معرفی

جهان امروز برای اداره بیشتر اقتصادها به شدت به نفت وابسته است. این بدان معناست که اکثر اقتصادهای سراسر جهان معمولاً تحت‌تأثیر قیمت نفت قرار می‌گیرند. قیمت نفت به دلیل افزایش تقاضا به ویژه به دلیل توسعه اقتصادی قدرت های جدید جهانی مانند چین و هند در یک روند صعودی قرار گرفته است (Harding 2011 . ص 1).

هرچند, از آنجا که سرعت تولید نفت در تمام نقاط جهان به یک اندازه نمی‌باشد, گنجایش کنونی به حدحساب خود رسیده و اشباع شده که به افزایش قیمت نفت منجر شده. در هر حال لازم به ذکر و توجه است که قیمت نفت بسیار تحت‌تاثیر اتفاقات جهانی است که بسته به ماهیت آن واقعه باعث افزایش یا کاهش قیمت می‌شوند. مثال بارزی از این موضوع وقایع و جنجال های اخیر در لبنان است که متعاقباً باعث افزایش قیمت جهانی نفت شده. . نمودار زیر نوسانات قیمت نفت در دهه‌های اخیر را نشان میدهد:

علاوه ‌بر این قیمت نفت همچنین به چگونگی تولید آن نیز بستگی دارد. این دقیقا همان موضوع سرمایه‌گذاری های برای پیشرفت فناوری‌ و موقعیت جغرافیایی نقطه استخراج و پالایش نفت است.

فناوری به دلایل زیادی برای استخراج نفت حیاتی است. برای شروع بگذارید یک مثال ذکر کنیم, هرچه فناوری پیشرفته‌تر باشد, کمپانی‌های مربوطه برای استخراج نفت و حین آن آسیب کمتری به محیط وارد می‌کنند (Schlumberger Limited 2010 . ص 9). کمپانی‌هایی مانند Shell همواره عضو پیشگامان این عرصه بوده‌اند. تکنولوژی همچنین باعث بهبود و پیشرفت عملیات های استخراج و حفاری نیز شده چرا که دسترسی به مخازن نفت وابسته به سطح فناوری است.

در این مقاله به تاثیرات مربوط به عواملی چون فناوری و جغرافیا در استخراج نفت پرداخته خواهد شد. این امر با آنالیز کردن چگونگی ارتباط استخراج, تامین و تقاضا با فناوری‌های جدید و اینکه چگونه این فناوری‌ها تولید نفت را در دهه‌های آتی تغییر خواهند داد. این مقاله همچنین به بررسی تأثیر روش‌های نوین استخراج نفت, حفر چاه, و انتقال گاز نیز بعنوان ریز مجموعه ای از این تحقیق میپردازد. و همچنین در ادامه به اهمیت موقعیت جغرافیایی بر تولید نفت اشاره خواهد شد و در انتها با خلاصه کردن تمامی نتایج به دست آمده و نکات اصلی مقاله را خاتمه خواهیم داد.

تاثیر فناوری‌های جدید بر تولید و استخراج نفت

تکنولوژی‌های نوین تاثیر بسزایی بر ذخایر نفت در سرتاسر جهان دارند. همانطور که پیش تر اشاره شد, تکنولوژی های نوین سقف تولید نفتی را که توسط چند شرکت انجام میشود را به خصوص تحت تاثیر قرار میدهد (Klachkov 2009 . ص 2). شرکت‌هایی که مدام به‌دنبال پیشرفت فناوری هستند به طبع به مرور زمان گنجایش تولید خود را بالاتر از دیگران که چندان درگیر آن نیستند میبرند. گنجایش تولید بالاتر به معنی ذخایر نفت بیشتر است که آن نیز به افزایش تقاضا برای نفت منجر میشود. اگر ذخایر نفت به مقادیر چشمگیری افزایش یابند نشان می‌دهد که اقتصاد نیز در حال رشد و توسعه است.

پس جایز است که نتیجه گرفت که این چرخه وابسته به فناوری است. در دهه‌های آتی فناوری نوین قطع به‌یقین نقش پررنگی در صنعت نفت خواهد داشت. این نقش البته تأثیری مثبت خواهد بود چرا که تخمین زده می‌شود که به کارگیری فناوری‌های نوین به افزایش گنجایش تولید نفت خواهد انجامید (Klachkov 2009 . ص 2). برای مثال, تخمین زده شده است که ایالات متحده امریکا در دهه آتی با به‌کار گیری پیشرفته ترین فناوری‌های صنعت نفت تولید خود را به گنجایشی بیش از 200 میلیون بشکه نفت خام خواهد رساند (اقدامی که کشور را در مقابل چیزی بیش از 50% از واردات نفت خام مصون میسازد) (China Daily 2010 . ص 3).

حفاری

آلاسکا به سرعت درحال دریافت شهرت جهانی بعنوان یک منطقه حفاری مجهز به بالاترین سطح از ابزار و تکنولوژی نوین (Bradner 2005 . ص 1). حفاری چند لایه متشکل از چندین چاه است به منظور بالا بردن حجم تولید و پایین آوردن هزینه‌ها و وقت. حفاری زیر فشار تعادلی یا همان Underbalanced drilling نیز نوعی روش حفاری جدید است که در آن فشار هیدرواستاتیک اعمال شده به انتهای چاه، عمداً زیر فشار سازند نگه داشته می‌شود و در نتیجه تولید مایعات و گازهای موجود در سازند، در طی فاز عملیات حفاری، همواره وجود خواهد داشت. انتخاب چاه کاندیدا، کلید موفقیت در پروژه حفاری زیر تعادلی است. (این روش کمی متناقض یا شیوه رایج قبلی است) (Bishop Interactive 2009 . ص 1).

این شیوه حفاری جنبه‌های مثبت زیادی نسبت به روش‌های سنتی‌تر خود دارد: احتمال آسیب به formation را که در روش مرسوم حفاری وجود داشت را کاهش می‌دهد؛ دایره عمق حفاری را افزایش می‌دهد (برای رسیدن به مخازن نفت)؛ از هدر رفتن نفت و جمع شدن گل و لای در چرخه حفاری جلوگیری میکند و همچسبی تفاضلی را نیز کاهش می‌دهد (Bishop Interactive 2009 . ص 1). تمامی این نقاط مثبت تولید نفت را افزایش و ریسک‌های مربوطه به کار را کاهش می‌دهند (که در کاهش هزینه‌ها نیز موثر است).

حفاری جهت‌دار نیز یکی دیگر از روش‌های نوین و مورد تحسین است که در تولید نفت به‌کار می‌رود زیرا که سطح حفاری را افزایش می‌دهد. (از آنجایی که در یک زاویه مشخص حفاری می شود، در نتیجه منجر به افزایش قابلیت‌های حفاری می شود که در حفاری عمودی تقریبأ غیرممکن تلقی می شود) (Schlumberger Limited 2011 . ص 1). نمودار زیر به خوبی تمامی مطالب بالا را به صورت خلاصه شرح میدهد:

این قضیه می‌تواند مربوط به زمانی باشد که حفاری زیر یک شهر, دریاچه, آثار باستانی یا گردشگری و یا بطور کلی مکانی که نباید دست بخورد باشد. تکنولوژی جدید این اجازه را می‌دهد که سر چاه‌ها به صورت گروهی باهم و به یک روش حفر شوند که اجازه حفر یک چاه فرونشانی هم به عوامل و مهندسین می‌دهد. این مزایا تولید نفت را افزایش میدهند. (Schlumberger Limited 2011 . ص 1).

حفاری آب‌های ژرف یا Deepwater Drilling تکنیکی است که برای آب‌های با عمق بیشتر از 500 فیت استفاده میشود و تولید نفت را به صورت چشمگیری افزایش می‌دهد (Los Angeles Time 2011). برای سال‌ها ترس از بی‌ثباتی و خطر حفاری آبی پایین آمده که به علت افزایش تقاضای نفت در سراسر جهان است, کمپانی‌های بسیاری هم اکنون در حال به کارگیری فناوری ‌های نوین هستند. چنین شرایطی در مکان هایی مانند خلیج مکزیک قابل مشاهده است. در خلیج مکزیک بیش از 600 چاه زیر آبی حفر شده است (Los Angeles Time 2011). نمودار زیر نحوه عملکرد حفاری آب‌های ژرف را توضیح می‌دهد:

گفته میشود که تکنیک‌های استفاده از لوله‌های مغزی سیار (Coil Tubing Technique), حفاری عمقی کامل و حفاری آب‌های ژرف Oil Peak را افزایش می‌دهند اما بعضی از آنها مشکلاتی دارند که نگران کننده است. برای مثال حفاری افقی روشی است که سارقان نفت استفاده می‌کنند تا از مناطق جغرافیایی دیگر نفت را به سرقت ببرند. نزاع بین کویت و عراق بر سر ادعایی بر همین اساس بود؛ عراق ادعا می‌کرد که کویت از روش حفاری جهت دار استفاده کرده تا نفت عراق را به تاراج ببرد (Peter 2010). حفاری آب‌های عمیق نیزمشکلات خودش را دارد زیرا گفته میشود که برای حیات دریایی و آبزیان مشکل ساز است به دلیل نشت نفت و دیگر مواد صنعتی. حادثه BP (لکه نفتی خلیج مکزیک) که اخیراً هم رخ داد و باعث نشت و پخش شدن مقدار بسیاری نفت در دریا و مرگ تعداد زیادی ماهی و پرنده شد گواهی بر صحت این موضوع است.

چاه تزریقی

ازدیاد برداشت نفت (EOR) فناوی جدیدی است که تخمین زده شده که تولید نفت را به میزان چشمگیری نسبت به مقدار فعلی افزایش دهد (بین 30% - 60%) (2005 Renewable Energy Institute). اما بنظر می‌رسد که چندین روش که شامل حفاری حرارتی (آتشباری), فرایند‌های تزریق میکروب, تزریق مواد شیمیایی, تزریق گاز همه تکنیک‌هایی هستند که تولید نفت خام را افزایش می‌دهند.

تزریق گاز متداول ترین روش مورد استفاده است و همچنین ویسکوزیتی و یا چسبناکی نفت به حاصل آمده را از طریق ترکیب کردن نفت خام و گاز کاهش میدهد (Lee 2008 . ص 1). گازهایی که متداولاً در این روش استفاده می‌شوند عبارتند از کربن دی اکسید, گاز طبیعی و نیتروژن. تحت عملیات تزریق مواد قلیایی یا سوزاننده به مخازن اضافه می‌شوند که به تولید یک ماده کف مانند می‌انجامد. این مایع کف مانند در نهایت کشش سطحی نفت خام را کاهش می‌دهد و منجر به افزایش تولید نفت می‌شود (Burgess 2006).

تحت تزریق میکروبی، میکروب‌های کوچک معمولاً به مخازن اضافه می‌شوند تا با مولکول‌های هیدروکربن موجود واکنش دهند و در نهایت منجر به تولید بیوسورفکتانت‌ها شود که همچنین منجر به افزایش تولید نفت خام می‌شود. (Bryant 1989 . ص 1). در نهایت، از تکنیک تزریق حرارتی برای کاهش ویسکوزیته نفت با حرارت دادن استفاده می‌شود تا راندمان جابجایی کاهش یابد که در نهایت منجر به افزایش تولید نفت در دراز مدت می‌شود (Brook 1998 . ص 1).

اگر چه ثابت شده است که EOR همبستگی مثبتی با پیک نفت دارد، چندین نگرانی زیست محیطی در مورد استفاده از آن وجود داشته است. اولاً، اشاره می‌شود که EOR منجر به تولید آب نمک در سطح زمین می‌شود و این باعث ایجاد مشکل بالقوه برای سیستم تامین آب انسان می‌شود، زیرا ممکن است باعث آلودگی آب شود. (Engineering Students United 2009 . ص 10). این به این دلیل است که آب نمک حاوی فلزات سمی و مواد رادیواکتیو شناخته شده است و بنابراین اگر کنترل نشود، ممکن است آب آشامیدنی به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار گیرد. (برای مثال, در ایالات متحده EOR توسط مرجع نظارتی محیط زیست کشور کنترل میشود) (Engineering Students United 2009 . ص 10).

حمل و نقل

قبل از هرکاری نفت خام و تصفیه نشده باید از نقاط تولید به پالایشگاه ها منتقل شود. بعداً، نفت تصفیه شده باید از پالایشگاه ها و سپس به خرده فروشی‌ها منتقل شود و این شامل روش‌هایی متفاوت از جمله خطوط لوله، کامیون و قطار می‌شود. با این حال، این خلاصه شامل روش‌های سنتی جابجایی نفت است، زیرا روش‌های جدیدی از توسعه فناوری جدید به وجود آمده‌اند.

گاز طبیعی مایع (LNG) یکی از این روش‌های انتقال نفت است که در اصل گازی است که به شکل مایع تبدیل شده است تا فضای کمتری را در حین حمل و نقل اشغال کند (Chevron 2010 . ص 1). تخمین زده می شود که LNG تنها با مصرف 1/600 حجم گازی که به صورت گازی باشد حمل و ذخیره می‌کند (Chevron 2010 . ص 1). این فناوری جدید، حمل و نقل گاز را بسیار ارزان و مقرون به صرفه کرده است. علاوه بر این، در مناطقی که شبکه های خط لوله برای حمل و نقل هنوز راه اندازی نشده است. این پیشرفت منجر به کاهش قابل توجه قیمت LNG شده است.

کربن دی اکسید نیز می‌تواند در انتقال نفت استفاده شود رمانی که با گاز ترکیب شود تا یک فرم کربن باثبات را تشکیل دهد (Tanaka 1992 . ص 1). علت این امر آن است که کربن دی اکسید در فرم نرمال خود معمولا بی‌ثبات است (بر طبق شواهد نیز دلیل آلودگی محیط نیز همین مسئله است) اما زمانی که با گاز ترکیب شود, به حالت ثبات می‌رسد. بنابراین خطرات مربوط به حمل و نقل گاز با مخلوط شدن گاز با دی اکسید کربن بسیار کاهش می‌یابد. این بدان معناست که هزینه حمل و نقل گاز پایین‌تر می‌آید زیرا خطرات حمل و نقل تا حد زیادی به حداقل می‌رسد.

کاربرد فوق فن آوری جدید در حمل و نقل نفت به طور قطع می‌تواند پیک نفت را افزایش دهد، اما نگرانی های قابل توجهی در رابطه با کاربرد آنها وجود دارد. علاوه بر این، تشخیص داده شده است که LNG پتانسیل ایجاد نگرانی‌های تنفسی انسان را دارد زیرا اکسید نیتروژن آزاد می کند Geo-Processors Pty Limited) 2010). همچنین نگرانی‌های گسترده‌ای در رابطه با میزان تولید دی‌اکسید کربن LNG وجود دارد، همانطور که می‌توان از مخالفت‌های گسترده با تأسیس یک کارخانه LNG در کالیفرنیا که در آن گروه‌های زیست‌ محیطی مانند محیط اقیانوس آرام انتشار دی اکسید کربن نیروگاه های LNG را با نیروگاه های زغال سنگ برابر دانستند (Geo-Processors Pty Limited 2010).

همچنین تخمین زده می‌شود که گاز طبیعی مورد نیاز در تولید و حمل و نقل LNG تقریباً 21 تا 41 درصد بیشتر از انتشار دی‌اکسید کربن است که در سوزاندن گاز طبیعی مشاهده می‌شود، در حالی که تبدیل LNG به حالت قبلی خود نیز راه دیگری است که از طریق آن گازهای گلخانه‌ای تولید می‌شود. منتشر می شوند Geo-Processors Pty Limited) 2010). جدای از نگرانی‌های زیست‌محیطی، LNG همچنین با چندین حادثه بزرگ ناشی از انفجار در حین حمل و نقل همراه بوده است و برخی از آنها حادثه سال 1944 در اوهایو کلیولند است که در آن بیش از100 نفر کشته شدند. تصادف 1979 در لوسبی مریلند و در سال 2004 در اسکیدا الجزایر که در آن بیش از 20 نفر کشته و بیش از 50 نفر مجروح شدند

Huge Settlements) 2005).

چگونه مرزهای جغرافیایی بر تولید نفت/گاز تأثیر می گذارد

نفت در مناطق جغرافیایی مشخص تولید می‌شود. به عنوان مثال، نفت زیادی از منطقه خلیج فارس به عنوان یک منطقه جغرافیایی منحصر به فرد که به دلیل تولید نفت شناخته شده است، به دست می‌آید، اما نفت نیز از مناطق جغرافیایی خاصی مانند آلاسکا به دست می‌آید (Salas 2010، ص 1). با این حال، این تنها مناطق جغرافیایی روی زمین نیستند که دارای نفت هستند، زیرا مخازن "طلای سیاه" در سراسر زمین پراکنده شده‌اند. رابطه بین جغرافیا و تولید نفت این است که همه نفت به یک روش تولید نمی شود زیرا برخی از مناطق جغرافیایی به تولید نفت خام شیرین معروف هستند در حالی که برخی دیگر به تولید نفت خام ترش معروف هستند (Salas 2010، ص 1).

به عنوان مثال، ونزوئلا به تولید نفت خام ترش و عراق به تولید نفت خام شیرین معروف است. مشخص شده است که جغرافیای تولید نفت باعث درگیری های بین المللی زیادی شده است. همانطور که پیشتر اشاره شد، عراق کویت را متهم کرد که با استفاده از روش‌های حفاری عمودی، نفت این کشور را به سرقت برده است. این بعدها به جنگ خلیج فارس دامن زد. با این حال، تحولات جدید در اکتشاف نفت این واقعیت را آشکار می کند که ممکن است مناطق جغرافیایی جدیدی وجود داشته باشد که به طور بالقوه نفت خیز هستند. به عنوان مثال، بررسی زمین شناسی ایالات متحده اشاره می کند که دایره قطب شمال به طور بالقوه دارای برخی از بزرگترین مخازن نفت استفاده نشده در جهان است (2009 Li، ص 3).

تخمین زده می‌شود که دایره قطب شمال خانه بیش از نود میلیارد بشکه نفت باشد و این احتمالاً درست است زیرا اکتشافات نفتی در روسیه، کانادا و آلاسکا در حال حاضر نشان می‌دهد که احتمالاً 400 میدان نفتی به سمت شمال دایره قطب شمال وجود دارد. (2009 Li، ص 3) با این حال، گفته می‌شود که بیشترین مناطق بالقوه در دایره قطب شمال در سرزمین سبز و دریای بارنتس است (2009 Li، ص 3). گفته می شود در خلیج مکزیک، نفت در اعماق سرسام آوری وجود دارد و شرکت هایی مانند بریتیش پترولیوم (BP) در حفاری این نفت پیشتاز بوده‌اند. با این حال، موفقیت این شرکت را می‌توان عمدتاً به سرمایه‌گذاری سنگین فناوری انجام شده برای دستیابی به مخازن عمیق نفت در منطقه نسبت داد. به همین دلیل است که میدان اسب تندر در گذشته موفقیت چشمگیری داشته است (Salas 2010، ص 1).

نتیجه

فناوری ابزار بسیار مهمی در تولید نفت است. زیرا نفت خام به یک روش تولید نمی‌شود. شواهد نشان می‌دهد که بخشی از نفت تولید شده در چاه های عمیق دریا و برخی دیگر در خشکی به دست می‌آید. اهمیت فناوری به ویژه با این واقعیت تشدید می شود که ذخایر نفتی جهان به آرامی در حال تخلیه شدن هستند و ذخایر موجود در اعماق زمین مدفون می‌شوند. بنابراین فناوری در افزایش تولید نفت و در نتیجه افزایش عرضه آن در سطح جهانی مفید بوده است. همین امر را می توان در مورد حمل و نقل نیز گفت، زیرا راه های فن آوری جدید برای تسهیل حمل و نقل نفت به ایمن‌ترین و کارآمدترین راه های ممکن ابداع شده است. این امر به طور بالقوه هزینه و خطرات حمل و نقل نفت را کاهش می‌دهد و در نتیجه منجر به کاهش قیمت نفت می‌شود. از این مطالعه همچنین مشاهده می‌شود که جغرافیا بر تولید نفت خام تأثیر می‌گذارد به این معنا که مناطق مختلف جغرافیایی منجر به تولید متفاوت نفت خام می شود. به دلیل این تفاوت، مناطق مختلف یا نفت خام شیرین تولید می کنند یا ترش. با این وجود، می‌بینیم که اکتشاف مخازن نفتی بهره‌برداری نشده در مناطقی مانند دایره قطب شمال به شدت به سرمایه‌گذاری‌های فناوری که باید انجام شود بستگی دارد، زیرا میدان وسیع است و برخی از مخازن بسیار عمیق هستند. به طور جامع می‌توان نتیجه گرفت که فناوری نقش حیاتی در دسترسی، تولید و حمل و نقل نفت ایفا می‌کند.

مترجم: آتوسا نکویی/شرکت تجارت صنعتی فنون شرق

منابع

Bishop Interactive. (2009) How Does Underbalanced Drilling Work?

Bradner, M. (2005) New Drilling Technology Brings Profit to Slope Operations: Alaska’s North Slope Is the First to Use Widespread Application of Revolutionary Drilling Technologies.

Brook, G. (1998) Evaluation of Non-thermal EOR Techniques for Heavy Oil Production.

Bryant, R. (1989) Optimization of Microbial Formulations for Oil Recovery: Mechanisms of Oil Mobilization Transport of Microbesand Metabolites, and Effects of Additives.

Burgess, L. (2006) Enhanced Oil Recovery.

Chevron. (2010) Liquefied Natural Gas.

China Daily. (2010) U.S. Use of New Technologies in Texas and Other States Found That Large Oil Fields.

Engineering Students United. (2009) Environmental Impacts.

Geo-Processors Pty Limited. (2010) Petroleum and Coal Seam Gas.

Harding, R. (2011) Oil Price Holds Global Economy Hostage.

Huge Settlements. (2005) LNG Disaster Movie Makes Case.

Klachkov, A. (2009) Expanding Capacity for the Oil-Industry Pipe.

Lee, S. (2008) Enhanced Oil Recovery.

Li, M. (2009) Geographical Frontiers.

Los Angeles Times. (2011). A Closer Look at Deep-Water Drilling.

Peter, H. (2010) Oil in an American Imaginary.

Renewable Energy Institute. (2005) Enhanced Oil Recovery.

Salas, C. (2010) Petroleum Geography.

Schlumberger Limited. (2010) Technology Impact on Heavy Oil Development.

Schlumberger Limited. (2011) Directional Drilling.

Tanaka, S. (1992) Possible Contribution of Carbon Dioxide Flooding to Global Environmental Issues.