استخراج النفط من الصخر الزيتي في باطن الأرض



الصخر الزيتي صخور طباشيرية تحتوي على نسب متفاوتة من المواد المولدة للنفط فيما يعرف بالزيت الصخري. طرق استخراج الزيت الصخري من الصخور الزيتية كانت تتمثل في تكسير الصخور الى حبيبات بحجم بضع مليمترات وتعريضها للحرارة بمعزل عن الاوكسجين لتعطي مركبات هيدروكربونية تشبه النفط الخام. وبعد استخراج هذه المواد السائلة من الصخور تؤخذ لوحدة المعالجة بالهيدروجين وهنا تحتاج العملية الى كميات كبيرة من الماء.
وبنفس الوقت يجب التخلص من الصخور التي تم استخلاص الزيت منها علماً ان حجم هذه الصخور يزداد بنسبة 30% بسبب عملية التكسير.
ونظرا لما لهذه التكنولوجيا من اثار كبيرة على البيئة فلقد كان التفكير دوما بالبحث عن طرق جديدة قد تخفف من مجموعة التأثيرات وتحسن من نسبة الزيت المستخرجة ونوعيته. ومع التقدم العلمي تمكن العلماء من تطوير طرق جديدة لاستغلال هذه الكميات الهائلة من الزيت الموجودة في الصخور الزيتية، واحدث هذه الطرق التي تم تطويرها من قبل شركة شل (Shell)العالمية طريقة استخراج الزيت الصخري من الصخور المدفونة تحت سطح الارض بمئات الامتار وقد تصل الى عمق 600 متر اواكثر. يمكن تلخيص هذه العملية والتي تسمى Process In-situ Conversionطريقة التحول المحلية بما يلي: عملية تسخين للصخور في مكانها في باطن الارض بواسطة التسخين الكهربائي او اي وسيلة اخرى يمكن ان ترفع درجة حرارة الصخور على العمق الموجودة به هذه الصخور الى درجة حرارة تتراوح ما بين 340 – 370 درجة سلسيوسية. يتم توصيل الحرارة بواسطة حفر العديد من الابار بشكل هندسي وعلى ابعاد محسوبة علميا.
تتواصل عملية ضخ الحرارة بشكل متواصل لمدة تتراوح من 3 الى 4 سنوات بحيث تخرج من هذه الصخور زيوت ثقيلة وغازات تتعرض لتحولات كيميائية وعمليات اشباع بغاز الهيدروجين لتنتج مواد بترولية خفيفة وذات صفات اجود بكثير من المواد التي تولدت في المرحلة الاولى من الاستخراج.

هذه المواد البترولية الخفيفة والغازات المتولدة تتسرب من خلال السطوح والشقوق الموجودة بين الصخور الى اماكن تجميعية ليتم سحبها الى السطح بواسطة مضخات خاصة وهذه العملية تستخلص ما يقارب من 65 الى 70 % من المواد الهيدروكربونية الموجودة والقابلة للاستخلاص.
ولكي يتم حصر الزيت الصخري الناتج ضمن حدود التسخين فلقد تم تطوير طريقة تعرف بتكنولوجيا الحائط الجليديIce Wall Technology حيث تم استخدام هذا المبدأ لحجب مياه الينابيع من الوصول الى المناجم كما حدث في مشروع Dig Boston – s Big وكذلك حجب المياه العذبة من الوصول الى منابع النفط في Island Weeks أما بالنسبة لناتج العملية فكان زيت بترولي نوع APIيعادل 34 يحتوي 32% غازات البروبين والبيوتين و 66 % سوائل بترولية تتكون من 30% نافثا و 30 % جت فيول وكذلك 30 % ديزل والباقي زيوت ثقيلة، اما نسبة الكبريت والذي يعتمد على نسبته في الصخور فكانت 0.8 %.
وهذه المعدلات عالية مقارنة مع استخلاص الزيت الصخري بالطريقة السطحية والتي كانت النسب فيها API يساوي 30 وزيوت بترولية تتكون من 10% نافثا و 40% كيروسين وكذلك 40% ديزل والباقي زيوت ثقيلة.
ان نجاح هذه العملية يعني انه يمكن استخراج مليار برميل نفط لكل 1.6كم مربع اي ان اراضي الولايات المتحدة الامريكية تحتوي 5 اضعاف احتياطي السعودية اي ما يعادل 1.5 تريليون برميل.

ان الدراسات الاقتصادية للشركة صاحبة التكنولوجيا تقدر كلفة الانتاج للبرميل الواحد بما يقارب 35 دولار امريكي علما بأن عمق الصخور الزيتية المرغوب به لتطبيق هذه التكنولوجيا قد يصل الى 600 متر تحت سطح الارض ناهيك عن ارتفاع طبقة الصخر الزيتي اسفل هذ المسافة.
واذا تم احتساب الطاقة المستهلكة في ICP فان مقابل كل وحدة طاقة استخدمت لتسخين الصخر الزيتي في باطن الارض يمكن انتاج 3.5 وحدات من الطاقة.
ان هذه التكنولوجيا المجربة في مشروع Mahogany Ridgeانتجت ما يقارب 1400 برميل نفط من الصخور الزيتية في باطن الارض، وهي تكنولوجيا صديقة للبيئة وعمليا لا يوجد لها اثارسلبية على البيئة.