفرنسا إلى إنتاج الطاقة الكهربية بواسطة المفاعلات النووية حتي أن 70 % من إنتاج الكهرباء في فرنسا أصبح من الفاعلات النووية. كما أدت أزمة الطاقة إلى إلقاء الضوء على أن النفط مادة محدودة ويمكن أن تنفذ، على الأقل كمصدر طاقة اقتصادي. وفي الوقت الحالي فإن أكثر التوقعات الشائعة مفزعة من ناحية محدودية الاحتياطي المخزون من النفط في العالم. ويظل مستقبل البترول كوقود محل جدل. وأفادت الأخبار في الولايات المتحدة ي عام (2004) أنه يوجد ما يعادل استخدام 40 سنة من النفط في باطن الأرض. وقد يجادل البعض لأن كمية النفط الموجودة محدودة. ويوجد جدل أخر بأن التقنيات الحديثة ستستمر في إنتاج الهيدروكربونات الرخيصة وأن الأرض تحتوي على مقدر ضخم من النفط غير التقليدي مخزون على هيئة نفط رملي وحقول بيتومين، زيت طفلي وهذا سيسمح باستمرار استخدام النفط لفترة كبيرة من الزمن.

وحاليا فإنه تقريبا 90% من إحتياجات السيارات للوقود يتم الوفاء بها عن طريق النفط. ويشكل النفط تقريبا 40% من الاستهلاك الكلي للطاقة في الولايات المتحدة، ولكنه يشكل تقريبا 2% فقط في توليد الكهرباء. وقيمة النفط تكمن في إمكانية نقله، وكمية الطاقة الكبيرة الموجودة فيه، والتي تكون مصدر لمعظم المركبات، وكمادة أساسية في لعديد من الصناعات الكيمياوية، مما يجعله من أهم السلع في العالم. وكان الوصول للنفط سبباً في كثير من التشابكات العسكرية، بما فيها الحرب العالمية الثانية حرب العراق وإيران. وتقريبا 80% من مخزون العالم للنفط يتواجد في الشرق الأوسط، وتقريبا 62.5 % منه في الخمس دول: المملكة العربية السعودية، الإمارات العربية المتحدة، العراق، الكويت، إيران. بينما تمتلك أمريكا 3% فقط.

تركيب البترول

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.

زيوت 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.

استخراج البترول

يتراوح عمق طبقات البترول فى حدود واسعة تصل إلى 5 - 6 آلاف متر واكثر ويكون البترول فى الطبيعة دائماً مصاحب بالماء والغاز طبقاً للوزن النوعى فالغاز يشغل الجزء العلوى ثم يليه البترول وأسفله الماء.

وتحفر الآبار لاستخراج البترول من باطن الأرض إلى السطح وتجرى تمهيدياً عمليات التنقيب والبحث لتحديد مكان حفر الآبار التى يستخرج منها البترول والهدف من هذه العمليات هو دراسة تركيب جميع صخور المنطقة التى يجرى فيها التنقيب, فحص صخور الطبقة البترولية (قدرتها ومساميتها ونفاذيتها وتشبعها بالبترول) وتحديد مساحة حقل البترول والاحتياطي التقريبى للبترول والغاز.

وأهم طرق الحفر هى الحفر الدورانى والحفر التربينى وتدور أداة الحفر (الدقاق) المقصود بها (bit) فى الحفر الدورانى مع كل عمود مواسير الحفر.

مع التعمق فى البئر تربط إلى الماسورة العاملة مواسير حفر جديدة ويصل طول عمود مواسير الحفر فى نهاية الحفر إلى عدة كيلومترات ولفصل الصخور التى تفتتها أداة الحفر من البئر يضخ خلال مواسير الحفر إلى قاع البئر محلول طينى يحمل الصخور إلى أعلى السطح.

• وفى حالة الحفر التربينى يدور الدقاق بواسطة تربينة خاصة تنزل إلى قاع البئر وتعمل بواسطة المحلول الطينى المضخ وعلاوة على الحفر الرأسى يمكن بواسطة الحفر التربينى تحقيق الحفر المائل الموجه تحت الأبنية وأحواض الماء وغيرهما وكذلك الحفر المتفرع أى حفر عدة آبار من موقع واحد وهذا الحفر مريح جداً عند استغلال حقول البترول البحرية.

طرق إنتاج البترول

ينتج البترول بثلاث طرق أساسية وهى طريقة النافورة, طريقة الضغط أو الرفع بالغاز, وطريقة الضخ العميق.

يرتفع البترول فى حالة الإنتاج النافورى (flowing) إلى فوهة البئر تحت ضغط الطبقة من خلال تركيبة

أنبوبية تتحمل الضغط العالى ماراً بمصايد يفصل فيها الغاز عن البترول ثم يدخل البترول بعد ذلك فى سعة محكمة.

وتستخدم طريقة النافورة فى بداية فترة إنتاج البئر عندما يكون ضغط الطبقة كافياً أو باستخدام طرق خاصة للحفاظ على هذا الضغط تحت تأثير ضغط الماء أو الغاز.

فى حالة الإنتاج بضغط الهواء ينزل عمودان من المواسير فى البئر ويدفع فى الفراغ الحلقى بينهما هواء أو غاز مضغوط ويكون هذا الهواء أثناء مروره بالسائل عموداً من مخلوط البترول والغاز ذى كثافة منخفضة ويصل هذا المخلوط إلى سطح البئر تحت ضغط سطح الطبقة.

فى حالة الإنتاج بالمضخات تنزل إلى البئر بواسطة مواسير مضخة خاصة تدفع البترول إلى سطح البئر وتدار المضخة باستخدام عمود من قضبان التوصيل بواسطة ماكينة ترجيح التى تركب فوق سطح البئر (وحدة رفع الزيت) وماكينة الترجيح عبارة عن عاتق مترجح يتصل بأحد طرفيه عمود قضبان التوصيل وبالطرف الآخر آلية ذراع توصيل تدار بواسطة محرك كهربائى.

• وفى الفترة الأخيرة تستخدم مضخات كهربائية غاطسه تنزل فى البئر بواسطة مواسير يصل خلالها البترول إلى السطح وتعمل المضخة بواسطة محرك موضوع فى البئر مباشرة ويغذى بالكهرباء بواسطة كابل خاص.

ويفصل البترول المستخرج من البئر عن الغازات الطبيعية المصاحبة فى مصايد خاصة ويجمع فى صهاريج حيث تنفصل منه الكتلة الأساسية من الماء والقازورات ثم فى صهاريج الحقول التى يخضع فيها البترول لترسيب وتنظيف إضافيين وإذا كان البترول فى حالة استحلابية أى إذا كان يحتوى على ماء لا ينفصل فإنه يمر خلال وحدة إزالة الاستحلاب.

يتم نقل البترول بطرق مختلفة وهى الضخ فى الأنابيب والنقل فى صهاريج السكك الحديدية والطرق البحرية والنهرية وأوسعهم انتشاراً النقل بالأنابيب.

مستقبل البترول

نظرية قمة هوبرت، تعرف أيضا باسم قمة نفط، وهي محل خلاف فيما يخص الإنتاج والاستهلاك طويل المدى للنفط وأنواع الوقود الحفرية الأخرى. وتفترض أن مخزون النفط غير متجدد، وتتوقع ان إنتاج النفط المستقبلي في العالم يجب حتما أن يصل إلى قمة ثم ينحدربعدها ظرا لاستمرار استنفاذ مخزون النفط. وهناك كثير من الجدل حول ما إذا كان الإنتاج أو بيانات الاكتشاف السابقة يمكن أن تستخدم في توقع القمة المستقبلية.

ويمكن اعتبار الموضوع ذو قيمة عند النظر لمناطق مفرة أو بالنظر للعالم ككل. فقد لاحظ إم. كينج هوبرت أن الاكتشافات في الولايات المتحدة وصلت لقمة في الثلاثينيات من القرن العشرين، وعلى هذا فقد توقع وصول الإنتاج إلى قمته في السبعينيات من القرن العشري. وإتضح أن توقعاته صحيحة، وبعد وصول الولايات المتحدة لقمة الإنتاج في عام 1971 – بدأت في فقدان السعة الإنتاجية – وقد استطاعت الأوبك وقتها الحفاظ على أسعار النفط مما أدى لأزمة النفط عام 1973 م. ومنذ هذا الوقت وصلت مناطق عديدة لقممها الإنتاجية، فمثلا بحر الشمال في التسعينيات من القرن العشرين. وقد اكدت الصين أن 2 من أكبر مناطق الإنتاج لديها بدأت في الإنحدار، كما أعلنت الشركية القومية لإنتاج النفط بالمكسيك أن حقل كانتاريل يتوقع أن يصل لقمة إنتاجه عام 2006، ثم يكون معدل انحداره 14% سنويا.

ولأسباب عديدة (يمكن أن يكون عدم الشفافية في الإبلاغ عن المخزون الحقيقي في العالم) من الصعب توقع قمة النفط في أي منطقة بالعالم. بناءا على بيانات الإنتاج المتاحة، وقد توقع المناصرين لهذه النظرية سابقا بتوقع قمة العالم ككل لتحدث في الفترة ما بين 1989–1995 أو 1995–2000. وعموما فإن هذه المعلومات المتوقعة كانت قبل الارتداد في الإنتاج الذي حدث في بداية الثمانينيات من القرن العشرين وما تبعه من تقليل الاستهلاك العالمي، وهو التأثير الذي يمكن أن يكون السبب في تأخر قمة النفط النى كانت متوقعة. ويوجد توقع جديد بمعرفة جولدمان ساكس بحلول قمة النفط عام 2007، وبعدها بوقت ما للغاز الطبيعي.

وأحد المؤشرات هو النقص الكبير في مشاريع الزيت الجديدة منذ عام 2005 والتي تفترض أن يبدأ الإنتاج عام 2008 وما بعدها. وحيث ان مشروع بترولي جديد يتطلب أكثر من 4–6 سنوات حتي بدء الإنتاج للسوق، فإنه من المستبعد أن يتم تعويض هذا النقص.

هل يكون هناك نفط سنة 2050 ؟

وتيرة الاستهلاك الحالي والتي تقدر بــ 3.5 مليار طن سنويا تعمل على نضوب معظم الآبار النفطية في العالم ما عدا الدول العربية حيث من المتوقع أن تنتج البترول كما في حالة الكويت حتي عام 2100. ولكن ممن الواضح أيضا أن نضوب النفظ في بلاد كثيرة مثل الولايات المتحدة واسكتلندا والنرويج خلال الثلاثين سنة القادمة ستزيد صراع الدول الصناعية على استفرادها ببترول الشرق الأوسط، وسيعمل هذا الصراع على ارتفاع اسعار البترول مما يعود على المنتجين بالخير إلا أن الصراع قد يؤدي في نفس الوقت إلى القلقلة السياسية والاجتماعية في تلك البلدان بسبب التدخل الاجنبي.

إنها حقاً لخسارة كبيرة للناس أن يستهلك الإنسان ما تولد في الأرض عبر مئات ملايين السنين عن طريق حرق ذلك الناتج القيم. فالبترول في المقام الأول مادة كيميائية مفيدة قابلة للتحويل إلى مواد أخرى قيمة ونافعة مثل الأسمدة وصناعة الدواء والبلاستيك ومقاومة الحشرات والأوبئة والأقمشة والحرير والجلود الصناعية. ولا يمكن للمصانع الكيميائية تعويضه بتلك الغزارة فهو المادة الأولية لتلك الصناعات، ولكننا نحن البشر سنجهز عن طريق الحرق على هذه الثروة (الكيميائية) القيمة المخزونة تحت الأرض خلال فترة أقل من قرنين اثنين من تاريخ العالم. علينا أن نعمل على إيقاف هذا التبذير وهذا الجنان البشري، وذلك برفع سعر النفط والاستفادة بحق بثروتنا المخزونة.