نفت (نفت خام و یا پترولیوم) سوختی فسیلی است که از باقی‌مانده ارگانیزم‌های دریاهای قدیمی شکل گرفته‌اند. چگونه شکل‌گیری نفت را باید در تاریخچه زمین‌شناسی سیاره خاکی‌مان جستجو کرد.
نفت چگونه تشکیل میشود
میلیون‌ها سال قبل، جلبک‌ها و گیاهانی در دریاهای کم عمق زندگی می کردند. پس از مرگ و فرورفتن آنها در بستر دریا، مواد ارگانیک (آلی) با سایر رسوبات ترکیب شدند و دفن شدند. در طول میلیون‌ها سال و تحت فشار و دمای بالا، باقی مانده این ارگانیزم‌ها به چیز‌هایی تبدیل شدند که ما امروزه از آنها تحت عنوان سوخت فسیلی یاد می‌کنیم. این خلاصه‌ای از چگونگی شکل‌گیری نفت است. زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت از جمله سوخت‌های فسیلی هستند که با چنین شرایطی ایجاد می‌شوند.
امروزه نفت در مخازن زیر زمینی گسترده‌ای که دریاهای گذشته در آنها قرار داشتند، یافت میشود. ذخایر نفت را می‌توان در زیر زمین و یا زیر بستر اقیانوس‌های پیدا کرد. نفت خام با استفاده از ماشین‌های حفاری عظیم استخراج می‌شوند.
ویژگی‌های نفت
نفت خام به طور معمول سیاه و یا قهوه‌ای تیره است، اما می‌تواند ته رنگی از رنگ‌های زرد، قرمز، برنزی و یا حتی سبز داشته باشد. این تنوع رنگ نشان دهنده ترکیبات شیمیایی خاصی هستند که منابع مختلف تشکیل نفت خام دارند. به عبارت بهتر این ترکیبات در شکل‌گیری نفت دخیل بوده‌اند. به عنوان مثال حضور فلزات و یا گوگرد منجر به روشن‌تر شدن رنگ نفت میشود.
گازوئیل، محصول مهم و از مشتقات نفت است که در زندگی هر روزه ما بسیار کاربردی است. گازوئیل را می‌توان به طور مجزا از فرآیند شکل‌گیری نفت فرآوری کرد و محصولات مختلف را از آن بدست آورد. تایر‌های ماشین، یخچال، ژاکت و داروی‌های بی‌حسی از جمله این موارد هستند.
هنگامی که فرآورده‌های نفتی مانند گازوئیل برای بدست آوردن انرژی سوزانده می‌شوند، گازهای سمی و مقادیر بسیاری دی‌اکسید کربن (CO2، یک گاز مهم گلخانه‌ای) تولید می‌کنند. علاوه بر این، سوزاندن سوخت‌های فسیلی به شدت بر آب و هوای ما تاثیر گذار است و تعادل طبیعی را بر هم می‌زند.
در زیر سطح زمین و حفره‌هایی که به سطح زمین راه دارند مقادیر بسیار زیادی نفت یافت میشود. چاه‌های بسیاری برای استخراج نفت حفر شده‌اند. جالب است بدانید نفت حتی در مناطق بسیار عمیق‌تر از این چاه‌ها نیز وجود دارد.
با این حال باید دانست که نفت مانند سوخت‌های فسیلی دیگر مثل ذغال سنگ و گاز طبیعی تجدید پذیر نیست. میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا فرآیند شکل‌گیری نفت مجددا تکمیل شود. به عبارت بهتر هنگامی که آن را استخراج و مصرف کنیم، تقریبا هیچ راهی برای جایگزین کردن آن وجود ندارد.
ذخایر نفت رو به اتمام هستند. در نهایت روزی جهان به بالاترین میزان تولید آن یا “پیک نفت” (peak oil) خواهد رسید. برخی متخصصان پیش‌بینی می‌کنند که پیک نفت تا سال ۲۰۵۰ محقق خواهد شد. یکی از حیاتی‌ترین موضوعات روز در زمینه تامین انرژی جهان جایگزین‌های نفت است و صنایع بسیاری بر روی این موضوع تمرکز کرده‌اند. آیا می‌توان روشی دیگر برای شکل‌گیری نفت پیدا کرد؟ آیا برای روزی که جهان از سوخت‌های فسیلی خالی میشود آماده‌‌ایم؟
چگونگی شکل‌گیری نفت ؛ کروژن چیست؟
شرایط زمین‌شناسی که در نهایت چگونگی تشکیل نفت را ممکن می‌کنند، میلیون‌ها سال قبل به وقوع پیوست، هنگامی که گیاهان، جلبک‌ها و پلانکتون‌ها در اقیانوس‌ها و دریاهای کم عمق انباشت شدند. این ارگانیزم‌ها هنگام پایان یافتن چرخه زندگی‌شان به کف دریا‌ها فرو رفتند. در طول زمان، آنها در زیر میلیون‌ها تن رسوبات و لایه‌های بیشتر از باقی‌مانده‌های گیاهان دفن و خرد شدند.
در نهایت، دریاهای قدیمی خشک شدند و حوضه‌های خشکی تحت عنوان “حوزه‌های رسوبی” باقی ماندند. در عمق زیرین سطح این حوزه، مواد آلی در بین گوشته زمین در زیر با دمای بسیار بالا و میلیون‌ها تن سنگ و رسوب در بالا فشرده می‌شوند.
در این شرایط اکسیژن تقریبا به طور کامل حضور ندارد، و مواد آلی شروع به تبدیل شدن به ماده‌ای مومی شکل به نام کروژن (Kerogen) می‌کنند. کروژن ماده‌ای مهم در روند شکل‌گیری نفت به شمار می‌آید.
نفت از مواد آلی (ارگانیک) تشکیل شده که عمدتا به صورت رسوبات در بستر دریا ذخیره و در طی میلیون‌ها سال شکسته می‌شوند و تغییر شکل می‌دهند. اگر در یک منطقه‌ای سنگ‌های منبع، مخزن، پوشش و نیز یک دام وجود داشته باشد، امکان تشکیل نفت و وجود ذخایر نفت و گاز تجدید پذیر در آنجا وجود خواهد داشت.
بخش عمده‌ای از ذخایر نفت و گاز جهان در فلات قاره‌ای نروژ ذخیره شده است که از یک لایه ضخیم خاک رس سیاه در چندین هزار متری زیر بستر دریا، منشاء می‌گیرد. رس سیاه یک سنگ منبع است، به این معنا که منبع شامل مقادیر قابل ملاحظه‌ای از باقی‌مانده ارگانیکی است.
این رس حدود ۱۵۰ میلیون سال قبل در پایین دریایی انباشته شده است که بخش عمده‌ای از شمال غربی اروپای کنونی را پوشش می‌داده است. در این ناحیه عمدتا بسر دریا راکد و مرده بود، در حالی که در لایه‌هایی بالایی آب زندگی جریان داشت.
در ادامه فرآیند شکل‌گیری نفت، با مرگ فیتوپلانکنتون‌های میکروسکوپی، آنها به زیر دریا فرو می‌رفتند و در مقادیر انبوه و در رسوبات خالی از اکسیژن انباشته می‌شدند. با گذشت زمان، آنها در مناطق عمیق‌تر دفن شدند و تحت فرآیند طولانی تغییر شیمیایی توسط تجزیه باکتریایی قرار گرفتند و نیز با ضخیم‌شدن توده رسوبات سنگین‌تر شدند. سرانجام این فرآیندها منجر به تشکیل هیدروکربن‌های گاز و مایع در سنگ منبع می‌شدند.
یکی از محصولات تجزیه بی‌هوازی در فرآیند تشکیل نفت، مواد ارگانیک کروژن (Kerogen) است؛ مخلوطی از ترکیبات آلی که در فشار و دمای بالا به آرامی نفت و گاز تولید می‌کند. در فلات قاره‌ای نروژ، با افزایش هر کیلومتر عمق، ۲۵ درجه سانتی‌گراد دما افزایش پیدا می‌کند.
پس از صدها میلیون سال فرسایش و رسوب، احتمالا سنگ منبع به زیر چندین کیلومتر از رس و شن و ماسه ذخیره شده، دفن میشود. در بازه دمایی ۶۰ تا ۱۲۰ درجه، فرآیند شکل‌گیری نفت به پایان می‌رسد و در دماهای بالاتر عمدتا گاز تولید میشود.
با شکل‌گیری نفت و گاز، آنها از سنگ منبع خارج می‌شوند و از آنجایی که هیدروکربن‌ها از آب سبک‌تر هستند، نفت و گاز به بخش بالایی سنگ‌های متخلل آبدار مهاجرت می‌کنند. مهاجرت نفت و گاز هزاران سال طول می‌کشد و ممکن است پیش از آنکه به لایه‌ای از سنگ‌های غیرقابل نفوذ برسند، ده‌ها کیلومتر وسعت پیدا کنند. همچنین ممکن است نفت و گاز به درون دریا نشت کنند.
سنگ‌های ذخیره‌ای، متخلخل هستند و همیشه با ترکیبات مختلفی از آب، نفت و گاز اشباع شده‌اند. آنها در واقع انبارهایی هستند که پس از شکل‌گیری نفت کارایی دارند. بیشتر ذخایر نفت نروژ در عصر ژوراسیک، در سنگ‌های مخزن ذخیره و در دلتا‌های بزرگ تشکیل شده و توسط رودخانه‌ها انباشته شده‌اند.
ذخایر اصلی نفت حوزه‌های گلفاکس (Gullfaks)، اوسبرگ (Oseberg) و استافیورد (Statfjord) در دلتای بزرگ برنت وجود دارند و در عصر ژوراسیک شکل گرفته‌اند. همچنین مخازن بزرگی در شن و ماسه نیز وجود دارند که در جلگه‌های رسوبی دوره تریاسه (Triassic)، دریاهای کم‌عمق دوره ژوراسیک پسین و نیز در دریای زیر زمینی دوره پالئوژن، بوجود آمدند. در بخش جنوبی دریای شمال، لایه‌های ضخیم گچی متشکل از اسکلت‌های آهکی میکروسکوپی گیاهان و جانوران یک سنگ ذخیره مهم را شکل دادند.
هرچه زمان، دما و فشار افزایش پیدا می‌کند، کروژن تحت تاثیر فرآیندی به نام کاتاژنز (catagenesis) قرار می‌گیرد و به هیدرو کربن‌ها تبدیل میشود. هیدروکربن ترکیب ساده‌ای است که از هیدروژن و کربن تشکیل شده است. تنوع هیدروکربن‌ها در نتیجه تغییر میزان گرما و فشار بوجود می‌آیند. زغال سنگ، تورب (Peat) و گاز طبیعی مثال‌هایی از این جمله‌اند.
حوضه‌های رسوبی، محلی که در واقع بستر دریاهای قدیمی، منابعی کلیدی از نفت به شمار می‌آیند. در آفریقا، حوضه رسوبی دلتای نیجر (Niger) سرزمین کشورهای نیجریه، کامرون و گینه استوایی را شامل میشود. بیش از ۵۰۰ ذخیره نفت در حوضه عظیم دلتای نیجر کشف شده و در مجموع آن را به یکی از پرحاصل‌ترین منابع نفتی آفریقا تبدیل کرده است.
شیمی و رده‌بندی نفت خام
گازوئیلی که به عنوان سوخت خودرو‌هایمان استفاده می‌کنیم، پارچه‌های مصنوعی به کار رفته در کیف و کفش‌مان و هزاران محصول کارآمد و متفاوت دیگر از نفت تشکیل شده‌اند. به عبارت دیگر آنها شکلی پایدار و قابل اتکا از نفت هستند. با این حال نفت خام که منشاء همه این موارد است، پایدار و یکپارچگی آنها را ندارد.
شیمی نفت
نفت خام از هیدروکربن‌ها تشکیل شده است، ترکیباتی که عمدتا از هیدروژن (حدود ۱۳ درصد) و کربن (حدود ۸۵ درصد) ساخته شده‌اند. سایر عناصر مانند نیتروژن ( حدود ۰.۵ درصد)، گوگرد (۰.۵ درصد)، اکسیژن (۱ درصد) و فلزاتی مانند آهن، نیکل و مس (کمتر از ۰.۱ درصد) نیز می‌توانند در مقدار کم با هیدروکربن‌ها ترکیب شوند.
نحوه‌ای که ملکول‌ها در این هیدروکربن‌ها آرایش می‌یابند در نتیجه ساختار اولیه جلبک‌ها، گیاهان و پانکتون‌ها در میلیون ها سال قبل است. میزان گرما و فشاری که گیاهان در معرض آن قرار می‌گرفتند نیز عاملی بر تنوع هیدروکربن‌های نفت خام است.
بدلیل این تنوع، نفت خامی که از زمین خارج میشود می‌تواند شامل صدها ترکیب نفتی مختلف باشد. نفت سبک می‌تواند تا ۹۷ درصد هیدروکربن داشته باشد، در حالی که نفت‌های سنگین تر و بیتومن (قیر) ها ممکن است تنها ۵۰ درصد هیدروکربن و مقادیر زیادی از سایر عناصر را در برداشته باشند. بنابراین برای تولید فرآورده‌های نفتی مختلف همیشه نیاز است تا نفت را آماده کنیم.
رده‌بندی انواع نفت
بر اساس یه فهرست کلی می‌توان نفت را طبقه بندی کرد:
- موقعیت جغرافیایی محل حفاری
- میزان محتویات گوگرد
- گرانش API (نوعی میزان برای چگالی)
۱. رده بندی بر اساس موقعیت جغرافیایی محل حفاری
استخراج نفت در سراسر جهان انجام میشود. با این حال سه منبع اولیه وجود دارد که از آنها برای رتبه بندی و قیمت گذاری سایر منابع استفاده میشود. نفت برنت ، نفت اینترمیدیت تگزاس غربی و نفت دبی و عمان.
نفت برنت ترکیبی است که از ۱۵ میدان نفتی مختلف در بین اسکاتلند و نروژ در دریای شمال می‌آید. این میدان‌های نفتی بخش عمده‌ای از اروپا را تامین می‌کنند.
نفت اینترمیدیت تگزاس غربی (WTI)، نفت خام سبکی است که عمدتا در ایالت تگزاس آمریکا تولید میشود. نفت بخش عمده‌ای از آمریکایی شمال را WTI تامین می‌کند. نفت خام سبک، کیفیت بسیار بالایی دارد و از جمله ویژگی‌های آن می‌توان به چگالی، ویسکوزیته و وزن مخصوص پایین و گرانش API و شکست هیدروکربنی بالا اشاره کرد. نفت خام سبک عموما مقداری موم (وکس) دارند.
مرجع سوم، نفت خام دبی-عمان (یا نفت فاتح)، نفت ترش و سبکی است که در دبی در امارات متحده عربی و نیز اخیرا در کشور عمان تولید میشود. نفت دبی-عمان، مرجعی برای قیمت گذاری حوضه‌های نفتی خلیج فارس است و عمدتا به بخش‌های مختلف آسیا صادر می‌شوند.
بیشتر بخوانید : افزایش درآمد صنعت ICT نسبت به درآمدهای نفتی
نفت اوپک چیست؟
کارتابل بین‌المللی اوپک، یکی دیگر از مرجع‌های مهم نفتی است. اوپک سازمان کشورهای صادرکنده نفت (OPEC) است. کارتابل بین‌المللی اوپک میانگین قیمتی برای ۱۲ کشور عضو خود در نظر گرفته است. این کشور‌ها شامل : الجزایر، آنگولا، اکوادر، ایران، عراق، کویت، لیبی، نیجریه، قطر، عربستان سعودی، امرات متحده عربی و ونزوئلا هستند.
۲. رده‌بندی بر اساس محتویات گوگرد
گوگرد به عنوان یک ناخالصی در نفت به حساب می‌آید. گوگرد در نفت خام می‌تواند منجر به خورده شدن فلزات در فرآیند پالایش شود و بدین ترتیب درآلودگی هوا سهیم باشد. به نفتی که بیش از 0.5 درصد گوگرد داشته باشد، “نفت ترش” و به نفتی که کمتر از 0.5 درصد گوگرد داشته باشد “نفت شیرین” گفته میشود.
همانگونه احتمالا پیداست، نفت شیرین ارزش بیشتری دارد، چرا که نیاز به پالایش کمتری دارد و طبیعتا آسیب کمتری به محیط زیست وارد می‌کند.
۳. رده بندی بر اساس گرانش API
موسسه نفت آمریکا (API) یک اتحادیه تجاری برای کسب کار‌های مرتبط به صنایع نفت و گاز طبیعی است. موسسه نفت امریکا سیستم استاندارد پذیرفته شده‌ای برای محصولات مرتبط با نفت و گاز، مانند پیمانه‌ها، پمب‌ها و ماشین آلات حفاری ایجاد کرده است. این موسسه همچنین اقدام به ایجاد واحد‌های اندازه‌گیری مختلف کرده است. به عنوان مثال “واحد API” شاخصی برای اندازه‌گیری میزان تشعشعات گاما میله حفاری است.
گرانش ای پی آی (API gravity) نیز شاخص برای اندازه‌گیری چگالی نفت خام مایع در مقایسه با آب است. اگر گرانش ای‌پی‌آی نفت خام بزرگتر از ۱۰ باشد به آن “نفت سبک” اطلاق میشود؛ نفت سبک بر روی آب شناور می‌ماند. اما اگر این شاخص کوچک‌تر از ۱۰ باشد، این نفت در آب فرو رفته و نیز به آن “نفت سنگین” گفته میشود.
به طور کلی نفت سبک بیشتر ترجیح داده میشود، چرا که هیدروکربن‌های آن بازده بالاتری دارد. نفت سنگین اما دارای غلظت‌های بیشتری از فلزات و گوگرد است و به همین دلیل به پالایش بیشتری نیاز دارد.
استخراج نفت
در برخی مناطق، نفت به روی سطح زمین می‌جوشد. به عنوان مثال در بخش‌های عربستان سعودی و عراق، سنگ متخلخل به نفت اجازه می‌دهد تا در تالاب‌های کوچکی به سطح زمین تراوش کند. با این حال بخش عمده‌ای از نفت در ذخایر نفتی زیر زمینی به دام افتاده است.
به مقداری کل نفت یک مخزن نفتی “نفت درجای” (oil-in-place) گفته میشود. بسیاری از مایعات نفتی که یک نفت درجای مخزن را تشکیل می‌دهند، غیر قابل استخراج هستند. حفاری برای بدست آوردن این مایعات نفتی، بسیار دشوار، خطرناک و پرهزینه است.
بخشی از نفت درجای مخزن که قابل استخراج و پالایش است که ذخایره نفتی مخزن می‌گویند. ذخایر نفت ثابت شده یک پایگاه مهم‌ترین عامل در تصمیم‌گیری برای سرمایه‌گذاری در عملیات حفاری یک مجموعه به شمار می‌رود. حفاری‌های نفتی همچنین می‌توانند توسعه‌ای، اکتشافی و هدایتی باشند.
حفاری در منطقه‌ای که تا پیش از ذخایر نفتی در آن یافت شده بود را حفاری توسعه‌ای می‌نامند. خلیج پرودو (Prudhoe) در آلاسکا بزرگترین ذخیره نفتی در آمریکای شمالی به شمار می‌رود. حفر چاه‌ها جدید و گسترش تکنولوژی استخراج مواردی است که استخراج توسعه‌ای خلیج پرودو را شامل میشود.
در منطقه‌ای که تاکنون ذخایر نفتی در آن وجود نداشته می‌توان حفاری اکتشافی انجام داد. این نوع حفاری که تحت عنوان حفاری وحشی نیز شناخته میشود، نوعی کسب و کار پرخطر است که در احتمال شکست در آن بسیار بالا است.
با این حال آنچه از یک حفاری اکتشافی موفق آمیز نصیب سرمایه‌گذاران میشود بسیاری را برای انجام چنین کاری ترغیب می‌کند. به عنوان مثال می‌توان از گلن مک‌کارتی نام برد. او به “پادشاه حفاری اکتشافی” مشهور است؛ چرا که در دهه ۱۹۳۰ در مخزن نفتی بزرگ اطراف شهر هیوستون در تگزاس موفق شد ۳۸ مرتبه اکتشاف نفت انجام دهد و از این طریق میلیون‌ها دلار درآمد کسب کند.
حفاری هدایتی هنگامی رخ می‌دهد که در یک ذخیره نفتی شناخته شده به صورت عمودی شروع به حفاری کنید و سپس جهت حفاری خود را به اندازه زاویه کوچکی تغییر داده تا بدین وسیله بتوانید به ذخایر دیگری متصل شوید. نخستین جنگ خلیج فارس در سال ۱۹۹۱ نیز به دلیل اتهامات مربوط به حفاری هدایتی بود.
بییشتر بخوانید : این اسفنج های جادویی می توانند آلودگی های نفتی را جذب نمایند
ایران، کویت را متهم می‌کرد که از این شیوه حفاری برای استخراج نفت از ذخایر نفتی عراق در نزدیکی مرز کویت استفاده می‌کند. در ادامه به همین دلیل بود که عراق به کویت حمله کرد و توجه و مداخله بین‌المللی بسیاری معطوف به این موضوع شد. پس از جنگ، مرز میان عراق و کویت مجددا کشیده شد. با این تغییر که این ذخایر در حال حاضر به کویت تعلق دارند.
بیشتر بخوانید :
- غرق شدن نفتکش سانچی ؛ آیا پایانی برای سوانح دریایی وجود دارد؟
- توسط این اختراع شگفت انگیز، پلاستیک را به نفت تبدیل کنید!
منبع : National Geography , Norwegian Petroleum
با تشکر از نظر شما. بعضی از منتقدین دنیای هنر هم مثل شما فکر می‌کنند و معتقدند بازی‌ها هرگز هنر محسوب نخواهند شد. اما تاریخ هنر نشون داده که در بدو ظهور هر مدیوم یا سبک خاص هنری مقاومت‌هایی از طرف بعضی منتقدین صورت پذیرفته ولی بعدا اون مدیوم یا سبک خاص جایگاه خودش رو بین هنر‌ها پیدا کرده.