نفت شیل – بررسی روش های جدید استخراج و تولید نفت از سنگهای نفتی

بدضعیفمتوسطخوبعالی (5٫00 از 5)
Loading...

هادی هزاوه ای، عبدالرضا مقدسی

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

 

چکیده:
نیاز روز افزون به انرژی،جوامع را به سوی تولید انرژی از طرق مختلف سوق داده است. در این مقاله یکی از منابع تولید نفت به نام « نفت شیل – oil shale » شده معرفی شده است.

« نفت شیل » به دسته ای از سنگها گفته می شود که دارای مواد آلی (کروژن)، به میزان کافی باشد. این نوع سنگ در پهنه وسیعی از طبیعت از آبهای شیرین تا دریاچه های نمکی و باتلاقهای رسوبی و… یافت می شود که بین دوره های کامبرین و ترشیاری شکل گرفته اند. استفاده از این نوع سنگ ها به دوران باستان بر می گردد. بیشتر منابع نفت شیل در کلرادوی امریکا واقع شده، که دارای منابعی بالغ بر ۳/ ۳ تریلیون تن است. نحوه استخراج نفت شیل به دو صورت است:

۱- حفاری سطحی ۲- حفاری درجا. درحفاری سطحی همانند روشهای قدیمی عمل می شود و سنگ را تا ۵۰۰ درجه سانتی گراد حرارت می دهند. در روش جدید برای پالایش بیشتر، از کریستال قیر، پس از کامل شدن فرآیند کاتالیستی استفاده م یشود. درحفاری درجا، بوسیله حرارت دهند ههای الکتر کیی که درون زمین قرار گرفته اند، به «نفت شیل » طی کی دوره ۲ تا ۳ ساله تا ۷۰۰ درجه فارنهایت حرارت داده می شود تا نفت از آنها خارج گردد.

سپس بوسیله چاه های نفت آن را استخراج می کنند. جهت جلوگیری از اختلاط نفت آزاد شده با سفره های آب زیر زمینی و نیز هدر رفتن آن، شرکت shell ، روشی ارائه می کند که در آن از تکنولوژی سردسازی استفاده می شود. در این روش یک سد یخی بزرگ درون زمین ایجاد می گردد که مانع اختلاط نفت با سفره های آب زیر زمینی می شود. استفاده از نفت شیل تنها زمانی صرفه اقتصادی دارد که قیمت نفت بالا بوده و بالا بودن آن نیز حفظ شود، تکنولوژی لازم برای انجام فرآیندها نیز در دسترس باشد. در روش درجا خطرات زیست محیطی به نسبت سایر روشها کمتر است.

کلمات کلیدی: نفت شیل, کروژن, حفاری سطحی, حفاری درجا, دیوار یخی

 

مقدمه
تولید انرژی یکی از مهم ترین مسائل پیش روی جوامع است. تولید انرژی از طریق نفت خام از دیرباز مورد توجه بوده، بطوری که صنعت نفت، امروزه از مهمترین صنایع بشمار می آید.

نوسان قیمت نفت تحولات قابل توجهی در اقتصاد کشورهای تولید کننده و مصرف کننده آن دارد. بنابراین امروزه نیاز به سایر راههای تولید انرژی بدیهی به نظر میرسد. یکی از روش های تولید انرژی، استخراج نفت از نفت شیل می باشد.

شکل ۱ - تصویر نفت شیل

شکل ۱ – تصویر نفت شیل

شکل 2 - تصویر زغال سنگ

شکل ۲ – تصویر زغال سنگ

تعریف «نفت شیل»

نفت شیل لفظی کلی برای دسته ای از سنگ هاست که به قدر کافی مواد آلی غنی (کروژن)، در آنها وجود داشته باشد. نفت شیل نه سنگ است و نه نفت، بلکه خاک آهک داری است که شامل ترکیباتی مانند کروژن میباشد. زمانی که این ماده تا دماهای بالا حرارت داده میشود ماده نفت مانندی بدست میآید که میتوان از آن استفاده کرد. کروژن درون «نفت شیل » میتواند در طی فرایندی موسوم به پیرولز (proylis) به نفت تبدیل گردد. درجریان گرما افت نفت شیل، آن را ۵۰۰ – ۴۵۰ درجه سانتیگراد در غیاب هوا حرارت می دهند، تا کروژن درون آن تبدل به نفت شود. «نفت شیل» بین دورههای کامبرین (camberian) و ترشاری (Tertiary) در قسمتهای مختلف زمین به طورنامنظم پراکنده شده است. بیشتر تعاریف «نفت شیل» شامل استخراج سودمند، گازهای قابل احتراق یا سوزاندن به عنوان سوخت می باشد. تفاوت نفت شیل و زغال سنگ در نسبت اتمی H و C است.با این وجود همانطور که در شکل ۱و ۲ مشاهده میشود شباهت ظاهری زیادی بین نفت شیل و زغال سنگ وجود دارد. [۱], [۲]

 اصل و منشاء نفت شیل

نفت شیل در پهنه وسیعی از طبیعت از آب های شیرین گرفته تا برکه ها و دریاچه های نمکی، چاله های ژرف بین صفحات قاره ای ذخیره شده، همچنین آنها را میتوان در اطراف باتلاقهای رسوبی، برکه های کم عمق یا در یاچه ها یافت. ا ین مسئله باعث میشود که نفت شیل پهنه وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را دارا باشد. بیشتر نفت شیل شامل مواد آلی به همراه مقادیری از بقایای گیاهی است که بستگی به رسوبات محیطی دارند. [۲]

همچنین در بسیاری از موارد نفت شیل حاوی فسیلها یی است که در شکلهای ۳ و ۴ نمونه ها یی از آن آمده. وجود این فسیلها تأ ییدکننده وسیع بودن دامنه انتشار این نوع سنگهاست.

شکل 3 – تصویر فسیل یک ماهی

شکل ۳ – تصویر فسیل یک ماهی

 

شکل 4 - تصویر فسیل حشره

شکل ۴ – تصویر فسیل حشره

 

 تاریخچه پپدایش نفت شیل
« نفت شیل » در دوران باستان نیز مورد استفاده قرار میگرفت و همانند زغالسنگ به طور مستقیم از آن استفاده می شد. استفاده دوباره از « نفت شیل » به سال ۱۸۵۰ در اسکاتلند بر می گردد. بین سالهای ۱۸۸۱ تا ۱۹۵۵ حدود ۱ تا ۴ میلیونی تن نفت شیل از معادن اسکاتلند استخراج شد، سپس تولید کاهش  یافت، و در سال ۱۹۶۲ متوقف گشت. ایالات متحده امریکا اولین کشوری است که بهره برداری از « نفت شیل » را در مقیاس وسیع آغاز کرد. نفت تقطیر شده از شیل اولین بار برای صنعت پرورش گل در قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت. اما تا قبل از سال ۱۹۰۰ که با کشفیات گسترده ای در زمینه «نفت شیل» همراه بود،  هیچ گونه کار جدی در این زمینه انجام نشد.

این منابع به عنوان منبع سوخت اضطراری برای استفاده نیرویی دریایی به کار می رفت. با به کار افتادن اتومبیل و کامیون تقاضا برای « نفت شیل » به عنوان سوخت افزایش یافت و شرکت های زیادی برای بهره برداری از منابع « نفت شیل » درگرین ریور (Green river) تأسییس گشت. محصولات رایجی که تا آن زمان بدست آمده بود عبارت بودند از: پارافین، مازوت، نفت چراغ، روغنهای روان کننده، گریس و سولفات آمونیم.

پیش از بحران نفت در دهه ۷۰ که امریکا را به وارد کننده نفت تبدیل کرد، تلاش برای استفاده از منابع « نفت شیل » رو به افزایش بود، اما بعد از گذر از بحران و پایین آمدن دوباره قیمت نفت، تقاضا برای نفت شیل دوباره کاهش یافت. در اواخر ۲۰۰۵ ، رئیس جمهور آمریکا جرج بوش، اجازه استخراج نفت شیل را تحت مالکیت مقامات فدرال در کلرادو قرار داد. مقامات در حال حاضر امروز مالک %۷۲ نفت شیل شناخته شده امریکا هستند. [۳]

 

میزان ذخایر نفت شیل، کروژن و ذخایر کروژن احتمالی

جدول ۱ – میزان ذخایر نفت شیل، کروژن و ذخایر کروژن احتمالی

 

ذخایر موجود نفت شیل

تخمین ذخایر نفت شیل به سبب وجود چندین فاکتور بسیار پیچیده است:

  1. مقدار کروژن موجود در ذخایر نفت شیل به طور قابل ملاحظه ای متفاوت است،
  2. بعضی از کشورها خبر از وجود ذخایر کروژن می دهند، اما درصدی از آن را که میتوان بهره برداری کرد، محاسبه نمی کنند،
  3. با توجه به تعریف، ذخایر، به مقدار منابعی اطلاق میشود که صرفه اقتصادی داشته ، بتوان آن را بوسلیه تکنولوژی روز استخراج کرد،
  4. تکنولوژی های بهره برداری از نفت شیل هنوز درحال توسعه هستند، بنابراین حجم ذخایر قابل استخراج را فقط میتوان حدس زد. [۴]

کل ذخایر نفت شیل جهان حدود ۶/۲ تریلیون بشکه تخمین زده شده است.

جدول ۱ شامل میزان ذخایر نفت شیل، کروژن و حجم ذخایر کروژن احتمالی در قاره های جهان است.[۸]
مقدار تولید « نفت شیل » در طول تاریخ سیر یکسانی نداشته است. بطوریکه با توجه به شرایط سیاسی اقتصادی با افزایش یا کاهش تولید مواجه هستیم. (شکل ۵)
نکته قابل توجه آنکه در اواخر دهه ۷۰ به علت بحران نفتی با افزایش تولید بی سابقه ای از نفت شیل مواجه هستیم. (شکل ۶)
در ادامه گزارشی از مقدار نفت شیل در قاره های جهان می آید: [۵], [۱]

آفریقا
قسمت اعظم ذخایر « نفت شیل »، در موروکو (۲۶۰ میلیون تن) و جنوب افریقا (۷۳ میلیون تن) می باشد.

آسیا
قسمت عمده ذخایر در چین (۲۶۰۰ میلیون تن)، تایلند (۱۸/۶ میلیارد تن) و ترکیه (۶/ ۱ میلیارد تن) قرار دارد.
چن درحال حاضر ۶۰۰۰۰ تن نفت شیل در سال تولید می کند.

استرالیا
استرالیا جزو معدود مناطقی است که در حال تولید کروژن از « نفت شیل » بوده و بین سالهای ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۳  ۷۰۰،۰۰۰ بشکه نفت تولید کرده است.
این کشور طرحی برای تولید ۴۵۰۰ بشکه « نفت شیل » را در سال در دست اجرا دارد.

اروپا
بیشتر ذخایر نفت شیل در آلبانی (۶ میلیارد تن)، استونی (۱/۵ میلیارد تن) و اکراین (۷/ ۲ میلیارد تن) می باشد.
اِستونی در حال حاضر نفت شیل تولید می کند. حدود ۸۰ % از نفت شیل تولید شده در استونی برای تولید برق نیروگاه های حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

در حال تکمیل …

 

کلمات جستجو شده: استخراج نفت از سنگ, تاریخچه پپدایش نفت در ایران و سایر کشورها

برچسب ها: , , , ,

نوشته های مرتبط

یک نظر برای نفت شیل – بررسی روش های جدید استخراج و تولید نفت از سنگهای نفتی

  1. حمزه نجفی
    اردیبهشت ۱۷, ۱۳۹۵

    سلام متشکرم خیلی عالی بود

    رتبه دهید: Thumb up 0 Thumb down 0

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *