سنقوم بتوضيح بعض الأمور الموجودة في هذا المخطط على شكل نقاط لغرض تبسيط الموضوع:
·هذا
التصميم هو تصميم نموذجي لمحطات العزل جمعت فيه جميع الأفكار الموجودة في
محطات العزل. وهي لعازلات ثلاثية الأطوار تستخدم في المحطات التي تعالج
نفوط فيها نسب ماء عالية فوق المسموح به[1]. وبالنسبة لمحطات عزل النفط الجاف يمكنكم إزالة خطوط الماء من المخطط.
·كما نلاحظ من المخطط يمكن إدخال النفط القادم من الآبار الى خط الإنتاج Production Header أو الى خط عازلة الاختبار Test separator Header . علماً أن هناك عدة خطوط تخرج من خط الإنتاج وعلى عدد العازلات الأنتاجية. ولكنني قمت برسم خط واحد للتبسيط.
·وجود صمامي توقف أضطراري Emergency Shut-down Valve والمسماة أختصاراً ESDV يمكن من خلالهما إيقاف المحطة أضطرارياً عند ورود أشارات معينة مثل LAHH وهي أختصار لإشارة Level Alarm High High بالنسبة للنفط أو الماء والتي تحصل عند أرتفاع مستوى النفط أو الماء عن الـ Setpoint. بالإضافة الى أشارة LALL والتي تحصل عند إنخفاض مستوى النفط أو الماء عن الـ Setpoint.
·يجب الحفاظ على ضغط العازلة في 60 psi
وهو الضغط المثالي الذي يضمن عدم خسارة الغازات الخفيفة أو خسارة بعض
المكونات الثقيلة في النفط. وهذا الضغط يكون لمحطات العزل ذات الضغط الواطئ
حيث يتم العزل بمرحلة واحدة.
·تتم السيطرة على ضغط العازلة من خلال التحكم بكمية الغاز الخارج منها، ويتحقق ذلك من خلال صمام سيطرة على الضغط Press. Control valve والمسمى أختصاراً PCV ويقوم بتنظيم الضغط من خلال تصريف الغاز الزائد الى محطة كبس الغاز Gas Compressor Stations.
·ولزيادة الأمان يتم في بعض الأحيان وضع صمام Press. Safety Valve والمسمى أختصاراً PSV يعيّر على ضغط معين وفقاً للنفط المعالج وللحقل الذي يتم الإنتاج منه من حيث كونه مكمن ذو ضغط عال أو مكمن ذو ضغط واطئ.
أن الماء الخارج من العازلة لا يكون نقياً 100%
بل يحتوي على قطرات نفط على شكل مستحلب ولذلك يرسل الى وحدة معالجة الماء
ليتم عزل هذه القطيرات. وبعدها يمكن حقن هذا الماء في المكمن لغرض إدامة
الضغط المكمني لأنه ماء مكمني أصلاً. ويتم حقنه في الآبار الميتة (الآبار
التي توقفت عن الإنتاج). من خلال خزان الماء المعالج ومضخات الماء المعالج
[1]تكون مواصفات النفط الخام الذي يتم تصديره كالآتي: نسبة الماء 0.15% - نسبة الملح 10 ppm.

استخدامات النفط

الإنتاج والاستهلاك العالمي من النفط يبين هذا الشكل كمياتالنفط المنتجة والمستخدمة في مناطق شتى من العالم. ينتج الشرق الأوسط من النفطحوالي ثلاثة أضعاف مايستهلكه، إلا أن معظم المناطق تستهلك من الزيت أكثر مما تنتج.
للنفط عدة استخدامات أكبر من أي مادة أخرى في العالم. ويكمن السبب الذي يجعلللنفط هذه الاستخدامات الكثيرة، في بنيته الجزيئية المعقدة. فالزيت الخام بصورةرئيسية خليط من هيدروكربونات مختلفة تتكون من عنصري الهيدروجين والكربون. وبعض هذهالهيدروكربونات غازي وبعضها صلب ولكن أغلبها سائل.

يمنح الخليط منالهيدروكربونات المختلفة خصائص معينة لمكونات النفط. فبعض المكونات، كالبترولوالكيروسين، ذات قيمة في حالتها السائلة الطبيعية، بينما يجب تغيير بعضها الآخر منحالة إلى أخرى أو مزجها مع مواد مختلفة قبل استخدامها.

تحتوي شتى أنواعالزيت الخام على كميات مختلفة من بعض المكونات؛ ففي الزيوت الخام الخفيفة كمياتكبيرة من الغازات الذائبة، والبترول، والأجزاء الخفيفة الأخرى. بينما تحتوي الزيوتالخام الثقيلة على نسبة عالية من الزيوت الثقيلة، والأسفلت. وتحتوي جميع أنواعالزيت الخام على بعض المواد بالإضافة إلى الهيدروكربونات. وتشغل هذه الشوائب، التيتشمل المركبات الفلزية والكبريت، نسبة قد تصل إلى 10% في بعض أنواعالزيت.

تفصل مصافي النفط الأجزاء المتنوعة وتحولها إلى منتجات مفيدة. ويكررمعظم النفط إلى البترول، ووقود للتدفئة، وأنواع الوقود الأخرى. ويحول الباقي بصورةرئيسية إلى خامات صناعية، وموادتشحيم.


================================
بعض استخدامات المنتجاتالنفطية :


الوقود :

- للنقل
البترول
وقود الديزل
بترول الطائرات
وقود النفاثات
البرافين

- للتدفئة وإنتاجالطاقة
زيوت الفُضالة
غاز النفط المسال
زيوت القطارة


موادخام :

السِّناج
الكوك
الشمع
الهيدروجين الصناعي
الأسفلت
النَّفْطَة

زيوت متنوعة :

الزيوت الطبية
الزيوت التقنية
زيوت الطريق
زيوت وشحوم التزليق


البتروكيميائيات :

الأسمدة
اللدائن
الأصباغ
المبيدات الحشرية
الألياف
المتفجرات
الأمونيا
المذيبات
الحبر
مضافات الأغذية
الراتينجات
مضافات البترول
الطلاء
المطاط الصناعي
العقاقير
مواد التجميل
الكحول


============================

النفط كوقود: تشتعل أنواع الوقودالنفطية وتحترق بيسر، منتجة كميات كبيرة من الحرارة، والقدرة، قياسًا بأوزانها. كماأنها أسهل في التعامل، والتخزين، والنقل من أنواع الوقود الأخرى المُستخدمة كالفحموالخشب. فالنفط، تقريبًا، مصدر لجميع أنواع الوقود المستخدمة في النقل وكثير منأنواع الوقود المستخدمة في إنتاج الحرارة والكهرباء.

وقــود النقـل. تشملأنواع وقـود النقـل البنزين، ووقود الديـزل، ووقود النفاثات. ويكــرَّر نحـو 45% منالزيت الخام إلى البترول، وحوالي 7% إلى وقــود الديــزل، وحــوالي 7% إلى وقودالنفاثات.

يصنف البترول إلى درجـات: العـادي، والممتاز، ووقـود الطائراتوذلك تبعًا لسلاسة احتراقه داخل المحـرك. ومعظـم المركبـات الميكانيكيـة، وجميـعالطائـرات ذوات المحركات المكبسية تستخدم البترول. يتطلب وقـود الديـزل تكريـرًاأقـل وهـو أرخص من البترول. أما الطائـرات النفاثــة فتحـرق وقود النفاثـات، وهوإما غاز نقي، أو خليط من البترول والكيروسين والغاز وأنواع أخرى منالوقود.

وقود التدفئة وإنتاج الطاقة يشكل نحو 26% من كل النفط المكرر. وتصنفهذه الأنواع إما إلى زيوت مقطرة أو زيوت الفضالة (الزيوت المتخلفة). فزيوت القطارةزيوت أخف، يُستخدم أكثرها في تدفئة البيوت وأماكن العمل الصغيرة. أما زيوت الفُضالةفهي زيوت أثقل وأشد كثافة، وتُزوِّد محطات الكهرباء والمصانع والسفن الكبيرةبالقدرة. كما تُستخدم زيوت الفضالة أيضًا في تدفئة المبانيالكبيرة.

يَستَخدم كثير من الناس الذين يعيشون في المزارع أو البيوتالمتنقلة غاز النفط المسال للتدفئة والطبخ. ويتكون غاز النفط المسال بصورة رئيسيةمن غازي البيوتان والبروبان، اللذين تم تحويلهما تحت الضغط إلى سوائل. ويُستخدم غازالنفط المسال في الصناعة لقطْع الفلزات ولحامها، وفي المزارع لتشغيل أنواع مختلفةمن المعدات.


النفط كمادة خام: يُستخدم نحو 13% من مكونات النفط كموادخام في الصناعة. ويحوَّل كثير من هذه المكونات إلى بتروكيميائيات. وتستخدمالبتروكيميائيات في صناعة مستحضرات التجميل، والمنظفات، والعقاقير، والأسمدة،والمبيدات الحشرية، واللدائن، والألياف الاصطناعية، ومئات من المنتجاتالأخرى.

تستخدم المنتجات الثانوية لتكرير النفط أيضًا كمواد خام في صناعاتمعينة. وتشمل هذه المنتجات الثانوية الأسفلت ـ المادة الرئيسية في بناء الطرق ـوالشمع ـ وهو مادة جوهرية في بعض المنتجات كالشموع وعلب الحليب ومُلمِّعاتالأثاث.


استخدامات أخرى للنفط. تُشكل منتجات مثل زيوت التشحيم والزيوتالصناعية المتخصصة نحو 2% من إنتاج النفط. تخفف زيوت التشحيم (المزلقات) الاحتكاكبين الأجزاء المتحركة في المعدات. وتتراوح بين زيت رقيق شفاف يُستخدم في الأجهزةالعلمية، وشحم ثقيل يستعمل في عجلات الطائرات.

وتشمل الزيوت الصناعيةالمتخصصة زيوت التبريد في عمليات القطع والزيوت الكهربائية التي تُستخدم فيالتصنيع.

أين يوجد النفط :


يوجد النفط في كل قارة وتحت كل محيط، ولكن الأساليبالحديثة لاتُمكن مهندسي النفط إلا من استخراج حوالي ثلث الزيت من معظم التراكماتالنفطية، وتُدعى هذه الكميات القابلة للاستخراج الاحتياطيات.

يُقدِّر خبراءالنفط أن الاحتياطيات العالمية من الزيت تصل إلى حوالي تريليون (ألف بليون) برميل. ويتنبأ بعض الجيولوجيين بأن احتياطيات إضافية سوف تكتشف وخاصة في الصين، وجزر كنديةفي المحيط المتجمد الشمالي وقيعان البحار. ولكن خبراء كثيرين يظنون أن معظم حقولالزيت الكبرى قد تم اكتشافها، ويعتقدون أن الاحتياطيات العالمية ستزداد على الأرجحعن طريق وسائل استخراج أفضل.


الشرق الأوسط يحتوي على حوالي 67% من زيتالعالم، إذ تصل احتياطياته إلى حوالي 660 بليون برميل. ولدى السعودية حوالي 258بليون برميل، أي حوالي ربع احتياطيات العالم. ويوجد معظم نفط السعودية في مناطقمحاذية للخليج العربي. ولدى كل من الإمارات العربية المتحدة وإيران والعراق والكويتحوالي عُشر إجمالي احتياطيات العالم النفطية.


أوروبا لديها ـ بما فيهاالجزء الآسيوي لروسيا ـ حوالي 7% من موارد العالم من الزيت. لدى الاتحاد السوفييتيالسابق 58 بليون برميل، وهي أكبر احتياطيات في المنطقة. وتقع معظم هذه الاحتياطياتقرب جبال أورال، إلا أن هناك عدة حقول زيت ضخمة في سيبريا. وتقع الاحتياطياتالأوروبية الرئيسية الأخرى ـ والتي تصل إلى 17 بليون برميل ـ تحت بحر الشمال. وتمتلك هذه الاحتياطيات بصورة رئيسية بريطانيا والنرويج.


أمريكااللاتينية لديها نحو 120 بليون برميل من الاحتياطيات النفطية، أي نحو 12% منالإجمالي العالمي. ولدى فنزويلا أكبر احتياطيات في المنطقة ـ حوالي 59 بليون برميل. ولدى المكسيك ثاني أكبر احتياطيات في أمريكا اللاتينية ـ حوالي 52 بليون برميل. والبلدان الأمريكية اللاتينية الأخرى ذات التراكمات النفطية المهمة هي الأرجنتينوالبرازيل.


إفريقيا تمتلك حوالي 60 بليون برميل من الزيت، أي نحو 6% مناحتياطيات العالم. ويقع معظم الزيت في ليبيا، والجزائر، وبلدان أخرى في شماليإفريقيا مثل مصر وتونس ويأتي ترتيب احتياطيات ليبيا البالغة نحو 23 بليون برميل منبين أكبر احتياطيات العالم. أما إلى الجنوب من الصحراء الكبرى، فلم يتم اكتشافكميات كبيرة من الزيت إلا في نيجيريا التي تملك نحو 17 بليونبرميل.


آسيا لديها، باستثناء الجزء الآسيوي لروسيا، والشرق الأوسط، نحو 50 بليون برميل من الزيت، أي حوالي 5% من احتياطيات العالم. ويقع نحو نصف هذهالاحتياطيات في الصين. ولدى إندونيسيا ـ نحو 11 بليون برميل ـ ثاني أكبر احتياطياتفي الشرق الأقصى.


الولايات المتحدة وكندا لديهما نحو 32 بليون برميل منالزيت، تشكل نحو 3% من الإجمالي العالمي. ولدى الولايات المتحدة حوالي 26 بليونبرميل من النفط. ويقع معظم هذه الاحتياطيات في تكساس، ولويزيانا، وكاليفورنيا،وأوكلاهوما وألاسكا. ومع الوقت، من المحتمل ازدياد احتياطيات الولايات المتحدةبإنتاج الزيت من طَفْل الزيت، وهو نوع من الحجر يوجد بوفرة في كولورادو و ويومينجويوتا. ويحتوي طفل الزيت على الكيروجين، وهو مادة شمعية تعطي زيتًا عندتسخينها.

يقع معظم زيت كندا البالغ 6 بلايين برميل في مقاطعة ألبرتا. وفيمقاطعات ساسكاتشوان وكولومبيا البريطانية وتمتلك مانيتوبا حقولا نفطية أيضًا. وإضافة إلى ذلك، يعتقد الجيولوجيون أن كندا لديها أكبر تراكمات في العالم من رمالالقار، أو رمال القطران، وهي رمال مشربة بمادة منتجة للزيت. تقع هذه التراكمات،التي قُدر ما تحتويه من الزيت، بحوالي ترليون برميل، بمحاذاة نهر أثاباسكا فيألبرتا. وقد بدأ إنتاج الزيت من هذه الرمال عام 1967م.


أستراليا لديهااحتياطيات من الزيت تبلغ حوالي 2,5 بليون برميل، وهي أقل من ثلث الواحد في المائة،من الإجمالي العالمي. ويوجد الجزء الأكبر من هذه الاحتياطيات في أستراليا. وكل منأستراليا ونيوزيلندا لديها مناطق تحتوي على الزيت في اليابسة وفي البحر. ولدى كل مننيوزيلندا وبابوا غينيا الجديدة، حوالي 200 مليون برميل.


كيف تكوّن النفط :


يعتقد أغلب الجيولوجيين أن النفط تكوّن من بقاياكائنات عضوية ماتت منذ ملايين السنين. وتستند هذه النظرية العضوية لتكوّن النفط إلىوجود مواد معينة حاوية للكربون في الزيت. ومثل هذه المواد لا يمكن أن تكون قد أتتإلا من كائنات كانت حية فيما مضى. ونفس العملية التي أنتجت النفط أنتجت أيضًا الغازالطبيعي الذي يوجد عادة ملازمًا للزيت الخام أو ذائبًا فيه.

وحسب النظريةالعضوية، غطّى الماء، في الماضي، رقعة من سطح الأرض أكبر بكثير مما هي عليه الآن. وعاشت كميات من الكائنات الدقيقة في المياه الضحلة أو هامت قرب السطح في عرضالمحيط. وبموت هذه الكائنات استقرت بقاياها في قاع المحيط وانحبست في الترسبات (جسيمات من الطين والرمل ومواد أخرى)، واندفنت تحت قاع المحيط.

وكلما دُفنتالترسبات أعمق فأعمق، تعرضت إلى درجات حرارة وضغوط متزايدة مما يؤدي إلى تكوينالصخور الرسوبية. وجعلت هذه الظروف الصخر يمر بعمليات كيميائية أدت إلى تكون مادةشمعية تسمى الكيروجن. وعندما يسخن الكيروجن إلى درجات حرارة أعلى من 100°م، ينفصلإلى سائل (الزيت) وغاز (الغاز الطبيعي). ولكن عندما يكون الزيت مدفونًا في أعماقأبعد ويعرض إلى درجات حرارة أعلى من 200°م، تضعف الروابط التي تشد الجزيئات الكبيرةالمعقدة بعضها ببعض وبذا يتحلل الزيت.

ويُسمى نطاق الحرارة الذي يتكون فيهالزيت نافذة الزيت. ففي درجات الحرارة الواقعة دون هذا النطاق، يتكون القليل منالزيت. أما في الأعماق الكبيرة حيث درجات الحرارة العالية، فيتحلل معظمالزيت.

وبمرور الوقت، يتحرك الزيت والغاز إلى أعلى عبر منافذ طبيعية فيالصخر. وتشمل هذه المنافذ الشقوق والثقوب الدقيقة التي تُعرف بالمسامات. ويعتقدالجيولوجيون أن وجود الماء قد يكون السبب وراء هذه الحركة؛ فقد يكون الماء ـ الذيهو أثقل من الزيت ـ هو الذي دفع الزيت إلى أعلى. وهناك سبب محتمل آخر، هو وزنالطبقات الصخرية الفوقية الذي يفضي إلى إقحام الزيت في ثقوب وشقوقالصخر.

يلجأ الزيت والغاز إلى نوع من الصخور يدعى الصخر الخازن أو صخرالزيت. ولمثل هذا الصخر خاصيتان تمكنان الموائع من الحركة خلاله هما: 1- المسامية 2- النفاذية. والمسامية هي تواجد الفتحات الصغيرة أو المسامات. وتعني النفاذية أنبعض المسامات متصلة بعضها ببعض بفراغات تتحرك الموائع خلالها. فيتحرك الزيت والغازإلى أعلى خلال المسامات المتصلة حتى يصلا إلى طبقة صخرية غير نفاذة. ويستمران فيالتدفق بمحاذاة الجانب السفلي للطبقة غير النفاذة، فيصلان إلى مكان تشكلت فيهالطبقة على هيئة محبس ثلاثي الأبعاد. وفيما بعد، أدت تحولات في القشرة الأرضية إلىانحسار المحيطات، وظهرت اليابسة فوق العديد من الصخور المكمنيةوالمحابس.

وأكثر أنواع محابس النفط شيوعًا هي الأقبية والصدوع والمحابسالطبقية وقباب الملح. والأقبية تكوين صخري على هيئة القوس قد يتجمع تحتها النفط. والصدع فالق في القشرة الأرضية قد يزيح طبقة صخرية غير نفاذة ليجعلها بجوار طبقةنفّاذة تحتوي على الزيت. وتتكون معظم المحابس الطبقية من طبقات صخرية غير نفاذةتحيط بصخور حاوية للزيت. أما قبة الملح فتنتج من اندفاع تكوين من الملح على هيئةأسطوانة أو مخروط إلى أعلى خلال الصخور الرسوبية مسببة تحدب الصخور الواقعة فيطريقها وتكسرها. وقد يتجمع النفط فوق هذا التكوين أو على جوانبه.

وتوجد أغلبالمكامن والمحابس في باطن الأرض العميق، إلا أن بعضها تكون قرب السطح. وأزيحت مكامنأخرى إلى أعلى نتيجة تغيرات في القشرة الأرضية. وقد يصل الزيت من هذه التراكماتالضحلة إلى السطح على صورة نز أو ينبوع. لذا تجمعت كميات من الزيت على السطح تكفيلتكوين بحيرة في بعض الأماكن مثل فنزويلا وجزيرة ترينيداد.

واليوم تتعرضالمواد العضوية في بعض التراكمات الرسوبية إلى ظروف من الضغط، والحرارة، والنشاطالبكتيري شبيهة بتلك التي كونت الزيت منذ عصور بعيدة. إلا أن تكون كميات نافعة منالزيت يحتاج إلى ملايين السنين. ويستهلك الناس النفط أسرع كثيرًا من سرعةتكوينه.

اختبار الآبار. تحاول أطقم الحفر بأسرع وقت ممكن تحديدما إذا كانوا يعملون على موقع منتج أو حفرة جافة، ولذا فهم يفحصون الفتات دومًا فيأثناء الحفر بحثًا عن أي دليل للنفط. والفتات هو القطع الصخرية التي يجلبها وحلالحفر إلى السطح. وعندما يصل الحفر إلى عمق تراكمات محتملة، قد يُجري الطاقم عدةاختبارات من أجل الزيت. وتشمل هذه الاختبارات التقوير والتسجيل والاختبار بساقالمثقاب.

وفي التقوير، تستبدل لقمة المثقاب بلقمة تقوير. وتقطع هذه اللقمةعينة أسطوانية من التربة والصخر، تُجلب إلى السطح لتحليلها. وينطوي التسجيل علىإنزال أجهزة للقياس يُسمَّى الواحد منها مسبارًا، داخل حفرة البئر. وتبعث هذهالأجهزة معلومات عن تركيبة الصخور التحتية ومساميتها، ومحتواها من الموائع وخواصأخرى. أما في الاختبار بساق المثقاب، فيتم إنزال جهاز داخل حفرة البئر لجمع عيناتمن الموائع وقياس ضغطها.

وإذا كانت نتائج الاختبارات سلبية، فقد يسد طاقمالحفر البئر بالإسمنت ويتركونها. أما إذا أظهرت الاختبارات أدلة للنفط، قام الطاقمبدعم حفرة البئر بأنبوب فولاذي يُدعى الغلاف.




الغلاف. يقصد بهنوع من البطانة الواقية لحفرة البئر، ويتكون من أنبوب فولاذي ثقيل يتراوح قطره بين 7,2 و50سم. وتُثبت أجزاء الأنبوب في مكانها بالإسمنت. يساعد الغلاف على منعالتسربات والانهيارات أثناء كل من مرحلة الحفر، ومرحلة إنتاج بئر الزيت. ولمزيد منالوقاية يركّب كل طاقم الحفر تقريبًا، واحدًا أو أكثر من موانع الثوران على قمةالغلاف. وتتكون هذه الأجهزة من صمامات عملاقة تقفل الغلاف، إذا تعاظم الضغط داخلالبئر.

ولتركيب الغلاف، ترفع أطقم الحفر أنبوب المثقاب وتُنْزل الغلاف داخلحفرة البئر. ثم تضخ إسمنتًا رطبًا في الغلاف، وتغطي الإسمنت بسدادة خاصة يمكناختراقها بالحفر. وقبل أن يجف الإسمنت، يضخ طاقم الحفر وحلاً داخل الغلاف. ويدفعالوحل السدادة إلى قاع الغلاف. لذا يُجبَر الإسمنت على الصعود من خلال الفراغ الذيبين حفرة البئر وبين السطح الخارجي للغلاف، وذلك من قاع الحفرة حتى السطح. وبعد أنيتصلب الإسمنت، يستطيع العمال معاودة الحفر باختراق السدادة.


إتمامالبئر. يعني إتمام البئر جعلها منتجة. وتنفذ هذه العملية على عدة خطوات: أولاً: يُنزل طاقم الحفر جهازًا يُدعى المثقاب (الخرَّامة) داخل الغلاف إلى عمق المنطقةالحاوية للزيت، ثم تطلق المثقاب (الخرَّامة) رصاصات خاصة أو عبوات متفجرة علىالغلاف محدثة ثقوبًا، يدخل الزيت من خلالها، ثم يركب الطاقم الماسورة وهي عبارة عنسلسلة من الأنابيب الأصغر قطرًا، توصل الزيت إلى السطح. وتُستَخدم الماسورة؛ لأنالغلاف يكون عادة عريضًا إلى درجة تصعب معها المحافظة على سرعة السيولة اللازمةللإبقاء على الزيت متدفقًا إلى أعلى. والماسورة أيضًا أسهل في الصيانة والاستبدالمن الغلاف.

والخطوة الأخيرة في إتمام البئر، هي تركيب مجموعة من صماماتالتحكم على النهاية العلوية للغلاف والماسورة. ويُعرَف نظام الصمامات هذا بشجرة عيدالميلاد؛ وذلك لكثرة القطع التي تشبه الأغصان فيه، ويتحكم في تدفق الزيت إلى السطح. وتوجد في بعض الآبار أكثر من منطقة حاوية للزيت، وحينئذ يركب الفريق ماسورة وصماماتتحكم منفصلة لكل منطقة حاوية للزيت. وتدعى مثل هذه العمليات آبارًا متعددة الإتمام

استخراج النفط :

يُستخرج الزيت بطريقة شبيهة جدًا بالحصول على المياهالجوفية. ولبعض آبار الزيت مثل بعض أنواع آبار الماء، طاقة طبيعية تكفي لجلب السائلإلى السطح. ولآبار زيت أخرى طاقة، لا تكفي من ضآلتها، لإنتاج الزيت بكفاءة، أو تفقدمعظم طاقتها بعد فترة من الإنتاج. لذا يجب تزويد طاقة إضافية في هذه الآبار عن طريقالمضخات أو وسائل اصطناعية أخرى. وإذا زود الضغط الطبيعي معظم الطاقة، سُمي استخراجالنفط الاستخراج الابتدائي، وإذا استُخدمت وسائل اصطناعية عُرفت العملية بالاستخراجالمُعزَّز.



الاستخراج الابتدائي. تأتي الطاقة الطبيعية التيتُستَخدم في استخراج النفط بصورة رئيسية من الغاز والمـاء الموجودين في صخورالمكامن. وقد يكون الغاز ذائبًا في الزيت أو منفصلاً فوقـه على هيئة غطاء غازي. أمـا المــاء فيتجمع تحت النفط لكونـه أثقـل من الزيت. وتُسمى الطاقة التي فيالمكمن، حسب مصدرها 1- دفع الغاز المذاب أو 2- دفع الغطاء الغازي أو 3- دفـعالمـاء.

يجلب دفع الغاز المذاب كميات صغيرة من الزيت إلى السطح. لذا فإنأغلب الآبار التي لا طاقة طبيعية لديها سوى دفع الغاز المذاب، تتطلب صورًا تكميليةمن الطاقة. وفي المقابل، قد يؤدي دفع الغطاء الغازي وكذلك دفع الماء إلى إنتاجكميات ضخمة من النفط.

دفع الغاز المذاب. يحتوي الزيت في جميع المكامنتقريبًا، على غاز مذاب. وتأثير الإنتاج على هذا الغاز شبيه بما يحدث عندما تفتحقنينة مياه غازية، إذ يتمدد الغاز ويتجه نحو الفتحة حاملاً معه بعضالسائل.

دفع الغطاء الغازي. ينحبس الغاز في كثير من المكامن في غطاء فوقالزيت ويذوب فيه. وبإنتاج الزيت من المكمن يتمدد الغطاء الغازي ويدفع الزيت باتجاهالبئر.

دفع الماء. يثبت الماء مكانه في المكمن، مثل الغاز، بفعل الضغطالجوفي. وإذا كان حجم الماء كبيرًا بدرجة كافية، أدى انخفاض الضغط الحاصل في أثناءإنتاج الزيت إلى تمدد الماء. وبعدها يزيح الماء النفط مجبرًا إياه على التدفق نحوالبئر.


الاستخراج المعزز. تشمل هذه الطريقة عددًا من الطرق المصممة منأجل زيادة كمية الزيت التي تتدفق نحو البئر المنتجة. وتُصنف هذه الطرق عمومًا، حسبمرحلة الإنتاج التي تُستعمل في أثنائها، على أنها استخراج ثانوي أو استخراج ثالثي (من المستوى الثالث).

والاستخراج الثانوي، الذي يسمى أيضًا الحفاظ علىالضغط، عبارة عن استبدال للدفع الطبيعي في المكمن. وقد تنطوي صورة الاستخراج هذهعلى حقن الغاز أو الماء في المكمن من خلال آبار إضافية تُحفر بالقرب من البئرالمنتجة.

ورغم أن الاستخراج الثانوي قد زاد كمية الزيت القابلة للاستخراجقرابة ثلاثة أضعاف؛ يبقى زهاء ثلثي النفط في معظم المكامن تحت السطح بعد الإنتاج. لذا يختبر مهندسو النفط أساليب للاستخراج الثالثي لجلب المزيد من الزيت إلى السطح. ويستخدم أحد هذه الأساليب الحرارة لتخفيف الزيت وجعله يتدفق بحرية أكثر نحو البئر. وقد تأتي هذه الحرارة من حقن بخار أو من حرق بعض النفط في المكمن.


نقلالنفط :


بعد أن يصـل الزيت الخـام إلى السطـح، يفصــل الغـاز الطبيعي عنالزيت، ثم يرسـل إلى معمل المعالجة أو مباشرة إلى المستهلكين. ويزال الماء والرواسبمن الزيت الذي يخزن بعدها في صهاريج أو يرسل إلى المصفاة، ومن المصفاة تسلمالمنتجات النفطية إلى الأسواق.

تنقل الملايين من براميل النفط يوميًا منمناطق الإنتاج إلى المصافي. وينقل النفط بصورة رئيسية عبر خطوط الأنابيب والناقلات،والسفن المسطحة، والشاحنات الصهريجية، وعربات السكك الحديديةالصهريجية.

وينتقل معظم النفط عبر خطوط الأنابيب في جزء من رحلته على الأقل،إذ تنقل خطوط الأنابيب النفط الخام من الآبار إلى صهاريج التخزين، أو وسائل النقلالأخرى، أو إلى المصافي مباشرة، كما تنقل خطوط الأنابيب المنتجات النفطية منالمصافي إلى الأسواق. وفي مقدور بعض خطوط الأنابيب نقل أكثر من مليون برميل منالزيت يوميًا. ومن الممكن إنشاء خطوط الأنابيب في أية تضاريس، ومناخ، تقريبًا. فخطأنابيب عبر ألاسكا، على سبيل المثال، يعبر ثلاث سلاسل جبلية ويعبر أكثر من 300 نهروجدول وقرابة 640 كم من الأراضي المتجمدة. وتكلِّف خطوط الأنابيب الكثير لإنشائها،إلا أنها رخيصة نسبيًا في التشغيل والصيانة. وهي على العموم أفضل وسيلة لنقلالنفط.

تحمل الناقلات، والبواخر المسطحة، الزيت على الماء. والناقلة سفينةمحيطية ضخمة ذات مقصورات للحمولات السائلة. وتستطيع الناقلات العملاقة احتواء مايزيد على المليون برميل من النفط. أما البواخر المسطحة التي تستطيع حمل 15,000برميل من الزيت في المتوسط، فتُستَخدم في الأنهار والقنوات بصورةرئيسية.

وتنقــل كثـير من المنتجـات النفطيـة من المصــافي إلى الأسواقبالشاحنات الصهريجية، وعربات السكك الحديدية الصهريجية. وتقوم الشاحنات بتسليمالبترول إلى محطـات الخدمـة، وزيت التدفئة إلى المنازل. وتبلغ حمولـة مثـل هـذهالشاحنات 300 برميل من الوقـود. أمـا عربـات السكك الحديدية فتتراوح من حيث السعةبين حـوالي 100 برميل وأكثر من 1,500 برميل من الزيت. ولبعض هـذه العربـات معداتللحفاظ على المنتجات النفطية تحت درجة حرارة معينة أو مستوى معين من الضغط.

تكرير النفط :

تتراوح المصافي من حيث الحجم من معامل صغيرة تعالج حوالي 150برميلاً من الزيت الخام في اليوم، إلى مجمعات عملاقة ذوات سعات يومية تبلغ أكثر من 600,000 برميل.

والوظيفة الأساسية للمصفاة هي تحويل النفط إلى منتجات مفيدة؛إذ تفرز المصافي الزيت إلى مجموعات، أو مكونات مختلفة من الهيدروكربونات. ثم تغيرالمكونات كيميائيًا وتعالج بمواد أخرى. ويمكن تصنيف عمليات التكرير هذه إلى : 1- الفرْز 2- التحويل 3- المعالجة الكيميائية.



الفرز. أول مرحلة فيتكرير النفط هي التقطير التجزيئي، وهو عملية تفرز الزيت الخام إلى بعض مكوناته. ويمكن فرز مكونات إضافية من هذه المكونات بوساطة عمليات الاستخلاص بالمذيبوالبلورة.

التقطير التجزيئي يُبنى على مبدأ تبخر (غليان) المكونات المختلفةعند درجات حرارة مختلفة. فيتبخر البنزين مثلاً عند نحو 24°م، بينما لبعض زيوتالوقود الثقيلة درجات غليان أعلى من 320°م. كما تتكثف (تبرد وتصبح سائلة) مثل هذهالمكونات وهي أبخرة، عند درجات حرارة مختلفة.

ويضخ الزيت في التقطيرالتجـزيئي عبر أنـابيب داخـل فـرن ليسخن إلى درجـات حرارة قد تبلغ 385°م. بعدهايدخـل الخليـط النــاتج والمكون من غازات وسـوائل حـارة في أسطوانــة فولاذيـةرأسية تـدعى بـرج التجزئـة أو بـرج الفـقاعـة. وفي أثنـاء صعود المكونات المبخَّرةداخل البرج تتكثف عند مستويات مختلفة. فتتكثف زيوت الوقود الثقيلة في القسم السفليمن البرج، بينما تتكثف المكونات الخفيفة كالبنزين والكيروسين في الأقسام الوسطىوالعليا. وتتجمع السوائل في صوان وتسحب إلى الخارج عبر أنابيب على جوانبالبرج.

ولا تبرد بعض المكونات بصورة كافية. لذا تمر عبر قمة برج التجزئة إلىوحدة استرداد الأبخرة. وبالمقابل، تبقى مكونات أخرى، تتبخر عند درجات حرارة أعلى منتلك التي في الفرن، في الحالة السائلة أو شبه الصلبة. وتسترد هذه الفضلات من قاعالبرج وتُكرَّر إلى منتجات مثل الأسفلت وزيوت التزليق ¸التزييت·.

تسمىالمكونات التي تنتج بالتقطير منتجات التمرير المباشر. ويجب أن تخضع جميع هذهالمكونات تقريبًا إلى التحويل والمعالجة الكيميائية قبلاستخدامها.

الاستخلاص بالمذيب يفرز مكونات إضافية من منتجات معينة للتمريرالمباشر. ويذيب مركب كيميائي يدعى المذيب بعض المكونات أو يجعلها تنفصل على هيئةمواد صلبة. وتشمل المذيبات الرئيسية المستخدمة البنزين والفُورْفُورال وفنول. وتحسنكثير من المصافي نوعية زيوت التزليق والبرافين بوساطة الاستخلاصبالمذيب.

البَلْوَرة تستخدم بصورة رئيسية لإزالة الشمع ومواد شبه صلبة أخرىمن المكونات الثقيلة؛ إذ تبرد المكونات إلى درجات حرارة تكوَّن عندها بلورات أوتتصلب. بعده تُمرر عبر مرشحات تفصل عنها الجسيمات الصلبة.


التحويل. علىالرغم من إمكانية تكرير كل النفط تقريبًا إلى منتجات مفيدة إلا أن لبعض المكوناتقيمة أكبر من بعضها الآخر. ويشكل البترول مثلاً نصف المنتجات النفطية المستخدمة فيمعظم البلدان تقريبًا، ولكنه يمثل نحو10% فقط من منتجات التمرير المباشر. وبالمقابل، تمثل بعض المكونات قليلة الطلب، حصة أكبر من الزيت الخام.

ومنأجل زيادة كميات المنتجات المرغوبة من النفط، طوَّر العلماء عدة طرق لتحويلالمكونات قليلة الفائدة إلى تلك التي تحظى بطلب أكبر. وتندرج هذه الطرق تحتمجموعتين رئيسيتين: 1- عمليات التكسير 2-عمليات الدمج. وتمكّن مثل هذه العمليات منإنتاج حوالي نصف برميل من البترول من كل برميل من الزيت الخام.

عملياتالتكسير تحول المكونات الثقيلة إلى مكونات أخف، مثل البترول بصورة رئيسية. ولا تزيدهذه العمليات كمية البترول الناتج من الزيت فحسب، وإنما تحسن نوعيته أيضَا. فللبترول المنتج بالتكسير عدد أوكتان أكبر مما للمنتج بالتمرير المباشر. وعددالأوكتان مقياس لمدى سلاسة احتراق الوقود داخل المحرك. انظر: عددالأوكتان.

هناك نوعان رئيسيان من عمليات التكسير: التكسير الحراري والتكسيربالعامل الحفاز. تعرض المكونات الثقيلة في التكسير الحراري إلى درجة حرارة مكثفة،وضغط عالٍ من أجل إضعاف الروابط التي تمسك الجزيئات الكبيرة والمعقدة ببعضها. وتفككالحرارة والضغط هذه الجزيئات إلى جزيئات أبسط، وهي التي تشكل الأجزاءالخفيفة.

في التكسير بالعامل الحفاز، يستخدم عامل مساعد لتعجيل عمليةالتكسير الحراري. والعامل الحفاز مادة تبدأ بها التفاعلات الكيميائية أو تسرعها دونأن يطرأ عليها تغيير في أثناء التفاعل. وفي هذا النمط من التكسير، تُسَّخنالمكونات، ثم تمرر على معادن تدعى الزيوليتات، وهي أنواع معينة من الطين، أو عواملحفازة أخرى. وتؤدي الحرارة وفعل الحفاز معًا إلى تكسر الأجزاء الثقيلة إلى مكوناتأخف. والتكسير بالعامل الحفاز أكثر شيوعًا من التكسير الحراري، لأ نه يتطلب ضغطًاأقل، وينتج بترولا ذا عدد أوكتان أكبر.

وقد يضاف الهيدروجين إلى الأجزاءأثناء التكسير. ويزيد هذا الإجراء، الذي يُدعى الهدرجة من كمية المنتجاتالمفيدة.

عمليات الدمج تفعل عكس ما يفعله التكسير؛ إذ تدمج أو تعيد ترتيبالهيدروكربونات الغازية البسيطة لتكون مكونات أكثر تعقيدًا. ونتيجة لذلك، تُحوَّلالكثير من الغازات الناتجة من التقطير والتكسير إلى أنواع وقود سائلة عاليةالأوكتان وكيميائيات ذات قيمة. وتشمل عمليات الدمج الرئيسية البلمرة والألْكلةوإعادة التشكيل.

تخضع الغازات في البلمرة إلى الحرارة والضغط في وجود عاملحفاز. فتتحد الجزيئات الهيدروكربونية مكونة جزيئات أكبر تسمى البوليمرات. والبوليمرات مكونات جوهرية في البترول عالي الأوكتان. والألكلة شبيهة بالبلمرة إذتنتج مكونًا يدعى الألكيلات الذي يستخدم في كل من البترول، ووقود الطيران. أما فيإعادة التشكيل فتكون جزيئات الغازات مجموعات هيدروكربونية مختلفة، بعد تعرضهاللحرارة والعامل الحفاز. وتنتج إعادة التشكيل أنواع وقود عالية الأوكتان إضافة إلىالمركبات الأروماتية، وهي كيميائيات تستخدم في صنع المتفجرات، والمطاط الاصطناعي،وحافظات الطعام، ومنتجات أخرى كثيرة.


المعالجة الكيميائية. تُعالج جميعالمكونات تقريبًا كيميائيًا قبل أن تُرسل إلى المستهلكين. وتعتمد المعالجة على نوعالزيت الخام وعلى الاستخدام المُزمع للمنتجات النفطية.

تعالج كثير منالمكونات لإزالة الشوائب. وأكثر الشوائب شيوعًا هي مركبات الكبريت التي تلحق الضرربالمعدات وتلوث الهواء عند حرقها. والمعالجة بالهيدروجين طريقة شائعة الاستعماللإزالة مركبات الكبريت. تُخْلط المكونات في هذه الطريقة بالهيدروجين، وتسخن ثم تعرضلعامل حفاز حيث يتحد الكبريت بالهيدروجين مكونًا كبريتيد الهيدروجين. ويُزالكبريتيد الهيدروجين لاحقًا باستخدام مذيب.

ويتحسن أداء بعض الأجزاء عندمزجها أو دمجها مع مواد أخرى. فتمزج المصافي مثلاً زيوت تزليق ¸تشحيم· متنوعةللحصول على درجات مختلفة من اللزوجة (القوام). ويُمزج البترول بكيميائيات تُدعىالمضافات تساعده على الاحتراق بسلاسة أكثر، كما تعطيه مواصفات خاصة أخرى.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]