عملية إنتاج النفط والغاز

أنواع عمليات إنتاج النفط والغاز

تتضمن عملية إنتاج النفط والغاز استخراج النفط والغاز وتكريرهما ونقلهما لجعلهما قابلين للاستخدام. تُستخدم العديد من الطرق لاستخراج وإنتاج النفط والغاز. تشمل الأساليب الأساسية:

• استخدام الآبار

  هذه هي الطريقة النموذجية المستخدمة لاستخراج النفط والغاز. تُحيط طبقات من الصخور الصلبة برواسب النفط والغاز تحت الأرض. عادةً ما تكون الصخور أكثر صلابة من المواد المحيطة بها. يتم حفر بئر بزاوية معينة من خلال طبقة الصخور الصلبة للوصول إلى رواسب النفط والغاز. يمكن أن يصل عمق الآبار إلى 10000 متر. بمجرد حفر البئر، يتم تثبيت المنطقة المحيطة بالبئر بالأسمنت، ويتم وضع أنابيب فولاذية في البئر لمنع انهياره. يحتوي البئر على العديد من الثقوب للسماح بتدفق النفط والغاز إلى البئر.

• استخدام التكسير

  يُطلق على ضخ كمية كبيرة من السائل في البئر اسم التكسير الهيدروليكي. يسبب ضغط السائل تصدع تشكيلة الصخور المحيطة بالنفط والغاز، مما يسمح للنفط والغاز بالتدفق إلى البئر. بعد كسر تشكيلة الصخور، يتم تصريف السائل المستخدم في التكسير مرة أخرى، تاركاً تشكيل شقوق الصخور للسماح بتدفق النفط والغاز بحرية.

  يمكن أن يزيد التكسير من إنتاج بئر النفط والغاز بنسبة تصل إلى 70% أو أكثر. في بعض الحالات، يمكن إعادة كسر الآبار الموجودة لزيادة الإنتاج بشكل أكبر.

• الحفر الأفقي

  يُطلق على الحفر في اتجاه أفقي بعد الحفر الرأسي اسم الحفر الأفقي. بعد حفر الآبار الرأسية، يتم حفر الآبار الأفقية للوصول إلى تشكيلات صخرية أكثر اتساعًا باستخدام بئر واحد. كما أن الحفر الأفقي يقلل من عدد الآبار المطلوبة لاستخراج النفط والغاز من الرواسب.

• استخدام حقن الغاز

  تتضمن هذه الطريقة حقن ثاني أكسيد الكربون أو الغاز الطبيعي في خزان نفط تحت الأرض تحت ضغط عالٍ. يزيد الضغط من معدل إنتاج النفط بنسبة تصل إلى 30%. يتم استخدام حقن الغاز عندما لم يعد الضغط الطبيعي للخزان كافياً لاستخراج النفط.

يتم تلبية حوالي 90% من الطلب العالمي على النفط والغاز باستخدام تقنيات الاستخراج المذكورة أعلاه. يتم تلبية النسبة المتبقية البالغة 10% عن طريق استخراج النفط والغاز من تحت الماء في المياه الضحلة والعميقة.

• نظام الإنتاج تحت الماء

  تشكل العناصر مثل رؤوس الآبار وأشجار عيد الميلاد وناقلات السوائل والكابلات للتحكم وأنظمة الإنتاج العائمة وخطوط توصيل السوائل تحت الماء نظام إنتاج تحت سطح البحر. تُستخدم تقنيات الإنتاج تحت سطح البحر في ظروف المياه العميقة والضحلة لاستخراج الهيدروكربونات من قاع البحر. ثم يتم توصيل هذه الهيدروكربونات إلى منشآت المعالجة للتكرير والاستخدام النهائي.

• نظام الإنتاج العائم

  تُوصل أنابيب مرنة نظام الإنتاج تحت سطح البحر إلى عوامة تبقى على سطح البحر. نظام الإنتاج العائم عبارة عن منصة بحرية يمكنها معالجة النفط والغاز وتخزينه وتفريغه على متن سفينة أو ناقلة. FPSOs و TLPs هما أمثلة على أنظمة الإنتاج العائمة.

عادةً ما يتطلب استخراج النفط من أعماق البحار نظام إنتاج تحت الماء متصل بنظام إنتاج عائم. من ناحية أخرى، قد تستخدم المنصات في المياه الضحلة نوعًا مختلفًا من نظام الإنتاج يشبه البرج.

المواصفات والصيانة لعملية إنتاج النفط والغاز

يساعد فهم مواصفات كل معدات تُستخدم في عملية إنتاج النفط والغاز على تقديم ممارسات صيانة مناسبة لتمديد عمرها الافتراضي.

• منصة الحفر البرية

  قدرة عمق الحفر:

  تحدد قدرة عمق الحفر لمنصة الحفر البرية مدى قدرة المنصة على الحفر. تتراوح قدرة العمق من 10000 إلى 30000 قدم أو أعمق من ذلك لبعض منصات الحفر البرية.

• مكونات منصة الحفر البرية:

  - نظام إدارة عزم الدوران: يتحكم هذا المكون في كمية قوة الالتواء المطبقة على أنبوب الحفر أثناء عمليات الحفر. يضمن معالجة مناسبة وأنابيب الحفر صيانة سليمة.

  - مضخة الطين: تتضمن صيانة مضخة الطين فحص تسربات أو تلف بشكل منتظم لضمان التشغيل الفعال والصيانة في الوقت المناسب. يرجع ذلك إلى حقيقة أنها تدور سوائل الحفر.

  - ناقل الحركة: ينقل هذا المكون في منصة الحفر البرية الطاقة الميكانيكية من المحرك إلى معدات الحفر. قد تتضمن صيانة مكونات ناقل الحركة في منصة الحفر البرية عمليات فحص منتظمة وتغييرات السوائل وإصلاحات.

• منصة بحرية

  - سلامة البنية: يجب أن تكون المنصات البحرية قوية لدعم وزن المعدات والشخصيات. يمكن أن تساعد عمليات الفحص المنتظمة وأنظمة المراقبة وممارسات الصيانة على الحفاظ على سلامة البنية.

  - المناطق الرطبة والجافة: تحتوي منصات إنتاج النفط البحرية على مناطق رطبة وجافة. المناطق الرطبة عرضة للرطوبة والتآكل. يستخدم مشغلو المنصات البحرية مواد التجفيف لتقليل الرطوبة داخل المناطق الجافة. في غضون ذلك، في المناطق الرطبة، يمكن لمشغلي المنصات تطبيق طلاءات لتقليل التآكل.

• فاصل

  (فاصل إنتاج النفط الخام): هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الفواصل المشاركة في عملية إنتاج النفط والغاز: فواصل الغاز والسائل، وفواصل النفط والماء، وفواصل السوائل. بصرف النظر عن عمليات فصل الفواصل المتميزة وآلياتها، لديهم أيضًا متطلبات صيانة مختلفة. قد تتطلب فواصل الغاز والسائل مثل الأعاصير تنظيفها دوريًا من الداخل. قد تحتاج فواصل السوائل مثل الدمج إلى تغيير مرشحاتها بشكل منتظم.

• نظام تنقية الغاز

  - ضاغط الغاز: تقلل ضواغط الغاز من حجم الغازات عن طريق زيادة ضغطها. يمكن أن تضمن ضواغط الغاز الأداء الأمثل عندما يكون هناك صيانة منتظمة وفحوصات للأنظمة. قد تتضمن صيانة ضاغط الغاز عمليات فحص وخدمة وإصلاحات.

  - مجفف الغاز: يزيل مجفف الغاز بخار الماء من الغاز الطبيعي بحيث لا يشكل هيدرات أو خطوط أنابيب. يمكن صيانة مجففات الغاز من خلال الفحص والتنظيف والاستبدال.

سيناريوهات استخدام عمليات إنتاج النفط والغاز

المراحل الأساسية والضرورية لسلسلة توريد النفط والغاز. على سبيل المثال، يتوقع بعض الخبراء أن يصل الطلب العالمي اليومي على النفط إلى 106 مليون برميل بحلول عام 2030. تُظهر هذه الأرقام الأهمية الحاسمة لـ عمليات إنتاج النفط والغاز الفعالة لتلبية احتياجات الطاقة العالمية المتزايدة باستمرار.

• تقنيات الاستكشاف: يعتمد استكشاف النفط والغاز بشكل كبير على التقنيات المتقدمة مثل التصوير الزلزالي ومراقبة الأقمار الصناعية والنمذجة الجيولوجية. تُمكّن هذه التقنيات العلماء الجيولوجيين من تحليل تشكيلات تحت سطح الأرض وتحديد مخازن الهيدروكربونات المحتملة وتقليل مخاطر الاستكشاف.
• ابتكارات الحفر: شهدت صناعة النفط والغاز ابتكارات ملحوظة في تقنيات الحفر. على سبيل المثال، يسمح الحفر الأفقي والحفر الاتجاهي للمشغلين بالوصول إلى مخازن متعددة من موقع حفر واحد. وهذا ليس فقط يعزز كفاءة الإنتاج، ولكنه يقلل أيضًا من التأثير البيئي من خلال تقليل الاضطرابات السطحية.
• تحسين استخلاص النفط (EOR): تُنتج حقول النفط بشكل طبيعي جزءًا صغيرًا فقط من النفط الذي تحتويه، وعادةً ما يكون من 10% إلى 20%. تهدف طرق تحسين استخلاص النفط إلى استخراج النفط المتبقي. تُزيد تقنيات EOR، مثل حقن الغاز والاستخلاص الحراري والغمر الكيميائي، من حركة النفط داخل الخزان، مما يؤدي إلى تحسين معدلات الاستخلاص.
• منصات الإنتاج البحرية: تُشكل عمليات إنتاج النفط والغاز البحرية جزءًا كبيرًا من إنتاج الهيدروكربونات العالمي. تعتبر منصات الإنتاج العائمة والمساندة ومنصات أرجل التوتر أمثلة على التقنيات البحرية التي تُمكن من استخراج الموارد تحت الماء بأمان في البيئات البحرية الصعبة.
• تقنيات التكسير: أحدثت تقنيات التكسير، مثل التكسير الهيدروليكي، أو التكسير، ثورة في إنتاج الغاز الطبيعي من تشكيلات الصخر الزيتي. من خلال إنشاء شقوق في الصخر، تُعزز هذه التقنيات تدفق الغاز، مما يُفتح احتياطيات غير قابلة للوصول إليها سابقًا ويساهم في النمو السريع للغاز الصخري كمصدر رئيسي للطاقة.
• تقنيات المعالجة: بعد استخراجه، يخضع النفط الخام للفصل والمعالجة للحصول على منتجات مُكررة متنوعة. تستخدم المصافي تقنيات معالجة متطورة مثل التكسير الحفزي والتحويل الهيدروجيني والألكلة لتحويل النفط الخام إلى منتجات قيّمة مثل البنزين والديزل والوقود النفاث والمواد الخام الكيميائية البترولية.
• التقاط الكربون وتخزينه (CCS): مع سعي الصناعة لتقليل تأثيرها البيئي، اكتسبت تقنيات CCS أهمية. يمكن لأنظمة التقاط الكربون المُدمجة في منشآت إنتاج النفط والغاز التقاط انبعاثات CO2 وتخزينها تحت الأرض، مما يُساهم في جهود التخفيف من تغير المناخ مع ضمان استمرار إنتاج الهيدروكربونات.

كيفية اختيار عمليات إنتاج النفط والغاز

• فهم الطلب:

  عند اختيار عمليات الإنتاج للنفط والغاز، ابدأ بفهم طلب السوق أو العمل. قرر أنواع المنتجات البترولية التي يطلبها العملاء، مثل البنزين والديزل والوقود النفاث والشمع أو المواد الكيميائية البترولية.

• تقييم إمكانات الموارد:

  الخطوة التالية هي تقييم الاحتياطيات وإمكانات الموارد في المنطقة. تحقق من كمية النفط الخام أو الغاز الطبيعي التي يمكن استخراجها اقتصاديًا من الرواسب. ضع في اعتبارك جودة النفط الخام أيضًا.

• النظر في العوامل الاقتصادية:

  خلال اختيار عملية إنتاج المعدات، ركز على دراسات الجدوى وتكاليف الاستثمار والنفقات التشغيلية والعوائد المحتملة. قد تكون بعض التقنيات أكثر بأسعار معقولة ولكن لديها عوائد أقل، بينما تكون أخرى أكثر ربحية.

• تقييم خيارات التكنولوجيا:

  خذ في الاعتبار خيارات تكنولوجية مختلفة للتكرير، مثل التحويل الهيدروجيني والتكسير الحفزي السائل أو التفحم المتأخر. تقييم خيارات مثل الغاز إلى سوائل وتكسير الإيثيلين للمواد الكيميائية البترولية. اختر الخيار الأنسب بناءً على الخطوات السابقة.

• فحص التأثير البيئي:

  يجب أن تتوافق عملية إنتاج النفط والغاز المختارة مع اللوائح وتسبب أضرارًا بيئية محدودة. يجب أن تولد نفايات وانبعاثات مقبولة يمكن معالجتها بأمان.

• اعتبارات السلامة:

  اختر طرقًا آمنة للعمال وتُقلل من مخاطر الحوادث والانفجارات والحرائق. حلل سجلات سلامة التقنيات واختر تلك التي أثبتت أداءها في السلامة.

• قضايا الإدارة والتشغيل:

  فكر في جوانب إدارة الإنتاج والتشغيل للعمليات المختارة. ضع في اعتبارك المهارات المطلوبة من الموظفين واحتياجات التدريب. تقييم المرونة في التكيف مع التغيرات في الطلب أو ظروف السوق.

• الحصول على آراء الخبراء:

  من الحكمة طلب آراء المهنيين والخبراء في مجال النفط والغاز. ناقش مع مهندسين وخبراء اقتصاديين واستشاريين بيئيين ذوي خبرة، وراجع اقتراحاتهم بعناية.

• اتخاذ قرار شامل:

  بعد تحليل العوامل المذكورة أعلاه، اتخذ قرارًا شاملًا. حدد بعض الخيارات الممكنة وقم بإجراء تقييمات وتجارب أكثر تفصيلًا قبل إضفاء الطابع الرسمي على الاختيار.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هي التحديات التي تواجهها عملية إنتاج النفط والغاز؟

ج1: تواجه عملية إنتاج النفط والغاز العديد من التحديات. تؤثر أسعار النفط والغاز المتقلبة في السوق العالمية على ربحية الشركات والاستثمارات التي تُنفذ في عملية الإنتاج. أيضًا، تتعرض الشركات لضغط متزايد لتقليل تأثيرها البيئي. تتمتع عملية الإنتاج بمخاطر بيئية متأصلة، مثل انسكاب النفط أو تسرب الغاز، مما يتطلب مراقبة مستمرة وإدارة المخاطر.

س2: كيف تؤثر التطورات التكنولوجية على عملية إنتاج النفط والغاز؟

ج2: تتأثر عملية إنتاج النفط والغاز بالتطور التكنولوجي، مما يُحسن من كفاءة الاستخراج والتكرير والتوزيع. كما تُعزز التقنيات الجديدة دقة طرق الاستكشاف، مما يؤدي إلى اكتشافات نفطية وغازية أكثر نجاحًا. في الوقت نفسه، يُحسّن الأتمتة وتحليل البيانات عمليات الإنتاج، مما يؤدي إلى خفض التكاليف وتحسين الإنتاج.

س3: كيف تتكيف عملية إنتاج النفط والغاز مع الطلب المتغير؟

ج3: يتطلب التكيف مع عملية إنتاج النفط والغاز مع الطلب المتغير المرونة. يُمكّن ذلك من زيادة أو تقليل مستويات الإنتاج بسرعة استجابة لطلب السوق. كما تضمن تحسين سلسلة التوريد تسليم المنتجات بكفاءة وفي الوقت المناسب لتلبية احتياجات السوق. وأخيرًا، تُساعد تنوع المنتجات على التخفيف من المخاطر المرتبطة بتقلب الطلب على النفط والغاز.