النفط الخام الثقيل

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

النفط الخام الثقيل (أو النفط الخام فائق الثقل ) هو نفط عالي اللزوجة يصعب تدفقه من آبار الإنتاج في ظل ظروف المكامن الطبيعية. [ 1 ] ويُطلق عليه اسم "ثقيل" لأن كثافته أو وزنه النوعي أعلى من كثافة النفط الخام الخفيف . يُعرَّف النفط الخام الثقيل بأنه أي نفط سائل ذي كثافة API أقل من 20 درجة. [ 2 ] تشمل الخصائص الفيزيائية التي تختلف بين النفط الخام الثقيل والنفط الخام الخفيف ارتفاع اللزوجة والوزن النوعي، بالإضافة إلى ارتفاع نسبة الهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي العالي . في عام 2010، عرّف مجلس الطاقة العالمي النفط فائق الثقل بأنه نفط خام ذو كثافة أقل من 10 درجات ولزوجة مكمنية تزيد عن 10000 سنتيبواز . [ 3 ] عندما لا تتوفر قياسات لزوجة المكمن، يعتبر مجلس الطاقة العالمي أن الحد الأدنى للكثافة الجيوكيميائية للنفط فائق الثقل هو 4 درجات API. [ 4 ] بعبارة أخرى، النفط ذو الكثافة التي تزيد عن 1000 كجم/م³ ( أو الكثافة النوعية التي تزيد عن 1) ولزوجة الخزان التي تزيد عن 10000 سنتيبواز. [ 3 ] [ 5 ] تُعدّ الزيوت الثقيلة والأسفلت سوائل كثيفة غير مائية (DNAPLs). تتميز هذه السوائل بانخفاض ذوبانها ولزوجة وكثافة أعلى من الماء. [ 6 ] تتسرب كميات كبيرة من السوائل الكثيفة غير المائية (DNAPLs) بسرعة إلى كامل عمق المسطح المائي وتتراكم في القاع. [ 7 ]   

الاحتياطيات

بحسب معهد الموارد العالمية ، توجد تجمعات كبيرة من النفط الثقيل والرمال النفطية في كندا وفنزويلا. [ 2 ] [ 8 ] أفادت إدارة معلومات الطاقة الأمريكية في عام 2001 أن أكبر احتياطيات النفط الخام الثقيل في العالم تقع شمال نهر أورينوكو ، في حزام أورينوكو الذي يمتد على طول 270 ميلاً وعرض 40 ميلاً في شرق فنزويلا . في ذلك الوقت، بدأت فنزويلا في منح تراخيص "مشاريع مشتركة لتطوير موارد النفط الخام الثقيل للغاية". [ 9 ] وقدّرت شركة بتروليوس دي فنزويلا، إس إيه، آنذاك، وجود 270 مليار برميل من الاحتياطيات القابلة للاستخراج في المنطقة، [ 9 ] وهو نفس حجم احتياطيات النفط التقليدية في المملكة العربية السعودية. [ 10 ] يُوصف حزام أورينوكو أحيانًا بالرمال النفطية، لكن هذه الرواسب غير بيتومينية، وتندرج بدلاً من ذلك ضمن فئة النفط الثقيل أو الثقيل للغاية نظرًا لانخفاض لزوجتها. [ 11 ] ومن المعروف أن ثلاثين دولة أو أكثر تمتلك احتياطيات من هذا النوع.

اِستِخلاص

يتم حقن البخار في العديد من حقول النفط حيث يكون النفط أكثر كثافة وثقلاً من النفط الخام العادي

أصبح إنتاج النفط الثقيل أكثر شيوعاً في العديد من البلدان، حيث تصدرت كندا وفنزويلا قائمة الدول المنتجة في عام 2008. [ 12 ] تشمل طرق الاستخراج إنتاج النفط الثقيل البارد باستخدام الرمال، والتصريف بالجاذبية بمساعدة البخار ، وحقن البخار ، واستخراج البخار ، وحقن الهواء من أسفل المنجم إلى أعلاه ، والتعدين السطحي للرواسب الرملية الغنية بالنفط.

يُمثل إنتاج ونقل وتكرير النفط الخام الثقيل تحديات خاصة مقارنةً بالنفط الخام الخفيف. عادةً، يُضاف مُخفف على مسافات منتظمة في خط أنابيب نقل النفط الخام الثقيل لتسهيل تدفقه. يُعدّ البيتومين المخفف ( Dilbit ) وسيلةً لنقل الهيدروكربونات عالية اللزوجة. ووفقًا لمنهجية تقييم البيتومين في رمال ألبرتا النفطية، فإن "مزيج البيتومين المخفف" يعني "مزيجًا مصنوعًا من النفط الخام الثقيل و/أو البيتومين ومُخفف، عادةً ما يكون مُكثفًا ، وذلك بهدف تلبية مواصفات اللزوجة والكثافة لخط الأنابيب، حيث تكون كثافة المُخفف المُضاف إلى المزيج أقل من 800  كجم/م³ " . [ 13 ] [ 14 ]

الأثر البيئي

مع أساليب الإنتاج والنقل الحالية، تُخلّف النفوط النفطية الثقيلة آثارًا بيئية أشدّ من النفوط الخفيفة. ومع ازدياد صعوبة الإنتاج، يتم اللجوء إلى تقنيات استخلاص النفط المحسّنة ، بما في ذلك حقن البخار وتقريب المسافات بين الآبار، لتصل غالبًا إلى بئر واحدة لكل فدان. كما تحمل النفوط النفطية الثقيلة ملوثات. فعلى سبيل المثال، يحتوي نفط أورينوكو الثقيل جدًا على 4.5% من الكبريت ، بالإضافة إلى الفاناديوم والنيكل . [ 15 ] ومع ذلك، نظرًا لتكرير النفط الخام قبل استخدامه، مما يُنتج ألكانات محددة عبر التكسير والتقطير التجزيئي ، فإن هذه المقارنة غير صالحة عمليًا. قد تتطلب تقنيات تكرير النفط الخام الثقيل مدخلات طاقة أكبر [ 16 ] ، لذا فإن تأثيره البيئي حاليًا أكبر من تأثير النفط الخام الخفيف إذا كانت المنتجات النهائية المقصودة هي هيدروكربونات خفيفة (وقود سيارات البنزين). من ناحية أخرى، يُعدّ النفط الخام الثقيل مصدرًا أفضل لخلطات الأسفلت للطرق من النفط الخام الخفيف.

باستخدام التقنيات الحالية، ينتج عن استخراج وتكرير النفط الثقيل والرمال النفطية ما يصل إلى ثلاثة أضعاف إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بالنفط التقليدي، [ 17 ] ويعود ذلك أساسًا إلى استهلاك الطاقة الإضافي لعملية الاستخراج (والتي قد تشمل حرق الغاز الطبيعي لتسخين المكمن وضغطه لتحفيز التدفق). وتسعى الأبحاث الحالية إلى تطوير أساليب إنتاج أفضل للحد من هذا الأثر البيئي.

في تقرير صدر عام 2009، ذكرت الشبكة الوطنية للمواد السامة، نقلاً عن بيانات قدمها مركز تحليل معلومات ثاني أكسيد الكربون التابع لحكومة الولايات المتحدة والرابطة الكندية لمنتجي البترول ، أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل وحدة طاقة منتجة بلغت حوالي 84% من انبعاثات الفحم (0.078/0.093) - وهي أعلى من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من النفط التقليدي. [ 18 ]

أفاد موقع Environmental Research Web أن "بسبب الطاقة اللازمة للاستخراج والمعالجة، فإن البترول المستخرج من الرمال النفطية الكندية له انبعاثات أعلى خلال دورة حياته" مقارنة بالوقود الأحفوري التقليدي؛ "بنسبة تصل إلى 25% أكثر". [ 19 ]

الاقتصاد

تُشكّل النفوط الخام الثقيلة وضعًا مثيرًا للاهتمام في اقتصاديات تطوير النفط. إذ تزيد موارد النفط الثقيل في العالم عن ضعف موارد النفط الخام الخفيف التقليدي. في أكتوبر 2009، حدّثت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تقديراتها لقيمة رواسب أورينوكو القابلة للاستخراج إلى 513 مليار برميل (8.16 × 10¹⁰ متر مكعب)، [ 20 ] مما يجعل هذه المنطقة واحدة من أكبر رواسب النفط القابلة للاستخراج في العالم. مع ذلك، غالبًا ما تكون معدلات استخراج النفط الثقيل محدودة، وتتراوح بين 5 و30% من النفط الموجود في المكمن. ويُعدّ التركيب الكيميائي في كثير من الأحيان العامل الحاسم في تحديد معدلات الاستخراج. وتساهم التقنيات الحديثة المستخدمة في استخراج النفط الثقيل باستمرار في زيادة معدلات الاستخراج. [ 21 ] 

من جهة، ونظرًا لارتفاع تكاليف التكرير وارتفاع نسبة الكبريت في بعض المصادر، غالبًا ما تُباع أنواع النفط الخام الثقيل بأسعار أقل من الأنواع الأخف. كما أن زيادة اللزوجة والكثافة تُصعّب عملية الإنتاج (انظر هندسة المكامن ). ومن جهة أخرى، تم اكتشاف كميات كبيرة من النفط الخام الثقيل في الأمريكتين، بما في ذلك كندا وفنزويلا وكاليفورنيا. ويُمكن أن يُساهم العمق الضحل نسبيًا لحقول النفط الثقيل [ 12 ] - والذي غالبًا ما يقل عن 910 أمتار (3000 قدم) - في خفض تكاليف الإنتاج؛ إلا أن هذه الميزة تُقابلها صعوبات في الإنتاج والنقل تجعل أساليب الإنتاج التقليدية غير فعّالة. [ 12 ] ويجري تطوير تقنيات متخصصة لاستكشاف وإنتاج النفط الثقيل.  

ملكيات

يمكن العثور على النفط الثقيل في مكامن ضحلة وحديثة، تتكون من صخور تعود إلى العصر البليستوسيني والبليوسيني والميوسيني [ 12 ] ( أصغر من 25 مليون سنة). وفي بعض الحالات، يمكن العثور عليه أيضاً في مكامن أقدم تعود إلى العصر الطباشيري والمسيسيبي والديفوني .

النفط الثقيل هو نفط أسفلتي يحتوي على الأسفلتينات والراتنجات . وتنتج كثافته ولزوجته عن النسبة العالية من المركبات العطرية والنفثينات إلى الألكانات الخطية ، بالإضافة إلى المستويات العالية من النيتروجين والكبريت والأكسجين والمعادن الثقيلة . يتميز النفط الثقيل بنسبة أعلى من المركبات التي تحتوي على أكثر من 60 ذرة كربون ، وبالتالي يتميز بنقطة غليان عالية ووزن جزيئي مرتفع. على سبيل المثال، تتراوح لزوجة نفط أورينوكو الخام فائق الثقل بين 1000 و5000 سنتي بواز (1 إلى 5 باسكال.ثانية )، بينما تتراوح لزوجة النفط الخام الكندي فائق الثقل بين 5000 و10000 سنتي بواز (5 إلى 10 باسكال.ثانية)، وهي تقريبًا نفس لزوجة دبس السكر، وأعلى من ذلك (تصل إلى 100000 سنتي بواز أو 100 باسكال.ثانية لأكثر الرواسب التجارية لزوجة). [ 2 ] تعريف من شركة شيفرون فيليبس للكيماويات هو كما يلي:

تُعزى "ثقل" النفط الثقيل بشكل أساسي إلى نسبة عالية نسبياً من مزيج من المركبات المعقدة ذات الوزن الجزيئي العالي وغير البارافينية، ونسبة منخفضة من المركبات المتطايرة ذات الوزن الجزيئي المنخفض. تحتوي الزيوت الثقيلة عادةً على كمية قليلة جداً من البارافين ، وقد تحتوي أو لا تحتوي على مستويات عالية من الأسفلتين. [ 22 ]

تُصنف أنواع النفط الخام الثقيل عموماً بطريقتين :

  1. تلك التي تحتوي على أكثر من 1% من الكبريت (الزيوت الخام عالية الكبريت)، مع المركبات العطرية والأسفلتين . وتوجد هذه في الغالب في أمريكا الشمالية ( كندا ( ألبرتا ، ساسكاتشوان )، الولايات المتحدة ( كاليفورنيا )، المكسيك )، وأمريكا الجنوبية ( فنزويلا ، كولومبيا ، والإكوادور )، والشرق الأوسط ( الكويت ، المملكة العربية السعودية ).
  2. تلك التي تحتوي على أقل من 1٪ من الكبريت (الزيوت الخام منخفضة الكبريت)، مع المواد العطرية والنفثينات والراتنجات ؛ وتوجد هذه في الغالب في غرب إفريقيا ( تشاد ) ووسط إفريقيا ( أنغولا ) وشرق إفريقيا ( مدغشقر ).

يرتبط النفط الخام الثقيل ارتباطًا وثيقًا بالبيتومين الطبيعي المستخرج من الرمال النفطية . يصنف جيولوجيو البترول البيتومين المستخرج من الرمال النفطية على أنه نفط ثقيل جدًا نظرًا لأن كثافته أقل من 10 درجات API . [ 23 ] يُعد البيتومين أثقل أشكال البترول وأكثرها كثافة. [ 24 ] ووفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، يتميز البيتومين أيضًا بكونه نفطًا ثقيلًا جدًا ذو لزوجة أعلى (أي مقاومة أكبر للتدفق): "يشترك البيتومين الطبيعي، والذي يُسمى أيضًا الرمال القطرانية أو الرمال النفطية، في خصائص النفط الثقيل ولكنه أكثر كثافة ولزوجة. البيتومين الطبيعي هو نفط ذو لزوجة تزيد عن 10000 سنتيبواز ." [ 23 ] يختلف البيتومين الطبيعي والنفط الثقيل عن الزيوت الخفيفة في لزوجتهما العالية عند درجات حرارة الخزان، وكثافتهما العالية (انخفاض درجة API)، ومحتواهما الكبير من مركبات النيتروجين والأكسجين والكبريت، بالإضافة إلى ملوثات المعادن الثقيلة. تُشبه هذه المواد مخلفات تكرير النفط الخفيف. يوجد معظم النفط الثقيل على هوامش الأحواض الجيولوجية، ويُعتقد أنه بقايا نفط خفيف فقد مكوناته ذات الوزن الجزيئي المنخفض نتيجة التحلل بفعل البكتيريا، والغسل بالماء، والتبخر. يختلف النفط الثقيل التقليدي والبيتومين في درجة تحللهما عن النفط الخام الأصلي بفعل البكتيريا والتعرية. [ 25 ] غالبًا ما يكون البيتومين أكثر لزوجة من دبس السكر البارد، ولا ينساب في الظروف المحيطة . [ 24 ] يختلف البيتومين الطبيعي والنفط الثقيل جدًا في درجة تحللهما عن الزيوت التقليدية الأصلية بفعل البكتيريا. 

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ أ. ماي؛ ج. برايان؛ ن. غودارزي؛ أ. كانتاس (2006). رؤى حول الاستخلاص غير الحراري للنفط الثقيل . المؤتمر العالمي للنفط الثقيل (WHOC). كالجاري، ألبرتا.
  2. 1 2 3 دوسولت، مانيتوبا (12-14 يونيو 2001). مقارنة النفط الثقيل والرمال القطرانية الفنزويلية والكندية (ملف PDF) . كالجاري، كندا: المؤتمر الكندي الدولي للبترول. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 18 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 5 مايو 2008 .
  3. 1 2 أتاناسي، إميل د.؛ ماير، ريتشارد ف. (2010). "البيتومين الطبيعي والنفط الثقيل جدًا" (ملف PDF) . مسح موارد الطاقة (الطبعة 22 ). مجلس الطاقة العالمي . الصفحات 123-140 . ISBN   978-0-946121-26-7تمت أرشفة النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 24-08-2013.
  4. ↑ مجلس الطاقة العالمي (2007). مسح موارد الطاقة 2007: البيتومين الطبيعي - التعريفات . مجلس الطاقة العالمي. مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 أكتوبر 2013.
  5. ↑ رودريغيز، هـ. أ.؛ فاكا، ب.؛ غونزاليس، أ.؛ دي ميرابال، م. س. (1997). "دراسة متكاملة لمكمن نفط ثقيل في حزام أورينوكو: محاكاة حالة ميدانية". ندوة محاكاة المكامن التابعة لجمعية مهندسي البترول SPE-38015-MS. doi : 10.2118/38015-MS . INIST 6242344 . 
  6. ↑ مانويل رامون ياماس؛ إميليو كوستوديو، محرران. (2003). الاستخدام المكثف للمياه الجوفية: التحديات والفرص . مطبعة سي آر سي. ص 478. الصفحة 118
  7. ↑ جاروسلاف فربا؛ برايان آدامز، محرران. (2008). استراتيجية رصد الإنذار المبكر للمياه الجوفية: دليل منهجي (PDF) (تقرير).
  8. ↑ النفط الثقيل والرمال القطرانية (تقرير). واشنطن العاصمة: معهد الموارد العالمية. مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أبريل 2013 .
  9. ١ ٢ فنزويلا تعرض القيمة السوقية الكاملة لتشجيع الاستثمار الأجنبي في النفط (تقرير). واشنطن العاصمة: إدارة معلومات الطاقة. ٢٠٠١. مؤرشف من الأصل في ٢٠٠٨-٠٥-٠٥.
  10. ↑ تالواني، م. حزام النفط الثقيل في أورينوكو في فنزويلا (أم النفط الثقيل للإنقاذ؟ (تقرير).
  11. ↑ دوسولت، مانيتوبا (12-14 يونيو 2001). "مقارنة النفط الثقيل والرمال القطرانية الفنزويلية والكندية". وقائع المؤتمر الدولي الكندي لجمعية البترول . 2001-061 : 20 صفحة.
  12. 1 2 3 4 الحافة الرائدة ، قسم خاص - النفط الثقيل. المجلد 27، العدد 8. سبتمبر 2008. جمعية الجيوفيزيائيين الاستكشافيين .
  13. ↑ منهجية تقييم البيتومين في رمال ألبرتا النفطية ، المجلد 2008-9995 ، كالجاري، ألبرتا: الرابطة الكندية لمنتجي البترول ، ديسمبر 2008، مؤرشف من الأصل (PDF) في 7 يونيو 2014 ، تم استرجاعه في 1 أغسطس 2013 
  14. ↑ بريت شولت (4 أبريل 2003). "تسرب النفط يسلط الضوء على مشكلة خط أنابيب كيستون إكس إل: هل النفط الخام الكندي أسوأ؟" . فايتفيل، أركنساس: ناشيونال جيوغرافيك نيوز. مؤرشف من الأصل في 5 أبريل 2013.
  15. ↑ ما هو مستقبل النفط الثقيل جداً والبيتومين: قضية أورينوكو (تقرير). مجلس الطاقة العالمي. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2007-04-02.
  16. ↑ ديكسيت، ياش؛ الحوجيري، حسن؛ مونفور، جان كريستوف؛ جينغ، ليانغ؛ تشانغ، ييكي؛ ليتلفيلد، جيمس؛ لونغ، وينان؛ فالتر، كريستوف؛ بدهداح، الحسن؛ بيرجرسون، جول؛ سبيث، ريموند ل.؛ باريت، ستيفن ر.هـ. (25 سبتمبر 2023). "كثافة الكربون في تجارة النفط الخام العالمية وآثارها على سياسات السوق" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 14 (1): 5975. doi : 10.1038/s41467-023-41701-z . ISSN 2041-1723 . 
  17. ↑ جيه آر سنتشري. الرمال النفطية: المخاطر والفرص الجيولوجية الرئيسية. مجلة ذا ليدينج إيدج ، المجلد 27، العدد 9، الصفحات 1202-1204. سبتمبر 2008. doi : 10.1190/1.9781560802235.ch27
  18. ↑ "صفقة الطاقة للنفط الثقيل. سحابة داكنة فوق مستقبل تيمور الشرقية المشرق" (PDF) .
  19. ↑ "أرشيف المدونة - عالم الفيزياء" . عالم الفيزياء .
  20. ↑ كريستوفر ج. شينك؛ تروي أ. كوك؛ رونالد ر. شاربنتييه؛ ريتشارد م. بولاسترو؛ تيموثي ر. كليت؛ مارلين إ. تينيسون؛ مارك أ. كيرشباوم؛ مايكل إ. براونفيلد؛ جانيت ك. بيتمان. (11 يناير 2010). "تقدير موارد النفط الثقيل القابلة للاستخراج في حزام أورينوكو النفطي، فنزويلا" (ملف PDF) . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية . تاريخ الاسترجاع: 23 يناير 2010 .
  21. ↑ "إنترنت الطاقة" (ملف PDF) . www.energy.alberta.ca . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 24-10-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-02-2012 .
  22. ↑ "ما الذي يُسبب الزيت الثقيل إذا لم تكن لديه مشاكل الأسفلتين أو البارافين؟" مؤرشف بتاريخ 27 مايو 2008 في أرشيف الإنترنت - شركة شيفرون فيليبس للكيماويات
  23. 1 2 ماير، ريتشارد؛ أتاناسي، إميل (أغسطس 2003). النفط الثقيل والبيتومين الطبيعي - موارد البترول الاستراتيجية - "التعريفات". (تقرير). صحيفة وقائع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية 70-03 . تم الاطلاع عليه في 31 يوليو 2013 .
  24. 1 2 جي. آر. غراي؛ آر. لونينغ. البيتومين . الموسوعة الكندية. مؤرشف من الأصل في 12 يناير 2012.
  25. ^ ( ماير وأتاناسي 2003 ، ص 1)