تبلیغات
برترین وبلاگ شیمی ایران - نفت و گاز
چهارشنبه 30 آذر 1384

نفت و گاز

   نوشته شده توسط: مندلیف    نوع مطلب :تجزیه ،

منشا نفت و گاز

بشر از قرنها پیش به وجود نفت پی برده بود و این ماده روغنی شكل و اعجاب‌آمیز از دیر باز مورد استفاده پیشینیان بوده است. نفت را OIL یا Petroleum (روغن سنگ) می‌نامند. در زبان اوستایی نپتا به معنی روغن معدنی است كه كلدانیها و عربها آن را از فارسی گرفته و نفت خوانده‌اند. هم‌اكنون بیش از دوسوم انرژی مصرفی جهان از نفت تامین می‌شود. نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است كه اولین فرضیه ها برای تشكیل هیدروكربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لكن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروكربها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشكی و دریائی عمدتا" پلانكتونها باشد.به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتونها( دیاتومه ,داینوفلاژله, جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها وجانوران عالیتر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد,دو عامل دخیلند:1.ضخامت زون نور دار 2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها ونیتراتها و اکسیژن هستند.) بنابه این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است,با رخدادن طوفان ومخلوط شدن آبهای بی اکسیژن واکسیژندار , ویا ازدیاد تولید جانداران وکم شدن اکسیژن , گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی میشوندو در کف محیط رویهم انباشته میشوند. اهمیت پلانكتونها در تشكیل نفت از آنجا ناشی می شود كه آب دریا ناحیه مساعدی جهت تكثیر پلانكتونها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد. پلانكتونها به علت سرعت رشد و كوچكی جثه، ماده آلی مناسبی است كه به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اكسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروكربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز (سنگ شدن) تبدیل به یك ماده واسط بین ماده آلی و هیدروكربن می گردد. این ماده واسط كروژن (Kerogn) نامیده می شود. كروژن یك ماده جامد نامحلول آلی است كه محصول دیاژنتیك مواد آلی است. توان تولیدی كروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.

نفت تشكیل یافته به علت مایع بودن و همچنین به علت خاصیت موئینگی محیط خود از خلال سنگها گذشته، زیر یك طبقه غیر قابل نفوذ در بالاترین قسمت یك چین‌خوردگی كه تاقدیس نامیده می‌شود، ذخیره می‌گردد.

بررسی عوامل مشترك مخازن نفت و گاز نشان می دهد كه:

الف- شرایط و محیط رسوبی خاصی لازم است تا طبقات نفت زا (سنگ مادرSource Rock) تشكیل شود و همچنین شرایط خاصی باید وجود داشته باشد تا مواد آلی رسوب یافته در این لایه ها به هیدروكربن تبدیل گردد.
ب- سنگ متخلخل و نفوذپذیری (سنگ مخزن Reservoir rock ) باید وجود داشته باشد تا فضای لازم جهت انبار شدن نفت فراهم آید.
ج- سنگ مخزن می بایستی شكل خاصی داشته باشد تا بتواند تله (Trap) را تشكیل داده باعث جمع شدن هیدروكربن گردد.
د- سنگ غیر قابل نفوذی (سنگ پوشش Cap Rock ) لازم است كه مخزن را بپوشاند تا از خروج نفت و گاز از مخزن جلوگیری نماید.

تبدیل مواد الی به کروژن و گاز

در باره نحوه تبدیل مواد آلی رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جدید ژئوشیمیائی و جمع آوری اطلاعات تجربی ثابت شده است كه قسمت اعظم هیدروكربنهای طبیعی در اثر كراكینگ كروژن ناشی از حرارت زمین (ژئوترمال) تولید می گردد. همانطور كه بیان گردید برای بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلی فراوان و تشكیل كروژن در هنگام دیاژنز رسوبات ضروری می باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگی است كه دارای مقدار كافی كروژن باشد. شرایط مساعد رسوبی برای تجمع و ذخیره شدن مواد آلی شامل گیاهان و جانوران دریائی و همچنین مواد آلی خشكی كه توسط رودخانه ها به حوزه رسوبی حمل می گردد، رسوبات رسی و یا گل كربناته (ریزدانه بودن و محیط آرام رسوب گذاری) می باشد. علاوه بر این محیط كف دریا بایستی محیط احیاء كننده باشد تا از اكسیدشدن مواد آلی جلوگیری بعمل آید.

طبیعی است هرچه میزان كروژن در سنگ مادر بیشتر باشد توانائی بیشتری برای تولید هیدروكربن وجود دارد لكن علاوه بر درصد مواد آلی، سنگ مادر بایستی ضخامت كافی نیز داشته باشد. براساس مطالعات ژئوشیمیائی انجام شده برای اینكه سنگ مادری بتواند هیدروكربن تولید نماید باید دارای حداقل تراكمی از كربن آلی باشد كه از آن كمتر قادر به تولید هیدروكربن نخواهد بود. این حداقل عمدتا" 5/0 درصد كربن آلی برآورد می شود. سنگ مادرهائی كه در حوزه های رسوبی ایران دیده می شود نظیر سازند كژدمی در ناحیه زاگرس حدود 10-5 درصد كربن آلی دارد كه بیشتر از جلبكها منشاء گرفته است.

هیدروكربنها در اثر كراكینگ كروژن بوجود می آیند. كراكینگ كروژن عمدتا" در درجه حرارتهای 100-80 درجه سانتیگراد شروع می شود. این درجه حرارت در یك ناحیه رسوبی با درجه حرارت ژئوترمال طبیعی معادل عمقی بین 3000-2000 متر می باشد. بنابراین یك سنگ مادر هرچه قدر هم ضخیم و غنی از مواد آلی باشد تا در اعماق فوق قرار نگیرد نمی تواند هیدروكربن تولید نماید. بر همین اساس ابتدا نفت خام سنگین تولید می گردد. چگالی و وزن مخصوص نفت خام با ازدیاد عمق كاهش می یابد. هرچه قدر سنگ مادر عمیقتر مدفون گردد نفت تولید شده سبكتر است و گاز معمولا" محصول آخرین این فعل و انفعالات است.

بنابراین ابتدای نفت های بسیار سنگین، نفتهای پارافینیك، نفتهای سبك، نفتهای میعانی و نهایتا" گاز بدست می آید. وقتی درجه حرارت از 165 درجه سانتیگراد تجاوز كند فقط گاز تولید خواهد شد یعنی تقریبا" از عمق 5000 متر بیشتر (ضخامت رسوبی) احتمال یافتن نفت بسیار كم می شود و فقط می توان انتظار یافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد كروژن یك بافت گرافیتی ثابت پیدا می كند كه با ازدیاد درجه حرارت هیدروكربنی تشكیل نمی شود (نسبت هیدروژن به كربن تغییر نمی یابد). به طور كلی ازدیاد عمق باعث ازدیاد درجه حرارت می گردد كه این ازدیاد درجه حرارت دو اثر دارد:

الف- كراكینگ كروژن و تبدیل مولكولهای بزرگ به مولكولهای كوچكتر مانند تشكیل نفت و گاز
ب- پلیمریزاسیون مولكولها كه به تشكیل متان و گرافیت ختم می گردد (كروژنهای گرافیتی)

نكته مهم دیگری كه در مورد تشكیل هیدروكربنها وجود دارد زمان زمین شناسی می باشد. به عبارت دیگر رسوبات قدیمی تر (از نظر زمین شناسی) در درجه حرارتهای پائین تر، همان محصولی را می دهد كه سنگ مادری با سن زمین شناسی كمتر در درجه حرارتهای بالاتر هیدروكربن تولید خواهد نمود

گاز

به علت فشار زیاد درون حفره نفتی، مقدار زیادی از گاز در نفت خام حل شده است. به همین دلیل نفت خامی را كه از چاه بیرون می‌آید، قبل از انتقال دادن به پالایشگاه، ابتدا به دستگاه تفكیك مخصوصی می‌برند تا قسمت اعظم گازهای سبك و آب نمك آنرا جدا سازند. گازی كه مستقیماْْ از چاههای نفت خارج می‌شود با گازی كه به این وسیله از نفت خام تفكیك می‌گردد، پس از تصفیه به صورت گاز طبیعی به وسیله‌ی شبكه‌ی گازرسانی برای مصارف سوخت و صنایع پتروشیمی توزیع می‌شود. گاز طبیعی مخلوطی از ئیدروكربنهای سیرشده سبك مانند متان، اتان و اندكی پروپان و بوتان است. قسمت عمده این گاز متان و مقدار كمتری اتان می‌باشد.در این گازها غالباْْ آثاری از نیتروژن، كربن دی اكسید و گاهی ئیدروژن سولفید و هلیم وجود دارد. پس از استخراج نفت آن را پالایش می‌كنند.

پالایش نفت

پالایش نفت مجموعه عملیاتی است كه به وسیله آنها بسیاری از مواد گوناگون از جمله بنزین، نفت سفید، نفت گاز یا گازوئیل، نفت كوره، گریس، قیر و غیره از نفت خام بدست می‌آید. عملیات اساسی پالایش نفت را به سه دسته كلی تقسیم می‌كنند: الف- جدا كردن مواد ( با استفاده از تقطیر جزء به جزء) ب- تبدیل ( تبدیل اجزاء نامرغوب و كم‌مصرف به اجزاء مرغوب در پالایشگاه) ج- تصفیه فرآورده‌های نفتی بیش از نیم قرن از مصرف فرآورده‌های نفتی به صورتی غیر از سوخت می‌گذرد. به مرور زمان و با پیشرفت علم و تكنولوژی، انسان تعداد روزافزونی از ئیدروكربنها را به طور خالص از سایر فرآورده‌های نفتی جدا كرده و به مصرف تولید سایر مواد شیمیایی و صنعتی رسانیده است. صنایع وابسته به نفت را كه از مواد نفتی محصولات غیرنفتی تهیه می‌كنند را صنایع پتروشیمی می‌نامند. مواد اولیه‌ حاصل از صنعت نفت كه برای تهیه سایر فرآورده‌های شیمیایی به كار می‌رود، مواد پتروشیمی نامیده می‌شود.

آیا می دانستید؟

- گاز طبیعی در حالت عادی بدون بو است. به گاز طبیعی قبل از توزیع یك ماده از تركیبات سولفور به نام تجاری مركاپتان اضافه می‌شود تا هنگام نشت احتمالی گاز به ما كمك كند.