كيفية استخراج النفط والغاز الطبيعي

كيفية استخراج النفط والغاز الطبيعي، هناك طرق عدة لإستخراج النفط والغاز الطبيعي،وعدة أنواع للخزانات التي تتراكم فيها سنتحدث عنها في هذا المقال.

أنواع خزانات النفط والغاز الطبيعي

يميز الخبراء بين أنواع مختلفة من الخزانات التي تراكمت فيها كميات كبيرة من الغاز الطبيعي أو النفط. الودائع النموذجية تشمل:

الخط المنحني: الخط المضاد هو انتفاخ من طبقات الصخور، وهو نوع من التل الجوفي تحت الأرض. يحدث عندما يتم ضغط الطبقات الكثيفة من الصخور بشكل جانبي بواسطة حركة القشرة الأرضية. إذا كان الخط المنحني يتكون من صخرة غير منفذة، فيمكن أن يتجمع الغاز الطبيعي والزيت الصاعد هناك مثل تحت قبة الجبن.
الفلانشات الملحية: قباب الملح عبارة عن تراكمات كبيرة من الملح الصخري الصلب في الأرض، والتي يمكن أن يصل سمكها إلى عدة آلاف من الأمتار. إذا كانت طبقة صخرية غير منفذة، أي هيكل مصيدة، تنتهي عند جانب قبة ملح، فإن الغاز الطبيعي والزيت محاصران بين الصخر والجانب، لأن الملح أيضًا غير منفذ.
الإختلاف: تقع طبقات الصخور قطريًا أو بزاوية فوق بعضها البعض. ينتج عدم المطابقة عن ارتفاع أو هبوط أو ضغط حزم الصخور، والتي يتم تراكبها لاحقًا بواسطة الرواسب الأحدث. إذا كانت طبقات الرواسب هذه غير منفذة، يمكن أن يتجمع الغاز الطبيعي والنفط في حزم الصخور الأساسية.
الشعاب المرجانية: غالبًا ما يتجمع الغاز الطبيعي والنفط في الحجر الجيري المسامي المتكون من الشعاب المرجانية القديمة.
الملح الزائد: يتم توسيع بعض قباب الملح مثل غطاء الفطر وتشكل نوعًا من المظلة تسمى البروز. تحت هذا، يمكن أن يتجمع الغاز الطبيعي والنفط. تنشأ قبة الملح عادة بسبب الضغط الهائل في الأرض. يرتفع الملح لأنه أقل كثافة من الطبقات الموجودة فوقه. ينتفخ في القباب أو الفطر المتدلي. تُعرف هذه الحركات باسم حركة الملح التكتونية.

البحث عن الغاز الطبيعي والنفط

تعود حقيقة أنه لا يزال هناك ما يكفي من الغاز الطبيعي والنفط الخام على الرغم من الزيادة العالمية في الطلب على الطاقة، من بين أمور أخرى، إلى حقيقة أنه تم اكتشاف رواسب جديدة على اليابسة وفي البحر خلال العقود القليلة الماضية، لأسباب ليس أقلها لقد تغيرت الطرق المستخدمة في الكشف عن الترسبات. يشمل البحث عن المواد الخام التنقيب والإستكشاف.

التنقيب هو البحث عن ودائع غير معروفة حتى الآن. يتبع ذلك الإستكشاف، والتحقيق الدقيق وتطوير الرواسب ورواسب المواد الخام الموجودة. إذا تم إكتشاف الرواسب أثناء الإستكشاف، يتم إجراء مزيد من الحفر لتقدير حجم ومدى الإيداع. هذه المرحلة تسمى التقييم. إذا كان الإيداع كبيرًا بما يكفي، يبدأ التعدين. يبدأ التنقيب بمعرفة ما إذا كان من المتوقع توقع وجود الغاز الطبيعي والنفط في منطقة معينة على الإطلاق. لهذا الغرض، يتم أولاً جمع البيانات عن طبقات الصخور العميقة والتطور الجيولوجي للمنطقة. تُستخدم برامج الكمبيوتر أيضًا لمحاكاة التاريخ الجيولوجي للمنطقة، ما يسمى بتحليلات الحوض. تحاكي هذه البرامج آلاف السنين من الترسيب في أحواض البحر ما قبل التاريخ والتحول من الرواسب إلى الصخور في العمق. يتم أيضًا محاكاة تكوين الشقوق وهياكل المصائد والقباب الملحية بالإضافة إلى تأثيرات حركات قشرة الأرض، على سبيل المثال بسبب الإنجراف القاري.

تم إنتاج خرائط جاذبية دقيقة للغاية لعدة سنوات بمساعدة الأقمار الصناعية. تظهر مناطق الجاذبية العالية باللون الأحمر ومرتفعة قليلاً. تظهر مناطق الجاذبية المنخفضة باللون الأزرق وعلى شكل منخفض، انبعاج. تختلف جاذبية الأرض عند نقاط مختلفة. يعتمد بشكل خاص على كثافة الصخور. تم إنتاج خرائط جاذبية دقيقة للغاية لعدة سنوات بمساعدة الأقمار الصناعية.

طرق التنقيب الجيوفيزيائية

ويتبع ذلك تحقيقات جيوفيزيائية مفصلة، يتم من خلالها فحص باطن الأرض مثل المريض أثناء الفحص الطبي. من حيث المبدأ، يتم استخدام نفس العمليات في البر والبحر. ومع ذلك، فإن إستكشاف قاع البحر يتطلب طائرات وسفنًا ومعدات خاصة. الطرق الجيوفيزيائية المهمة هي:

SEISMIC: يعتبر التحليل الزلزالي من أهم طرق التنقيب في العالم. تعمل الطريقة بشكل مشابه للفحص بالموجات فوق الصوتية عند الطبيب، حيث يتم إرسال الموجات فوق الصوتية إلى الجسم من محول الطاقة وتعكس الأعضاء أو العظام المختلفة الموجات بدرجات مختلفة. ثم يستخدم جهاز الموجات فوق الصوتية نمط الإنعكاس هذا لتوليد صور لداخل الجسم. في الأبحاث السيزمية، تستخدم سفن الأبحاث ما يسمى بالبنادق الهوائية لتوليد موجات صوتية في المياه تخترق الأرض. اعتمادًا على نوع الصخور، يهاجرون بسرعات مختلفة. في باطن الأرض، تنعكس الأمواج على حدود الصخور. يمكن لأجهزة الكمبيوتر بعد ذلك إستخلاص إستنتاجات حول حالة الأرض من الإختلافات في وقت عبور الموجات الصوتية. قبل بضعة عقود، كانت الزلازل توفر فقط أقسامًا بسيطة من خلال باطن الأرض. اليوم، يتم استخدام الزلازل الحديثة ثلاثية الأبعاد. ليس أقلها بفضل أجهزة الكمبيوتر الأكثر قوة من أي وقت مضى، وهذا أيضًا قادر على تمثيل هياكل التربة والترسبات المكانية.

مقياس الجاذبية: كان قياس الجاذبية من أولى التقنيات الجيوفيزيائية المستخدمة في التنقيب عن النفط والغاز. تستفيد الطريقة من جاذبية الأرض، وهي ليست بنفس القوة في جميع النقاط، ولكنها تعتمد على الكتلة الموجودة في باطن الأرض أو كثافة الصخور. بمساعدة قياس الجاذبية، من الممكن بالتالي التمييز بين الصخور أو هياكل التربة المختلفة عن بعضها البعض وبالتالي استخلاص إستنتاجات حول الرواسب المحتملة. ومع ذلك، يجب أن يكون الفرق بين الصخور كبيرًا بدرجة كافية. هذا هو الحال، على سبيل المثال، في الطبقات الواقعة تحت بحر بارنتس في شمال شرق المحيط الأطلسي. توجد قباب ملحية كبيرة هنا، والتي تتميز بكثافة أقل بكثير من الصخور المحيطة بها. من بين أشياء أخرى، يمكن إكتشاف جوانب قبة الملح والأطراف المتدلية. تُقاس الجاذبية بمقاييس الجاذبية التي تُستخدم على السفن والطائرات وعلى مدى السنوات العشر الماضية على الأقمار الصناعية.

المغناطيسية: للأرض مجال مغناطيسي يمتد بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي. هذا المجال المغناطيسي موحد للغاية. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي بعض الهياكل الأرضية إلى إنحرافات في هذا المجال المغناطيسي، ما يسمى بالحالات الشاذة المغناطيسية، والتي يمكن قياسها. يعتمد حجم الإنحرافات، من بين أمور أخرى، على مدى قوة الركيزة الممغنطة. وتعتمد هذه المغنطة بدورها على مركبات الحديد الموجودة في باطن الأرض: المغنتيت والمغيميت والهيماتيت. على سبيل المثال، الهيماتيت مغناطيسي أضعف من المركبين الآخرين. عادة ما يكون المجال المغناطيسي أضعف في الخزان لأن الصخور الرسوبية التي يتم تخزين النفط والغاز فيها أقل مغناطيسية من الصخور المحيطة، مثل الصخور البركانية. يتم إجراء قياسات المجال المغناطيسي في الغالب من الطائرات المزودة بأجهزة قياس عالية الحساسية. بهذه الطريقة يمكن فحص مساحات كبيرة في وقت قصير.

الكهرومغناطيسية: مع العمليات الكهرومغناطيسية، تنبعث النبضات الكهرومغناطيسية، في هذه الحالة موجات الرادار، كما هو الحال مع الهوائيات اللاسلكية. على غرار الموجات الصوتية في الزلازل، يتم تعديل الإشارات الكهرومغناطيسية بواسطة الهياكل الأرضية.

طرق الحفر الإستكشافية

بمجرد استكشاف منطقة بحرية بإستخدام الطرق الجيوفيزيائية، يتبع ذلك عمليات الحفر الإستكشافية، والتي تتم عادةً بإستخدام منصات الحفر العائمة، أو ما يسمى شبه الغاطسة. أثناء الحفر، يتم فحص قصاصات الحفر بإستمرار من قبل المتخصصين الموجودين على متنها. من الأمور المهمة نوع الصخور وعمرها وتكوين الطبقات التي تم حفرها من خلالها. يمكن أن تشير لائحة الطين إلى رواسب الصخور والحجر الرملي. في المقابل، توفر بقايا الكائنات البحرية، مثل الأصداف الجيرية للأعشاب البحرية التي عاشت في أوقات محددة وتحت ظروف مناخية محددة، أدلة على عمر طبقات الصخور. أثناء الحفر، يتم أيضًا قياس محتوى الغاز الطبيعي والهيدروكربون في قطع الحفر بشكل مستمر. إذا كانت هناك مؤشرات ملموسة على الرواسب، فسيتم إستخدام حفر إضافي للتحقق من حجم الرواسب، ومدى جودة المواد الخام التي يمكن إستخلاصها منها، ونوعية الغاز أو النفط. يمكن أن يبدأ التمويل فقط عندما تتوفر كل هذه المعلومات. بفضل تقنية الحفر الموجه ، يمكن تطوير الرواسب في منطقة واسعة من منصة واحدة.

من أجل تطوير رواسب الغاز والنفط، يجب حفر طبقات الصخور التي يبلغ سمكها عدة آلاف من الأمتار. لهذا تحتاج لقم الثقب بسمك جذع الشجرة، وهي مجهزة بأسنان كبيرة مصنوعة من المعدن الصلب أو السيراميك. فتحات الحفر تحطم الصخور. اليوم يتم تحريكها عادة بواسطة توربين يقع خلف الإزميل. يتم ضبط هذا التوربين بدوره عن طريق شطف السائل الذي يتم حقنه في البئر تحت ضغط عالٍ. يقوم هذا السائل المتدفق أيضًا بنقل الصخور المكسرة بعيدًا. يرتفع مع القطع، ويتم تنظيفه على جهاز الحفر ثم يتم ضخه مرة أخرى. من أجل دفع لقمة الحفر إلى الأر ، يتم إطالة قضبان الحفر قطعة قطعة بأنابيب بطول 10 أمتار يتم تثبيتها ببراغي. تم استخدام عملية الحفر الدوراني هذه منذ حوالي 100 عام.

اعتمادًا على صلابة الطبقة المحفورة من خلالها، يصبح الإزميل حادًا بسرعة أكبر أو أقل. ثم يجب إستبداله. للحصول على تجويف يبلغ طوله 5000 متر، تحتاج إلى حوالي 30 إزميلًا. لتغيير الإزميل، يتم سحب أنبوب الحفر تدريجياً من البئر، ثم فكه ثم إعادة تثبيته. في البداية، كان بإمكانك الحفر عموديًا لأسفل فقط. لذلك، من أجل تطوير حقل غاز أو نفط كبير، كان على المرء أن ينصب برجًا، لأن بئرًا واحدًا لم يكن كافياً لإستخراج النفط من المناطق البعيدة للخزان. توجد الآن تقنية حفر اتجاهي يمكن استخدامها للحفر في المنحنيات. هذا يعني أنه يمكن حفر العديد من الثقوب تحت الأرض من منصة النفط ويمكن حتى استغلال حقول الغاز والنفط التي تبعد عدة كيلومترات.
تم أيضًا استخدام أنابيب خاصة قابلة للتمديد بحيث لا تضيق البئر مثل التلسكوب الموجود في الأسفل. يتم توسيعها تحت الأرض عن طريق دفع مخروط يعمل هيدروليكيًا من خلالها. تسمى هذه الطريقة غلاف أنبوبي صلب قابل للتمدد.

اليوم، يمكن لمتخصصي الحفر حفر آبار أفقية بطول يزيد عن 12 كيلومترًا عبر الأرض ما يسمى بالآبار الممتدة. من الممكن أيضًا الحصول على مزيد من التجاويف من التجويف الأفقي. يتحدث الخبراء عن التنقيب متعدد الأطراف. تتفرع مثل هذه الآبار الأفقية مثل جذور الشجرة، مما يعني أنه يمكن تطوير الرواسب بشكل جيد للغاية. تُستخدم الآبار الممتدة، من بين أشياء أخرى، لتطوير الرواسب البحرية من الأرض. تم استخدام هذه الطريقة لسنوات عديدة، يعد غسل البئر بمحلول مائي أمرًا مهمًا لنجاح الحفر. فهو لا ينقل الصخور بعيدًا فحسب، بل يبرد الإزميل أيضًا ويخلق وزنه ضغطًا مضادًا يدعم جدار البئر ويمنعه من الإنهيار. يُضخ المحلول المائي إلى أسفل أنبوب الحفر إلى لقمة الحفر ويدخل الفجوة بين أنبوب الحفر والصخور المحيطة. في هذه الفجوة يرتفع أيضًا مرة أخرى.

شاهد أيضاً

كيف يتشكل الغاز الطبيعي والنفط

وفي نهاية المقال ومن خلال موقع المقالات العربية، نكون قد تحدثنا عن كيفية استخراج النفط والغاز الطبيعي، أنواع خزانات النفط والغاز الطبيعي، البحث عن الغاز الطبيعي والنفط، طرق التنقيب الجيوفيزيائية، طرق الحفر الإستكشافية.