نفط خام ثقيل

النفط الخام الثقيل Heavy crude oil، هو نوع النفط الخام الذي لا يطفو بسهولة. ويشار للنفط على أنه "ثقيل" عندما تكون كثافته أو كثافته النوعية أعلى من النفط الخام الخفيف. النفط الخام الثقيل يعرف على أنه أي نفط سائل لا تقل نسبة ثقل الإيه‌پي‌أي عن 20°.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الاقتصاد

خلال السنوات الأخيرة كانت هناك مخاوف كثيرة من نضوب النفط والغاز نتيجة زيادة استخدامها والاقبال عليها بشكل كبير، وكانت هناك ايضاً أرتفاعات حادة لأسعار النفط عقب الغزو الأمريكي للعراق وتستمر الأسعار بالارتفاع مع قلة انتاج النفط في كثير من البلدان المنتجة للنفط أو عومل السياسة والأوضاع المتفجرة في مناطق العالم، وبسبب التلوث البيئي الذي ينتج من حرق الوقود الأحفوري، أو حتى بسبب الحوادث الطبيعية كغرق باخرة محملة بألاف الأطنان من النفط الأمر الذي يؤدي إلى كارثة قد تستمر أعواماً وتؤدي إلى خلل في توازن البيئة، لذلك اتجه كثير من العلماء باتجاه البحث عن البديل، وكانت البدائل وماتزال قيد التجارب، وقد تم استخدامها في بعض الدول لكن على نطاق ضيق ومحدود، وكانت أهم البدائل المطروحة هي الوقود الحيوي، والطاقة الشمسية واتجه أيضاً العالم إلى النظر في الطاقة الأحفورية غير التقليدية وكانت هناك عدة بحوث ومؤتمرات أقيمت بالعالم، بحث في سبل أستخدام الوقود البديل والوقود الأحفوري غير التقليدي حيث يشمل هيدرات الميثان، والفحم الحجري، والغاز الطبيعي، والنفط الثقيل ورمال النفط، ولكن الوقود الأحفوري تمثل أستخدامه طول السنوات الفائتة فقط بالنفط والغاز الطبيعي.

 التصنيف

التصنيف المتعارف عليه لأنواع النفوط الخام بموجب خاصتي الكثافة واللزوجة.

تصنف الصناعة النفطية النفوط على أنها "ثقيلة" إذا تراوحت درجة "API" للنفط ما بين 20-10° وتصفها بأنها "ثقيلة جداً "extra-heavy أو (ultra-heavy)، إذا قلّت درجة "API" عن 10° واصطلحت الصناعة أيضاً على تسمية النفوط الثقيلة جداً بالبتيومين إذا ما زادت لزوجتها عن 10,000 سنتيبويز (cP). وتصنيف النفوط بموجب الكثافة يعكس عادةً اهتمامات صناعة التكرير، فالكثافة تدل على محتوى النفط من المقطرات، أما بالنسبة لصناعة إنتاج النفط، فاللزوجة هي الخاصية الأكثر أهميةً حيث أنها تعكس مدى انسيابية النفط في مكمنه، وبالتالي تحدد أسلوب استخراجه. ومن هنا تصنف النفوط على أنها ثقيلة جداً إذا كانت لزوجتها مرتفعة، وعلى أنها بتيومين إذا كانت اللزوجة مرتفعة جداً بحيث تنعدم انسيابيتها تحت ظروف المكمن مما يجعلها غير قابلة للاستخلاص من مكامنها بطرق الإنتاج المعتادة.

تعكس كثافة النفط ملامح عامة عن مكوناته. فالنفوط الثقيلة تحتوي على مركبات هيدروكربونية مشابهة لتلك الموجودة في النفط الاعتيادي، إلا أن متوسط الوزن الجزيئي لهذه المركبات ونسبة الكربون إلى الهيدروجين (C/H) في النفط ومحتواه من المركبات العطرية المتعددة الحلقات أعلى من النفط الاعتيادي. وتحتوي النفوط الثقيلة عادةً على نسب مرتفعة من الأسفالتين.

 التواجد

ويبدو من مكونات النفوط الثقيلة ومواقع مكامنها أنها تكونت عن طريق انتقال نفوط اعتيادية إلى طبقات الأرض العليا القريبة من السطح، حيث تعرضت المكونات الخفيفة للتحلل بواسطة الكائنات الدقيقة الموجودة في التربة وللتبخر مخلفةً مواد هيدركربونية ثقيلة، إلا أنه قبل اكتمال تحللها، دفنت مرة أخرى في أعماق الطبقات الجيولوجية مكونةً ما نعرفه الآن بالنفط الثقيل جداً.

علاقة محتوى النفوط من الكبريت بدرجة أي بي أي.

تواجد النفط الثقيل جداً في مكامن تتجاوز أعماقها 1000 متر. وتشير إحصائيات مجلس الطاقة العالمي, المبنية على بيانات من هيئة المسوحات الأمريكية، إلى وجود 91 حقل للنفط الثقيل في 21 دولة منها 11 حقلاً بحرياً، وتم تقدير إجمالي النفط المكتشف في الموقع بحوالي 2.064 ترليون برميل، كما تم تقدير إجمالي الاحتياطي والموارد القابلة للاستخلاص بنحو 297 بليون برميل. وتشير نشرة لهيئة المسوحات الجيولوجية الأمريكية إلى أن إجمالي النفط الخام الثقيل القابل للاستخلاص يقدر بنحو 434 بليون برميل، كما قدر متـوسط معامـل الاستخلاص بحـوالي 0.135.

وتم تقدير هذه الكميات بناءً على كميات الموارد المقدرة في الموقع ومعدلات الاستخلاص وفق التقنيات المستخدمة حالياً. ويعود الفارق بين الكميات المقدرة من قبل الجهتين إلى أن تقديرات هيئة المسوحات الجيولوجية الأمريكية تشمل أيضاً النفوط الخام الثقيلة. وتجدر الإشارة إلى أنه من المتوقع أن يتحسن معامل الاستخلاص مستقبلاً مع تقدم تقنيات الإنتاج، مما سيؤدي إلى زيادة الاحتياطي المؤكد، بحيث يصل إلى نحو 50% من إجمالي احتياطيات النفط الاعتيادي والمقدر بنحو 952 بليون برميل. يتركز معظم مخزون العالم من النفط الثقيل جداً في فنزويلا (حوالي 98%)، وتتفاوت التقديرات حول إجمالي الكميات المكتشفة في الموقع ومعدل الاستخلاص بين هيئة المسوحات الجيولوجية الأمريكية ومؤسسة البترول الفنزويلية [5]، إذ قدرتهما الأولى بحوالي 2.027 ترليون برميل و 0.13، والثانية بحوالي 1.182 ترليون و 0.22. ولا تتوفر بيانات كافية لتوضيح أسباب هذا التفاوت، إلا أن ذلك قد يعود إلى نوعية النفوط المشمولة في كل من تقديرات الجهتين. وتتواجد معظم مكامن هذا النفط في حزام أورينوكو (Orinoco Belt) النفطي في وسط فنزويلا الذي يمتد على مساحة تقدر بحوالي 55 كم². أما الدول الأخرى التي لديها نفط ثقيل جداً مكتشف بكميات تتراوح ما بين 1-2.5 بليون برميل فهي كندا والمكسيك والولايات المتحدة وكوبا والصين وألبانيا وإيطاليا والاتحاد الروسي والمملكة المتحدة وإيران. وبالنسبة لمخزون الدول العربية المعلن من النفوط الثقيلة فيشمل كمية تقدر بنحو 500 مليون برميل في مصر، بالإضافةً إلى مخزون غير محدد في كل من العراق وفلسطين المحتلة والكويت.

 الاستخراج

أصبح انتاج انتاج النفط الثقيل أكثر شيوعاً في الكثير من البلدان، وكانت كندا وڤنزويلا على رأس البلدان المنتجة للنفط الثقيل في 2008. تشمل طرق استخراج النفط الثقيل، انتاج النفط الثقيل البارد بالرمال، steam assisted gravity drainage, cyclic steam stimulation, vapor extraction, Toe-to-Heel Air Injection (THAI), and open-pit mining للرمال العميقة والودائع الرملية الغنية بالنفط.

 التأثيرات البيئية

بالانتاج الحالي وطرق النقل، للنفط الثقيل عدد كبير من التأثيرات البيئية عن النفط الخفيف. With more difficult production comes the employment of a variety of enhanced oil recovery techniques, including steam flooding and tighter well spacing, often as close as one well per acre. Heavy crudes also carry contaminants. For example, Orinoco extra heavy oil contains 4.5% sulfur as well as vanadium and nickel. However, because crude oil is refined before use, generating specific alkanes via cracking and fractional distillation, this comparison is not valid in a practical sense. Heavy crude refining techniques may require more energy input though, so its environmental impact is presently much more significant than that of lighter crude.

With present technology, the extraction and refining of heavy oils and oil sands generates as much as three times the total CO₂ emissions compared to conventional oil, primarily driven by the extra energy consumption of the extraction process (which may include burning natural gas to heat and pressurize the reservoir to stimulate flow). Current research in to better production methods seek to reduce this environmental impact.

In a 2009 report, the National Toxics Network, citing data provided by the Carbon Dioxide Information Analysis Center of the government of the United States and the Canadian Association of Petroleum Producers (CAPP), found that heavy oils can have higher CO₂ emissions per ton than coal. Emissions were lower than coal on a "per unit of energy produced" basis, at about 84% of those for coal (0.078/0.093) and thus higher on this basis of CO₂ emissions, than conventional oil.

Environmental Research Web has reported that "because of the energy needed for extraction and processing, petroleum from Canadian oil tar sands has higher life cycle emission" versus conventional fossil fuels; "up to 25% more."

 الخصائص الكيميائية

Heavy oil is asphaltic and contains asphaltenes and resins. It is "heavy" (dense and viscous) due to the high ratio of aromatics and naphthenes to paraffins (linear alkanes) and high amounts of NSO's (nitrogen, sulfur, oxygen and heavy metals). Heavy oil has a higher percentage of compounds with over 60 carbon atoms and hence a high boiling point and molecular weight. For example, the viscosity of Venezuela's Orinoco extra-heavy crude oil lies in the range 1000-5000 cP (1-5 Pa·s), while Canadian extra-heavy crude has a viscosity in the range 5000-10,000 cP (5-10 Pa·s), about the same as molasses, and higher (up to 100,000 cP or 100 Pa·s for the most viscous commercially exploitable deposits). A definition from the Chevron Phillips Chemical company is as follows:

The "heaviness" of heavy oil is primarily the result of a relatively high proportion of a mixed bag of complex, high molecular weight, non-paraffinic compounds and a low proportion of volatile, low molecular weight compounds. Heavy oils typically contain very little paraffin and may or may not contain high levels of asphaltenes.

There are two main types of heavy crude oil:

1. Those that have over 1% sulfur (high sulfur crude oils), with aromatics and asphaltenes, and these are mostly found in North America (Canada (Alberta, Saskatchewan)، الولايات المتحدة (كاليفورنيا), Mexico), South America (Venezuela, Colombia and Ecuador) and the Middle East (Kuwait, Saudi Arabia).
2. Those that have less than 1% sulfur (low sulfur crude oils), with aromatics, naphthenes and resins, and these are mostly found in Western Africa (Chad), Central Africa (Angola) and East Africa (Madagascar).

 انظر أيضاً

• Bitumen
• Oil shale
• رمال النفط
• مازوت
• Steam injection (oil industry)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 وصلات خارجية

• Gushor Inc. - Heavy Oil Geoscience & Reservoir Engineering
• OTS Heavy Oil Science Centre
• Schlumberger map of global heavy oil resources
• Molecular Basis of Heavy Organics in Petroleum and Heavy Oil