تعريف الصخر الزيتي وكذلك خصائص الصخر الزيتي، كما سنوضح احتياطي الصخر الزيتي في العالم، وكذلك سنقوم بذكر استخدامات الصخر الزيتي، كما سنقدم التركيب الكيميائي للصخر الزيتي، وكذلك سنذكر أيضًا كيفية استخراج النفط من الصخر الزيتي، كما سنتحدث عن طرق استخراج الزيت من الصخر الزيتي، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعونا.
تعريف الصخر الزيتي
يُعدّ الصخر الزيتي (بالإنجليزية: Oil shale) نتاجاً لعملية التحلل الحراري، والتي تتمثّل بتسخين الصخور الرسوبية المُحتوية على بعض المواد الأسفلتية أو البيتومينية الصلبة المعروفة باسم الكيروجين (بالانجليزية: Kerogen)، وينتج عن هذا التسخين إطلاق بعض السوائل الشبيهة بالسوائل النفطية.
خصائص الصخر الزيتي
– يمكن تحويله من خلال طرق المعالجة المتقدمة إلى زيت صخري وهيدرات أخرى.
– يشتق إلى حد كبير من الطحالب، فبعد التسخين والتكرير، يكون الزيت الصخري مطابقًا كيميائيًا للبترول التقليدي.
– يتم استخراج الزيت الصخري باستخدام طرق عديدة من طرق التعدين التقليدية، مثل: الحفرة المفتوحة أو الشريط أو التعدين، ثم يتم نقل الصخر الزيتي إلى المعالجة.
– يوجد هنالك حوالي 1 تريليون برميل من موارد النفط الصخري القابلة للاسترداد اقتصاديًا وفقاً لوكالة الطاقة الدولية.
– يعتبر مصدر كبير غير مستغل للهيدروكربونات الغنية بالكيروجين، والكيروجين هو: مادة عضوية طبيعية صلبة غير القابلة للذوبان تنتج الزيت عند التسخين.
– يقدر مكتب الولايات المتحدة للبترول البحري أن حوالي 1.6 تريليون برميل من النفط موجودة في الصخر الزيتي حول العالم.
– يعتمد تصنيف الزيت الصخري على رواسب البيئة، والمواد العضوية، والكائنات الأولية التي تُشتق منها المادة العضوية.
– يُستخرج من الصخر الزيتي الزيت الصخري بطرق الاستخراج الحراري، فعادةً ما يكون الزيت الصخري الخام خفيفًا وحلوًا محتوى منخفضاً من الكبريت.
– يتم إنتاج الزيت الصخري على السطح من خلال التعدين أو باستخدام طرق الموقع التي تستخرج السائل مباشرة من الخزان دون جلب أي صخر إلى السطح للمعالجة.
– يعرف بأنه صخر غني بالمواد العضوية التي عند تسخينها تتفكك وتطلق الهيدروكربون، يمكن اعتبار الصخر الزيتي بمثابة مقدمة للنفط والغاز الطبيعي.
– يعرف بأنه زيت خام اصطناعي يمكن معالجته وتكريره إلى منتجات بترولية أخرى مثل الديزل والبنزين ووقود الطائرات.
– تم استخدام الصخر الزيتي من قِبَل الحضارات القديمة كحضارة ما بين النهرين (بلاد الرافدين) في تعبيد الطرق.
– تم استخدام الصخر الزيتي من قبل الدول الأوروبية بعد حرقه، ثم قاموا بإعادة تكريره لاستخدامه كمصدر للوقود، حيث يقومون بحرقه لتوليد الكهرباء.
احتياطي الصخر الزيتي في العالم
– تشير المعلومات الإحصائية إلى وجود حوالي 600 موقع لمخزونات الصخر الزيتي في27 دولة حول العالم. ولا توجد أرقام مثبتة عن الاحتياطات ولكن يشار إلى الموارد التي يمكن استخراجها ضمن القيود الاقتصادية والقدرات التقنية. ويُعد تعريف الاحتياطات أمراً صعباً نظراً لأن التركيب الكيميائي للزيت الصخري يختلف مع أنواع الصخر الزيتي إضافة إلى محتوى الكيروجين وتقنيات الاستخراج. ويقدِّم (الجدول 1) تقديرات عن المخزونات العالمية للصخر الزيتي مع إشارة للدول التي تزيد مواردها من الزيت، الذي يمكن استخلاصه عن 10 مليارات برميل وبحسب هذه المعلومات، يقدر إجمالي المخزونات العالمية للزيت الصخري بحوالي 2,800 مليار برميل، يوجد أكثر من %75 منها في أمريكا وعلى سبيل المثال، يحتوي حقل (غرين ريفر) في ولاية كولورادو الأمريكية أكبر مخزون للزيت الصخري في العالم، يصل إلى حوالي 1,500 مليار برميل.
استخدامات الصخر الزيتي
1- استخدامه للوقود:
يُعتمد على الصخر الزيتي في العديد من الدول كمصدر للوقود، فعند حرقه يتمّ توليد الطاقة الكهربائية.
2- الصناعات الكيميائيّة:
يُعدّ الصخر الزيتي عنصرًا مهمًا في الصناعات الكيميائيّة، كما أنّه يُستخدَم كمنتج ثانوي في إنتاج الأسمنت.
3- استخدام الزيت الصخري في العديد من المجالات:
تمّ استخدام الصخر الزيتي منذ آلاف السنين، فقد تمّ استخدامه لتعبيد الطرق وسدّ الشقوق في السفن، بالإضافة إلى إشعال السهام أثناء المعارك، ودخل في تكوينات الفسيفساء المزخرفة، كما أنّه يُستخدم في مجموعة متنوعة من المنتجات بما في ذلك صناعة شمع البارافين، كما يتمّ تسخينه لاستخراج النفط.
التركيب الكيميائي للصخر الزيتي
تتكون الصخور الزيتية من مادة عضوية صلبة مغمورة في مصفوفة معدنية غير عضوية كيميائيًا، ويتكون المحتوى المعدني أساسًا من السيليكون والكالسيوم والألمنيوم و المغنيسيوم والحديد، والصوديوم والبوتاسيوم الموجود في معادن سيليكات وكربونات وأكسيد وكبريتيد، والتركيب الكيميائي للمواد العضوية هو متغير، وتتكون أساسا من الجزيئات العضوية المعقدة التي تحتوي على الهيدروجين والكربون وكذلك كميات معينة من العناصر الأكسجين والميتريك والكبريت، وقد تؤثر العناصر المغايرة للمادة على آثار الزيت المستخرج من الصخر، مما يؤثر في كثير من الأحيان على اختيار عمليات التحسين والتكرير.
وتعرف أحيانا الصخور من مناطق مختلفة وأصول جيولوجية مختلفة عن محتوى تلك العناصر الحاسمة، فعلى سبيل المثال، من المعروف أن الصخر الزيتي Kukersite في استونيا هو غني بالأكسجين، وإن الصخر الزيتي الذي نشأ في بيئات البحيرة المالحة، مثل صخور GRF في غرب الولايات المتحدة، يميل إلى أن يكون غنيًا بـ النيتروجين، في حين أن الصخور الزيتية البحرية كتلك الموجودة في المغرب ومصر وفلسطين والأردن غنية بالكبريت.
كيفية استخراج النفط من الصخر الزيتي
يتعرض الصخر الزيتي الى الكثير من العمليات الكيميائية لكي نستطيع استخلاص المواد المطلوبة حيث يتم تسخين الصخر الزيتي الى درجات حرارة تزيد عن 300 درجة مئوية، ومع غياب الاوكسجين، ينتج زيت الصخر الزيتي والذي يعد نوعا من النفط الخام الصناعي.
طرق استخراج الزيت من الصخر الزيتي
1- المعالجة في الموقع:
يوجد طرق مختلفة لمعالجة الصخر داخل الموقع إلا أنها لا تزال في مراحلها التجريبية، ولم تحقق بعد مستويات الإنتاج التجاري العالية، حيث تتم المعالجة في الموقع باستخراج زيت الصخر عن طريق تسخين الصخر الزيتي مباشرة تحت الأرض خلال فترات زمنية أطول بكثير، ودرجات حرارة أكثر انخفاضاً.
2- المعالجة خارج الموقع:
يتم استخراج الزيت من الصخر الزيتي خلال هذه العملية عن طريق طرق التعدين التقليدية، مثل: التعدين السطحي، أو التعدين تحت الأرض، وبعد ذلك يتم نقل الصخر الزيتي إلى وحدات المعالجة التي يتم فيها إعادة تسخين الصخر الزيتي في عملية الانحلال الحراري، وفي ظل درجات الحرارة العالية سيتحلل الكيروجين المكون للصخر الزيتي بسرعة.
