من طرف keemawee الثلاثاء 24 أغسطس 2010 - 15:20الغاز الطبيعي Natural gas
يعد الغاز الطبيعي أحد أهم مصادر الطاقة العالمية وجوداً في الأرض، إذ يشكل ما نسبته 42 في المائة من إجمالي الطاقة العالمية المستخدمة حالياً صاعداً من 19 في المائة عام 1980، بينما انخفض الاعتماد على النفط في توليد الطاقة العالمية من 46 في المائة عام 1980 إلى 37 في المائة عام 2006وعليه، فإن الطلب العالمي على الغاز الطبيعي قد تضاعف ما بين الفترتين 1980و2005.
ويعتبر الغاز الطبيعي أيضاً إحدى أهم دعائم الصناعة الحديثة، سواء البتروكيماوية أو غيرها. ولما لهذه المادة الاستراتيجية من أهمية خاصة لكل دول العالم، فإن هذه الدول تقوم باستمرار بالبحث والتنقيب الدءوب لترفع احتياطاتها منه.
والغاز الطبيعيغاز عديم اللون يتكون من هيدروكاربونات غازية تمثل مكونات النفط العالية التطاير وإن المكونات الرئيسة للغاز الطبيعي في الأحوال الاعتيادية من حرارة وضغط عند استخراجه من البئر تشمل (الميثان,الإيثان,البروبان,البيوتان,البنتان,الهبتان والهكسان)إما على شكل غازات أو أبخرة ويحتوي الغاز الطبيعي إضافة إلى ماورد أعلاه على شوائب غازية منها النيتروجين,ثاني اوكسيد الكاربون ,أول اوكسيد الكاربون وغاز كبريتيد الهيدروجين.
ويعتبر الغاز الطبيعي أحد أهم مصادر الطاقة النظيفة بيئياً لاحتوائه (طبعاً بعد معالجته) على كميات قليلة جداً من الكبريت، وخلوه تماماً من المواد العطرية والمواد غير المشبعة بصحة الإنسان وبيئته. وعادة ما يحتوي النفط أو زيت الوقود على كل هذه المواد المضرة. وتوجد ميزة أخرى للغاز الطبيعي على النفط والفحم الحجري، وهى قلة انبعاث مركبات الكربون لارتفاع نسبة الهيدروجين فيه مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى كالنفط والفحم الحجري. ويجب أن نتذكر أن هذه الانبعاثات الكربونية هي أحد أهم أسباب ظاهرة الاحتباس الحراري والمسبب الرئيس لتغير المناخ العالمي. والجدير بالذكر أن هذه الظواهر باتت كوابيس تهدد العالم وتؤرقه. إذاً من شأن استعمال الغاز عوضاً عن النفط ومشتقاته كمولد للطاقة وللكهرباء أن يقلل انبعاث الملوثات البيئية بجميع أشكالها.
كل هذه الصفات والمميزات الرائعة للغاز أوعزت للدول المتقدمة صناعياً استبدال النفط بالغاز في إنتاج الطاقة، مدفوعين بوعي بيئي كبير، وبناء عليه جرى استبدال زيت الوقود (الذي عادة ما يحتوي على كميات كبيرة من الكبريت والمواد المضرة الأخرى)بالغاز في الولايات المتحدة كمصدر رئيس لتوليد الطاقة الكهربائية.
والحقيقة أن استعمالات الغاز كمولد رئيس للطاقة في نمو مستمر، ومن أهم استعمالاته على الإطلاق.وتجدر الإشارة إلى أن النمو الكبير في الطلب على الغاز لتوليد الطاقة هو أمر غير مستغرب وذلك أيضاً لأسعاره التنافسية مقارنة بالنفط، وكذلك لأنه أنظف من النفط خاصة في موضوع الكبريت والانبعاثات الكربونية.
فإن كل قدم مكعب من الغاز الطبيعي يحتوي على ما يقارب ألف وحدة حرارية.
مصادر الغاز الطبيعي
أ- الغاز الطبيعي من الحقول الغازية(الغاز الحر)Free gas
لقد كشفت عمليات التنقيب عن النفط في العراق عن وجود حقول وتراكيب جيولوجية تحتوي على كميات كبيرة من الغاز الحر ويدعى أيضا بالغاز الجاف ويكون الميثان النسبة العظمى في تركيبه حيث يتراوح (95%- 90%) ويحتوي على الإيثان أيضا لكن بنسبة أقل من (4%-2%) ونسب قليلة جدا من غازي ثاني أوكسيد الكاربون والنيتروجين وفي بعض الأحيان غاز الهليوم, وتختلف الطاقة من بئر إلى آخر ويفضل عدم استثمار هذه الحقول الغازية حتى ينضب الغاز من الحقول النفطية.
ب- الغاز الطبيعي من الحقول النفطية(الغاز المصاحب)Associated gas
إن الغاز الطبيعي يكون بحالة غازية تحت الضغط ودرجة الحرارة العاليين في الصخور المسامية في باطن الأرض إلا انه غالبا مايكون مذابا مع النفط الخام أو سائل مكثف,ويتميز الغاز الموجود في هذه الحقول باحتوائه على المركبات الهيدروكاربونية الثقيلة كالبنتان,الهكسان والمركبات الأثقل وقد يحتوي على co2 ,H2S وكميات من بخار الماء , ويتم الحصول عليه من عزل الغاز عن النفط الخام في العازلات السطحية .
أما أهم استعمالات الغاز :
ü توليد الطاقة (ومنها الطاقة الكهربائية(خاصةً في ظل الغياب الكامل لاستخدام أي طاقة بديلة كالطاقة النووية السلمية.
ü الاستعمالات المنزلية والخدماتية (كغاز الطهي والتدفئة)
ü إعادة حقنه في حقول النفط لتحسين إنتاجها.
ü استخدامه في الصناعات المختلفة كصناعة الألمونيوم والأسمنت.
ü يستخدم الغاز أيضاً كمولد رئيس للطاقة .
ü يستخدم في الصناعات البتروكيماوية المختلفة مثل صناعة الأسمدة والميثانول وغيره.
ü استخدامه كوقودلوسائل النقل.
وفيما يلي بعض التعاريف المهمة في مجال صناعة الغاز :
1. الغاز الطبيعي الجاف (Dry gas)
هو الغاز الذي يتكون من الميثان والإيثان بصورة رئيسية ولا يحوي على الغازات الهيدروكاربونية الأخرى.
2. الغاز الطبيعي الرطب (Wet gas)
هو الغاز الحاوي على البنتان وغيره من المركبات الأثقل منه بنسب لاتقل عن (0.1-0.2)والبنتان وماسواها من البرافينات الأثقل كسوائل دائمة في درجة الحرارة الاعتيادية والضغط الجوي.
3. الغاز الطبيعي المسيَل(LNG)Liquefied Natural gas
هو الغاز الذي يتكون بصورة رئيسية من الميثان مع نسبة قليلة من الإيثان بعد تبريده إلى(-161.5 )مْ يتحول من غاز إلى سائل ويعرف بالغاز الطبيعي المسيل, يشكل الغاز اقل من 1/600 من حجمه الأصلي.
4. الغاز السائل أو المسال(LPG)(liquefied petroleum gas)
الغاز السائل هو خليط من البروبان والبيوتان بنسب تتفاوت صيفا وشتاءا ويبقيان في درجة الحرارة الاعتيادية بحالة غازية ولكن تحت الضغط المعتدل يمكن تسييلهما (تحويلهما إلى سائل)وحين استعمال الغاز السائل يرفع عنه الضغط فيتحول ثانية إلى غاز.
5. الغاز ألحامضي (Sour gas)
هو الغاز الطبيعي الحامل لنسب معينة من بعض الغازات الحامضية مثل غاز كبريتيد الهيدروجين وثاني اوكسيد الكاربون وكبريتيد الكاربونيل و المركبتانات.
ملاحظة: يطلق مصطلح الغاز الحامضي على الغاز الطبيعي الحاوي على اكثر من (5.7 ملغم) من غاز كبريتيد الهيدروجين للمتر المكعب الواحد من الغاز الطبيعي والتي تساوي (4 جزء بالمليون)ppm حجماً .
6. الغاز الحلو (Sweet gas)
هو الغاز الطبيعي الخالي من المركبات الكبريتية نسبيا سواء كان ذلك عند استخراجه من بعض الحقول الغازية أو النفطية أو بعد تحليته(عملية إزالة المواد الكبريتية) باستعمال مواد التحلية الفيزياوية أو الكيمياوية.
7. الغازات النفطية/السائل الخام (بروبان والمواد الأثقل الأخرى C3+ )
هي الغازات السائلة المستخلصة من الغاز الطبيعي وتكون بحالة سائلة وتحت الضغط الجوي ومن الممكن فصل مكوناتها وهي البروبان والبيوتان والبنتان والمركبات الأثقل منها الذائبة في الغاز الطبيعي ويمكن استخلاصها وفصلها إلى الغاز السائل والكازولين الطبيعي .
8. المكمن (Reservoir )
المكمن النفطي أو الغازي عبارة عن تكوين صخري ذي مسامية معينة يقع بين عازلين ,أعلاه تكوين أصم لاينفذ السائل من خلاله ويسمى صخر الغطاء (Cap Rocks ) وأسفله حاجز "تشكل طبقي أرضي يمنع تسرب السوائل جانبا كأن يكون صخر الغطاء مقعرا بالنسبة إلى الناظر إليه من أسفل,وتكوين بهذا الشكل يسمح للنفط والغاز بالتجمع فيه بعد أن يهاجرا إليه من الصخر الذي تكون فيه أصلا (الصخور المولدة)ليكونا مخزونا نفطيا أو غازيا ,وتختلف أحجام هذه المكامن من مكان إلى آخر ,ويتراوح طول المكمن بين بضع ومئات الكيلومترات,كما يتراوح العرض بين كيلومتر واحد والعشرات من الكيلومترات.
9. المكمن الغازي: وهي تكوينات صخرية لا تحتوي إلا على الغاز الطبيعي فقط .
10. غاز القبة: الغاز المتحرر من النفط المكمني والمحصور فوقه داخل المكمن.
11. الضغط الحرج : أقل ضغط يمكن تسليطه على الغاز في درجة حرارة معينة لتحويله إلى الحالة السائلة.
12. ضغط الإشباع : هو الضغط الذي يبدأ عنده الغاز بالتحرر من النفط .
يعد الغاز الطبيعي أحد أهم مصادر الطاقة العالمية وجوداً في الأرض، إذ يشكل ما نسبته 42 في المائة من إجمالي الطاقة العالمية المستخدمة حالياً صاعداً من 19 في المائة عام 1980، بينما انخفض الاعتماد على النفط في توليد الطاقة العالمية من 46 في المائة عام 1980 إلى 37 في المائة عام 2006وعليه، فإن الطلب العالمي على الغاز الطبيعي قد تضاعف ما بين الفترتين 1980و2005.
ويعتبر الغاز الطبيعي أيضاً إحدى أهم دعائم الصناعة الحديثة، سواء البتروكيماوية أو غيرها. ولما لهذه المادة الاستراتيجية من أهمية خاصة لكل دول العالم، فإن هذه الدول تقوم باستمرار بالبحث والتنقيب الدءوب لترفع احتياطاتها منه.
والغاز الطبيعيغاز عديم اللون يتكون من هيدروكاربونات غازية تمثل مكونات النفط العالية التطاير وإن المكونات الرئيسة للغاز الطبيعي في الأحوال الاعتيادية من حرارة وضغط عند استخراجه من البئر تشمل (الميثان,الإيثان,البروبان,البيوتان,البنتان,الهبتان والهكسان)إما على شكل غازات أو أبخرة ويحتوي الغاز الطبيعي إضافة إلى ماورد أعلاه على شوائب غازية منها النيتروجين,ثاني اوكسيد الكاربون ,أول اوكسيد الكاربون وغاز كبريتيد الهيدروجين.
ويعتبر الغاز الطبيعي أحد أهم مصادر الطاقة النظيفة بيئياً لاحتوائه (طبعاً بعد معالجته) على كميات قليلة جداً من الكبريت، وخلوه تماماً من المواد العطرية والمواد غير المشبعة بصحة الإنسان وبيئته. وعادة ما يحتوي النفط أو زيت الوقود على كل هذه المواد المضرة. وتوجد ميزة أخرى للغاز الطبيعي على النفط والفحم الحجري، وهى قلة انبعاث مركبات الكربون لارتفاع نسبة الهيدروجين فيه مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى كالنفط والفحم الحجري. ويجب أن نتذكر أن هذه الانبعاثات الكربونية هي أحد أهم أسباب ظاهرة الاحتباس الحراري والمسبب الرئيس لتغير المناخ العالمي. والجدير بالذكر أن هذه الظواهر باتت كوابيس تهدد العالم وتؤرقه. إذاً من شأن استعمال الغاز عوضاً عن النفط ومشتقاته كمولد للطاقة وللكهرباء أن يقلل انبعاث الملوثات البيئية بجميع أشكالها.
كل هذه الصفات والمميزات الرائعة للغاز أوعزت للدول المتقدمة صناعياً استبدال النفط بالغاز في إنتاج الطاقة، مدفوعين بوعي بيئي كبير، وبناء عليه جرى استبدال زيت الوقود (الذي عادة ما يحتوي على كميات كبيرة من الكبريت والمواد المضرة الأخرى)بالغاز في الولايات المتحدة كمصدر رئيس لتوليد الطاقة الكهربائية.
والحقيقة أن استعمالات الغاز كمولد رئيس للطاقة في نمو مستمر، ومن أهم استعمالاته على الإطلاق.وتجدر الإشارة إلى أن النمو الكبير في الطلب على الغاز لتوليد الطاقة هو أمر غير مستغرب وذلك أيضاً لأسعاره التنافسية مقارنة بالنفط، وكذلك لأنه أنظف من النفط خاصة في موضوع الكبريت والانبعاثات الكربونية.
فإن كل قدم مكعب من الغاز الطبيعي يحتوي على ما يقارب ألف وحدة حرارية.
مصادر الغاز الطبيعي
أ- الغاز الطبيعي من الحقول الغازية(الغاز الحر)Free gas
لقد كشفت عمليات التنقيب عن النفط في العراق عن وجود حقول وتراكيب جيولوجية تحتوي على كميات كبيرة من الغاز الحر ويدعى أيضا بالغاز الجاف ويكون الميثان النسبة العظمى في تركيبه حيث يتراوح (95%- 90%) ويحتوي على الإيثان أيضا لكن بنسبة أقل من (4%-2%) ونسب قليلة جدا من غازي ثاني أوكسيد الكاربون والنيتروجين وفي بعض الأحيان غاز الهليوم, وتختلف الطاقة من بئر إلى آخر ويفضل عدم استثمار هذه الحقول الغازية حتى ينضب الغاز من الحقول النفطية.
ب- الغاز الطبيعي من الحقول النفطية(الغاز المصاحب)Associated gas
إن الغاز الطبيعي يكون بحالة غازية تحت الضغط ودرجة الحرارة العاليين في الصخور المسامية في باطن الأرض إلا انه غالبا مايكون مذابا مع النفط الخام أو سائل مكثف,ويتميز الغاز الموجود في هذه الحقول باحتوائه على المركبات الهيدروكاربونية الثقيلة كالبنتان,الهكسان والمركبات الأثقل وقد يحتوي على co2 ,H2S وكميات من بخار الماء , ويتم الحصول عليه من عزل الغاز عن النفط الخام في العازلات السطحية .
أما أهم استعمالات الغاز :
ü توليد الطاقة (ومنها الطاقة الكهربائية(خاصةً في ظل الغياب الكامل لاستخدام أي طاقة بديلة كالطاقة النووية السلمية.
ü الاستعمالات المنزلية والخدماتية (كغاز الطهي والتدفئة)
ü إعادة حقنه في حقول النفط لتحسين إنتاجها.
ü استخدامه في الصناعات المختلفة كصناعة الألمونيوم والأسمنت.
ü يستخدم الغاز أيضاً كمولد رئيس للطاقة .
ü يستخدم في الصناعات البتروكيماوية المختلفة مثل صناعة الأسمدة والميثانول وغيره.
ü استخدامه كوقودلوسائل النقل.
وفيما يلي بعض التعاريف المهمة في مجال صناعة الغاز :
1. الغاز الطبيعي الجاف (Dry gas)
هو الغاز الذي يتكون من الميثان والإيثان بصورة رئيسية ولا يحوي على الغازات الهيدروكاربونية الأخرى.
2. الغاز الطبيعي الرطب (Wet gas)
هو الغاز الحاوي على البنتان وغيره من المركبات الأثقل منه بنسب لاتقل عن (0.1-0.2)والبنتان وماسواها من البرافينات الأثقل كسوائل دائمة في درجة الحرارة الاعتيادية والضغط الجوي.
3. الغاز الطبيعي المسيَل(LNG)Liquefied Natural gas
هو الغاز الذي يتكون بصورة رئيسية من الميثان مع نسبة قليلة من الإيثان بعد تبريده إلى(-161.5 )مْ يتحول من غاز إلى سائل ويعرف بالغاز الطبيعي المسيل, يشكل الغاز اقل من 1/600 من حجمه الأصلي.
4. الغاز السائل أو المسال(LPG)(liquefied petroleum gas)
الغاز السائل هو خليط من البروبان والبيوتان بنسب تتفاوت صيفا وشتاءا ويبقيان في درجة الحرارة الاعتيادية بحالة غازية ولكن تحت الضغط المعتدل يمكن تسييلهما (تحويلهما إلى سائل)وحين استعمال الغاز السائل يرفع عنه الضغط فيتحول ثانية إلى غاز.
5. الغاز ألحامضي (Sour gas)
هو الغاز الطبيعي الحامل لنسب معينة من بعض الغازات الحامضية مثل غاز كبريتيد الهيدروجين وثاني اوكسيد الكاربون وكبريتيد الكاربونيل و المركبتانات.
ملاحظة: يطلق مصطلح الغاز الحامضي على الغاز الطبيعي الحاوي على اكثر من (5.7 ملغم) من غاز كبريتيد الهيدروجين للمتر المكعب الواحد من الغاز الطبيعي والتي تساوي (4 جزء بالمليون)ppm حجماً .
6. الغاز الحلو (Sweet gas)
هو الغاز الطبيعي الخالي من المركبات الكبريتية نسبيا سواء كان ذلك عند استخراجه من بعض الحقول الغازية أو النفطية أو بعد تحليته(عملية إزالة المواد الكبريتية) باستعمال مواد التحلية الفيزياوية أو الكيمياوية.
7. الغازات النفطية/السائل الخام (بروبان والمواد الأثقل الأخرى C3+ )
هي الغازات السائلة المستخلصة من الغاز الطبيعي وتكون بحالة سائلة وتحت الضغط الجوي ومن الممكن فصل مكوناتها وهي البروبان والبيوتان والبنتان والمركبات الأثقل منها الذائبة في الغاز الطبيعي ويمكن استخلاصها وفصلها إلى الغاز السائل والكازولين الطبيعي .
8. المكمن (Reservoir )
المكمن النفطي أو الغازي عبارة عن تكوين صخري ذي مسامية معينة يقع بين عازلين ,أعلاه تكوين أصم لاينفذ السائل من خلاله ويسمى صخر الغطاء (Cap Rocks ) وأسفله حاجز "تشكل طبقي أرضي يمنع تسرب السوائل جانبا كأن يكون صخر الغطاء مقعرا بالنسبة إلى الناظر إليه من أسفل,وتكوين بهذا الشكل يسمح للنفط والغاز بالتجمع فيه بعد أن يهاجرا إليه من الصخر الذي تكون فيه أصلا (الصخور المولدة)ليكونا مخزونا نفطيا أو غازيا ,وتختلف أحجام هذه المكامن من مكان إلى آخر ,ويتراوح طول المكمن بين بضع ومئات الكيلومترات,كما يتراوح العرض بين كيلومتر واحد والعشرات من الكيلومترات.
9. المكمن الغازي: وهي تكوينات صخرية لا تحتوي إلا على الغاز الطبيعي فقط .
10. غاز القبة: الغاز المتحرر من النفط المكمني والمحصور فوقه داخل المكمن.
11. الضغط الحرج : أقل ضغط يمكن تسليطه على الغاز في درجة حرارة معينة لتحويله إلى الحالة السائلة.
12. ضغط الإشباع : هو الضغط الذي يبدأ عنده الغاز بالتحرر من النفط .
