قطاع النفط والغاز

المحتويات

تعريفات
تاريخ النفط والغاز
مقدمة
1. المرحلة العليا- Upstream
2. المرحلة الوسطى – Midstream
3. المرحلة السفلى – Downstream

1- تعريفات

1-تعريف النفط

النفط والبترول يطلق على نفس الشيء ولكن الزيت الخام (Crude Oil) يطلق على النفط في بداية مرحلة استخراجه عندما يكون سائلا.

هو مركب مخلوط عبارة عن سائل هايدروجين وكربون (هايدرو كاربون) بنسبة كبيرة بالإضافة الى المواد الأخرى يتراوح لونه من بني الى أخضر غامق:

كاربون C : بنسبة من 84% الى 87% من الزيت الخام.

هايدروجين H : بنسبة من 11% الى 14% من الزيت الخام.

كبريت S : بنسبة من 0.04% الى 6% من الزيت الخام.

أكسجين O : بنسبة من 0.1% الى 0.5% من الزيت الخام.

نيتروجين N : بنسبة من 0.1% الى 1.5% من الزيت الخام.

وتعتبر العناصر الأخرى غير الهيدروجين والكاربون عناصر غير مرغوبة لذلك يتم تنفية الزيت الخام بعد الاستخراج .

3-الاستخلاص – Recovery

استخراج النفط من مكامنه وهناك ثلاثة طرق للاستخلاص.

هو رقم يعبر عن نسبة الاوكتان في المركب وكل مازاد الاوكتان أكثر زادت تحمل المركب المضغوط للاشتعال بالنسبة لمحركات البنزين كل ما زاد رقم الاوكتان كل ما كان أفضل لاداء محركات البنزين بحيث لا يشتعل البنزين المضغوط قبل اوانه وذلك يسبب تخبط المحرك.

5-عمليات كيميائية

1- التقطير

تسخين السائل المخلوط الى درجات حرارة عالية بغرض فصل مركباته الأساسية عند وصولها لدرجة الغليان وتحوله الى غازي ويتم سحب كل مركب غازي وتكثيفه .

2- التقطير المجزأ

تسخين السائل المخلوط الى درجات حرارة عالية ولكن يكون الفرق في درجات الغليان قليل جدا لذلك هي معقدة أكثر من التقطير العادي.

3-العنصر المحفز

يضاف في التفاعلات الكيميائية بغرض تسريع التفاعل بحيث لايؤثر على نتيجة التفاعل .

3- مقدمة

في الوقت الحالي يعتبر النفط اهم المصادر الرئيسيّة للطاقة.

لاستخراج النفط هناك ثلاثة مراحل مهمة يمر بها بداية من مخزون النفط او بئر النفط داخل الأرض حتى الوصول الى المستهلك سواء لاستخدام الصناعي مثل البلاستيك او كمصدر للطاقة كالوقود.

المراحل هي:

1- المرحلة العليا – Upstream

2-المرحلة الوسطى -Midstream

3- المرحلة السفلى -Downstream

1- المرحلة العليا – Upstream

تسمى مرحلة التنقيب والإنتاج (Exploration and Production) وهي تتعلق بمراحل استخراج النفط , وهي جميع الأعمال التي تحدث حول حقل النفط وهي مقسمة الى خمسة مراحل زمنية يمر بها حقل النفط من البداية حتى النهاية :

1- مرحلة الاستكشاف -Exploration .

2- مرحلة التقييم – Appraisal.

3- مرحلة التطوير – Development.

4- مرحلة الإنتاج – Production .

5- مرحلة التفكيك – Decomissioning.

1- مرحلة الاستكشاف -Exploration .

عمل دراسة والبحث عن أماكن وجود النفط والتي غالبا تكون تحت الأرض إما بريا أو بحريا.

ويشمل ذلك الاتي:

دراسة الجيولوجيين لمكونات المنطقة المحتملة لوجود النفط داخلها من الأحجار والصخور.
استخدام الأقمار الصناعية -Satelite Photography.
المسح الجوي -Aerial Photography
دراسة الجاذبية – Gravity Survey.
دراسة مغناطيسية Magenatice Survey.
دراسة جيوكيميائية Geochemistry Survey.
المسح الزلزالي -Seismic Survey.
الحفر للاستكشاف – Wildcut Driling

2- مرحلة التقييم – Appraisal.

و ذلك بعد التأكد من وجود نفط أو غاز في المنطقة يتم عمل دراسة عن خصائص النفط وحجم وتكوين مخزن النفط.

ويتم الاستعانة بالحفر مرة أخرى في هذه المرحلة لمعرفة نسبة الإنتاج وهل عملية الإنتاج مربحة أم غير مربحة.

3- مرحلة التطوير – Development.

بعد التحقق من ان الحفر مجدي اقتصاديا ويكون القرار هو الاستثمار .

تأتي مرحلة التطوير وتشتمل على :

عمل خطة عمل زمنية لاستخراج النفط .
عمل دراسات هندسية للوصول لأفضل الطرق الممكنة للإنتاج.
عمل خطة لكيفية الاستخلاص من المخزن النفطي.
ووضع كامل المعدات اللازمة حول حقل النفط.

4- مرحلة الإنتاج – Production .

الحفر ولكن في هذه الخطوة لغرض الإنتاج وذلك بإخراج النفط من مخزنه بغرض بيعه أو نقله. وتشمل مرحلة الإنتاج أيضا تشغيل وصيانة المعدات.

خطوات الحفر للإنتاج تكون كالتالي:

اول خطوة للحفر هي بأنزال عمود الحفر ويتم التحكم به عن طريق البرج.
يدور عمود الحفر بشكل دائري لاختراق طبقات الأرض للوصول للنفط بحركة دورانية .
بعد الحفر تأتي مرحلة الغلاف حول حفرة السحب – Casing
بعد ذلك تأتي مرحلة إضافة الاسمنت -Cementing – ويقوم بتثبيت الغلاف – مع طبقات الأرض.
بعد ذلك اما ان يتم الحفر مرة أخرى الى طبقات سفلى ويتم تكرار الخطوتين السابقتين حتى الوصول للنفط.
بعد الوصول للنفط يدرج أنبوب السحب لسحب النفط Tubing. ويكون مربوط في أعلى الفوهة بمتحكم -Chrismas Tree- للتحكم بتدفق النفط والتحكم بالضغط.
هناك عمليات أيضا تحدث بعد ذلك لزيادة كفاءة الإنتاج مثل Perforation.
بعد سحب النفط بالعادة يكون مخلوط مع ماء وغاز أو الاثنين معا لذلك يتم فصل النفط عن الغاز والماء الغاز يتم تصديره والماء اما التخلص منه أو استخدامه في عملية الاستخلاص.
تجدر الإشارة ان سحب النفط من مخزنه يسمى الاستخلاص
هناك ثلاثة طرق للاستخلاص:
1- الاستخلاص الأساسي – في بداية عمر الحقل يكون النفط مضغوطا في مكامنه ويندفع النفط من البئر في البداية بسبب الضغط الطبيعي
2- الاستخلاص الثانوي – بعد أن يضعف الضغط الطبيعي من داخل المخزن النفطي يتم حقن المخزن من منطقة أخرى بالماء لدفع النفط.
3- الاستخلاص المحسن (Enhanced Oil Recovery)بعد ضعف الاستخلاص الثانوي -يتم الاستخلاص حراريا أو كيميائيا أو غازيا.

5- مرحلة التفكيك – Decomissioning.

بعد الاستفادة الكاملة من حقل النفط وذلك باستخلاص النفط من مكامنه او في حالة ان الحفر لم يعد مجدي ماليا , تأتي المرحلة الأخيرة وهي مرحلة الاستغناء عن الحقل ويشمل ذلك تفكيك المعدات وترك المكان.

2- المرحلة الوسطى – Midstream

تسمى مرحلة النقل والتخزين
تعتبر أقل تعقيدا من المرحلتين العليا والسفلى.
في هذه المرحلة هناك عمليتان تتحدث ولا تخضعان للترتيب وهما :
1- النقل
2- التخزين

1- النقل ( Transportation)

نقل النفط والغاز من الحقل الى أماكن التخزين أو من أماكن التخزين وتكون بعدة طرق:

عن طريق أنابيب النقل (Pipeline)

وتكون الأنابيب إما تحت المياه أو تحت الأرض أو على الأرض تكون ظاهرة.

عن طريق شاحنات النقل (Track Oil)

عن طريق الناقلات النفط البحرية(Tanker)

هناك ناقلات خاصة بنقل النفط وتأتي بعدة أحجام كمثال ( VLCC , ULCC).

2- التخزين (Storage)

يتم تخزين اما بحريا (Onshore) أو بريا (Offshore)

بريا العادة يكون بجانب مصفاة التكرير النفط. اما بحريا في العادة يكون بجانب منصات الحفر البحرية.

ولا تخضع العمليتين للترتيب, أي قد يكون التخزين قبل النقل أو العكس , أو قد يكون هناك تبادل بين العمليتين حسب الحاجة.

B- المرحلة السفلى – Downstream

وتسمى مرحلة تكرير النفط (Refining),وهي المرحلة الأخيرة في قطاع النفط وهي تتعلق بالعمليات التي تحدث داخل مصفاة النفط إلى المستهلك النهائي لمشتقات النفط.

وهي تتكون من ستة مراحل , ولا يعني ذلك أن جميع المصافي تحتوي على نفس الوحدات أو المراحل ولكن كل مصفاة تحتوي على المراحل حسب احتياجها :

1- مرحلة التكرير.

2- مرحلة المعالجة.

3- مرحلة التحويل.

4- مرحلة التخزين

5- مرحلة الخلط.

6- مرحلة التوزيع.

1-مرحلة التكرير

تحدث في هذه المرحلة ثلاثة عمليات أساسية بهدف تحليل النفط بقدر الإمكان الى اصغر المركبات. وذلك بشكل أساسي عن طريق التقطير. وهي عبارة عن ثلاث عمليات وهي:

A- التقطير بالضغط الجوي

B- التقطير المفرغ

C- عمليات التقطير الأخرى

A- التقطير بالضغط الجوي

مع وصول الزيت الخام يتم تعريضه لدرجات حرارة عالية حوالي 400 درجة مئوية ثم يدخل على عمود التقطير (تقطير مجزأ) وعمود التقطير يحتوي بداخله على صفائح تحتوي هذه الصفائح على فوهات بشكل اقماع هدفها فصل الغاز عن السائل بحيث تستمح بمرور الغاز للأعلى وسكب السائل للأسفل , والمواد الأخف تكون في الأعلى والأثقل في الأسفل

في هذه المرحلة يتم فصل العناصر او المشتقات الأساسية من النفط ولكن بصورة بدائية ويتم تقسيمها بناءا على ذرات الكربون وهي :

1-غاز وغازولين

3- كيروسين

4- غاز زيت خفيف أو (نفثا خفيف)

5- غاز زيت ثقيل ـو (نفثا ثقيل)

6- المتبقي من التقطير بالضغط الجوي ( وهو مالا يمكن تحليله حسب الضغط الجوي)

B- التقطير المفرغ

تحدث هذه العملية لتحليل المشتقات التي لم يتم تحليلها من العملية السابقة وهو المتبقي من عملية التقطير الجوي , ويحدث تحت ضغط جوي اقل من الضغط الجوي :

ومشتقات التقطير المفرغ هي:

1- غاز زيت مفرغ خفيف.

2- غاز زيت ثقيل.

3- المتبقي من التقطير المفرغ

C- عمليات التقطير الأخرى

بعد ذلك يتم فصل الغاز والغازولين عن بعضهم البعض عن طريق عدة عمليات تقطير مجزأ كل على حدا.

بالنسبة للغازولين او النفثا يتم تقسيمه الى غازولين خفيف وثقيل بهدف معالجته وتحويله.

2- مرحلة المعالجة (Treatment)

هناك عدة عمليات تحدث في مرحلة المعالجة ولكن أهم عملية هي المعالجة الهيدروجينية (Hydrotreating) وهي عملية تحدث بوجود الهيدروجين المضغوط وتحت درجة حرارة عالية وبوجود عنصر محفز لعمل تفاعل كيميائي لفصل الشوائب وفي هذه المرحلة يتم تنقية المشتقات السابقة من الشوائب مثل الكبريت والأوكسجين ويتم تنقية المواد بدءا من الغازولين الى غاز الزيت المفرغ الخارج من التقطير المفرغ.

3- مرحلة التحويل (Transformation)

هناك عدة عمليات أساسية تحدث في التحويل لعدة اهداف كزيادة جودة الوقود أو التحليل الى مكونات أصغر بهدف زيادة انتاج مركب. وهي:

A- الأزمرة (Isomeraization)

B- الألكلة (Alkylation)

C- الإصلاح الحفزي (Catalytic Reforming)

D- التكسير الحفزي للسوائل (Fluid catalytic cracking (FCC))

E- التكسير الهيدروجيني (Hydrocracking)

F- التكويك المتأخر (Delayed Coking)

A- الأزمرة (Isomeraization)

هدف هذه العملية هو زيادة عدد الأوكتان لوقود السيارات .

وتحدث للغازولين الخفيف المنقى من المعالجة الهيدروجينية والبيوتان من التقطير الجوي والنتيجة تكون ايزو بيوتان وبالنسبة للغازولين الخفيف (بنتان والهكسان) تكون النتيجة ايزو بنتان وايزو هكسان.

B- الألكلة (Alkylation)

هدف هذه العملية هو زيادة عدد الأوكتان في وقود السيارات

هي عملية كميائية بوجود محفز يشترك في هذه العملية الأيزوبيوتان من عملية الأزمرة والبيوتين من عملية التكسير الحفزي للسوائل ,والناتج يكون الكيلات عالي الأوكتان.

هدف هذه العملية هو زيادة عدد الأوكتان لوقود السيارات .

C- الإصلاح الحفزي (Catalytic Reforming)

هي عملية كيميائية تحدث للغازولين الثقيل (نفثا) المعالج (بالمعالجة الهيدروجينية) بوجود محفز ويحتوي الغازولين الثقيل على عدة مركبات والنتيجة غازولين محسن او (Reformate) بالإضافة الى الغاز

ويكون رقم الأوكتان قبل العملية من 20-50 وبعد هذه العملية رقم الأوكتان 100.

D- التكسير الحفزي للسوائل (Fluid catalytic cracking (FCC))

هدف هذه العملية: التحليل الى مركبات أصغر (نظرا لأن الاستهلاك الأكبر يكون في الوقود)

لتحليل الغاز الزيت المفرغ الخفيف والثقيل الى اكثر المكونات المطلوبة وهي الغازولين أو وقود السيارات تقريبا بنسبة 50 في المئة والباقي يحول غاز زيت خفيف ثقيل و لفحم الكوك.

E- التكسير الهيدروجيني (Hydrocracking)

لتكسير الغاز زيت ثقيل المعالج والخارج من عملية التكسير الحفزي الى غازولين مكوك بالاضافة الى الغاز. وهي عبارة عن عمليتين: هدرجة (Hyrogenation) وتكسير حفزي (Catlyic Cracking) وتكون تحت ضغط ودرجة حرارة عالية بالاضافة الى المحفز والهيدروجين.

F- التكويك المتأخر (Delayed Coking)

هدف هذه العملية: التحليل الى مركبات أصغر (نظرا لأن الاستهلاك الأكبر يكون في الوقود)

لتكسير المتبقي من التقطير الجوي والمتبقي من التقطير المفرغ الى غازولين مكسور وغاززيت خفيف وغاز. ويكون بالتعريض لدرجة حرارة عالية لفترة وقت طويلة.

4- مرحلة التخزين (Storage)

بعد عملية التحويل هناك العديد من المركبات تتكون نتيجة التحويل تاتي عملية التحزين لكل مركب من بعد التجويل على حدا ليتم بعد ذلك خلطها بالقدر المناسب وحسب الاحتياج ومرحلة التخزين تكون أيضا بعد عملية الخلط بعد الحصول على المنتجات