نفت شیل چیست ؟ / نفت شیل در ایران و جهان

نفت شیل چیست؟ نوع با کیفیتی از نفت خام است که از سنگ های حاوی این ماده که به سنگ شیل معروف می باشند استخراج می گردد. برای استخراج باید ابتدا سنگ های شیل را شکسته و سپس نفت را از آن استخراج کرد . شرکت های تولیدکننده با شکستن لایه های سنگ حاوی این ماده، اویل شیل (shale oil) را استخراج می نمایند. در بعضی موارد از تبدیل کروژن حاصله در سنگ ها نیز می توان این ماده را به دست آورد.

در شکل زیر نمونه ای از سنگ شیل را می توانید مشاهده نمایید:

پیشینه

نفت شیل یک از اولین منابع نفت معدنی بود که توسط انسان مورد استفاده قرار گرفت . از این نفت در قرن هفدهم در ایتالیا برای روشنایی چراغ ها بهره می بردند . در سال 1694 در بریتانیا سه نفر توانستند روشی را برای استخراج مقادیر زیاد نفت و قیر از سنگ نفت ارائه کنند و آن را به ثبت برسانند .

کشف نفت در خاور میانه در اوایل قرن نوزدهم میلادی ، باعث توقف تولید نفت به این شکل تا اوایل قرن بیست و یکم شد . با پیشرفت تکنولوژیهایی مانند حفر افقی و تزریق پر فشار سیال و همچنین افزایش مشکلاتی که در زمینه استخراج نف خام از چاه های معمولی وجود دارد ، نفت شیل دوباره به عنوان یک منبع با ارزش انرژی مورد توجه قرار گرفته است . یکی از موارد موفق در این زمینه استخراج گاز شیل در تگزاس آمریکا در 1980 اتفاق افتاد ، جایی که جورج میچل (George Mitchell) توانست با ترکیب حفر افقی و تزریق پر فشار سیال ، گاز طبیعی را به صورت امن و اقتصادی استخراج کند .

این کشف باعث به وجود آمدن تغییراتی در بازار و تولید انرژی گذاشت به گونه ای که کشوری مانند آمریکا را به صدر تولید کنندگان نفت در جهان کرده است . در جدول زیر هزینه متوسط تولید هر بشکه نفت خام در کشورهای مختلف نمایش داده شده است .

تفاوت میان نفت مخزن و نفت شیل

شیل در مقایسه با نفت مخزن دو تفاوت اصلی دارد: 1. سیالیت و قابلیت جابه جایی (بر روی نحوه استخراج و … تاثیر می گذارد) 2. خصوصیات (به نفت شیل، سبک هم گفته می شود زیرا ترکیبات هیدروکربنی موجود در آن دارای مولکول هایی با تعداد اتم های کربن کمتری هستند).

مخازن انواع مختلفی دارند اما در اکثر آنها عموما نفت، گاز طبیعی، آب و برخی ترکیبات دیگر در بین دو لایه سنگی به دام افتاده اند. برای استخراج این نوع نفت خام (در حال حاضر بیشترین تولید جهان به همین صورت است)، زمین را حفر می کنند تا به لایه نفت خام برسند و سپس آن را استخراج می کنند. استخراج از این نوع مخازن به دلیل مایع و روان بودن بسیار آسان بوده و با هزینه بسیار پایینی صورت می گیرد.

بر خلاف مخازنی که نمونه ای از آن را در شکل بالا می توان مشاهده کرد، نفت شیل در خلل و فرج و همراه با سنگ های شیل به دام افتاده است، این عامل عملا خاصیت سیالیت را از آنها می گیرد و نمیتوان توسط پمپ و روش های معمول آن را استخراج کرد. همین امر باعث شده است که استخراج این ترکیبات بسیار دشوارتر و هزینه بر تر باشد.

منابع  موجود در دنیا

نفت شیل (Shale oil) آمریکا و کانادا از معروفترین منابع این ماده هستند. این معادن مدت زمان زیادی است که کشف شده اند اما به دلیل هزینه بالای استخراج، قابل استفاده نبوده اند. در سال های اخیر و با افزایش قیمت اویل خام در بازار های جهانی، استخراج نفت شل توجیه اقتصادی پیدا کرده است. بر اساس پیش بینی ها در چند سال آینده کشور آمریکا تولیدات خود را تا حدود 10 میلیون بشکه در روز رسانده و به مدت چندین سال به بزرگترین تولید کننده نفت خام جهان تبدیل خواهد شد.  

نفت شیل در ایران

با توجه به اینکه در حالت عادی هزینه تولید هر بشکه نفت خام در ایران حدودا 10 دلار است، استخراج  شیل تا کنون جدی نگرفته شده است. یکی از میادین بزرگی که در سال های اخیر کشف شد، در استان لرستان قرار دارد و باور کارشناسان بر این است که این میدان نفتی 2 میلیارد بشکه ظرفیت دارد. 

اویل استخراج شده از این سنگ ها حاوی ناخالصی هایی مانند سولفور می باشد که در ادامه به چگونگی روند استخراج و پالایش این محصول بیشتر می پردازیم.

مراحل تبدیل این ماده به شکل قابل استفاده را در زیر می توانید مشاهده نمایید:

چگونه نفت شیل استخراج و تولید می شود؟!

در ابتدا و برای به دست آوردن این ماده چیزی حدود 2 مایل به حفاری می پردازند تا به جایی برسند که شل های نفتی و نفت خام موجود می باشد. سپس در طی فرایندی آب ، شن و ماسه و مواد شیمیایی را با فشار پمپ می کنند تا سنگ ها دچار شکستگی شوند و نفت آزاد گردد. شن و ماسه ی پمپ شده موجب می گردد این شکستگی ها باز بمانند و اویل به خوبی آزاد گردد و به چاه منتقل شود. گاهی برای شکاف های عمیق تر سنگ ها را طی چندین مرحله شکاف می دهند تا محصول بیشتری و با سرعت بالاتری آزاد گردد.

با پیشرفت علم و فناوری روش های نوین تری برای حفاری این ماده ی مهم جایگزین روش های پیشین گردید.

در روش جدید تر که به حفاری افقی معروف می باشد، بعد از حفاری و رسیدن به مکان مورد نظر، حفاری را با یک زاویه ی 90 درجه منحرف می نمایند.این چاه افقی می تواند دو مایل ادامه داشته باشد. با اینکه کمپانی های زیادی تا سال 2004 از این روش برای استخراج شل کمک می گرفتند اما این روش روشی مقرون به صرفه به حساب نمی آمد تا اینکه در سال 2009 شرکت اویل و گاز بریگهام توانست این روش را توسعه دهد و به یکی از بهترین روش ها برای به دست آوردن نفت شیل تبدیل نماید. اما این روش معایب خاص خود را نیز دارا می باشد از جمله ی این معایب می توان به استفاده ی فراوان آب در هنگام استخراج اویل شل، سختی در تهیه ی این حجم از آب و احتمال خطر به وجود آمدن زلزله نیز اشاره نمود.

روش های دیگر

تکنیک های فراوانی برای استخراج این ماده وجود دارد که می توان آن ها را به دسته بندی زیر تقسیم نمود.

• روش های حرارتی
• هیدروژناسیون زیر زمینی
• ایجاد شکاف در سنگ نفت
• سیالات
• و…

یکی از روش هایی که برای استخراج این ماده به وفور مورد استفاده قرار می گیرد روش های حرارتی است.

در این روش که خسارات کمی نیز به محیط زیست وارد می کند. سنگ را در دمای 370 درجه ی سانتی گراد حرارت می دهند و محصول حاصله را با کمک حفر چاه جمع آوری می نمایند. آمریکای شمالی، کشور های خاورمیانه و اقیانوسیه جز سه منطقه ی بزرگ مخازن شیل می باشند.

پالایش نفت شیل

اویلی که از این طریق به دست می آید دارای ناخالصی هایی می باشد که حتما قبل از استفاده به عنوان خوراک پالایش شود.روش هایی که برای پالایش این ماده مورد استفاده قرار می گیرد به قرار زیر است:

• تقطیر
• فیلتر کردن
• روش های حرارتی
• پیرولیز
• روش های شیمیایی

در نمودار زیر می توانید به طور خلاصه راه های پالایش این نوع ماده را مشاهده نمایید:

کاربرد ها:

 به صورت غیر پالایش شده در صنایع زیر استفاده می نمایند:

• سوخت
• سیمان
• تولید هیدروژن
• تولید برق
• محصولات دیگر

سیمان:

بعد از پالایش شیل، مواد باقی مانده از این ترکیبات هیدروکربنی در تهیه ی کلینکر سیمان مورد استفاده قرار می گیرد.

سوخت خام

به عنوان سوخت خام در زیر دریایی ها سوخت جت ها و تهیه ی کربن سیاه و… مورد استفاده قرار می گیرد.

تولید هیدروژن

از مواد اولیه ی این ماده در تهیه و تولید گاز هایی مانند کربن دی اکسید، کربن مونوکسید ، هیدروژن و سایر گاز ها به طور معمول استفاده می نمایند.

تولید برق

در روشی نوین با کمک سنگ های نفت حاوی هیدروکربن و مخلوط شدن آن با سیلیسیم دی اکسید برق تولید می گردد.

محصولات دیگر

از این محصول و همچنین مواد باقی مانده از آن برای تولید محصولات دیگر استفاده می نمایند از این محصولات می توان به فیبر های کربن فعال، پر کننده های طبیعی لاستیک و پروپیلن اشاره نمود.

بازار جهانی

بازار نفت خام و تولید نفت شیل در سال 2008 از 450.000 بشکه در روز به چیزی حدود 5 میلیون بشکه در روز افزایش یافته است و اکنون بیش از نیمی از کل تولید نفت خام ایالت متحده ی آمریکا را تشکیل می دهد.

این افزایش تولید در مقیاس جهانی بی نظیر است. در سال 2017 ایالت متحده ی آمریکا به بزرگترین کشور تولید کننده ی نفت خام با میانگین حدودی 14.6  میلیون بشکه در روز و با 2 میلیون بشکه بیشتر از عربستان لقب بزرگترین تولید کننده را به خود اختصاص داد. این میزان تولید را آمریکا مدیون شیل موجود می باشد.  در شکل زیر روندی از تولید این محصول و قیمت اویل آورده شده است. تولید این ماده در زمانی توجیه اقتصادی خواهد داشت که قیمت نفت خام بالا باشد.

منبع : موسسه مبتکران شیمی

منابع:

Amadeo, K. (n.d.). Pros and Cons of Shale Oil Production. Retrieved March 5, 2019, from https://www.thebalance.com/what-is-shale-oil-and-how-is-it-produced-3306195

What is Oil Shale? (n.d.). Retrieved March 5, 2019, from https://www.ucsusa.org/clean-vehicles/clean-fuels/what-is-oil-shale

Federal Reserve Bank of St. Louis. (2018, May 15). The Rise of Shale Oil. Retrieved March 5, 2019, from https://www.stlouisfed.org/on-the-economy/2018/may/rise-shale-oil