القائمة الرئيسية

الصفحات

ما هو الغاز الطبيعي؟ | Natural gas

ما هو الغاز الطبيعي؟ | What is natural gas?

الغاز الطبيعي | Natural gas

ما هو الغاز الطبيعي؟

الغاز الطبيعي هو مصدر طاقة أحفوري تشكل عميقاً تحت سطح الأرض. يحتوي الغاز الطبيعي على العديد من المركبات المختلفة. أكبر مكون للغاز الطبيعي هو الميثان، وهو مركب يحتوي على ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين (CH4). يحتوي الغاز الطبيعي أيضًا على كميات أصغر من سوائل الغاز الطبيعي (NGL)، وهي أيضًا سوائل غاز هيدروكربوني)، والغازات غير الهيدروكربونية مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. نستخدم الغاز الطبيعي كوقود ولصنع المواد والكيماويات.

كيف تشكل الغاز الطبيعي؟

منذ ملايين إلى مئات الملايين من السنين وعلى مدى فترات طويلة من الزمن ، تراكمت بقايا النباتات والحيوانات (مثل الدياتومات) في طبقات سميكة على سطح الأرض وأرضيات المحيط ، مختلطة أحيانًا بالرمل والطمي وكربونات الكالسيوم. بمرور الوقت ، دُفنت هذه الطبقات تحت الرمال والطمي والصخور. أدى الضغط والحرارة إلى تحويل بعض هذه المواد الغنية بالكربون والهيدروجين إلى فحم ، وبعضها إلى زيت (نفط) ، وبعضها إلى غاز طبيعي.
ما هو الغاز الطبيعي؟ | What is natural gas?
شكل (1) تكوين البترول والغاز الطبيعي.

الغاز الطبيعي الذي لا يحتوى على ميثان يدعى الغاز الطبيعي الرطب او المبتل، بينما الغاز الطبيعي الذي يتكون فقط من الميثان يدعى الغاز الطبيعي الجاف.

أين يوجد الغاز الطبيعي؟

في بعض الأماكن، انتقل الغاز الطبيعي إلى شقوق كبيرة ومسافات بين طبقات الصخور التي تعلوها. يطلق على الغاز الطبيعي الموجود في هذه الأنواع من التكوينات أحيانًا اسم الغاز الطبيعي التقليدي، ويكون الغاز الطبيعي التقليدي إما غازاً مصاحباً حيث يوجد مع النفط الخام ويتم إنتاجهما معاً، او غازاً غير مصاحب حيث یوجد في آبار الغاز العمیقة بصورة مستقلة عن إنتاج النفط الخام.

في أماكن أخرى، يوجد الغاز الطبيعي في المسام الصغيرة (الفراغات) داخل بعض تشكيلات الطفل او السجيل (Shale) والحجر الرملي وأنواع أخرى من الصخور الرسوبية. يشار إلى هذا الغاز الطبيعي باسم الغاز السجيلي (shale gas) أو الغاز المكتوم (tight gas)، ويسمى أحيانًا بالغاز الطبيعي غير التقليدي. توجد رواسب الغاز الطبيعي على اليابسة، وبعضها بعيد عن يابسة في أعماق قاع المحيط. نوع من الغاز الطبيعي الموجود في رواسب الفحم يسمى ميثان طبقة الفحم (coalbed methane).

ما هو الغاز الطبيعي؟ | What is natural gas?
شكل (2) الجيولوجيا التخطيطية لموارد الغاز الطبيعي.


كيف نجد الغاز الطبيعي؟

يبدأ البحث عن الغاز الطبيعي مع الجيولوجيين الذين يدرسون بنية وتشكيلات الأرض. إنهم يحددون أنواع التكوينات الجيولوجية التي من المحتمل أن تحتوي على رواسب الغاز الطبيعي.

غالبًا ما يستخدم الجيولوجيون المسوحات السيزمية (Seismic surveys) على اليابسة وفي المحيط للعثور على الأماكن المناسبة لحفر آبار النفط والغاز الطبيعي. تقوم المسوحات السيزمية بإنشاء وقياس الموجات الزلزالية في الأرض للحصول على معلومات حول جيولوجيا التكوينات الصخرية. قد تستخدم المسوحات السيزمية على الأرض من خلال شاحنة (Thumper truck) تحتوي على وسادة اهتزازية تقصف الأرض لتكوين موجات زلزالية في الصخور الأساسية. في بعض الأحيان يتم استخدام كميات صغيرة من المتفجرات. تستخدم المسوحات السيزمية التي تجري في المحيط انفجارات صوتية لاستكشاف الجيولوجيا تحت قاع المحيط.

إذا كانت نتائج المسوحات السيزمية تشير إلى أن الموقع لديه إمكانية لإنتاج الغاز الطبيعي، يتم حفر بئر استكشافية واختبارها. توفر نتائج الاختبار معلومات عن جودة وكمية الغاز الطبيعي المتاح في الموقع.

أنواع آبار الغاز الطبيعي الخام

يأتي الغاز الطبيعي الخام الغير معالج (Raw natural gas) بشكل أساسي من أي نوع من ثلاثة أنواع من الآبار: آبار النفط الخام (oil wells) وآبار الغاز (gas wells) وآبار المكثفات (condensate wells).


عادة ما يسمى الغاز الطبيعي الذي يأتي من آبار النفط الخام بالغاز المصاحب. يمكن أن يكون هذا الغاز موجودًا كغطاء غاز فوق النفط الخام في المكمن الجوفي أو قد يكون قد تم إذابته في النفط الخام ، ويخرج من المحلول مع انخفاض الضغط أثناء الإنتاج.


يسمى الغاز الطبيعي الذي يأتي من آبار الغاز وآبار المكثفات، حيث يوجد القليل من النفط الخام أو لا يوجد به، بالغاز غير المصاحب. تنتج آبار الغاز عادةً الغاز الطبيعي الخام فقط ، بينما تنتج آبار المكثفات الغاز الطبيعي الخام إلى جانب الهيدروكربونات منخفضة الوزن الجزيئي. وتسمى تلك التي تكون سائلة في الظروف المحيطة (مثل البنتان واعلى) بمكثفات الغاز الطبيعي (تسمى أحيانًا بالبنزين الطبيعي أو ببساطة المكثفات "Condensate").


يمكن أن يأتي الغاز الطبيعي الخام أيضًا من رواسب الميثان في مسام طبقات الفحم، غالبًا ما يوجد تحت الأرض في حالة امتزاز (Adsorption) ويتركز وجودة على سطح الفحم نفسه. يشار إلى هذا الغاز على أنه غاز طبقة الفحم (Coalbed gas) أو ميثان طبقة الفحم (Coalbed methane). أصبح غاز الفحم مصدرًا مهمًا للطاقة في العقود الأخيرة.


حفر آبار الغاز الطبيعي وانتاج الغاز الطبيعي

إذا أظهرت نتائج إختبار البئر أن التكوين الجيولوجي يحتوي على ما يكفي من الغاز الطبيعي لإنتاج وتحقيق ربح إقتصادي، يتم حفر بئر إنتاجي (أو تطويري) واحد أو أكثر. يمكن حفر آبار الغاز الطبيعي رأسياً وأفقياً في التكوينات الحاملة للغاز الطبيعي. في رواسب الغاز الطبيعي التقليدية، يتدفق الغاز الطبيعي بشكل عام بسهولة عبر الآبار إلى السطح.

في الولايات المتحدة وفي عدد قليل من البلدان الأخرى، يتم إنتاج الغاز الطبيعي من السجيل (Shale) وأنواع أخرى من التكوينات الصخرية الرسوبية عن طريق دفع المياه والمواد الكيميائية والرمل إلى أسفل البئر تحت ضغط مرتفع. هذه العملية، التي تسمى التكسير الهيدروليكي (Hydraulic fracturing or Fracking)، والتي يشار إليها أحيانًا بالإنتاج غير التقليدي، حيث تكسر التكوين وتطلق الغاز الطبيعي من الصخور، وتسمح للغاز الطبيعي بالتدفق إلى الآبار وصعوده إلى السطح. في الجزء العلوي من البئر على السطح، يتم وضع الغاز الطبيعي في خطوط أنابيب التجميع وإرساله إلى مصانع معالجة الغاز الطبيعي.

معالجة الغاز الطبيعي للبيع والاستهلاك

يُطلق على الغاز الطبيعي المستخرج من آبار النفط والغاز اسم الغاز الطبيعي الرطب، لأنه إلى جانب الميثان يحتوي عادةً على NGL (الإيثان والبروبان والبيوتان والبنتان) وبخار الماء. قد يحتوي الغاز الطبيعي أيضًا على مواد غير هيدروكربونية مثل الكبريت والهيليوم والنيتروجين وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، والتي يجب إزالة معظمها من الغاز الطبيعي قبل بيعها للمستهلكين.

من فوهة البئر، يتم إرسال الغاز الطبيعي إلى مصانع المعالجة حيث يتم إزالة بخار الماء والمركبات غير الهيدروكربونية ويتم عزل سوائل الغاز الطبيعي عن الغاز الرطب وبيعه بشكل منفصل. غالبًا ما يُترك بعض الإيثان في الغاز الطبيعي المعالج. يُطلق على سوائل الغاز الطبيعي المنفصلة اسم سوائل مصانع الغاز الطبيعي (NGPL)، ويطلق على الغاز الطبيعي المُعالج اسم الغاز الطبيعي الجاف أو المستخدم أو ذو جودة خط الأنابيب. بعض الغاز الطبيعي في فوهة البئر جاف بدرجة كافية ويلبي معايير نقل خطوط الأنابيب دون معالجة. يتم إضافة مواد كيميائية تسمى الرائحة إلى الغاز الطبيعي بحيث يمكن الكشف عن التسريبات في حال حدوث تضرر للأنابيب الناقلة للغاز. يتم إرسال الغاز الطبيعي الجاف عبر خطوط الأنابيب إلى حقول التخزين تحت الأرض أو إلى شركات التوزيع ثم إلى المستهلكين.

في الأماكن التي لا تتوفر فيها أنابيب نقل الغاز الطبيعي لسحب الغاز الطبيعي المصاحب المنتج من آبار النفط، يمكن إعادة حقن الغاز الطبيعي في التكوين الحامل للنفط، أو قد يتم تنفيسه أو حرقه (اشتعاله). يمكن أن يساعد رفض الغاز الطبيعي غير القابل للتسويق وإعادة حقنه في الحفاظ على الضغط في آبار النفط لتحسين إنتاج النفط.

يمكن استخلاص ميثان طبقة الفحم من رواسب الفحم قبل أو أثناء تعدين الفحم، ويمكن إضافته إلى خطوط أنابيب الغاز الطبيعي دون أي معالجة خاصة.

هل تعلم
نظرًا لأن الغاز الطبيعي عديم اللون والرائحة والطعم، تضيف شركات الغاز الطبيعي المركابتان إلى الغاز الطبيعي لمنحه رائحة مميزة وكريهة للمساعدة في اكتشاف التسربات في أنابيب الغاز الطبيعي. المركابتان مادة كيميائية غير ضارة تنبعث منها رائحة مثل البيض الفاسد.

استخدامات الغاز الطبیعي

  1. يُستخدم كوقود لتشغيل محطات توليد الكهرباء العامة والصناعية.
  2. يستخدم الغاز الطبيعي كوقود لعميليات التسخين في أنظمة التدفئة والطاقة المشتركة، وكمواد خام (مواد أولية) لإنتاج الكيماويات والأسمدة والهيدروجين.
  3.  وقود منزلي للطبخ والتدفئة وتوفير الماء الساخن.
  4.  وقود لمركبات الغاز الطبيعي المضغوط أو السائل الصديقة للبيئة.
  5.  مادة خام لإنتاج الوقود على نطاق واسع باستخدام عملية تحويل الغاز إلى سائل "gas-to-liquid (GTL) process"(على سبيل المثال لإنتاج ديزل خالٍ من الكبريت والعطريات مع احتراق منخفض الانبعاثات).
  6. أيضاً يُستخدم في الصناعة النفطية لأغراض الحقن لزيادة إنتاج النفط.

المصادر
  1. Natural gas explained. 2019-12-6. eia.gov. Retrieved 2020-11-9.
اعجبك الموضوع؟

تعليقات

التنقل السريع