علوم البترول

مقدمة
عرف الإنسان البترول من قديم الزمان. فلقد كان البترول معروفاًعند سكان بلاد الرافدين ومصر وسوريا والهند وأثيوبيا واليونان وروسيا وإيطالياوغيرها من البلدان وكانت له أسماء مختلفة فأطلق عليه الأوربيون اسم (نفثا) والصقالية (رولا) والرومانيون (باكورا) والإنجليز (الزيت المعدنى) واليابانيون (سكينويو) والصينينون (ايغى - يو) وقدماء الرومان والإغريق (بتروليم) الراتنجالصخرى وهناك معلومات عن استخراج البترول فى شبه جزيرة ابشرون عند كثير من المؤلفينالإيرانيين والعرب أمثال يعقوب الحموى فى القرن الثالث عشر وعبد الغفار الحزوينىالقرن الرابع عشر وغيرهم وقد وضع الجغرافى العربى المسعودى عام 950 قائمة بمنابعالبترول بخانية باكو فى شبه جزيرة ابشرون وقبل الميلاد بستة قرون كان يعيش فىسوراخان المجوس الذين عبدوا "النار الأبدية" الناتجة من اشتعال الغاز الطبيعىالمصاحب للبترول والخارج من باطن الأرض.
كان البترول فى الأزمنة القديمة يستخدمللإضاءة وكمادة رابطة وعازلة فى البناء وفى الأغراض الحربية وغيرها ويوجد فىالمخطوطات القديمة للطبيب الإغريقى هيبوقراط والرومانى فيتروفى عدد كبير من وصفاتالأدوية يدخل البترول فى تركيبها ولم يكن البترول يستخرج فى تلك الأزمنة بالمفهومالحديث بل كان يجمع فى أماكن خروجه إلى سطح الأرض.
وظهرت فيما بعد مع اتساع نطاقاستخدام البترول طريقة الاستخراج بالحفر ثم استخدمت طريقة الاستخراج البئرى .. الخ.
وأصبحت المنتجات البترولية فى السنين الأخيرة تستخدم بكميات ضخمة وقد شكلتصناعة استخراج البترول وتكريره قطاعاً صناعياً ضخماً قائماً بذاته يمتلك معداتمتكاملة تتطور باستمرار ونتيجة لتطور صناعة الآلات وخاصة صناعة المحركات أصبح منالضرورى إنتاج الوقود ومواد التشحيم بكميات كبيرة والمصدر الأساسى للحصول على هذهالمواد هو البترول ولا يوجد فى الوقت الحاضر أى قطاع من قطاعات الاقتصاد القومى لايستخدم البترول أو منتجاته.
وأصبح للبترول فى السنين الأخيرة استخدام جديد هامفالبترول لا يعتبر الأن خاماً يستخدم لإنتاج الوقود والزيوت فقط بل وقاعدة لصناعةكبيرة متعددة الأشكال هى صناعة البتروكيماويات التى تنتج كمية ضخمة من الموادالثمينة مثل الكحولات الاصطناعية والبلاستيك والأقمشة الاصطناعية والسماد والمبيداتوغيرها.

نبذةمختصرة عن استخراج البترول
يتراوحعمق طبقات البترول فى حدود واسعة تصل إلى 5 - 6 آلاف متر واكثر ويكون البترول فىالطبيعة دائماً مصاحب بالماء والغاز طبقاً للوزن النوعى فالغاز يشغل الجزء العلوىثم يليه البترول وأسفله الماء.
وتحفر الآبار لاستخراج البترول من باطن الأرض إلىالسطح وتجرى تمهيدياً عمليات التنقيب والبحث لتحديد مكان حفر الآبار التى يستخرجمنها البترول والهدف من هذه العمليات هو دراسة تركيب جميع صخور المنطقة التى يجرىفيها التنقيب, فحص صخور الطبقة البترولية (قدرتها ومساميتها ونفاذيتها وتشبعهابالبترول) وتحديد مساحة حقل البترول والاحتياطي التقريبى للبترول والغاز.
وأهمطرق الحفر هى الحفر الدورانى والحفر التربينى وتدور أداة الحفر (الدقاق) المقصودبها (bit) فى الحفر الدورانى مع كل عمود مواسير الحفر.
مع التعمق فى البئر تربطإلى الماسورة العاملة مواسير حفر جديدة ويصل طول عمود مواسير الحفر فى نهاية الحفرإلى عدة كيلومترات ولفصل الصخور التى تفتتها أداة الحفر من البئر يضخ خلال مواسيرالحفر إلى قاع البئر محلول طينى يحمل الصخور إلى أعلى السطح.
وفى حالة الحفر التربينى يدورالدقاقبواسطة تربينة خاصة تنزل إلى قاع البئر وتعمل بواسطة المحلول الطينى المضخ وعلاوةعلى الحفر الرأسى يمكن بواسطة الحفر التربينى تحقيق الحفر المائل الموجه تحتالأبنية وأحواض الماء وغيرهما وكذلك الحفر المتفرع أى حفر عدة آبار من موقع واحدوهذا الحفر مريح جداً عند استغلال حقول البترول البحرية.

طرق إنتاج البترول
ينتج البترول بثلاث طرق أساسية وهى طريقة النافورة, طريقة الضغط أو الرفع بالغاز, وطريقة الضخ العميق.
يرتفع البترول فى حالةالإنتاج النافورى (flowing) إلى فوهة البئر تحت ضغط الطبقة من خلالتركيبة
أنبوبية تتحمل الضغط العالى ماراً بمصايد يفصل فيها الغاز عن البترول ثميدخل البترول بعد ذلك فى سعة محكمة.
وتستخدم طريقة النافورة فى بداية فترة إنتاجالبئر عندما يكون ضغط الطبقة كافياً أو باستخدام طرق خاصة للحفاظ على هذا الضغط تحتتأثير ضغط الماء أو الغاز.
فى حالة الإنتاج بضغط الهواء ينزل عمودان من المواسيرفى البئر ويدفع فى الفراغ الحلقى بينهما هواء أو غاز مضغوط ويكون هذا الهواء أثناءمروره بالسائل عموداً من مخلوط البترول والغاز ذى كثافة منخفضة ويصل هذا المخلوطإلى سطح البئر تحت ضغط سطح الطبقة.
فى حالة الإنتاج بالمضخات تنزل إلى البئربواسطة مواسير مضخة خاصة تدفع البترول إلى سطح البئر وتدار المضخة باستخدام عمود منقضبان التوصيل بواسطة ماكينة ترجيح التى تركب فوق سطح البئر(وحدة رفع الزيت)وماكينة الترجيح عبارة عن عاتق مترجح يتصل بأحد طرفيه عمود قضبان التوصيلوبالطرف الآخر آلية ذراع توصيل تدار بواسطة محرك كهربائى.
وفى الفترة الأخيرة تستخدم مضخاتكهربائية غاطسه تنزل فى البئر بواسطة مواسير يصل خلالها البترول إلى السطح وتعملالمضخة بواسطة محرك موضوع فى البئر مباشرة ويغذى بالكهرباء بواسطة كابلخاص.
ويفصل البترول المستخرج من البئر عن الغازات الطبيعية المصاحبة فى مصايدخاصة ويجمع فى صهاريج حيث تنفصل منه الكتلة الأساسية من الماء والقازورات ثم فىصهاريج الحقول التى يخضع فيها البترول لترسيب وتنظيف إضافيين وإذا كان البترول فىحالة استحلابية أى إذا كان يحتوى على ماء لا ينفصل فإنه يمر خلال وحدة إزالةالاستحلاب.
يتم نقل البترول بطرق مختلفة وهى الضخ فى الأنابيب والنقل فى صهاريجالسكك الحديدية والطرق البحرية والنهرية وأوسعهم انتشاراً النقلبالأنابيب.

المصدر: منتدى المهندس كوم كلية الهندسة