تہقہريہر عہن الجہيہولہوجہيہآ آخہر

المقدمة
النفط- البترول (كلمة مشتقة من الأصل اللاتيني "بيترا" والذى يعنى صخر, "أوليوم" والتى تعنى زيت), ويطلق عليه أيضا الزيت الخام, كما أن له إسم دارج "الذهب الأسود", وهو عبارة عن سائل كثيف, قابل للإشتعال, بني غامق أو بني مخضر, يوجد فى الطبقة العليا من القشرة الأرضية.
1)المنشأ الحيوي
ينظر معظم الجيولوجيين إلى الزيت الخام, مثل الفحم والغاز الطبيعي, أنه ناتج من تأثير الضغط والحرارة على النباتات القديمة على مر العصور الجيولوجية. وطبقا لهذه النظرية, فقد تكون البترول من تحلل بقايا الحيوانات البحرية ونباتات ما قبل التاريخ. وبمرور قرون عديدة فإن هذه المادة العضوية, إختلطت بالطين, ودفنت تحت طبقات رسوبية من المواد. وأدت الحرارة والضغط الشديدين ألى تحول هذه الحيوانات والنباتات إلى مادة شمعية تسمى كيروجين, وإلى هيدروكربونات سائلة وغازية فى عملية تعرف بالتطور التدهوري. وإنتقلت هذه المادة خلال طبقات الصخور المجاورة حتى تم إحتجازها تحت الأرض فى صخور مسامية تسمي المستودعات, مكونة حقل زيت, والتى يمكن إستخلاص السائل منها بالحفر ثم الضخ
2)المنشأ الغير حيوي
توماس جولد كان أكثر العلماء الغربيين تأييدا لنظرية المنشأ الغير حيوي للبترول. وهذه النظرية تفترض ان كميات ضخمة من الكربون الموجود طبيعيا على الأرض, بعضه فى شكل هيدروكربونات. ونظرا لأن لهيدروكربونات أقل كثافة من الموائع المسامية, فإنه يتجه للأعلى. وتحوله أشكال الكائنات الدقيقة إلى ترسبات هيدروكربونية عديدة. وأثبتت حسابات الديناميكا الحرارية والدراسات العملية أن "إن-ألكانات" (المكون الرئيسي للبترول) لا تنتج تلقائيا من الميثان فى الضغوط الموجودة فى الأحواض الرسوبية, وعلى هذا فإن نظرية المنشأ الغيرحيوي للهيدروكربونات تفترض التكون العميق

تركيب البترول
أثناء عمليات التصفية, يتم فصل الكيماويات المكونة للبترول عن طريق التقطير التجزيئي, وهو عملية فصل تعتمد على نقط الغليان النسبية (أو قابلية التطاير النسبية). المنتجات المختلفة (بالترتيب طبقا لنقطة غليانها) بما فيها الغازت الخفيفة (مثل: الميثان, الإيثان, البروبان) كالتالي: البنزين, وقود المحركات النفاثة, الكيروسين, الديزل, الجازولين, شموع البرافين, الأسفلت, وهكذا. والتقنيات الحديثة مثل فصل الألوان الغازي, فصل ألوان غازي-مطياف كتلة, يمكن أن تفصل بعض الأجزاء من البترول إلى مركبات فردية, وهذه طريقة من طرق الكيمياء التحليلية, تستخدم غالبا فى أقسام التحكم فى الجودة فى مصافى البترول.
ولمزيد من الدقة, فإن البترول يتكون من الهيدروكربونات, وهذه بدورها تتكون من الهيدروجين, والكربون, وبعض الأجزاء الغير كريونية والتى يمكن أن تحتوى على النيتروجين, الكبريت, الأ**جين, وبعض الكميات الضئيلة من الفلزات مثل الفاناديوم أو النيكل, ومثل هذه العناصر لا تتعدى 1% من تركيب البترول.
وأخف أربعة ألكانات هم: ميثان CH4, إيثان C2H6, بروبان C3H8, بيوتان C4H10. وهم جميعا غازات. ونقطة غليانهم -161.6 C° و -88 C° و -42 C° و -0.5 C°, بالترتيب (-258.9, -127.5, -43.6, -31.1 F°)
مدى السلاسل C5-7 كلها خفيفة, وتتطاير بسهولة, نافثا نقية. ويتم إستخدامهم كمذيبات, سوائل التنظيف الجاف, ومنتجات التجفيف السريع الأخرى. أما السلاسل من C6H14 إلى C12H26 تكون مختلطة ببعض وتستخدم فى الجازولين. ويتم صنع الكيروسين من السلاسل C10 إلى C15, ثم وقود الديزل/زيت التسخين فى المدى من C10 إلى C20, و يتم إستخدم زيوت الوقود الأثقل من ذلك فى محركات السفن. وجميع هذه المركبات البترولية سائلة فى درجة حرارة الغرفة.
زيوت التشحيم والشحم شبه الصلب (بما فيه الفزلين) تتراوح من C16 إلى C20.
السلاسل الأعلى من C20 تكون صلبة, بداية من شمع البرافين, ثم بعد ذلك القطران, القار, الأسفلت.
مدى درجات الغليان لمكونات البترول تحت تأثير الضغط الجوي فى التقطير التجزيئي بالدرجة المئوية:
• إثير بترول: 40 – 70 C° يستخدم كمذيب
• بنزين خفيف: 60 – 100 C° يستخدم كوقود للسيارات
• بنزين ثقيل: 100- 150 C° يستخدم كوقود للسيارات
• كيروسين خفيف: 120 – 150 C° يستخدم كمذيب ووقود للمنازل
• كيروسين: 150 – 300 C° يستخدم كوقود للمحركات النفاثة
• زيت الغاز: 250 – 350 C° يستخدم كوقود للديزل / للتسخين
• زيت تشحيم: > 300 C° يستخدم زيت محركات
• الأجزاء التبقية: قار, أسفلت, وقود متبقي
إستخلاص البترول
بصفة عامة فإن المرحلة الأولى فى إستخلاص الزيت الخام هى حفر بئر ليصل لمستودعات البترول تحت الأرض. وتاريخيا, يوجد بعض أبار البترول فى أمريكا وصل البترول فيها للسطح بطريقة طبيعية. ولكن معظم هذه الحقول نفذت, فيما عدا بعض الأماكن المحدودة فى ألاسكا. وغالبا ما يتم حفر عديد من الآبار لنفس المستودع, للحصول على معدل إستخراج إقتصادي. وفى بعض الآبار يتم ضخ الماء, البخار, مخلوط الغازات المختلفة للمستودع لإبقاء معدلات الإستخراج الإقتصادية مستمرة.
وفى حالة أن الضغط تحت الأرض فى مستودع الغاز كافي, عندها سيجبر الزيت على الخروج للسطح تحت تأثير هذا الضغط. الوقود الغازي أو الغاز الطبيعي غالبا ما يكون متواجد, مما يزيد من الضغط الموجود تحت الأرض. وفى هذه الحالة فإن الضغط يكون كافى لوضع كمية كافة من الصمامات على رأس البئر لتوصيل البئر بشبكة الأنابيب للتخزين, وعمليات التشغيل. ويسمى هذا إستخلاص الزيت المبدئى. وتقريبا 20% فقط من الزيت فى المستودع يمكن إستخراجه بهذه الطريقة.
وخلال فترة حياة البئر يقل الضغط, وعند حدود معينة لا يكون كافيا لدفع الزيت للسطح. وعندها, لو أن المتبقى قى البئر كافي إقتصاديا, وغالبا ما يكون كذلك, يتم إستخراج الزيت المتبقي فى البئر بطريقة إستخراج الزيت الإضافية. شاهد إتزان الطاقة, وصافي الطاقة. ويتم إستخدام تقنيات مختلفة فى طريقة إستخراج الزيت الإضافية, لإستخراج الزيت من المستودعات التى نفذ ضغطها أو قل. يستخدم أحيانا الضخ بالطلمبات مثل الطلمبات المستمرة, وطلمبة الأعماق الكهربية لرفع الزيت إلى السطح. وتستخدم تقنية مساعدة لزيادة ضغط المستودع عن طريق حقن الماء, إعادة حقن الغاز الطبيعي, رفع الغاز وهذا يقوم بحقن الهواء, ثاني أ**يد الكربون أو غازات أخرى للمستودع. وتعمل الطريقتان معا المبدئية والإضافية على إستخراج ما يقرب من 25 إلى 35% من المستودع.
المرحلة الثالثة فى إستخراج الزيت تعتمد على تقليل كثافة الزيت لتعمل على زيادة الإنتاج. وتبدأ هذه المرحلة عندما لا تستطيع كل من الطريقة المبدئة, والطريقة الإضافية على إستخراج الزيت, ولكن بعد التأكد من جدوى إستخدام هذه الطريقة إقتصاديا, وما إذا كان الزيت الناتج سيغطي تكاليف الإنتاج والأرباح المتوقعة من البئر. كما يعتمد أيضا على أسعار البترول وقتها, حيث يتم إعادة تشغيل الآبار التى قد تكون توقفت عن العمل فى حالة إرتفاع أسعار الزيت. طرق إستخراج الزيت المحسن حراريا, والتى تعتمد على تسخين الزيت وجعله أسهل للإستخراج. حقن البخار هى أكثر التقنيات إستخداما فى هذه الطريقة, وغالبا مع تتم عن طريق التوليد المزدوج. وفكرة عمل التوليد المزدوج هى إستخدم تربينة (توربينة) غاز لإنتاج الكهرباء وإستخدام الحرارة المفقودة الناتجة عنها لإنتاج البخار, الذى يتم حقنه للمستودع.. وهناك تقنية أخرى, وهى الحرق فى-الموضع, وفيها يتم إحراق الزيت لتسخين الزيت المحيط به. وأحيانا يتم إستخدام المنظفات لتقليل كثافة الزيت. ويتم إستخراج ما يقرب من 5 إلى 15% من الزيت فى هذه المرحلة.
التأثيرات البيئية للبترول
للبترول تأثير ملحوظ على الناحية البيئية والإجتماعية, وذلك من الحوادث والنشاطات الروتينية التى تصاحب إنتاجه وتشغيله, مثل الإنفجارات الزلزالية أثناء إنتاجه, الحفر, تولد النفايات الملوثة. كما أن إستخراج البترول عملية مكلفة وأحيانا ضارة بالبيئة, كما أن إستخراج البترول بالقرب من الشواطيء يزعج الكائنات البحرية ويؤثر على بيئتها. كما أن إستخراج البترول قد يتضمن ال**ح, الذى يحرك قاع البحر, مما يقتل النباتات البحرية التى تحتاجها الكائنات البحرية للحياة. كما أن نفايات الزيت الخام والوقود المقطر التى تتناثر من حوادث ناقلات البترول أثرت على العلاقة التبادلية بين الكائنات الحية (بموت أحد هذه الكائنات) فى ألاسكا, جزر جالاباجوس, أسبانيا, وعديد من الاماكن الأخرى

أحد الأرصفة البحرية لإنتاج البترول
ومثل أنواع الوقود الحفري الأخرى, يتسبب حرق البترول فى إنبعاث ثاني أ**يد الكربون للغلاف الجوي, وهو ما يعتقد أنه يساهم فى ظاهرة السخونة العالمية. وبوحدات الطاقة فإن البترول ينتج كميات CO 2 أقل من الفحم, ولكن أكثر من الغاز الطبيعي. ونظرا لدور البترول المتفرد فى عمليات النقل, فإن تقليل إنبعاثات CO 2 تعتبر من المسائل الشائكه فى إستخدامه. وتجرى محاولات لتحسين هذه الإنبعثات عن طريق إحتجازها فى المصانع الكبيرة.
البدائل هى مصادر الطاقة المتجددة وهى موجودة بالفعل, وإن كانت نسبة هذا الإستبدال لاتزال صغيرة. الشمس, الرياح والمصادر المتجددة الأخرى تأثرياتها على البيئة أقل من البترول. ويمكن لهذه المصادر إستبدال البترول فى الإستخدامات التى لا تتطلب كميات طاقة ضخمة, مثل السيارات, ويجب تصميم المعدات الاخرى لتعمل بإستخدام الكهرباء (المخزونة فى البطاريات), أو الهيدروجين (عن طريق خلايا الوقود, أو الحتراق الداخلي) والذى يمكن إنتاجه من مصادر متجددة. كما أن هناك خيارات أخرى تتضمن إستخدام الوقود السائل الذى له أصل حيوي (إيثانول, الديزل الحيوي). وهناك إتجاه عالمي للترحيب بأى أفكار جديدة تساهم فى إستبدال البترول كوقود لعمليات النقل.
الخاتمة
يعتبر النفط مادة اساسية بحياة البشرية وذلك لانها تدخل في عديد من الصناعات ولايمكن الاستغناء عنها بسهولة لكن قد ينفذ هذا النفط يوماً ما فما الحال عندها؟؟



التوصيات
يجب على العلماء التحرك والتفكير لايجاد بديل لهذا النفط ومحاولة التاقلم مع الطاقات البديلة وعليهم ان يفكروا للمستقبلبخطط صائبة ناجحة