سیماب

نفت کوره ، یک فراورده جانبی
بیشتر نفت کوره‌های باقیمانده مصرفی در ایالات متحده آمریکا ، از خارج وارد می‌شود. این سوخت به قیمت بسیار ارزانی فروخته می‌شود (قبلا حدود 70 درصد قیمت نفت خامی که از آن تولید شده است) و بعنوان یک فراورده جانبی تلقی می‌گردد.

مشخصه‌های بحرانی نفت کوره
مشخصه‌های بحرانی نفت کوره عبارتند از گرانروی و مقدار گوگرد. در سالهای آینده ، با توجه به لزوم جلوگیری از آلودگی هوا ، مقدار بیشینه گوگرد ، بی شک ، کاهش خواهد یافت. در برخی نقاط ، فقط نفت کوره‌های کم‌گوگرد می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و این گرایش ، رو به توسعه است.

نفت کوره سنگین
نفت کوره‌های سنگین که حاوی گوگرد بسیار کمی باشند، خواهان بیشتری دارند و به قیمتهای نزدیک قیمتهای نفتهای خام اولیه فروخته می‌شوند.

نفت‌های گرمایشی
هر چند مصرف فراورده‌های نفتی برای گرمایش فضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، ولی این مصرف بر حسب محل و شرایط جوی تغییر زیادی می‌کند. در سالهای اخیر نیاز به نفتهای گرمایشی نسبتا کاهش یافته است، زیرا بر مصرف LPG (گاز نفتی مایع که برای گرمایش خانگی و پخت و پز بمصرف می‌رسد) افزوده شده است.

مهمترین نفت‌های کوره تقطیری
مهمترین نفت‌های کوره تقطیری ، نفت کوره شماره 1 و نفت کوره شماره 2 می‌باشند.
نفت کوره شماره 1:
این نفت کوره ، بسیار شبیه نفت سفید ، ولی معمولا دارای نقطه ریزش و نقطه نهایی بالاتری است. مشخصه‌های حدی آن عبارتند از تقطیر ، نقطه ریزش ، نقطه اشتعال و مقدار گوگرد. نقطه ریزش ، پایین‌ترین دمایی است که در آن ، یک روغن نفتی جاری می‌شود یا ریزش می‌کند. نقطه پایانی یا نهایی ، دمای حد بالا در تقطیر است.
نفت کوره شماره 2:
نفت کوره شماره 2 ، بسیار شبیه سوخت دیزلی شماره 2است. ذخایر گراکینگ شده نفت ، نفت سفید. سوخت دیزلی و نفتهای سبک چرخه کراکینگ بدست می‌آید که مشخصه‌های حدی آن ، عبارتند از مقدار گوگرد ، نقطه ریزش، تقطیر و نقطه اشتعال.

منشاء نفت مواد آلی موجود در موجودات زنده است. قبل از دوره کامبرین به علت عدم و یا کمی موجودات زنده، در رسوبات مربوط به این دوران نشانه ای از مواد آلی و در نتیجه نفت وجود ندارد. اما بعد از این دوره بقایای جانوران و گیاهان همراه رسوبات ته نشین شدند و رسوبات بعدی آنها را مدفون کردند.
مواد آلی موجود در جانوران و گیاهان نسبت به مواد اکسید کننده بسیار حساس هستند و اگر در معرض این مواد قرار گیرند تجزیه می شوند.
بنابراین در هنگام قرار گیرند ته نشین شدن، مواد آلی اگر در معرض اکسید کننده ها اکسید شده و نفتی دیگر در کار نخواهد بود. اما اگر رسوب گذاری به سرعت انجام شود و مواد آلی در زیر رسوبات مدفون شوند دیگر فرصتی برای اکسید کننده ها باقی نخواهد ماند تا مواد آلی را اکسید کرده و باعث از بین رفتن آنها شوند.پس یکی از شرایط بوجودآمدن نفت سرعت در هنگام رسوب گذاری مواد آلی است.
مواد آلی در لایه های زیرین، در اثر فشار و حرارت ابتدا به کروژن بعد به آسفالت و در پایان به پترولیوم تبدیل می شوند. این فرایندها از لحاظ بیوژنتیک بررسی می شوند و برای تبدیل به انواع مختلف رنج ها، فشار مشخص لازم است.
در این فرایندS,O,W مواد آلی به C,H پترولیوم تبدیل می شوند. یعنی مواد سنگین همچون Sبه H,C تبدیل می شوند یعنی مواد با وزن ویژه بالا به مواد با وزن ویژه پایینتر تبدیل می شوند که با API مشخص می شوند. هر چه S پترولیوم ها کمتر باشد API آن بالاتر خواهد بود.
این فرایند ها در سنگ منشأ اتفاق می افتد. سنگ منشأ معمولاً کم تخلخل است و به علت فشار لایه های بالایی? پترولیوم از سنگ منشاء حرکت می کند. این فرایند را مهاجرت اولیه گویند. بعد این مواد از لایه هابه سمت سنگ مخزن حرکت می کنند. این فرایند را مهاجرت ثانویه گویند.
حرکت پترولیوم تا زمانی که هیدروکربن ها به تله بیفتند ادامه خواهد داشت. بدین صورت که این هیدروکربن ها بصورت جاری و یا منقطع از میان لایه های توارا به طرف این تله حرکت می کنند. این تله نفتی، مخزن نام دارد که باید دارای خواص توارایی و تخلخل خوبی باشد.
زمانی که نفت قابل توجهی در مخازن نفتی جمع شود این مکان را میدان نفتی گویند. یک میدان نفتی دارای شرایط خاصی می باشد که مهمترین آنها عبارتند از:

1) پوش سنگ 2) سنگ مخزن 3) سنگ منشاء 4) مهاجرت 5) تله نفتی
1) سنگ مخزن:
سنگی تراوا و متخلخل است علت تخلخل آن برای داشتن فضای کافی برای نگهداری هیدروکربن ها و تراوایی آن برای قدرت عبور و حرکت دهی هیدروکربن ها به طرف چاههای نفت که این از مهمترین عوامل است.
مخازن معمولاً از ماسه سنگ و یا سنگ آهک است. ماسه سنگ دارای تراوای بالایی است و جزء مخازن خوب است. ولی بعضی مخازن از جنس سنگ آهک است با تراوایی بالا علت این امر وجود شکافهایی در این مخازن که باعث شده تراوایی سنگ مخزن ما بالا بیایید. اما به علت اختلاف فاز تر و غیر تر در انواع گوناگون مخازخ? کیفیت مخزنی نیز متفاوت خواهد بود. در مخازن ماسه ای فاز تر نفت ولی در آهکی آب می باشد. بنابراین در مخازن ماسه ای نفت با فشار تمایل به خروج از مخزن را داشته در صورتی که این مسئله در مخازن آهکی کاملا متفاوت بوده و این آب است که تمایل دارد با فشار خارج شود.
2) پوش سنگ:
این سنگ برخلاف سنگ مخزن از تراوایی و تخلخل بسیار پایین برخوردار است که مانع فرار نفت از طرف این سنگ است. پوش سنگ می تواند در بالا و یادر اطراف سنگ مخزن وجود داشته باشد و بر اساس نوع مخزن اشکال متفاوتی را دارا باشد. عدم وجود پوش سنگ موجب فرار نفت از سنگ مخزن شده ودر این صورت مخزن نفتی موجود نخواهد بود. در ایران بهترین پوش سنگ در مناطق نفت خیز جنوب سازند گچساران می باشد.
3) تله نفتی:
این همان شکل مخزن است که باعث می شود با کمک پوش سنگ نفت را در خود ذخیره کند. بطور کلی دو نوع مخزن داریم:
الف)‌ ساختمانی ب) استراتیگرافیک ج) مختلط که بسته به تغییرات ساختمانی و یا رخساره ای و سنگ شناسی ازهم متمایزند.
الف) ساختمانی
این مخزن براساس تغییرات ساختمانی درون زمین بوجود می آید. که از مهمترین آنها می توان چین ها و گسل ها را نام برد. که در اینها اتفاقات ساختمانی زمین باعث جابجایی لایه ها و قرار گرفتن سنگ مخزن و پوش سنگ بصورتی می شود که پتانسیل ذخیره نفت را داشته باشند.
ب) استراتیگرافیک
که بر اساس تغییرات رخساره ای و سنگ شناسی بوجود می آید. یعنی گونه های متفاوت سنگ ها در اثر عوامل مختلف به جز ساختمانی در کنار هم قرار خواهند گرفت? بگونه ای که شرایط تجمع نفت بوجود آید. «در مخازن باید نیز به مسأله کلوژر باید توجه داشت. بدین معنی که به عنوان مثال طاقدیس ما ممکن است تمامی شرایط ذخیره نفت را داشته باشد ولی بگونه ای باشد که نفت نتواند در آن جمع شود.»

همین یک ماده به ما خوراک، گرما، مواد شیمیایی، دارو، لباس و بالاتر از همه، امکان حرکت داده است. بنابر این برای ما طبیعی است که به دنبال تنها یک جایگزین پاکیزه و ساده برای نفت باشیم که همه این کارها را بکند. اما واقعیت تلخ این است که هیچ چیزی نمی تواند همه کارهایی را بکند که از نفت بر می آید. فعلا که نمی تواند و شاید هرگز هم نتواند.

صرفه جویی برای مصارف اساسی
از این رو، برنامه ریزی برای دوران پایان نفت که به سرعت فرا می رسد، به این معنی است که ما می پذیریم باید به جای یافتن یک راه حل بزرگ، به چندین راه حل جزیی متوسل شویم .این به معنای پذیرفتن این نکته است که کارهایی هست که فقط نفت می تواند بکند. این همچنین بدان معناست که ما باید فهرستی از نیازهای اساسی خود نیز فراهم آوریم. احتمالا مصارف دارو سازی و کشاورزی در صدر این فهرست قرار خواهد گرفت. پس از آن، نوبت به راههای مختلف تولید انرژی می رسد که بیشتر آنها باید از منابع انرژی تجدید شونده به معنای منابع طبیعی پایان ناپذیر تامین شود.

انرژی هیدروژنی به شکل سنتی آن مدت های طولانی است که مرسوم بوده است. این نوع انرژی از مهار قدرت آب جاری، مانند آسیاب های آبی قدیمی، تولید می شود. انرژی هیدروژنی، تولید آلودگی نمی کند، اما فقط در جایی کارآیی دارد که آب موجود باشد: احداث سد به ندرت پاسخگوی این نیاز است. انرژی موج شکل های جدیدتری از نیروی تولید شده از آب است که تقریبا فقط در کشورهای ساحلی امکان پذیر است؛ در هر حال تولید گسترده این نوع انرژی ها راه درازی در پیش دارد.
بسیاری از کارشناسان هیدروژن را سوخت آینده می دانند و شاید هم واقعا یک روزی چنین باشد. هیدروژن، یکی از اجزای تشکیل دهنده آب، منبعی نامحدود است و باعث آلودگی نمی شود. اما در حال حاضر ذخیره کردن و انتقال آن دشوار است و تهیه آن متکی به مصرف الکتریسته است که این الکتریسیته یا باید منشاء آبی داشته باشد یا سوخت فسیلی. شاید وقتی الکتریسیته عمدتا از طریق انرژی خورشیدی تهیه شود، انرژی هیدروژنی نیز جای خود را در میان سوخت های قابل دسترس آینده پیدا کند. حتی در کشور ابری مانند بریتانیا، پانل های خورشیدی نصب شده بر بام خانه ها می تواند الکتریسیته آنها را تامین کند.

مکمل های با ارزش
اما این نوع انرژی ها نمی توانند بلاانقطاع تولید شوند، پس ما همیشه به نوعی انرژی پشتیبان، مثلا نوعی باطری، نیاز داریم. نیروی باد: توربین های بادی، شکل مدرن آسیاب های بادی، می توانند در کشورهای پر بادی مانند بریتانیا مقادیر مناسبی انرژی تولید کنند.این توربین ها مانند پانل های خورشیدی قادر نیستند 24 ساعت روز انرژی تولید کنند و معمولا ساکنان نقاطی که این توربین ها نصب شده اند، از سر و صدا، هیبت بزرگ آنها و خطری که برای پرندگان دارند، شاکی هستند.
سوخت زیستی (بیوفیول)، شامل محصولات زراعی و مواد خاصی مانند تفاله چغندر قند می شود که نیروگاه ها می توانند به جای سوخت فسیلی از آن استفاده کنند.
یک نیروگاه در بریتانیا از فضله مرغ و باقیمانده دام هایی که در جریان اپیدمی جنون گاوی نابود شدند به عنوان سوخت استفاده می کند. در کشورهای در حال توسعه هم از چوب، با این که کم یاب است، و همین طور مدفوع چهارپایان، که برای تقویت خاک زراعی فرسوده لازم است، به عنوان سوخت استفاده می شود.

گزینه های دراز مدت
انرژی زمین گرمایی (Geothermal)، را از حرارت بالای مرکز زمین تولید می کنند. این انرژی یا از صخره ها و آبی که نزدیک به سطح زمین است، یا حفر چاه های عمیق به دست می آید. این نوع انرژی در اغلب ساختمان های کشور ایسلند و شمار زیادی از کشورهای دیگر مورد استفاده است. با استفاده از تفاوت دما میان عمق و سطح آب اقیانوس ها که در معرض تابش نور خورشید بوده است، می توان الکتریسیته تولید کرد. بنابر یک تحقیق، یک دهم درصد از انرژی خورشیدی تابش شده به اقیانوس ها، می تواند بیش ار بیست برابر انرژی مصرفی قاره آمریکای شمالی را تامین کند. اما دسترسی گسترده به این نوع انرژی نیز راه درازی در پیش دارد.
ذخائر گاز ممکن است بیشتر از نفت دوام بیاورد. ذغال سنگ به وفور یافت می شود اما سوزاندن این نوع سوخت به گرمایش زمین دامن می زند وسوختی آلوده کننده تر از نفت تلقی می شود. انرژی هسته ای باعث تولید گازهای گلخانه ای نمی شود اما عیوب متعددی دارد. بسیاری از مردم با استفاده از این نوع انرژی مخالفند چون معتقدند نه تنها منبع انرژی خطرناک است بلکه جمع آوری و دفن زباله های آن نیز تاکنون با خطرات ایمنی زیادی همراه بوده است.

مشکل جا به جایی
در این میان سوخت دیگری وجود دارد به نام "سوخت پنجم". سوخت پنجم همان حفظ و همچنین کاهش اتلاف انرژی است. تلویزیون را بی دلیل روشن رها نکردن، کتری را بیش از حد لازم از آب پر نکردن، لامپ اضافی را خاموش کردن و با خودرو و وسایط نقلیه دیگر، سفرهای غیرضروری انجام ندادن، همه و همه باعث کاهش اتلاف انرژی می شود. در کنار کاهش اتلاف انرژی می توان وسایط نقلیه و دیگر امکانات مورد استفاده در زندگی روزمره را به لحاظ مصرف انرژی بهینه کرد. بسیاری از سوخت های جایگزین در حال حاضر در دسترس هستند. سوخت های دیگری هم بزودی در دسترس خواهند بود و قیمت آنها نیز روز به روز کاهش خواهد یافت. بزرگترین مشکل، مشکل حمل و نقل است چون بسیاری از سوخت های جایگزین به راحتی در خودروها قابل استفاده نیستند. به جز این، تنها چیزی که یادآوری آن لازم است این است که ما متوجه باشیم در آینده برای روشن کردن حتی یک لامپ در خانه خود تا چه حد به این نوع سوخت ها نیازمند خواهیم بود.

آلکس کربی گزارشگر محیط زیست بی بی سی

منبع:کانون دانش

رفتار سیالات مخزن در مدت تولید بوسیله نمودارهای دو فازی آن و محل قرار گرفتن نقطه بحرانی آن سیال تعیین می گردد.

ابتدا لازم است توضیحاتی در مورد این نمودار های فازی و نکات مهم مربوط به آن ذکر شود.دربررسی و آنالیز سیالات درون مخزن چندین نمودار از اهمیت خاصی برخوردار می باشند مانند نمودارهای P-T، P-V، V-T، P-X، T-X، V-T و همچنین نمودار سه بعدی P-V-T که با توجه به اهمیت نمودار P-T در مهندسی مخازن و همچنین سادگی این نمودار تعاریف اولیه روی این نمودار داده خواهد شد.

 لازم به ذکر است که سیالات درون مخزن بیشتر حالت مخلوطی از چندین ترکیب (Muticomponent) می باشند لذا در اینجا سعی بر این است که این تعاریف برای حالت مخلوط چند جزئی داده شود. در شکل 1-1 ابتدا نقطه A را در نظر می گیریم. در فشار PA+ مخلوط ما مایع می باشد. همچنان که فشار را کاهش می دهیم (در دمای ثابت و در امتداد خط A-B) مایع تا رسیدن به نقطه 1 انبساط خواهد یافت و در این نقطه ملکول های کوچک گازی قادر به ترک مایع خواهند شد. این نقطه که در آن اولین حباب های کوچک گازی از سیال مایع جدا می شود را نقطه حباب می نامند و فشاری را که در آن فشار اولین گاز تشکیل خواهد شد را فشار نقطه حباب (Bubble point pressure) می گویند. اگر دوباره فشار را کاهش دهیم گازهای بیشتری جدا خواهند شد تا جایی که میزان بسیار کمی از مایع باقی می ماند. نقطه ای که در آن تنها یک قطره مایع باقی مانده است را نفطه شبنم (Dew Point) می نامند و فشار در این نقطه را فشار نقطه شبنم (Pd) می گویند.

 کاهش بیشتر فشار به نقطه B سبب انبساط گاز خواهد شد. برای نمودار مخلوط های چند جزئی محل برخورد منحنی نقاط حباب و نقاط شبنم را نقطه بحرانی (Critical Point) می گویند. در این نقطه خواص فیزیکی گاز و مایع با هم برابر می باشند و تشخیص فاز گاز از مایع بسیار دشوار می باشد. در نمودار های P-T دو نقطه cricondenbar و cricondentherm از اهمیت بسزایی برخودار می باشند مخصوصا در تعیین نوع مخازن گازی، نقطه cricondenbar بالاترین فشاری است که دو فاز بطور همزمان می توانند وجود داشته باشند و نقطه cricondentherm بالاترین دمایی است که دو فاز بطور همزمان می توانند وجود داشته باشند. (در شکل 1-1 این دو شکل مشخص شده اند).

با توجه به این تعاریف اولیه و همچنین با در نظر گرفتن دما و فشار مخازن نوع سیال مخزن را تعیین نموده و بدین ترتیب می توان آن مخزن را نام گذاری کرد. با توجه به سیال مخزن می توان مخازن را به 5 نوع: نفت سیاه (Black oil)، نفت فرار (Volatile oil)، مخازن میعان گازی (Gas condensate)، گاز تر(Wet gas) و گاز خشک (Dry gas) تقسیم نمود. اگر دمای مخزن ما کمتر از دمای نقطه بحرانی باشد، مخزن نفتی می باشد که یا نفت سیاه و یا نفت فرار می باشد. اگر دمای مخزن بیشتر از دمای نقطه بحرانی باشد، مخزن گازی می باشد. نکته قابل توجه در مورد مخازن نفتی اینست که آن ها را با توجه به فشار مخزن نیز به دو دسته زیر اشباع (undersaturated) و یا اشباع (saturated) تقسیم بندی می نمایند. مخازن زیر اشباع دارای فشار بیشتر از فشار حباب می باشد ولی مخازن اشباع دارای فشاری زیر فشار حباب می باشند و اگر گاز به اندازه کافی از نفت جدا شده باشد و همچنین تراوایی عمودی مخزن نیز بالا باشد، این گاز ها در بالای مخازن اشباع جمع شده و تشکیل کلاهک گازی (Gas cap) خواهند داد.

بر خلاف آنچه که شاید تصور می شود نفت در جایی که تشکیل می شود, یافت نمی شود بلکه بعد از شکل گیری هیدروکربن در سنگ مادر یا به تعبیر دیگر source rock شروع به مهاجرت و حرکت به محل دیگر می کند.

مهاجرت هیدروکربن ها دو مرحله دارد:

مهاجرت اولیه:منظور از مهاجرت اولیه حرکت هیدروکربن از سنگ منشاء به طرف خارج سنگ می باشد. اصولآ مکانیسم این نوع مهاجرت ها هنوز به عنوان یکی و شاید تنهاترین ناشناخته علم زمین شناسی نفت باشد که هنوز پاسخ دقیق و کاملی به آن داده نشده است. با این وجود مکانیسمی که در این مورد وجود دارد مربوط به مهاجرت مواد هیدر و کربنی از سنگ منشا بصورت محلول در آب ، ملکول آزاد ، جذب در مواد ارگانیکی یا غیر ارگانیکی و یا تلفیقی از آنها می‌باشد. سنگهای دانه ریز مانند رسها(سنگ منشاء) بیشترین فشار را متحمل می‌شوند و در نتیجه مایع محتوی این سنگهای تحت فشار به طرف بالا صعود می‌کند. به همین دلیل افزایش فشار می‌توانند سر آغاز حرکت صعودی سیالات محسوب شود. افزایش دما قابلیت حل هیدروکربور در آب را افزایش می‌دهد. قابلیت انحلال هیدروکربورهای سنگینتر با کاهش دما کم می‌شود. بنابراین هیدروکربورها بر اثر کاهش دما به تدریج از محلول اشباع شده خارج می‌شود. این رهایی در هر سنگی که دمایی کمتر از دمای قبلی خود داشته باشد می‌تواند صورت گیرد. نتیجه آزاد شدن هیدروکربور ، راه یابی آن به مسیر اصلی جریان است.

 مهاجرت ثانویه: حرکت هیدروکربن ها در لایه های حامل از سنگ منشاء تا به تله افتادن (Trap) به مهاجرت ثانویه مشهور است. این حرکت هیدروکربن ها ممکن است چند مایل و یا جندین هزار مایل باشد. هیدروکربن ها در سنگ های تراوا و متخلل (سنگ مخزن) تا جایی پیش می روند که به یک لایه ناتراوا و غیر قابل نفوذ برخورد کنند و در همان جا به تله می افتند و از تجمع این هیدروکربن ها حوضه های نفتی یا گازی شکل می گیرد.  حرکت هیدروکربن در این حالت به صورت تک فازی یا چند فازی (گاز یا مایع بسته به دما و فشار مخزن) خواهد بود. بر خلاف مهاجرت اولیه مکانیسم های مرتبط با مهاجرت ثانویه کاملا شناخته شده است.  مهمترین نیروی درگیر در این مهاجرت نیروی  ارشمیدوس (Buoyancy) می باشد که این نیرو به صورت عمودی عمل کرده و نفت را به بالای سنگ مخزن (قله تاقدیس) هدایت می کند و با اختلاف چگالی آب و نفت متناسب است و در مورد گاز ها به خاطر اختلاف بیشتر این نیرو شدید تر می باشد. در مقابل این نیرو نیروهای مویینگی می باشند که از حرکت نفت به بالا جلوگیری می کنند و به این ترتیب تا زمانی که نیروهای مویینگی بر نیروهای ارشمیدوس غلبه پیدا نکنند هیدروکربن به حرکت خود ادامه می دهد تا جایی که قطر منافذ سنگ آنقدر کوچک می شود و نیروهای مویینگی آنقدر زیاد می شوند که هیدروکربن از حرکت باز می ایستد وبه تله می افتد.