ما هو النفط الصخري ؟

يعرف النفط الصخري عادة بأنه صخر رسوبي ذو حبيبات دقيقة يحتوي على مادة عضوية تنتج كميات كبيرة من النفط و الغاز القابل للاشتعال ، تكون رواسب النفط الصخري التي لها منافع اقتصادية هي تلك الموجودة على سطح الأرض أو بالقرب منه.

الزيت الصخري عبارة عن خليط من الرمل والطمي والملح ومادة عضوية غير قابلة للذوبان تسمى الكيروجين ، يشبه الصخر في درجة حرارتة درجة حرارة الغرفة ، ينتج الصخر الزيتي أبخرة وغازات عند تسخينه ، والذي بدوره يتكثف ويتحول إلى زيت.

لا يجب الخلط بين زيت الصخر الزيتي و “زيت الصخر الزيتي” ، والذي يُطلق عليه أيضًا “الزيت الضيق” ، وهو نوع من أنواع الزيوت غير التقليدية الأكثر شيوعًا والتي يتم العثور عليها محبوسة في صخور الحجر الجيري أو الحجر الرملي.

تلقى النفط الصخري العديد من الأسماء المختلفة على مر السنين ، مثل الفحم الحجري  ، الشب الصخري ، النجم ، ألبرتيت ، الكيروسين ، الصخر الزيتي …. الخ .

مكونات النفط الصخري

يعرف النفط الصخري عادة بتعريف “الصخر الزيتي” من حيث أنه “صخرة مغلفة تتكون من 67٪ على الأقل من معادن الطين ومع ذلك ، تحتوي في بعض الأحيان على ما يكفي من المواد العضوية ومعادن الكربونات التي تشكل المعادن الطينية فيها أقل من 67٪ من صخرة.

رواسب النفط الصخري موجودة في أجزاء كثيرة حول العالم ، يتكون المكون المعدني للنفط الصخري من الكربونات بما في ذلك الكالسيت والدولوميت و السدريت ، مع كميات من السيليكات الحقيقية بما في ذلك الكوارتز والفلسبار والمعادن الطينية والكربونات ، كما يحتوي العديد من كميات صغيرة  ، من الكبريتيدات بما في ذلك البايرايت والماركاسيت.

تشتمل المادة العضوية في الصخر الزيتي “النفط الصخري” على بقايا الطحالب ، الجراثيم ، حبوب اللقاح ، بشرة النبات وشظايا الفلين من النباتات العشبية والخشبية ، وغيرها من البقايا الخلوية لنباتات لاكوسترين والبحرية والبرية ، تتكون هذه المواد بشكل أساسي من الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت.

الصخر الزيتي هو صخر يحتوي على كميات كبيرة من المواد العضوية في شكل الكيروجين ، يمكن أن يكون ما يصل إلى ثلث الصخور مادة عضوية صلبة.

يمكن استخراج الهيدروكربونات السائلة والغازية من الصخر الزيتي ، ولكن يجب تسخين الصخور و / أو معالجتها بالمذيبات ، هذا عادة ما يكون أقل كفاءة من حفر الصخور التي ستنتج النفط أو الغاز مباشرة في البئر، تنتج العمليات المستخدمة لاستخراج الهيدروكربون أيضًا انبعاثات ونفايات تتسبب في شواغل بيئية كبيرة.

طريقة إستخراج النفط الصخري

يعتبر طرق إستخراج النفط الصخري أكثر مرونة من حفر آبار النفط التقليدية ، يمثل الحفر الأولي 40٪ فقط من التكلفة الإجمالية ، استخراج النفط يكلف حوالي مليون دولار لكل بئر ، مما جعل استخراج الزيت الصخري مربحًا مع مراعاة تقلبات سعر  النفط ، هذا مهم لأن أسعار النفط تحددها قوانين الطلب و العرض .

يمكن إستخراج الصخر الزيتي عن طريق التعدين السطحي أو تحت الأرض أو “في الموقع” ، حيث يتم تسخين الكيروجين تحت الأرض ويتم ضخه إلى السطح، تتطلب كل هذه التقنيات طاقة أكبر بكثير مما هو مطلوب في الزيت السائل التقليدي ، مما ينتج عنه تلوث الهواء والاحتباس الحراري نتيجة لذلك.

من خلال شركات النفط على مسافة  ما يقرب ميلين تحت الارض ، حيث يوجد الصخر الزيتي، ثم يضخون رشقات نارية من المياه والرمال والمواد الكيميائية عالية الضغط لكسر الصخر الزيتي وتحرير الزيت.

وتوجد طريقة أكثر اخري ، فإنهم ينحنون بزاوية 90 درجة ،ثم يقومون بتشغيله أفقيا من خلال تشكيل رقيقة، يمكن أن يعمل البئر الأفقي لمدة لمسافة إلى ميلين.

على عكس النفط التقليدي ، لا يمكن استخلاص الزيت الصخري عن طريق الحفر ؛ يتطلب تسخين الزيت ليتم إصداره.

تسمح المعالجة في الموقع باستخراج زيت الصخر عن طريق تسخين الصخر الزيتي مباشرة تحت الأرض في فترات زمنية أطول بكثير ودرجات حرارة منخفضة ، هناك طرق مختلفة يمكن من خلالها تحقيق المعالجة والاستخراج في الموقع.

على الرغم من أن بعض الشركات استخدمت الحفر الأفقي في وقت مبكر من عام 2004 ، إلا أنها لم تصبح في متناول الجميع حتى عام 2009 ، وذلك عندما نجحت شركات في تقسيم الساق الأفقية الواحدة إلى 25، وقامت الشركة بتكسير كل ساق بشكل مستقل ، مما يوفر عائدًا أعلى على الاستثمار.

تتضمن المعالجة في الموقع تسخين الصخر الزيتي تحت الأرض ، يمكن لهذه التقنيات أن تستخرج كميات أكبر من النفط من مساحة معينة من الأرض أكثر من العمليات الموجودة خارج الموقع ، حيث يمكنها الوصول إلى المواد في أعماق أكبر من تلك الموجودة في المناجم السطحية.

العديد من الشركات لديها براءة اختراع أساليب لإعادة التدوير في الموقع ومع ذلك ، فإن معظم هذه الأساليب لا تزال في المرحلة التجريبية.

توجد مئات من براءات الاختراع الخاصة بتقنيات إعادة تشكيل الصخر الزيتي ومع ذلك ، فقد خضعت بضع عشرات فقط للاختبارات ، ظلت أربع تكنولوجيات فقط في الاستخدام التجاري : كيفيتر ، جالوتير ، فوشون ، وبيتروسيكس.

الآثار البيئية لإستخراج النفط الصخري

ينطوي إستخراج الزيت الصخري على عدد من الآثار البيئية ، أكثر وضوحًا في التعدين السطحي عن التعدين تحت الأرض وتشمل هذه التصريف الحمضي الناجم عن التعرض السريع المفاجئ والأكسدة اللاحقة للمواد المدفونة سابقًا ، وإدخال المعادن بما في ذلك الزئبق في المياه السطحية والمياه الجوفية ، وزيادة التآكل ، وانبعاثات غازات الكبريت ، وتلوث الهواء الناجم عن إنتاج الجسيمات أثناء أنشطة المعالجة والنقل والدعم.

يمثل تلوث المياه مصدر قلق آخر ، حيث قد تتداخل التسربات والتسربات والجريان السطحي من عمليات التعدين مع إمدادات المياه الجوفية وعندما يتم شحن الزيت المستخرج إلى مصافي التكرير للمعالجة ، فإن الشاحنات والقطارات وخطوط الأنابيب التي تنقلها تحدث تأثيرات بيئية خاصة بها.

التلوث عام 2002 ، جاء حوالي 97 ٪ من تلوث الهواء ، و 86 ٪ من إجمالي النفايات و 23 ٪ من تلوث المياه في استونيا من صناعة الطاقة ، التي تستخدم الصخر الزيتي كمورد رئيسي لإنتاج الطاقة.

استخراج الصخر الزيتي يمكن أن يضر القيمة البيولوجية والترفيهية للأرض والنظام الإيكولوجي في منطقة التعدين، الاحتراق والمعالجة الحرارية تولد مواد النفايات.

بالإضافة إلى ذلك ، تشمل الانبعاثات في الغلاف الجوي الناتجة عن معالجة الصخر الزيتي والاحتراق ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد غازات الدفيئة يعارض دعاة البيئة إنتاج واستخدام الصخر الزيتي ، لأنه يخلق غازات دفيئة أكثر من الوقود الأحفوري التقليدي.

عمليات التجريب في الموقع الطبيعي وتقنيات احتجاز وتخزين الكربون قد تقلل من بعض هذه المخاوف في المستقبل ، ولكنها في الوقت نفسه قد تسبب مشاكل أخرى ، بما في ذلك تلوث المياه الجوفية.

من بين ملوثات المياه المرتبطة عادة بمعالجة الصخر الزيتي هي الهيدروكربونات غير المتجانسة للأكسجين والنيتروجين ،من الأمثلة الشائعة التي تم اكتشافها ، مشتقات الكينولين ، البيريدين ، ومجانسات ألكيل مختلفة من البيريدين.

إستخدامات النفط الصخري

إن توفر النفط وسعره يؤثران في النهاية على قابلية استخدام النفط الصخري على نطاق واسع ، واليوم  يمكن استخراج النفط الضخري  بتكلفة اقل من النفط التقليدي.

اقتصاديًا  النفط الصخري في منافسة قوية مع النفط ، ومع ذلك ، فإن بعض الدول التي تمتلك موارد الصخر الزيتي ، ولكنها تفتقر إلى احتياطيات النفط ، تجد أنه من المناسب استخراج الصخر الزيتي نظرًا لتناقص بين إمدادات النفط في السنوات المقبلة وزيادة تكاليف البترول ، يبدو من المحتمل استخدامًا أكبر للنفط الصخري في إنتاج الطاقة الكهربائية ووقود النقل والبتروكيماويات وغيرها من المنتجات الصناعية.

يمكن للصناعة استخدام الصخر الزيتي كوقود لمحطات الطاقة الحرارية ، وحرقه (مثل الفحم) لقيادة التوربينات البخارية ، تستخدم بعض هذه المصانع الحرارة الناتجة عن التدفئة المنزلية للمنازل والشركات.

بالإضافة إلى استخدامه كوقود ، قد يعمل الصخر الزيتي أيضًا في إنتاج ألياف الكربون المتخصصة والكربونات الممتصة والأسود الكربوني والفينولات والراتنجات والمواد اللاصقة وعوامل الدباغة والمصطكي والقار والطرق والاسمنت والطوب والبناء والكتل الزخرفية ومضافات التربة والأسمدة وعزل الصوف الصخري والزجاج والمنتجات الصيدلانية.

ومع ذلك ، لا يزال استخدام الصخر الزيتي لإنتاج هذه العناصر صغيرًا أو في مراحلها التجريبية فقط.

تنتج بعض صخر الزيتي الكبريت والأمونيا والألومينا ورماد الصودا واليورانيوم والناكوليت كمنتجات ثانوية لاستخلاص الزيت الصخري.

النفط الصخري و النفط التقليدي

يعد الزيت الصخري مورداً غير مستغل بشكل كبير تم تعدينه ومعالجته منذ القرن التاسع عشر، بالنسبة إلى النفط التقليدي ، كانت كميات الإنتاج منخفضة ، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية ، يوجد حوالي 1 تريليون برميل من موارد الصخر الزيتي القابلة للاسترداد اقتصاديًا ، مقارنة بـ 1.3 تريليون من احتياطي النفط التقليدي القابل للاسترداد.

كما هو الحال مع معظم الموارد غير التقليدية ، هناك تأثيرات بيئية مرتبطة بالتنقيب عن الزيت الصخري ، خاصة مع الطريقة خارج الموقع حيث يمكن أن يؤدي التعدين السطحي إلى إتلاف الأرض ، مع الأخذ في الاعتبار جميع الطاقة التي تدخل في أعمال الحفر ، فإن مستويات انبعاث الاحتراق المباشر لزيت الصخر تكون مساوية لأدنى درجة من الفحم .

علاوة على ذلك ، تتطلب العديد من الطرق التجريبية في الموقع كميات كبيرة من الماء (مع المذيبات) لكسر تشكيل الصخر الزيتي هيدروليكيًا ، هذا ، وكذلك الصخر المستنفد (المعاد تشكيله) ، يفرض مخاطر قابلة للتلويث من تلوث إمدادات المياه الجوفية، ومع ذلك ، يمكن أن تعمل الطريقة في الموقع أيضًا كوسيلة محتملة لعزل ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تقلل بشكل كبير من تأثير انبعاثات غازات الدفيئة.

موارد النفط الصخري و إنتاج العالم

تم العثور على الصخر الزيتي في أكثر من 35 دولة حول العالم ، ولكن على المستوى العالمي ، كان تطويره جذابًا اقتصاديًا لفترات قصيرة فقط منذ أوائل القرن العشرين ، فقط في مواقع قليلة ، حيث جعلت ظروف معينة استغلاله ممكنًا ، تم تطوير الصخر الزيتي لأي فترة زمنية طويلة.

في الوقت الحاضر ، لا يعتبر الصخر الزيتي منتجًا قابل للتطبيق في معظم أنحاء العالم .

الصين ، الولايات المتحده ، روسيا ، استونيا ،سوريا ، تايلاند ، و جمهورية الكونغو الديموقراطية ، الاردن ، البرازيل ، ايطاليا ، المغرب ، استراليا ، أكثر الدول يتواجد بها النفط الصخري.

وفقًا لمجلس الطاقة العالمي ، في عام 2008 ، بلغ إجمالي إنتاج زيت الصخر الزيتي من الصخر الزيتي 930،000 طن ، أي ما يعادل 17700 برميل يوميًا ، أنتجت الصين منها 375000 طن ، وإستونيا 355000 طن ، والبرازيل 200000 طن .

يتواجد النفكط الصخري في الدول العربية بأربعة بلدان ، مصر “ستة مليارات برميل” وسوريا “عشرون مليار برميل” والأردن ” 34 مليار” و السعودية و المغرب.