نفت چیست و فرآیند های تولید و استخراج آن به چه صورت است؟

به گزارش  پارت نیوز؛ برای آنان که می‌پرسند نفت چیست باید بگوییم نفت که به آن نفت خام نیز می‌گویند، یک سوخت فسیلی است. نفت نیز مانند زغال‌سنگ و گاز طبیعی از بقایای موجودات دریایی باستانی مانند گیاهان، جلبک‌ها و باکتری‌ها به وجود می‌آید. طی میلیون‌ها سال گرما و فشار شدید، این بقایای ارگانیک (فسیل‌ها) به مواد غنی از کربن تبدیل‌شده‌اند که ما به‌عنوان مواد خام برای سوخت و طیف گسترده‌ای از محصولات به آن‌ها تکیه می‌کنیم.

میلیون‌ها سال پیش، جلبک‌ها و گیاهان در دریاهای کم‌عمق زندگی می‌کردند. پس از مرگ و فرورفتن در قعر دریا، مواد آلی با رسوبات دیگر مخلوط شده و مدفون می‌شوند. در طی میلیون‌ها سال تحت‌فشار و دمای بالا، بقایای این موجودات به چیزی تبدیل‌شدن که امروزه به‌عنوان سوخت‌های فسیلی می‌شناسیم. زغال‌سنگ، گاز طبیعی و نفت همگی سوخت‌های فسیلی هستند که در شرایط مشابهی تشکیل می‌شوند.

امروزه نفت در مخازن زیرزمینی وسیعی که دریاهای باستانی در آن قرار داشتند یافت می‌شود. مخازن نفت را می‌توان در زیر زمین یا در کف اقیانوس یافت. نفت خام آن‌ها از ماشین‌های حفاری غول‌پیکر استخراج می‌شود.

نفت خام معمولاً سیاه یا قهوه‌ای تیره است، اما همچنین می‌تواند مایل به زرد، قرمز، قهوه‌ای یا حتی سبز باشد. تغییرات رنگ نشان‌دهنده ترکیب شیمیایی متفاوت منابع مختلف نفت خام است. به‌عنوان‌مثال، نفتی که دارای فلزات یا گوگرد کمی است سبک‌تر است (گاهی اوقات تقریباً شفاف).

از نفت برای تولید بنزین استفاده می‌شود که یک محصول مهم در زندگی روزمره ما است. همچنین پردازش می‌شود و بخشی از هزاران اقلام مختلف ازجمله لاستیک، یخچال، جلیقه نجات و داروهای بیهوشی است.

هنگامی‌که فرآورده‌های نفتی مانند بنزین برای انرژی سوزانده می‌شوند، گازهای سمی و مقادیر زیادی دی‌اکسید کربن، یک گاز گلخانه‌ای، آزاد می‌کنند. کربن به تنظیم دمای جو زمین کمک می‌کند و افزودن به تعادل طبیعی با سوزاندن سوخت‌های فسیلی بر آب‌وهوای ما تأثیر منفی می‌گذارد. مقادیر زیادی نفت در زیرزمین در چاله‌های قیر یافت می‌شود که تا سطح شناور هستند. نفت حتی در زیر عمیق‌ترین چاه‌هایی که برای استخراج آن ساخته‌شده‌اند، وجود دارد.

بااین‌حال، نفت، مانند زغال‌سنگ و گاز طبیعی، یک منبع انرژی تجدید ناپذیر است. میلیون‌ها سال طول کشید تا شکل بگیرد و پس از استخراج و مصرف، راهی برای جایگزینی آن وجود ندارد.

ذخایر نفت تمام خواهد شد. درنهایت جهان به «پیک نفت» یا بالاترین سطح تولید خواهد رسید. برخی کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که اوج نفت می‌تواند در اوایل سال 2050 به اوج خود برسد. یافتن جایگزین‌های نفت برای مصرف انرژی جهانی بسیار مهم است و تمرکز بسیاری از صنایع است.

نفت چگونه تشکیل می‌شود؟

شرایط زمین‌شناسی که درنهایت منجر به تولید نفت شد، میلیون‌ها سال پیش با حرکت گیاهان، جلبک‌ها و پلانکتون‌ها در اقیانوس‌ها و دریاهای کم‌عمق شکل گرفت. این موجودات در پایان چرخه زندگی خود به قعر دریا فرو می‌روند. باگذشت زمان، آن‌ها زیر میلیون‌ها تن رسوب و حتی لایه‌های بیشتری از بقایای گیاهی مدفون و خرد شدند.

سرانجام دریاهای باستانی خشک شدند و حوضه‌های خشکی باقی ماندند که به آن‌ها حوضه‌های رسوبی می‌گویند. در اعماق کف حوضه، مواد آلی بین گوشته زمین در دمای بسیار بالا و میلیون‌ها تن سنگ و رسوب بالای آن فشرده‌شده بود. در این شرایط، اکسیژن تقریباً به‌طور کامل وجود نداشت و مواد آلی شروع به تبدیل‌شدن به ماده‌ای مومی به نام کروژن کردند.

با گرما، زمان و فشار بیشتر، کروژن فرآیندی به نام کاتاژنز را طی می‌کند و به هیدروکربن تبدیل می‌شود. هیدروکربن‌ها به‌سادگی مواد شیمیایی هستند که از هیدروژن و کربن تشکیل‌شده‌اند. ترکیب‌های مختلف گرما و فشار می‌تواند اشکال مختلفی از هیدروکربن‌ها را ایجاد کند. برخی از نمونه‌های دیگر زغال‌سنگ، زغال‌سنگ نارس و گاز طبیعی هستند.

حوضه‌های رسوبی که بسترهای باستانی در آن قرار داشتند منابع کلیدی نفت هستند. در آفریقا، حوضه رسوبی دلتای نیجر، سرزمین‌های نیجریه، کامرون و گینه استوایی را پوشش می‌دهد. بیش از 500 ذخایر نفتی در حوضه وسیع دلتای نیجر کشف‌شده است که آن را به یکی از پربازده‌ترین میدان‌ها نفتی آفریقا تبدیل کرده است.

شیمی و طبقه‌بندی نفت خام

بنزینی که برای سوخت خودروهایمان استفاده می‌کنیم، پارچه‌های مصنوعی در کوله‌پشتی و کفش‌هایمان و هزاران محصول مفید دیگر که از نفت ساخته‌شده‌اند، به‌نوعی سازگار و قابل‌اعتماد هستند. بااین‌حال، نفت خامی که این اقلام از آن ساخته می‌شود، نه ثابت است و نه یکنواخت.

نفت در علم شیمی

نفت خام متشکل از هیدروکربن‌هایی است که عمدتاً هیدروژن (حدود 13 درصد وزنی) و کربن (حدود 85 درصد) است. سایر عناصر مانند نیترات (0.5%)، گوگرد (0.5%)، اکسیژن (1%) و فلزاتی مانند آهن، نیکل و مس (کمتر از 0.1%) نیز ممکن است در مقادیر کم با هیدروکربن‌ها مخلوط شوند.

نحوه سازمان‌دهی مولکول‌ها به‌صورت هیدروکربن نتیجه ترکیب اصلی جلبک‌ها، گیاهان یا پلانکتون‌ها در میلیون‌ها سال پیش است. میزان گرما و فشاری که گیاهان در معرض آن قرار گرفتند نیز به تغییرات یافت شده در هیدروکربن‌ها و نفت خام کمک کرد.

به دلیل این تنوع، نفت خامی که از زمین خارج می‌شود می‌تواند شامل صدها ترکیب مختلف نفتی باشد. نفت‌های سبک می‌توانند تا 97 درصد هیدروکربن داشته باشند، درحالی‌که نفت‌های سنگین و تارها می‌توانند تنها 50 درصد هیدروکربن و مقادیر بیشتری از عناصر دیگر داشته باشند. پالایش نفت خام تقریباً همیشه برای تولید محصولات مفید ضروری است.

طبقه‌بندی نفت خام

نفت بر اساس سه دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شود: موقعیت جغرافیایی که در آن حفاری می‌شود، محتوای گوگرد آن و گرانش API (معیار چگالی). طبقه‌بندی: جغرافیا

نفت در سراسر جهان تولید می‌شود. بااین‌حال، سه منبع اصلی نفت خام وجود دارد که نقاط مرجع را برای ارزیابی و قیمت‌گذاری سایر منابع نفت تعیین می‌کند: برنت، وست تگزاس اینترمدیت و دبی و عمان.

نفت خام برنت ترکیبی است که از 15 میدان نفتی مختلف بین اسکاتلند و نروژ در دریای شمال به دست می‌آید. این میدان‌ها نفتی بخش عمده‌ای از اروپا را تأمین می‌کنند.

وست تگزاس اینترمدیت (WTI) یک نفت سبک‌تر است که عمدتاً در ایالت تگزاس ایالات‌متحده تولید می‌شود. این «شیرین» و «سبک» است – باکیفیت بسیار بالایی در نظر گرفته می‌شود. WTI بیشتر آمریکای شمالی را با نفت تأمین می‌کند.

نفت خام دبی که به‌عنوان نفت خام فاتح یا نفت خام دبی-عمان نیز شناخته می‌شود، یک نفت سبک و ترش است که در دبی، بخشی از امارات متحده عربی تولید می‌شود. کشور همسایه عمان به‌تازگی تولید نفت را آغاز کرده است. نفت خام دبی و عمان به‌عنوان معیاری برای قیمت‌گذاری نفت خلیج‌فارس که عمدتاً به آسیا صادر می‌شود، استفاده می‌شود.

سبد مرجع اوپک یکی دیگر از منابع مهم نفت است. اوپک سازمانی متشکل از کشورهای صادرکننده نفت است. سبد معیار اوپک میانگین قیمت نفت 12 کشور عضو اوپک است: الجزایر، آنگولا، اکوادور، ایران، عراق، کویت، لیبی، نیجریه، قطر، عربستان سعودی، امارات متحده عربی و ونزوئلا. طبقه‌بندی: محتوای گوگرد

گوگرد به‌عنوان یک «ناخالصی» در نفت در نظر گرفته می‌شود. گوگرد موجود در نفت خام می‌تواند فلز را در فرآیند پالایش خورده و به آلودگی هوا کمک کند. نفتی که بیش از 5/0 درصد گوگرد داشته باشد «ترش» و نفتی که گوگرد آن کمتر از 5/0 درصد باشد «شیرین» نامیده می‌شود.

نفت شیرین عموماً بسیار ارزشمندتر از نفت‌ترش است زیرا نیازی به تصفیه زیاد ندارد و ضرر کمتری برای محیط‌زیست دارد.

طبقه‌بندی: Gravity API

موسسه نفت آمریکا (API) یک انجمن تجاری برای شرکت‌های صنعت نفت و گاز است. API سیستم‌های استانداردهای پذیرفته‌شده را برای محصولات مختلف مرتبط با نفت و گاز مانند ابزار اندازه‌گیری، پمپ‌ها و دکل‌های حفاری ایجاد کرده است. API همچنین چندین واحد اندازه‌گیری ایجاد کرد. برای مثال یک ماژول API” تشعشعات گاما را در یک گمانه (شفت حفرشده در زمین) اندازه‌گیری می‌کند.

گرانش API اندازه‌گیری چگالی مایع نفتی در مقایسه با آب است. اگر گرانش API یک مایع نفتی بیشتر از 10 باشد، «سبک» است و روی آب شناور است. اگر گرانش API کمتر از 10 باشد، «سنگین» است و در آب فرو می‌رود.

نفت‌های سبک ترجیح داده می‌شوند زیرا بازده هیدروکربنی بالاتری دارند. نفت‌های سنگین‌تر دارای غلظت‌های بالاتری از فلزات و گوگرد هستند و نیاز به پالایش بیشتری دارند.

مخازن طبیعی نفت

نفت در منابع زیرزمینی به نام مخازن یافت می‌شود. در اعماق زمین، فشار بسیار زیاد است. نفت به‌آرامی به سطحی که فشار کمتری وجود دارد نفوذ می‌کند. از فشار بالا به حرکت خود به سمت پایین ادامه می‌دهد تا زمانی که با لایه‌ای از سنگ که نفوذناپذیر است مواجه شود. سپس نفت در مخازنی جمع‌آوری می‌شود که می‌تواند صدها متر زیر سطح زمین باشد.

نفت را می‌توان با تله‌های ساختاری که از جابجایی توده‌های زمین در هنگام خم شدن یا شکستن لایه‌های عظیم سنگ تشکیل می‌شود، به دام انداخت. همچنین می‌توان نفت را توسط تله‌های چینه‌شناسی مهار کرد. لایه‌ها یا لایه‌های مختلف سنگ می‌توانند دارای مقادیر متفاوتی از تخلخل باشند. به‌عنوان‌مثال، نفت خام به‌راحتی از طریق یک‌لایه ماسه‌سنگ مهاجرت می‌کند اما در زیر لایه‌ای از شیل به دام می‌افتد.

زمین شناسان، شیمیدانان و مهندسان به دنبال ساختارهای زمین‌شناسی هستند که معمولاً نفت را به دام می‌اندازند. آن‌ها از فرآیندی به نام «بازتاب لرزه‌ای» برای مکان‌یابی ساختارهای سنگی زیرزمینی که ممکن است نفت خام را در خود جای دهند، استفاده می‌کنند. در طی این فرآیند یک انفجار کوچک رخ می‌دهد. امواج صوتی به زیرزمین سفر می‌کنند، از انواع مختلف سنگ پرتاب می‌شوند و به سطح بازمی‌گردند. حسگرهای روی زمین امواج صوتی بازگشتی را برای تعیین موقعیت زمین‌شناسی زیر سطح و احتمال وجود یک مخزن نفت تفسیر می‌کنند.

مقدار نفت در یک مخزن با واحد ba اندازه‌گیری می‌شود، بنابراین یک بشکه یا تن نفت حدود 42 گالن است. این اندازه‌گیری معمولاً توسط تولیدکنندگان نفت در ایالات‌متحده استفاده می‌شود. تولیدکنندگان نفت در اروپا و آسیا معمولاً برحسب تن اندازه‌گیری می‌کنند. حدود شش تا هشت بشکه نفت در هر تن متریک وجود دارد. این تبدیل دقیق نیست زیرا انواع مختلف نفت بسته به میزان ناخالصی، مقادیر متفاوتی وزن‌دارند.

نفت خام اغلب در مخازن به همراه گاز طبیعی یافت می‌شود. درگذشته، گاز طبیعی یا شعله‌ور می‌شد یا اجازه می‌داد تا به جو فرار کند. اکنون فناوری برای جذب گاز طبیعی و تزریق مجدد آن به چاه یا فشرده‌سازی آن به گاز طبیعی مایع (LNG) توسعه‌یافته است. LNG به‌راحتی قابل‌حمل است و کاربردهای متنوعی دارد.

تولید نفت

درجاهایی حباب‌های نفت به سطح زمین می‌رسد. به‌عنوان‌مثال، در بخش‌هایی از عربستان سعودی و عراق، سنگ متخلخل به نفت اجازه می‌دهد تا در استخرهای کوچک به سطح نفوذ کند. بااین‌حال، بیشتر نفت در مخازن زیرزمینی نفت به دام افتاده است.

مقدار کل نفت موجود در یک مخزن را نفت در محل می‌گویند. بسیاری از مایعات نفتی که نفت مخزن را در محل تشکیل می‌دهند قابل بازیابی نیستند. حفاری برای این مایعات نفتی می‌تواند بسیار دشوار، خطرناک یا گران باشد.

بخشی از نفت موجود در یک مخزن که قابل‌استخراج و تصفیه است، ذخایر نفتی آن مخزن است. تصمیم برای سرمایه‌گذاری در عملیات حفاری پیچیده اغلب بر اساس ذخایر نفت اثبات‌شده سایت گرفته می‌شود. حفاری می‌تواند توسعه‌ای، اکتشافی یا جهت‌دار باشد.

حفاری در منطقه‌ای که قبلاً ذخایر نفتی کشف‌شده است توسعه نامیده می‌شود. خلیج پرودو، آلاسکا، ایالات‌متحده، دارای بزرگ‌ترین ذخایر نفت در ایالات‌متحده است. حفاری توسعه در خلیج پرودو شامل چاه‌های جدید و گسترش فناوری تولید است.

حفاری که در آن هیچ ذخیره‌ای مشخص نیست، حفاری اکتشافی نامیده می‌شود. حفاری اکتشافی که به آن حفاری «گربه وحشی» نیز می‌گویند، یک تجارت پرخطر با نرخ شکست بسیار بالا است. بااین‌حال، مزایای بالقوه نفت شیل بسیاری از «مردان وحشی» را به حفاری اکتشافی وسوسه می‌کند. به‌عنوان‌مثال، «الماس» گلن مک کارتی به دلیل موفقیت او در کشف ذخایر عظیم نفت در نزدیکی هیوستون، تگزاس، ایالات‌متحده، به‌عنوان «پادشاه وحشی» شناخته می‌شود. مک کارتی در دهه 1930 38 بار به نفت دست زد و میلیون‌ها دلار درآمد داشت.

حفاری جهت‌دار شامل حفاری عمودی به یک منبع شناخته‌شده نفت، سپس چرخاندن مته در یک زاویه برای دسترسی به منابع اضافی است. ادعاهای حفاری جهت‌دار منجر به اولین جنگ خلیج‌فارس در سال 1991 شد. عراق کویت را به استفاده از تکنیک‌های حفاری جهت‌دار برای استخراج نفت از مخازن نفت عراق در نزدیکی مرز باکویت متهم کرد. عراق متعاقباً به کویت حمله کرد، اقدامی که توجه و مداخله بین‌المللی را به خود جلب کرد. پس از جنگ، مرز عراق و کویت دوباره ترسیم شد و تانک‌ها اکنون متعلق به کویت است.

نحوه کار پمپ‌های استخراج نفت

در خشکی، نفت را می‌توان با ماشینی به نام دکل نفتی یا حفاری کرد. در دریا، نفت از یک سکوی نفتی استخراج می‌شود.

در خشکی، نفت را می‌توان با ماشینی به نام دکل نفتی یا حفاری کرد. در دریا، نفت از یک سکوی نفتی استخراج می‌شود.

اکثر چاه‌های مدرن از یک دکل حفاری چرخشی هوا استفاده می‌کنند که می‌تواند 24 ساعت شبانه‌روز کار کند. در این فرآیند، موتورها مته را تغذیه می‌کنند. مته ابزار برشی است که برای ایجاد سوراخ گرد استفاده می‌شود. مته‌های مورداستفاده در ماشین‌های حفاری دوار از فولاد توخالی هستند که از میله‌های تنگستن برای برش سنگ استفاده می‌شود. چاه‌های نفت می‌توانند 36 سانتی‌متر (14 اینچ) قطر داشته باشند.

همان‌طور که مته می‌چرخد ​​و از طریق زمین بریده می‌شود، قطعات کوچک سنگ شکسته می‌شوند. یک جریان هوای قدرتمند از وسط مته توخالی و از پایین مته پمپ می‌شود. سپس هوا به سمت سطح حرکت می‌کند و قطعات کوچک سنگ را با خود حمل می‌کند. زمین شناسان میدانی می‌توانند این تکه‌های سنگ پودر شده را مطالعه کنند تا لایه‌های سنگی مختلفی را که چاه با آن مواجه می‌شود، تعیین کنند.

هنگامی‌که مته به نفت برخورد می‌کند، مقداری از نفت به‌طور طبیعی از سطح بالا می‌رود و از ناحیه پرفشار به ناحیه کم‌فشار حرکت می‌کند. این آزاد شدن ناگهانی نفت می‌تواند «دیگ بخار» باشد که ده‌ها متر به هوا شلیک می‌کند، یکی از چشمگیرترین فعالیت‌های معدن. همچنین یکی از خطرناک‌ترین‌هاست و تجهیزاتی به نام پیشگیری‌کننده ضد هوا فشار را برای توقف چنین فورانی توزیع می‌کند.

برای استخراج نفت از پمپ‌ها استفاده می‌شود. اکثر دکل‌های نفتی دارای دو مجموعه پمپ هستند: پمپ‌های گل و پمپ‌های استخراج. «گل» سیال حفاری است که برای ایجاد چاه برای تولید نفت و گاز طبیعی استفاده می‌شود. پمپ‌های گل سیال حفاری را به گردش درمی‌آورند.

صنعت نفت از انواع پمپ‌های استخراج استفاده می‌کند. اینکه کدام پمپ استفاده شود بستگی به جغرافیا، کیفیت و موقعیت مخزن نفت دارد. به‌عنوان‌مثال، پمپ‌های شناور مستقیماً در مایع غوطه‌ور می‌شوند. پمپ گاز که به آن پمپ حبابدار نیز می‌گویند، از هوای فشرده برای فشار دادن نفت به سطح یا داخل چاه استفاده می‌کند.

یکی از آشناترین انواع پمپ‌های استخراج، پمپ جک، قسمت بالایی پمپ پیستونی است. پمپ جک‌ها به دلیل حرکت کنترل‌شده و منظم در غواصی، «پرندگان تشنه» یا «خرهای لرزان» نامیده می‌شوند. یک میل‌لنگ چکشی بزرگ جک پمپ را به سمت بالا و پایین حرکت می‌دهد. در زیر سطح، حرکت جک پمپ، پیستون توخالی را به سمت بالا و پایین حرکت می‌دهد و دائماً نفت را به سطح یا داخل چاه بازمی‌گرداند.

چاه‌های موفق می‌توانند برای حدود 30 سال نفت تولید کنند، اگرچه برخی از آن‌ها برای چندین دهه بیشتر تولید می‌کنند.

جدیدترین روش‌های استخراج نفت

حتی پس از پمپاژ، اکثریت (تا 90٪) نفت ممکن است به‌شدت در یک مخزن زیرزمینی قفل شود. برای استخراج آن به روش‌های دیگری نیاز است که به آن بازیابی ثانویه می‌گویند. نفت اضافی روشی بود که در دهه 1800 و اوایل قرن 20 استفاده می‌شد، اما فقط اجزای ریز نفت را جمع‌آوری می‌کرد و ذخایر زیادی از نفت سنگین را به‌جا می‌گذاشت.

سیل به‌طور تصادفی کشف شد. در دهه 1870، تولیدکنندگان نفت در پنسیلوانیا متوجه شدند که چاه‌های نفت متروکه آب باران و آب‌های زیرزمینی را جمع‌آوری می‌کنند. وزن آب موجود در چاه‌ها، نفت را از مخازن خارج کرده و به چاه‌های مجاور می‌زند و تولید آن‌ها را افزایش می‌دهد. تولیدکنندگان نفت به‌زودی شروع به سیل عمدی چاه‌ها به‌عنوان راهی برای استخراج نفت بیشتر کردند. رایج‌ترین روش بازیابی ثانویه امروزه پیشرانه گازی است. در طی این فرآیند، چاه عمداً عمیق‌تر از مخزن نفت حفر می‌شود. چاه عمیق‌تر به مخزن گاز طبیعی برخورد می‌کند و گاز پرفشار بالا می‌رود و نفت را از مخزن خود خارج می‌کند.

استخراج نفت در دریا به چه شکل است؟

حفاری در دریا بسیار گران‌تر از خشکی است. معمولاً از تکنیک‌های مشابهی برای حفاری در خشکی استفاده می‌کند، اما به ساختاری عظیم نیاز دارد که بتواند در برابر نیروی عظیم امواج اقیانوس در دریاهای مواج مقاومت کند.

سکوهای نفتی فراساحلی برخی از بزرگ‌ترین سازه‌های ساخت بشر در جهان هستند. این‌ها اغلب شامل مسکن برای افرادی است که روی دکل کار می‌کنند و همچنین امکانات اسکله و سکوی هلی برای حمل‌ونقل کارگران.

این سکو می‌تواند به کف اقیانوس متصل شود و شناور شود، یا می‌تواند یک سازه صلب باشد که با پایه‌های بتنی یا فولادی به کف اقیانوس، دریا یا دریاچه ثابت‌شده است.

سکوی هیبرنیا، واقع در 315 کیلومتری (196 مایلی) سواحل شرقی کانادا در اقیانوس اطلس شمالی، یکی از بزرگ‌ترین سکوهای نفتی در جهان است. بیش از 70 نفر در شیفت‌های سه‌هفته‌ای روی پلت فرم کار می‌کنند. این سکو 111 متر (364 فوت) ارتفاع دارد و در کف اقیانوس لنگرانداخته است. حدود 450000 تن بالاست جامد برای پایداری بیشتر به آن اضافه شد. این سکو می‌تواند تا 1.3 میلیون بشکه نفت ذخیره کند. وزن کل هیبرنیا 1.2 میلیون تن است! بااین‌حال، پلت فرم هنوز در برابر وزن و نیروی خرد کردن کوه‌های یخ آسیب‌پذیر است. لبه‌های آن ناهموار و تیز هستند تا در برابر ضربه یخ دریا یا کوه‌های یخ مقاومت کنند.

سکوهای نفتی می‌توانند فاجعه‌های زیست‌محیطی عظیمی ایجاد کنند. مشکلات مربوط به تجهیزات حفاری می‌تواند باعث نشت نفت از چاه و به داخل اقیانوس شود. تعمیر چاه صدها متری زیر اقیانوس بسیار دشوار، پرهزینه و کند است. میلیون‌ها بشکه نفت ممکن است قبل از مسدود شدن چاه به اقیانوس بریزد.

وقتی نفت به اقیانوس می‌ریزد، روی آب شناور می‌شود و جمعیت حیوانات را از بین می‌برد. یکی از مخرب‌ترین اثرات آن بر پرندگان است. این نفت مقاومت پرها را در برابر آب از بین می‌برد و پرندگان از آب سرد اقیانوس عایق نیستند. هزاران نفر ممکن است در اثر هیپوترمی جان خود را از دست بدهند. ماهی‌ها و پستانداران دریایی نیز در معرض خطر نشت نفت هستند. سایه‌های تیره ناشی از نشت نفت می‌تواند شبیه غذا باشد. این نفت می‌تواند به اندام‌های داخلی حیوانات آسیب برساند و حتی برای حیوانات بالاتر از زنجیره غذایی سمی‌تر باشد، فرآیندی که به آن تجمع زیستی می‌گویند.

یک سکوی نفتی عظیم در خلیج مکزیک، Deepwater Horizon، در سال 2010 منفجر شد. این بزرگ‌ترین نشت تصادفی نفت دریایی در تاریخ بود. یازده کارگر در دکل جان باختند و بیش از چهار میلیون بشکه نفت به خلیج مکزیک ریخت. بیش از 40000 بشکه در روز به اقیانوس سرازیر شد. هشت پارک ملی در معرض تهدید قرار گرفتند، اقتصاد جوامع ساحلی خلیج‌فارس به دلیل کاهش صنعت گردشگری و ماهیگیری در معرض تهدید قرار گرفت و بیش از 6000 حیوان تلف شدند.

منظور از عملکرد دکل به صخره در سکوهای دریایی نفتی چیست؟

سکوهای نفتی فراساحلی نیز می‌توانند به‌عنوان صخره‌های مصنوعی عمل کنند. آن‌ها یک سطح (زیر بستر) برای جلبک‌ها، مرجان‌ها، صدف‌ها و حشرات فراهم می‌کنند. این صخره مصنوعی می‌تواند ماهی‌ها و پستانداران دریایی را جذب کند و یک اکوسیستم پررونق ایجاد کند.

در دهه 1980، سکوهای نفتی برچیده و از اقیانوس‌ها خارج شدند و فلز به‌عنوان قراضه فروخته شد. در سال 1986، انجمن ملی ماهیگیری دریایی برنامه Rigs-to-Reefs را توسعه داد. اکنون سکوهای نفتی یا تخریب می‌شوند (با انفجار زیرآب)، برداشته می‌شوند و به مکان جدیدی یدک می‌کشند، یا تا حدی تخریب می‌شوند. این به حیات دریایی اجازه می‌دهد تا در صخره‌های مصنوعی که چندین دهه زیستگاه خود را فراهم کرده‌اند، به رشد خود ادامه دهند.

اثرات زیست‌محیطی برنامه Rigs-to-Reefs هنوز در حال مطالعه است. سکوهای نفتی رهاشده در زیرآب می‌تواند خطری برای کشتی‌ها و غواصان باشد. تورهای قایق‌های ماهیگیری به سکوها چسبیده‌اند و نگرانی‌هایی در مورد مقررات ایمنی برای سازه‌های متروکه وجود دارد.

محیط‌بانان استدلال می‌کنند که شرکت‌های نفتی باید در قبال تعهدی که در ابتدا انجام داده‌اند، یعنی بازگرداندن بستر دریا به حالت اولیه، پاسخگو باشند. با رها کردن سکوها در اقیانوس، شرکت‌های نفتی از این توافق مستثنی می‌شوند و بیم آن می‌رود که این امر بتواند سابقه‌ای برای سایر شرکت‌هایی که به دنبال ریختن فلز یا ماشین‌آلات خود در اقیانوس‌ها هستند، ایجاد کند.

نفت و محیط‌زیست: قیر و جنگل شمالی

نفت خام همیشه نباید از چاه‌های عمیق استخراج شود. اگر به موانع سنگی در زیرزمین برخورد نکند، می‌تواند به سطح نفوذ کند و در بالای زمین منفجر شود. قیر نوعی نفت است که به رنگ سیاه و بسیار چسبنده است و گاهی تا سطح زمین بالا می‌رود.

قیر در حالت طبیعی خود معمولاً با «ماسه‌های نفتی» یا «شن‌های قیر» مخلوط می‌شود که استخراج آن را بسیار دشوار می‌کند و منبعی غیرمتعارف از نفت است. تنها حدود 20 درصد از ذخایر قیر جهان روی زمین است و قابل‌استخراج سطحی است.

متأسفانه به دلیل اینکه قیر حاوی مقادیر زیادی گوگرد و فلزات سنگین است، استخراج و فرآوری آن‌هم هزینه‌بر است و هم برای محیط‌زیست مضر است. تولید قیر به محصولات مفید 12 درصد کربن بیشتری نسبت به فرآوری نفت‌های معمولی منتشر می‌کند.

قیر قوام ملاس سرد است و برای استخراج قیر باید بخار داغ قوی را به داخل چاه پمپ کرد تا قیر ذوب شود تا بتوان آن را استخراج کرد. سپس مقادیر زیادی آب برای جداسازی قیر از ماسه و خاک رس استفاده می‌شود. این فرآیند منابع آب مجاور را تخلیه می‌کند. تخلیه آب تصفیه‌شده به محیط می‌تواند آب باقیمانده را بیشتر آلوده کند.

فرآوری قیر از ماسه‌های قیر نیز یک روش پیچیده و پرهزینه است. برای تولید یک بشکه نفت به دو تن ماسه نفتی نیاز است.

بااین‌حال، ما به قیر برای خواص منحصربه‌فرد آن وابسته هستیم: حدود 85٪ از قیر استخراج‌شده برای ساخت آسفالت برای روسازی و وصله جاده استفاده می‌شود. درصد کمی برای سقف و سایر محصولات استفاده می‌شود.

ذخایر قیر

بیشتر ماسه‌های نفتی جهان در شن‌های نفتی آتاباسکا در شرق آلبرتای کانادا یافت می‌شود. ذخایر بزرگ دیگر در حوضه خزر شمالی قزاقستان و سیبری روسیه است.

ماسه‌های نفتی آتاباسکا چهارمین ذخایر بزرگ نفت در جهان هستند. متأسفانه، ذخایر قیر در زیر بخشی از جنگل شمالی که تایگا نیز نامیده می‌شود، قرار دارد. این امر استخراج معادن را هم دشوار و هم برای محیط‌زیست خطرناک می‌کند.

تایگا در نیمکره شمالی درست زیر توندرای یخ‌زده گسترش‌یافته و بیش از 5 میلیون کیلومترمربع (دو میلیون مایل مربع) را پوشش می‌دهد که بیشتر در کانادا، روسیه و اسکاندیناوی است. تقریباً یک‌سوم کل زمین‌های جنگلی روی کره زمین.

تایگا را گاهی «ریه‌های سیاره» می‌نامند، زیرا هرروز تن‌ها آب و اکسیژن را از طریق برگ‌ها و سوزن‌های درختانش فیلتر می‌کند. هر بهار، جنگل‌های شمالی مقادیر زیادی اکسیژن در جو آزاد می‌کنند و هوای ما را تمیز نگه می‌دارند. این خانه موزاییکی از زندگی گیاهی و جانوری است که همه به درختان بالغ، خزه‌ها و گلسنگ‌های بیوم شمالی وابسته هستند.

اعتقاد بر این است که مین‌های سطحی تنها 0 هستند. آن‌ها 2 درصد از جنگل‌های شمال کانادا را اشغال می‌کنند. حدود 80 درصد از ماسه‌های نفتی کانادا از طریق حفاری و 20 درصد از طریق استخراج سطحی قابل‌دسترسی است.

پالایش نفت

پالایش نفت فرآیند تبدیل نفت خام یا قیر به محصولات مفیدتر مانند سوخت یا آسفالت است.

نفت خام با ناخالصی از زمین خارج می‌شود، از گوگرد گرفته تا ماسه. این اجزا باید از هم جدا شوند. این کار با حرارت دادن نفت خام در یک برج تقطیر با سینی‌ها و دمای تنظیم‌شده در سطوح مختلف انجام می‌شود. هیدروکربن‌ها و فلزات نفتی دارای نقطه‌جوش متفاوتی هستند و هنگامی‌که نفت گرم می‌شود، بخارت عناصر مختلف به سطوح مختلف برج می‌رسد و سپس به‌صورت مایع در سینی‌ها می‌نشیند.

پروپان، نفت سفید و سایر اجزاء در طبقات مختلف برج متراکم شده و می‌توان آن‌ها را به‌طور جداگانه جمع‌آوری کرد. آن‌ها توسط خطوط لوله، کشتی‌های اقیانوس‌پیما و کامیون‌ها به مکان‌های مختلف منتقل می‌شوند تا مستقیماً مورداستفاده یا پردازش قرار گیرند.

چگونگی شکل‌گیری صنعت نفت

نفت همیشه مانند امروز توسط میلیون‌ها نفر استخراج، تصفیه و استفاده نمی‌شد. بااین‌حال، همیشه بخش مهمی از بسیاری از فرهنگ‌ها بوده است. اولین چاه‌های نفت شناخته‌شده در اوایل سال 350 پس از میلاد در چین حفر شدند. این چاه‌ها تا عمق تقریبی 244 متر (800 فوت) با استفاده از قطعات قوی بامبو حفر می‌شوند. نفت از طریق خطوط لوله بامبو استخراج و حمل می‌شود. به‌عنوان سوخت گرمایشی و جزء صنعتی سوزانده می‌شود. مهندسان چینی نفت را برای تبخیر آب‌نمک و تولید نمک می‌سوزانند.

در ساحل غربی آمریکای شمالی، مردم بومی از قیر به‌عنوان چسب برای ساخت قایق و سبد در برابر آب و به‌عنوان چسب برای ایجاد زیورآلات و ابزار تشریفاتی استفاده می‌کردند.

در قرن هفتم، مهندسان ژاپنی دریافتند که می‌توان نفت را برای نور سوزاند. این نفت توسط یک کیمیاگر ایرانی در قرن نهم به نفت سفید تقطیر شد. در دهه 1800، نفت به‌آرامی جایگزین گلوله نهنگ در لامپ‌های نفتی شد که منجر به کاهش شدید شکار نهنگ شد.

صنعت نفت مدرن در سال 1850 تأسیس شد. اولین چاه در سال 1853 در لهستان حفر شد و فناوری به سایر کشورها گسترش یافت و بهبود یافت.

انقلاب صنعتی فرصت عظیم جدیدی برای استفاده از نفت ایجاد کرد. ماشین‌هایی که با موتورهای بخار کار می‌کردند به‌سرعت بسیار کند، کوچک و گران شدند. به دنبال سوخت مبتنی بر نفت بود. اختراع خودروهای تولید انبوه در اوایل قرن بیستم بیشتر تقاضا برای نفت را افزایش داد.

تولید نفت به‌سرعت افزایش‌یافته است. در سال 1859، ایالات‌متحده 2000 بشکه نفت تولید کرد. تا سال 1906، این رقم به 126 میلیون بشکه در سال رسید. امروزه ایالات‌متحده حدود 6.8 میلیارد بشکه نفت در سال تولید می‌کند.

به گفته اوپک، بیش از 70 میلیون بشکه در روز در جهان تولید می‌شود؛ یعنی تقریباً 49000 بشکه در دقیقه.

اگرچه این مقدار غیرممکن به نظر می‌رسد، اما استفاده از نفت تقریباً در تمام بخش‌های زندگی گسترش‌یافته است. نفت از بسیاری جهات زندگی ما را آسان می‌کند. در بسیاری از کشورها، ازجمله ایالات‌متحده، صنعت نفت میلیون‌ها شغل از نقشه‌بردار و کارگران دکل گرفته تا زمین شناسان و مهندسان فراهم می‌کند.

ایالات‌متحده بیش از هر کشور دیگری نفت مصرف می‌کند. در سال 2011، ایالات‌متحده بیش از 19 میلیون بشکه در روز نفت مصرف کرد. این بیشتر از کل نفت مورداستفاده در آمریکای لاتین (8.5 میلیون) و اروپای شرقی و اوراسیا (5.5 میلیون) است.

نفت یکی از هزاران کالای روزمره است. بنزینی که ما برای رسیدن به مدرسه، محل کار یا تعطیلات به آن وابسته هستیم از نفت خام می‌آید. یک بشکه نفت حدود 72 لیتر (19 گالن) بنزین تولید می‌کند و مردم در سراسر جهان از آن برای تأمین انرژی خودروها، قایق‌ها، جت‌ها و اسکوترها استفاده می‌کنند.

دیزل ژنراتورها در بسیاری از خانه‌ها، مدارس و بیمارستان‌ها استفاده می‌شوند. در شرایط اضطراری که شبکه برق قطع می‌شود، دیزل ژنراتورها با تأمین برق بیمارستان‌ها، مجتمع‌های مسکونی، مدارس و ساختمان‌هایی که در غیر این صورت سرد و «در تاریکی» بودند، جان انسان‌ها را نجات می‌دهند.

نفت همچنین در محصولات مایع مانند لاک ناخن، الکل و آمونیاک استفاده می‌شود. نفت در انواع اقلام تفریحی مانند تخته موج‌سواری، توپ فوتبال و بسکتبال، لاستیک دوچرخه، کیسه گلف، چادر، دوربین و طعمه ماهیگیری یافت می‌شود.

این نفت همچنین در موارد مهم‌تری مانند اندام مصنوعی، لوله‌های آب و کپسول‌های ویتامین یافت می‌شود. در خانه‌هایمان، ما محاصره‌شده‌ایم و به محصولات حاوی نفت وابسته هستیم. رنگ خانه، کیسه‌های زباله، سقف‌ها، کفش‌ها، تلفن‌ها، اتوهای فر کننده و حتی مداد رنگی حاوی نفت تصفیه‌شده هستند.

چرخه کربن

استخراج سوخت‌های فسیلی دارای اشکالات عمده‌ای است و استخراج نفت یک صنعت بحث‌برانگیز است. کربن، یک عنصر ضروری در زمین، حدود 85 درصد از هیدروکربن‌های نفتی را تشکیل می‌دهد. کربن به‌طور مداوم بین آب، زمین و جو در حال چرخش است.

کربن توسط گیاهان جذب می‌شود و بخشی از هر موجود زنده‌ای است که در شبکه غذایی حرکت می‌کند. کربن به‌طور طبیعی از طریق آتش‌فشان‌ها، فرسایش خاک و تبخیر آزاد می‌شود. هنگامی‌که کربن در جو آزاد می‌شود، گرما را جذب و حفظ می‌کند و دمای زمین را تنظیم می‌کند و سیاره ما را قابل سکونت می‌کند.

همه کربن زمین در چرخه کربن بالای زمین شرکت نمی‌کند. مقدار زیادی از آن در زیرزمین به‌عنوان سوخت فسیلی و در خاک ذخیره می‌شود. این کربن جداشده ضروری است زیرا «بودجه کربن» زمین را متعادل نگه می‌دارد.

بااین‌حال، این بودجه نامتعادل است. از زمان انقلاب صنعتی، سوخت‌های فسیلی به‌شدت استخراج‌شده و برای انرژی یا سوخت سوزانده شده‌اند. این امر کربن ذخیره‌شده در زیرزمین را آزاد می‌کند و بودجه کربن را مختل می‌کند. این بر کیفیت هوا، آب و به‌طورکلی آب‌وهوا تأثیر می‌گذارد.

به‌عنوان‌مثال، تایگا مقادیر زیادی کربن را در درختان خود و زیر کف جنگل ذخیره می‌کند. حفاری برای منابع طبیعی نه‌تنها کربن ذخیره‌شده در سوخت‌های فسیلی، بلکه کربن ذخیره‌شده در خود جنگل را نیز آزاد می‌کند. سوختن بنزینی که از نفت تولید می‌شود به‌ویژه برای محیط‌زیست مضر است. هر 3.8 لیتر (یک گالن) گاز بدون اتانول که در موتور خودرو سوزانده می‌شود، حدود 9 کیلوگرم (20 پوند) دی‌اکسید کربن در محیط آزاد می‌کند. (بنزین تزریق‌شده با 10 درصد اتانول حدود هشت کیلوگرم (17 پوند) منتشر می‌کند.) سوخت دیزل حدود ده کیلوگرم (22 پوند) دی‌اکسید کربن منتشر می‌کند، درحالی‌که بیودیزل (گازوئیل با 10 درصد سوخت زیستی) حدود 9 کیلوگرم (20 پوند) منتشر می‌کند.

بنزین و گازوئیل نیز به‌طور مستقیم جو را آلوده می‌کنند. آن‌ها ترکیبات و ذرات سمی ازجمله فرمالدئید و بنزن را منتشر می‌کنند.

تأثیر نفت بر زندگی مردم

نفت جزء اصلی تمدن مدرن است. در کشورهای درحال‌توسعه، دسترسی به انرژی مقرون‌به‌صرفه می‌تواند شهروندان را توانمند کند و منجر به کیفیت زندگی بالاتر شود. نفت سوخت حمل‌ونقل را فراهم می‌کند، جزء بسیاری از مواد شیمیایی و داروها است و برای ساخت اقلام حیاتی مانند دریچه‌های قلب، لنزهای تماسی و بانداژ استفاده می‌شود. ذخایر نفتی جذب سرمایه‌گذاری خارجی می‌شود و در بهبود اقتصاد کلی کشورها اهمیت دارد.

بااین‌حال، دسترسی یک کشور درحال‌توسعه به نفت نیز می‌تواند بر روابط قدرت بین دولت و مردم آن تأثیر بگذارد. در برخی کشورها، دسترسی به نفت می‌تواند دولت را کمتر دموکراتیک کند، وضعیتی که به‌عنوان «دیکتاتوری نفت» شناخته می‌شود. روسیه، نیجریه و ایران متهم به داشتن رژیم‌های نفتی استبدادی هستند.

پیک اویل چیست؟

نفت یک منبع تجدید ناپذیر است و ذخایر نفت جهان ‌همیشه برای تأمین تقاضای نفت جهان کافی نخواهد بود. پیک نفت نقطه‌ای است که صنعت نفت حداکثر مقدار ممکن نفت را استخراج کرده است. پس از اوج نفت، تولید نفت تنها کاهش خواهد یافت. پس از پیک نفت، کاهش تولید و افزایش هزینه‌بری عرضه باقیمانده وجود خواهد داشت.

نسبت ذخایر به تولید (RPR) برای اندازه‌گیری پیک نفت استفاده می‌شود. این نسبت میزان ذخایر اثبات‌شده نفت را با نرخ فعلی تولید مقایسه می‌کند. نسبت موجودی به تولید برحسب سال بیان می‌شود. RPR برای هر سکوی نفتی و هر منطقه تولیدکننده نفت متفاوت است. مناطق تولیدکننده نفت که مصرف‌کنندگان بزرگ نفت نیز هستند، نسبت به تولیدکنندگان نفت با سطوح مصرف پایین، RPR کمتری دارند.

طبق یک گزارش صنعتی، ایالات‌متحده حدود 9 سال RPR داشته است. کشور نفت‌خیز و درحال‌توسعه ایران که نرخ مصرف بسیار پایین‌تری دارد، بیش از 80 سال RPR دارد. نمی‌توان سال دقیق پیک نفت را دانست. برخی از زمین شناسان می‌گویند که از قبل گذشته است، درحالی‌که برخی دیگر معتقدند این فناوری اوج تولید نفت را چندین دهه به تأخیر می‌اندازد. بسیاری از زمین شناسان بر این باورند که ممکن است در 20 سال آینده به اوج نفت برسد.

جایگزین‌های نفت

افراد، صنایع و سازمان‌ها به‌طور فزاینده‌ای نگران پیک نفت و پیامدهای زیست‌محیطی استخراج نفت هستند. جایگزین‌های نفت در برخی مناطق درحال‌توسعه است و دولت‌ها و سازمان‌ها شهروندان را تشویق می‌کنند تا عادات خود را تغییر دهند تا این‌قدر به نفت متکی نباشیم.

به‌عنوان‌مثال، آسفالت‌های زیستی، آسفالت‌هایی هستند که از منابع تجدید پذیر مانند ملاس، شکر، ذرت، نشاسته سیب‌زمینی یا حتی فرآورده‌های فرعی نفتی تولید می‌شوند. اگرچه آسفالت‌های زیستی جایگزین غیر سمی برای قیر هستند، آسفالت‌های زیستی به بازده زیادی نیاز دارند که بر صنعت کشاورزی فشار وارد می‌کند.

جلبک‌ها همچنین منبع عظیم انرژی هستند. نفت جلبک (به‌اصطلاح «خام سبز») می‌تواند به سوخت زیستی تبدیل شود. جلبک‌ها به‌سرعت رشد می‌کنند و بخشی از فضای مورداستفاده توسط سایر مواد اولیه سوخت زیستی را اشغال می‌کنند. حدود 38849 کیلومترمربع (15000 مایل مربع) جلبک – کمتر از نصف مساحت ایالت مین ایالات‌متحده – سوخت زیستی کافی برای جایگزینی تمام نیازهای نفت ایالات‌متحده را فراهم می‌کند. جلبک‌ها آلودگی را جذب می‌کنند، اکسیژن آزاد می‌کنند و نیازی به آب شیرین ندارند.

سوئد کاهش وابستگی خود به نفت و سایر سوخت‌های فسیلی تا سال 2020 را در اولویت قرار داده است. کارشناسان کشاورزی، علم، صنعت، جنگلداری و انرژی برای توسعه منابع انرژی پایدار ازجمله پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی گرد هم آمده‌اند. مزارع بادی، انرژی امواج و خورشیدی و سوخت زیستی خانگی برای وسایل نقلیه هیبریدی. تغییر در عادات عمومی مانند افزایش حمل‌ونقل عمومی و ویدئو کنفرانس برای مشاغل نیز بخشی از برنامه کاهش مصرف نفت است.

انتهای مطلب