نفط صخري

النفط الصخري Shale oil هونفط غير قياسي ينتج من الصخر الزيتي الشظايا الصخرية بواسطة التحلل الناتج عن الحرارة العالية أوالهدرجة أوالانحلال الحراري. هذه العمليات تحول المواد العضوية داخل الصخر (kerogen) إلى زيت وغاز اصطناعي. يمكن استعمال النفط الناتج على الفور كوقود أو تمت ترقيته لتلبية مواصفات مصفاة المواد الأولية بإضافة هيدروجين وإزالة الشوائب مثل الكبريت والنيتروجين. يمكن استعمال المنتجات المكررة لنفس الأغراض مثل تلك المشتقة من النفط الخام.

يستخدم مصطلح "النفط الصخري" أيضًا للنفط الخام المنتج من الصخر الزيتي من التكوينات الأخرى منخفضة النفاذية. ومع ذلك ، للحد من خطر الخلط بين النفط الصخري المنتج من الصخر الزيتي والنفط الخام في الصخر الحامل للزيت ، يفضل مصطلح "النفط الثقيل" بالنسبة للأخير. توصي وكالة الطاقة الدولية باستخدام المصطلح "النفط الثقيل المخفف" ويستخدم تقرير موارد الطاقة العالمية لعام 2013 الصادر عن مجلس الطاقة العالمي المصطلح "النفط الثقيل" للزيت الخام في الصخر الزيتي.

التاريخ

ثلاثة أكوام من الصخر الزيتي في غرب لوثيان ، مرشد على صناعة زيت الپارافين المبكر في اسكتلندا في القرن التاسع عشر

كان النفط الصخري أحد المصادر الأولى لـ النفط المعدني التي يستخدمها البشر. في القرن العاشر ، وصف الفيزيائي العربي مسوي المارديني (ميسوالأصغر) لأول مرة طريقة لاستخراج النفط من "نوع من الصخر الزيتي".. كما ورد أنه تم استخدامه في سويسرا والنمسا في أوائل القرن الرابع عشر. في عام 1596 ، خط الطبيب الشخصي فريدريك الأول ، دوق ڤورتمبرگ خصائصه العلاجية. تم استخدام النفط الصخري لإضاءة شوارع مودينا ، إيطاليا في مطلع القرن الثامن عشر. منح التاج البريطاني براءة اختراع في عام 1694 لثلاثة أشخاص "وجدوا طريقة لاستخراج وصنع كميات كبيرة من القار والقطران والنفط من نوع من الحجر." تم بيع المنتج المقطر لاحقًا باسم "زيت بريتون البريطاني" ، قيل أنه "تمت تجربته من قبل أشخاص متنوعين في آلام وأوجاع مع فائدة كبيرة." تم تأسيس الصناعات الحديثة استخراج النفط الصخري في فرنسا خلال ثلاثينيات القرن التاسع عشر وفي اسكتلندا خلال أربعينيات القرن التاسع عشر. تم استخدام النفط كوقود ، وزيوت التشحيم وزيت المصباح ؛ خلقت الثورة الصناعية طلبًا إضافيًا على الإضاءة. كان بمثابة بديل لندرة زيت الحوت المتزايدة والمكلفة.

خلال أواخر القرن التاسع عشر ، تم بناء مصانع استخراج النفط الصخري في أستراليا والبرازيل والولايات المتحدة. وأنتجت الصين وإستونيا ونيوزيلندا وجنوب إفريقيا وإسبانيا والسويد وسويسرا النفط الصخري في أوائل القرن العشرين. أدى اكتشاف النفط الخام في الشرق الأوسط خلال منتصف القرن إلى توقف معظم هذه الصناعات ، على الرغم من حتى إستونيا وشمال شرق الصين حافظتا على صناعات الاستخراج في أوائل القرن الحادي والعشرين. استجابة لارتفاع تكاليف البترول في مطلع القرن الحادي والعشرين ، بدأت عمليات الاستخراج أوتم استكشافها أوتم تجديدها في الولايات المتحدة والصين وأستراليا والأردن.

عملية الاستخلاص

يتم استخراج النفط الصخري عن طريق الانحلال الحراري أوالهدرجة أوالذوبان الحراري للصخر الزيتي. يتم الانحلال الحراري للصخور في فرن تقطير ، تقع إما فوق سطح الأرض أوداخل التكوين الصخري نفسه. اعتبارًا من عام 2008 ، تقوم معظم صناعات الصخر الزيتي بإجراء عملية استخراج النفط الصخري بعد تعدين الصخور وسحقها ونقلها إلى منشأة تقطير معوجة ، على الرغم من حتى الكثير من التقنيات التجريبية تؤدي العملية في مكانها (في المسقط). تختلف درجة الحرارة التي يتحلل بها الكيروجين إلى هيدروكربونات قابلة للاستخدام مع النطاق الزمني للعملية ؛ تبدأ عملية التحلل والتنقية فوق الأرض في 300 °م (570 °ف), لكنها تتقدم بسرعة أكبر وبشكل تام عند درجات حرارة أعلى. يحدث التحلل بسرعة أكبر عند درجة حرارة بين 480 and 520 °م (900 and 970 °ف).

تستخلص الهدرجة والتذويب الحراري (عمليات السوائل التفاعلية) النفط باستخدام مانحات الهيدروجين ، مذيبات ، أومزيج من هذه. ينطوي الذوبان الحراري على تطبيق المذيبات عند درجات حرارة وضغوط مرتفعة ، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج النفط عن طريق تحطيم روابط المواد العضوية المذابة. تنتج الطرق المتنوعة النفط الصخري بخصائص مختلفة.

يكمن المقياس الأساسي لصلاحية استخراج النفط الصخري في نسبة الطاقة التي ينتجها الصخر الزيتي إلى الطاقة المستخدمة في التعدين والمعالجة ، وهي نسبة تعهد باسم "الطاقة المرتجعة على الطاقة المستثمرة" (EROEI). يعني EROEI من 2 (أونسبة 2: 1) أنه لإنتاج 2 برميل من النفط العملي يجب حرق / استهلاك ما يعادل طاقة برميل واحد من النفط. قدرت دراسة أجريت عام 1984 حتى EROEI لمختلف رواسب النفط الصخري المعروفة تتراوح بين 0.7-13.3. تشير دراسات أحدث إلى حتى EROEI من الصخر الزيتي تكون 1-2: 1 أو2-16: 1 - اعتمادًا على ما إذا كانت الطاقة الذاتية تُحسب على أنها تكلفة أويتم استبعاد الطاقة الداخلية ويتم حساب الطاقة المستجرة فقط كمدخلات.أبلغت Royal Dutch Shell عن EROEI من ثلاثة إلى أربعة في عام 2006 فيما يتعلق بتطورها "في المسقط" في "مشروع أبحاث الماهوگاني."

تختلف كمية النفط التي يمكن استردادها أثناء إعادة التنقية باختلاف النفط الصخري والتكنولوجيا المستخدمة. حوالي سدس الصخر الزيتي في تكوين النهر الأخضر له عائد مرتفع نسبيًا 25 to 100 غالون أمريكيs (95 to 379 ل; 21 to 83 غالون إمب) من النفط الصخري لكل طن من الصخر الزيتي ؛ حوالي ثلث العائد منعشرة to 25 غالون أمريكيs (38 to 95 ل; 8.3 to 20.8 غالون إمب) لكل طن. (عشرة gal/ton أميركي ما يقرب من 3.4 طن من النفط لكل 100 طن من الصخر الزيتي.) حوالي نصف الصخر الزيتي في تكوين النهر الأخضر ينتج أقل منعشرة gal/ton أميركي.

نشر منتجوالنفط الصخري العالميون عائداتهم لعملياتهم التجارية. Fushun Mining Group تشير إلى إنتاج 300.000 طن سنويًا من نفط الصخر الزيتي من 6.6 مليون طن من الصخر الزيتي ، محصولًا بنسبة 4.5٪ بالوزن. تدعي VKG Oil إنتاج 250.000 طن من النفط سنويًا من 2 مليون طن من الصخر الزيتي ، بمردود 13٪. تنتج Petrobras في مصنعها Petrosix 550 طنًا من النفط يوميًا من 6200 طن من الصخر الزيتي ، بمردود 9٪.

الخصائص

تختلف خصائص نفط الصخر الزيتي اعتمادًا على هجريبة النفط الصخري الأصلي وتكنولوجيا الاستخراج المستخدمة. مثل النفط التقليدي ، يعد النفط الصخري مزيجًا معقدًا من الهيدروكربونات ، ويتميز باستخدام الخصائص الكلية للزيت. يحتوي النفط الصخري عادةً على كميات كبيرة من الأوليفين والهيدروكربونات العطرية . يمكن حتى يحتوي النفط الصخري أيضًا على كميات كبيرة من ذرة في حلقة مركب دوري غير ذرة كربون. تشتمل الهجريبة النموذجية لنفط الصخر الزيتي على 0.5-1٪ من الأكسجين ، و1.5-2٪ من النيتروجين و0.15-1٪ من الكبريت ، وتحتوي بعض الترسبات على ذرات غير متجانسة. غالبًا ما تتواجد الجسيمات المعدنية والمعادن أيضًا. بشكل عام ،قد يكون النفط أقل ميوعة من النفط الخام ، ليصبح قابلاً للصب عند درجات حرارة بين 24 and 27 °م (75 and 81 °ف), بينماقد يكون النفط الخام التقليدي ممكناً للصب في درجات حرارة بين −60 to 30 °م (−76 to 86 °ف); تؤثر هذه الخاصية على قدرة النفط الصخري على النقل في خطوط الأنابيب الحالية.

يحتوي النفط الصخري على هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات وهي مسرطنة. وقد تم وصف حتى النفط الحجري الخام له إمكانات مسرطنة خفيفة يمكن مقارنتها ببعض منتجات التكرير الوسيطة ، في حين حتى النفط الصخري المطور له إمكانات مسرطنة أقل حيث يعتقد حتى معظم العطريات متعددة الحلقات تتحلل بواسطة الهدرجة. تصنف منظمة الصحة العالمية النفط الصخري على أنه مسرطنات المجموعة 1 للبشر.

الترقية

على الرغم من حتى النفط الصخري الخام يمكن حرقه على الفور كزيت وقود ، إلا حتى الكثير من تطبيقاته تتطلب ترقيته. تتطلب الخصائص المتنوعة للنفط الخام معالجة مسبقة مختلفة قبل حتى يتم إرسالها إلى مصفاة نفط تقليدية.

تعيق الجسيمات النفط الخام في عمليات المصب. يشكل جميع من الكبريت والنيتروجين ملوثات للهواء. يدمر الكبريت والنيتروجين ، بالإضافة إلى الزرنيخ والحديد اللذين قد يحدثان موجودين ، أيضًا المحفزات المستخدمة في التكرير. تشكل الأولفينات رواسب غير قابلة للذوبان وتسبب عدم الاستقرار. والأكسجين الموجود في النفط ،والموجود بمستويات أعلى من النفط الخام ، يصلح لتشكيل الجذور الحرة المتلفة. فالهدرجة يمكن حتى تعالج هذه المشاكل وتؤدي إلى منتج مماثل لـ النفط الخام المعياري. يمكن إزالة الفينول أولاً عن طريق استخراج المياه. تتطلب ترقية نفط الصخر الزيتي في وقود النقل تعديل نسب الهيدروجين - الكربون بإضافة الهيدروجين (تكسير روابط الهيدروجين) أوإزالة الكربون (فحم الكوك).

يمكن استعمال الزيت الصخري الناتج عن بعض التقنيات ، مثل عملية Kiviter ، دون الحاجة إلى مزيد من التطوير كمكون للزيوت وكمصدر الفينول المركب. يمكن أيضًا استخدام زيوت التقطير الناتجة عن عملية Kiviter في صورة مخفف للزيوت الثقيلة الناشئة عن البترول وكمضافات تعزيز لاصقة في مواد البيتومين مثل الأسفلت.

الاستخدام

قبل الحرب العالمية الثانية ، تم ترقية النفط الصخري إلى حد بعيد لاستخدامه كوقود للنقل. بعد ذلك ، تم استخدامه كمادة خام للمواد الوسيطة الكيميائية ، والمواد الكيميائية النقية والراتنجات الصناعية ، وخشب حافظ للسكك الحديدية . اعتبارًا من عام 2008 ، يتم استخدامه في المقام الأول كزيت تسخين ووقود بحري ، وبدرجة أقل في إنتاج مواد كيميائية مختلفة.

إن هجريز الزيت الحجري للمركبات ذات درجة الغليان العالية مناسب لإنتاج نواتج التقطير الوسطى مثل الكيروسين ، وقود الطائرات ووقود الديزل. التكسير الإضافي للروابط يمكن حتى تخلق الهيدروكربونات الأخف المستخدمة في البنزين.

الاحتياطيات والانتاج

وقدرت احتياطيات النفط الصخري القابلة للاستخراج تقنيا في الآونة الأخيرة بحوالي 2.8 to 3.3 تريليون برميلs (450×10^⁹ to 520×10^⁹ م³) من النفط الصخري ، مع أكبر احتياطي في الولايات المتحدة ، والذي يعتقد أنه يمتلك 1.5–2.6 تريليون برميلs (240×10^⁹–410×10^⁹ م³). وقد قدر الإنتاج العالمي من النفط الصخري بـ 17,700 برميل لكل يوم (2,810 م³/ي) في عام 2008. وكان المنتجون الرئيسيون الصين (7,600 برميل لكل يوم (1,210 م³/ي)), إستونيا (6,300 برميل لكل يوم (1,000 م³/ي)), والبرازيل (3,800 برميل لكل يوم (600 م³/ي)).

تم إيقاف إنتاج النفط الصخري بسبب الصعوبات التقنية والتكاليف. في مارس 2011 ، قامت الولايات المتحدة مخط إدارة الأراضي بالتشكيك في المقترحات في الولايات المتحدة للعمليات التجارية ، مشيرة إلى أنه "لا توجد طرق مجدية اقتصاديًا معروفة حتى الآن لاستخراج ومعالجة النفط الصخري لأغراض تجارية."

انظر أيضاً

Oil shale gas
Underground coal gasification

المراجع

^ Reinsalu, Enno; Aarna, Indrek (2015). "About technical terms of oil shale and shale oil" (PDF). Oil Shale. A Scientific-Technical Journal. 32 (4): 291–292. doi:10.3176/oil.2015.4.01. ISSN 0208-189X. Retrieved 2016-01-16.
^ IEA (2013). World Energy Outlook 2013. OECD. p. 424. ISBN .
^ (PDF). World Energy Council. 2013. p. 2.46. ISBN . Archived from the original (PDF) on 2014-02-21. Retrieved 2014-04-04.
^ Dostrovsky, I. (1988). . Cambridge University Press. p. 18. ISBN . Retrieved 2009-06-02.
^ Forbes, R.J. (1970). A Short History of the Art of Distillation from the Beginnings Up to the Death of Cellier Blumenthal. Brill Publishers. pp. 41–42. ISBN .
^ "Oil Shale" (PDF). Colorado School of Mines. 2008: 2. Retrieved 2008-12-24.
^ Moody, Richard (2007-04-20). "Oil & Gas Shales, Definitions & Distribution In Time & Space. In The History of On-Shore Hydrocarbon Use in the UK" (PDF). Geological Society of London: 1. Archived from the original (PDF) on 2012-02-06. Retrieved 2009-01-10.
^ Louw, S.J.; Addison, J. (1985). Seaton, A. (ed.). "Studies of the Scottish oil shale industry. Vol.1 History of the industry, working conditions and mineralogy of Scottish and Green River formation shales. Final report on US Department of Energy" (PDF). Institute of Occupational Medicine: 35. DE-ACO2 – 82ER60036. Archived from the original (PDF) on 2011-07-26. Retrieved 2009-06-05. CS1 maint: uses authors parameter (link)
^ Cane, R.F. (1976). Teh Fu Yen; Chilingar, George V. (eds.). . Amsterdam: Elsevier. p. 56. ISBN . Retrieved 2009-06-05.
^ Forbes, R.J. (1970). . Brill Publishers. p. 250. ISBN . Retrieved 2009-06-02.
^ Francu, Juraj; Harvie, Barbra; Laenen, Ben; Siirde, Andres; Veiderma, Mihkel (May 2007). "A study on the EU oil shale industry viewed in the light of the Estonian experience. A report by EASAC to the Committee on Industry, Research and Energy of the European Parliament" (PDF). European Academies Science Advisory Council: 1, 5, 12. Retrieved 2011-05-07.
^ Doscher, Todd M. "Petroleum". MSN Encarta. Archived from the original on 2008-04-21. Retrieved 2008-04-22.
^ "Oil Shale". American Association of Petroleum Geologists. Retrieved 2008-03-31.
^ Dyni, John R. (2010). "Oil Shale" (PDF). In Clarke, Alan W.; Trinnaman, Judy A. (eds.). Survey of energy resources (22 ed.). World Energy Council. pp. 93–123. ISBN .
^ Dyni, John R. (2006). "Geology and resources of some world oil-shale deposits. Scientific Investigations Report 2005–5294" (PDF). United States Department of the Interior, United States Geological Survey: 1–42. Retrieved 2007-07-09.
^ Koel, Mihkel (1999). "Estonian oil shale". Oil Shale. A Scientific-Technical Journal (Extra). ISSN 0208-189X. Retrieved 2008-12-24.
^ Luik, Hans (2009-06-08). "Alternative technologies for oil shale liquefaction and upgrading" (PDF) in International Oil Shale Symposium.. Retrieved on 2009-06-09.
^ Gorlov, E.G. (October 2007). "Thermal Dissolution Of Solid Fossil Fuels". Solid Fuel Chemistry. 41 (5): 290–298. doi:10.3103/S0361521907050047. ISSN 1934-8029.
^ Koel, Mihkel; Ljovin, S.; Hollis, K.; Rubin, J. (2001). "Using neoteric solvents in oil shale studies" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 73 (1): 153–159. doi:10.1351/pac200173010153. ISSN 0033-4545. Retrieved 2010-01-22.
^ Baldwin, R. M.; Bennett, D. P.; Briley, R. A. (1984). "Reactivity of oil shale towards solvent hydrogenation". American Chemical Society. Division of Petroleum Chemistry. 29 (1): 148–153. ISSN 0569-3799. OSTI 6697587.
^ Cleveland, Cutler J.; Costanza, Robert; Hall, Charles A. S.; Kaufmann, Robert (1984-08-31). "Energy and the U.S. Economy: A Biophysical Perspective" (PDF). Science. 225 (4665): 890–897. doi:10.1126/science.225.4665.890. ISSN 0036-8075. PMID 17779848. Retrieved 2007-08-28.
^ Brandt, Adam R. (2009). "Converting Green River oil shale to liquid fuels with the Alberta Taciuk Processor: energy inputs and greenhouse gas emissions". Energy & Fuels. 23 (12): 6253–6258. doi:10.1021/ef900678d. ISSN 0887-0624. (يتطلب اشتراك).
^ "Oil Shale Test Project. Oil Shale Research and Development Project" (PDF). Shell Frontier Oil and Gas. 2006-02-15. Archived from the original (PDF) on 2008-05-27. Retrieved 2007-06-30.
^ Reiss, Spencer (2005-12-13). "Tapping the Rock Field". WIRED Magazine. Retrieved 2007-08-27.
^ "Fact Sheet: U.S. Oil Shale Resources" (PDF). United States Department of Energy. Retrieved 2009-01-10.
^ Promitis, Guntis (2008-11-03). "Oil shale promise" (PDF). Oil & Gas Journal. PennWell Corporation: 16. Retrieved 2011-10-09. ^[]
^ "VKG Oil AS". Viru Keemia Grupp. Archived from the original on 2011-09-07. Retrieved 2011-10-09.
^ Qian, Jialin (2006-11-07). "World oil shale retorting technologies" (PDF) in International Oil Shale Conference., Amman, Jordan: Jordanian Natural Resources Authority. Retrieved on 2007-06-29.
^ McKetta, John J. (1994). . 50. CRC Press. p. 49. ISBN . Retrieved 2009-06-02.
^ Lee, Sunggyu (1991). . CRC Press. p. 7. ISBN . Retrieved 2008-12-24.
^ Speight, James (2008). . McGraw-Hill Professional. p. 188. ISBN . Retrieved 2008-12-24.
^ Wauquier, Jean-Pierre; Trambouze, Pierre; Favennec, Jean-Pierre (1995). . Editions TECHNIP. p. 317. ISBN .
^ "Market assessment for shale oil". Energy Citations Database. 1979. OSTI 5749060.
^ Slawson, G. C.; Teh Fu Yen, eds. (1979). . 1. United States Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, Environmental Monitoring and Support Laboratory. p. 115. ISBN .
^ International Agency for Research on Cancer (17 June 2011). "Agents Classified by the IARC Monographs, Volumes 1–102" (PDF). Lyon, France: International Agency for Research on Cancer. p. 5. Retrieved 16 February 2016.
^ Purga, Jaanus (2007-10-16). "Shale Products – Production, Quality and Market Challenges" (PDF) in 27th Oil Shale Symposium., Golden, Colorado: Colorado School of Mines. Retrieved on 2008-12-24.
^ Bo Yu; Ping Xu; Shanshan Zhu; Xiaofeng Cai; Ying Wang; Li Li; Fuli Li; Xiaoyong Liu; Cuiqing Ma (March 2006). "Selective Biodegradation of S and N Heterocycles by a Recombinant Rhodococcus erythropolis Strain Containing Carbazole Dioxygenase" (PDF). Applied and Environmental Microbiology. 72 (3): 2235–2238. doi:10.1128/AEM.72.3.2235-2238.2006. PMC 1393234. PMID 16517679. Retrieved 2008-12-28.
^ "Process for treating hot shale oil effluent from a retort – US Patent # 4181596". freepatentsonline.com. Retrieved 2008-12-28.
^ Oja, Vahur (2006). "A brief overview of motor fuels from shale oil of kukersite" (PDF). Oil Shale. A Scientific-Technical Journal. 23 (2): 160–163. ISSN 0208-189X. Retrieved 2008-12-24.
^ Mölder, Leevi (2004). "Estonian Oil Shale Retorting Industry at a Crossroads" (PDF). Oil Shale. A Scientific-Technical Journal. 21 (2): 97–98. ISSN 0208-189X. Retrieved 2008-12-25.
^ Andrews, Anthony (2006-04-13). "Oil Shale: History, Incentives and Policy" (PDF). Congressional Research Service. RL33359. Retrieved 2008-12-24.
^ Andrews, Anthony (2008-11-17). "Developments in Oil Shale" (PDF). Congressional Research Service. RL34748. Retrieved 2008-12-24.
^ James Girard (2004). . Jones & Bartlett. ISBN . Fractional distillation yields mainly high molecular weight hydrocarbons, which can then be cracked to yield desirable hydrocarbons in the gasoline range.
^ "Annual Energy Outlook 2006" (PDF). Energy Information Administration. February 2006. Retrieved 2007-06-22.
^ "NPR's National Strategic Unconventional Resource Model" (PDF). United States Department of Energy. April 2006. Retrieved 2007-07-09.
^ Kraushaar, Jack P., and Robert A. Ristinen. Energy and the Environment-2nd ed. New York, NY: Wiley & Sons Inc., 2006. 54–56.
^ Bureau of Land Management (2011-04-14). "Notice of Intent To Prepare a Programmatic Environmental Impact Statement (EIS) and Possible Land Use Plan Amendments for Allocation of Oil Shale and Tar Sands Resources on Lands Administered by the Bureau of Land Management in Colorado, Utah and Wyoming" (PDF). Federal Register. 76 (72): 21003–21005. Retrieved 2011-10-09.