پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

هر چند ايرانيان در استفاده از گاز و ديگر مشتقات نفتي بر ديگر اقوام جهان پيشي داشته اند اما نخستين اسناد
تاريخي استفاده اصولي از گاز در ايران به زمان قاجاريه و سلطنت ناصرالدين شاه مربوط مي شود. هنگامي كه
ناصرالدين شاه در سال 1873 ميلادي به لندن سفر كرده بود، چراغ هاي گازي كه روشني بخش معابر بودند، تعجب وي را برانگيخت و پس از بازگشت به ايران دستور احداث و استفاده از كارخانه چراغ گاز را صادر كرد.

از سال 1908 ميلادي كه نخستين چاه نفت ايران در مسجد سليمان به نفت رسيد، به علت بعد مسافت بين منابع توليد و نقاط مصرف و بالا بودن هزينه سرمايه گذاري و پايين بودن مصرف كه تنها محدود به مناطق جنوب مي شد، حجم زيادي از گازهاي همراه، سوخته و به هدر مي رفت اما تدريجا كه يكي پس از ديگري منابع نفت كشف، استخراج و به بهره برداري مي رسيد.

مصارف گاز در ایران:

استفاده از گاز طبيعي براي تأمين سوخت و مصارف منازل سازماني در مناطق نفت خيز از جمله مسجد سليمان، آغاجاري، هفتگل و آبادان مورد توجه قرار گرفت و در كنار فعاليت هاي اصلي توليد، انتقال و پالايش نفت خام در نواحي جنوبي ايران، فعاليت هاي محدودي براي تهيه و به عمل آوردن گاز طبيعي توسط شركت هاي عامل انجام مي شد.

در ايران، در ابتدا فقط نفت استخراج مي شد، در حالي كه همراه آن مقدار زيادي گاز هم توليد مي گرديد.
همانطور كه قبلا هم اشاره شد از 1910 تا دهه 1960 گازهاي توليد شده به همراه نفت عمدتا سوزانده مي شد. در اوايل دهه 60 ميلادي طي قراردادي در مقابل احداث كارخانه ذوب آهن توسط روسيه در ايران، گازهاي همراه نفت استخراج شده با خط لوله به روسيه منتقل شد. در واقع، به مدت 50 سال اين گازها مي سوخت و از آن استفاده اي نمي شد.

آغاز صادرات:

اما پس از آن و همزمان با صادرات به روسيه، براي اولين بار، گازهاي توليدي همراه نفت، در شيراز مورد استفاده قرار گرفت. در واقع، كارخانه سيمان شيراز اولين كارخانه اي بود كه گازي شد و به تدريج گازكشي به ساير شهرهاي ايرانشكل گرفت.

بدين ترتيب، گازي كه 50 سال مي سوخت و هدر مي رفت، وارد شبكه گاز رساني كشور و خانه هاي
مردم گرديد. اين وضعيت تا زماني كه ميادين مستقل گازي كشف نشده بودند و گاز تنها از ميادين نفتي استخراج
مي شد، طبيعي بود. با كشف ميادين مستقل گازي نظير كنگان و پارس، ضروري بود تا اين تفكيك مسئوليت ها درمورد استخراج گاز بين شركت ملي نفت و شركت ملي گاز انجام شود.

مقدمات تاسیس شرکت ملی گاز:

به عبارت ديگر، بايد شركت ملي نفت مسئول توليد، استخراج، تجارت و صادرات نفت و شركت ملي گاز، مسئول توليد، تجارت و صادرات گاز باشد. در حدود 40 سال قبل، سياست هاي شركت ملي نفت ايران موجبات فني و اقتصادي را براي مهار كردن گازهاي همراه و جمع آوري و پالايش، انتقال و فروش آنها فراهم آورد. پس از مطرح شدن بحث فروش گاز به خارج، مطالعات گسترده اي انجام شد اجرا و بهره برداري شد.

به سبب آنكه ضرورتا مي بايست كليه امور IGATI و پروژه خط لوله سراسري اول موسوم به مرتبط به گاز در يك سازمان متشكل مي شد تا پاسخگوي مسئوليت ها و اهداف آينده باشد و از طرفي بر اساس توافق كلي بين ايران و شوروي سابق در سال 1344 در زمينه توسعه همكاري هاي اقتصادي منجر به امضاء پروتكلي در دي ماه همان سال شد كه زمينه ساز صدور گاز ايران مطرح و تأسيس شركت ملي گاز ايران در اسفند ماه 1344 تصويب شد.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

زغال سنگ چیست و نحوه تشکیل و کاربردهای آن

 

معرفی

زغال‌سنگ نام کانی سیاه‌رنگی است که از پسماند مواد گیاهی دوران‌های قدیم زمین‌شناختی (میلیون‌ها سال پیش) تشکیل شده‌است و به‌عنوان سوخت و نیز مادهٔ اولیهٔ برخی صنایع شیمیایی برای تولید گاز، کُک، روغن، قطران و غیره استفاده می‌شود.

البته برخی از زمین‌شناسان معتقدند که زغال‌سنگ کانی نیست. بخش بزرگی از جِرم زغال‌سنگ کربن است. از دیگر ترکیبات زغال‌سنگ هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد است. انواع زغال‌سنگ در دوران‌های گوناگون زمین‌شناسی و تحت شرایط مختلفی به وجود آمده‌اند. پوده (تورب)، نخستین مرحله تشکیل زغال‌سنگ است.

پس از آن به ترتیب لیگنیت، زغال‌سنگ نیمه بیتومینه، زغال‌سنگ بیتومینه و زغال‌سنگ آنتراسیت با درجات مختلف درون‌داشت مواد تشکیل‌دهنده قرار دارند.

زغال‌سنگ از فشرده شدن و تحمل گرما برخی گیاهان به وجود می‌آید که اکثراً از گیاه سرخس می‌باشد

مراحل تشکیل زغال سنگ

زغال‌سنگ کانی پر انرژی است، که از بقایای درختان، بوته‌ها و سایر گیاهان زندهٔ میلیون‌ها سال پیش به وجود می‌آید. نشو و نمای این گیاهان در دوره‌هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. زغال‌سنگ، یک سنگ رسوبی است. به زغال‌سنگ ابتدایی که پوک است و مواد فرار زیادی دارد تورب می‌گویند تورب نامرغوبترین نوع زغال‌سنگ است قسمت اعظم این ذخایر تقریباً ۲۵۰ میلیون سال پیش پدید آمدند. سپس اوضاع برای رشد سرخس‌های دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر، در باتلاق‌های وسیع فراهم شد. این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاق‌ها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن، فساد بی‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به ماده‌ای لجن مانند، به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال‌سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت، که به زغال‌سنگ قهوه‌ای نیز موسوم است) تبدیل شد. فشار بیشتر و گذشت زمان، زغال‌سنگ قیردار را به وجود آورد، که هر ۶ متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به ۰٫۳ متر زغال‌سنگ تبدیل شده بود که به آن بیتومین می‌گویند و در نهایت سخت‌ترین و مرغوب‌ترین نوع زغال‌سنگ، یعنی آنتراسیت (Anthracite) را به وجود آورد.

انواع زغال سنگ

آنتراسیت

 

آنتراسیت زغال سخت، سیاه و براقی که مرغوبترین کیفیت را دارد یعنی شامل کمترین مقدار آب و مواد فرار و بیشترین محتوی کربن است و با شعله کوچک و آبی‌رنگ و بدون دود می‌سوزد. آنتراسیت آخرین فراورده تغییر و تبدیل مواد گیاهی از طریق سلسله مراحل زغال نارس، لینیت و زغال بیتومینه است.

آنتراسیت، که اغلب به عنوان زغال سنگ نامیده می شود، زغال سنگ سخت و جمع و جور است که دارای یک بلور متالستیک است. این دارای بالاترین مقدار کربن، کمترین ناخالصی ها و بالاترین تراکم انرژی تمام انواع زغال سنگ به جز گرافیت است و بالاترین رتبه از زغال سنگ است.

آنتراسیت بیشترین نوع زغال سنگ دگرگون شده است ( اما هنوز هم نشان دهنده دگرگونی پایین است)، که در آن میزان کربن بین 92 تا 98 درصد است. اصطلاح برای آن دسته از انواع زغال سنگ استفاده می شود که در هنگام گرم کردن زیر نقطه ی احتراق از بخار یا سایر بخارات هیدروکربنی خنثی نمی کنند. انتراسیت با مشکلاتی روبرو است و با شعله های کوتاه، آبی و دودی مواجه می شود.

آنتراسیت به درجه استاندارد طبقه بندی می شود که عمدتا در تولید برق و درجه بالا (HG) و فوق العاده بالا (UHG) استفاده می شود که استفاده اصلی آن در بخش متالورژی است. انتراسیت حدود 1 درصد از ذخایر زغال سنگ جهانی را تشکیل می دهد و تنها در چند کشور در سراسر جهان استخراج می شود. چین اکثریت تولید جهانی را تشکیل می دهد؛ تولید کنندگان دیگر روسیه، اوکراین، کره شمالی، آفریقای جنوبی، ویتنام، انگلستان، استرالیا، کانادا و ایالات متحده هستند. کل تولید در سال 2010 به 670 میلیون تن رسید آنتراسیت میتواند کدورت آب را برطرف کند و کمی هم آهن و منگنز را از بین می برد.

بیتومینوس

این نوع حاوی حدود 45% تا 86% درصد کربن می‌باشد. این ماده در ایالات متحده آمریکا 100 میلیون تا 300 میلیون سال قدمت دارد. معمولا از بیتومینوس برای تولید برق در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود. همچنین از آن هم به عنوان سوخت و هم به عنوان مواد اولیه در صنعت آهن و فولاد استفاده می‌شود. حدود 53% از منابع این ماده مربوط به این نوع می‌باشد.

ساب بیتومینوس (نیمه بیتومین)

این ماده حدود 35% تا 45% کربن دارد و بر اثر سوختن حرارت کمتری نسبت به بیتومینوس تولید می‌کند. این نوع، حدود 30% از ذخایر زغال سنگ جهان را شامل می‌شود و بیشتر در صنعت سیمان کاربرد دارد.

زغال سنگ قهوه‌ای

لیگنیت، نوعی زغال سنگ به رنگ قهوه‌ای مایل به سیاه است، که درجه زغال‌شدگی آن، بین زغال نارس و زغال بیتومینه می‌باشد. قدرت حرارتی زغال قهوه‌ای کمتر از ۸۳۰۰ بی.تی. یو است. معمولاً اثراتی از ساخت اولیه گیاهی در آن پیدا می‌باشد. ذخیره ته‌نشستی از سنگواره‌های کربنی، جامد، سیاه مایل به قهوه‌ای و آتشگیر است.

روش های استخراج زغال سنگ

تعیین شیوه مناسب برای استخراج زغال‌سنگ به متغیرهای مختلفی وابسته است. ویژگی‌های زمین‌شناسی و محیطی نقشی مهم در این بین ایفا می‌کنند، اما در نهایت عمق و غنای رگه، تعیین‌کننده همه چیز است. براساس مکانی که رگه قرار گرفته (بستر سودآور زغال‌سنگ)، استخراج این کانی ممکن است نیاز به گزینه‌های مختلفی داشته باشد.

معدنکاری زغال‌سنگ به‌طور معمول به ۲ روش انجام می‌شود: معدنکاری سطحی و حفاری‌های عمیق. تکنیک‌های مختلفی برای هرکدام از این ۲ شیوه بهره‌برداری از معادن زغال‌سنگ وجود دارد، اما در نهایت مطالعات امکان‌سنجی باید تعیین کند که کدام فرآیند،‌ بهترین است. این مطالعات براساس شرایط زمین‌شناسی منطقه‌ای ازجمله ویژگی‌های مکانی، پیوستگی رگه‌های زغال‌سنگ، ضخامت،‌ ساختار،‌ کیفیت،‌ عمق و شدت آن انجام می شود.

استخراج زیرزمینی

در استخراج زیر سطحی دو روش اصلی وجود دارد: روش اتاق_ستون و روش جبهه کار طولانی

در روش اتاق_ستون، شبکه‌ای از اتاق‌ها در شکاف معدن ایجاد می‌شود و ستون‌هایی از زغال سنگ به منظور جلوگیری از ریزش سقف در هر اتاق ایجاد شده و رها می‌شود و سپس ذخایر آن استخراج می‌شود. این ستون‌ها حدود 40% از حجم معدن را شامل می‌شوند. هر چند این coal گاهی در مراحل بعدی قابل بازیابی است. این امر می‌تواند تحت عنوان فرآیندی به اسم “عقب نشینی معدن” حاصل شود. در این فرآیند با عقب نشینی کارگران، ذخایر از ستون‌ها استخراج می‌شود، سپس سقف سقوط می‌کند و در نهایت معدن متروک می‌شود.

روش جبهه کار طولانی با استفاده از برش‌های مکانیکی استخراج کامل از شکاف معدن صورت می‌گیرد. در این روش قبل از شروع فرآیند استخراج باید برنامه‌ریزی دقیقی انجام گیرد تا اطمینان حاصل شود زمین‌شناسی مطلوبی در تمام بخش‌های معدن وجود دارد. انتخاب روش استخراج معدن معمولا بر اساس ملاحظات اقتصادی است. در بعضی مواقع از هر دو روش بالا به صورت ترکیبی استفاده می‌شود.

استخراج سطحی

در روش سطحی به‌طور کلی از طریق حرکت به سمت ذخایر زغال‌سنگ انجام شده و در آن حفاری‌های عمیق انجام نمی‌شود. این شیوه کار شامل ۳ تکنیک مختلف است: روش روباز، سطح‌برداری و انفجار قله کوه. به‌طور کلی، این ۳ روش شامل شکستن و انتقال خاک و سنگ‌های روی معدن از طریق انفجار است. این روند تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که رگه‌های زغال‌سنگ آشکار شوند. در این روش از کامیون‌ها و خاکبردارها برای حمل ضایعات و خاکبرداری استفاده می‌شوند. در هر صورت، در این روش‌ها درصد بالاتری از ذخایر زغال‌سنگ استخراج می‌شود.
معدنکاری لایه‌برداری به‌ویژه زمانی که بدنه کانسنگ‌ها در نزدیکی سطح زمین است، عاقلانه به نظر می‌رسد. این اقدام از طریق استفاده از برخی ماشین‌آلات بزرگ در سطح زمین انجام می‌شود. آنها لایه‌های عظیمی از خاک و سنگ را را جابه‌جا می‌کنند تا به ذخایر معدنی برسند و پس از آن شروع به بهره‌برداری از زغال‌سنگ‌ها می‌کنند. معدنکاری روباز از طریق انفجار و انتقال باطله‌ها انجام می‌شود.

در این روش حفاری‌های عمیق‌تری انجام شده و در سطح زمین چاله‌هایی ایجاد می‌شود. شکستن قله کوه نیز نیازمند انفجارهایی است تا باطله‌ها را از نقاط مرتفع کوه انتقال دهد و به این طریق به رگه‌های زغال‌سنگ برسند که گاهی ۴۰۰ متر زیرزمین هستند.
مهمترین ایراد معدنکاری سطحی آن است که این روش، سطح وسیعی از زمین را از بین می‌برد و برای رسیدن به زغال‌سنگ، چشم‌انداز و زیستگاه طبیعی را تخریب می‌کند.

استخراج سطحی، جایگزینی مناسب

در این حال، می‌توان ادعا کرد که عمر معدنکاری زیرزمینی به انتها رسیده و تکنیک‌های معدنکاری سطحی جای خود را بیش از پیش در صنعت معدن جهان باز می‌کنند. در معدنکاری سطحی می‌توان با روش‌های اقتصادی‌تری اقدام به استخراج ذخایر زغال‌سنگ کرد. یکی از مهم‌ترین مزایای این روش‌ها، صرفه‌جویی در زمان است. مهم‌ترین دلایل کاهش زمان، نیاز نداشتن به حفاری‌های گسترده و انتقال خاکبرداری‌ها به سطح زمین است. فعالیتی که معمولا زمان و البته انرژی زیادی را در گذشته به خود اختصاص می‌داد. معدنکاری سطحی بر خلاف حفاری‌های عمیق این امکان را فراهم می‌کند که به سرعت استخراج شروع شود و با شروع آن هم میزان استخراج بسیار بالاتر و سریع‌تر است. خاکریزهای تولیدی این روش هم بسیار هموار و باثبات هستند و خطر نشست وجود ندارد ضمن اینکه به طور همزمان نیز امکان بهره‌برداری از لایه‌های مجزا را فراهم می‌کند.

البته بسیاری از فعالان محیط‌زیست به شدت از معدنکاری سطحی انتقاد می‌کنند. به گفته آنها، روش‌های معدنکاری سطحی، به دلیل از بین بردن وسیع پوشش گیاهی و اثر گذاشتن بر جانوران ناحیه، به شدت بر اکوسیستم‌های منطقه اثر می‌گذارند. یکی از مهم‌ترین مخاطرات این روش بهره‌برداری و استخراج، احتمال افزایش خطر سیلاب است (به دلیل تخریب پوشش گیاهی نواحی).
در سال‌های گذشته، بسیاری از مناطقی که در آنها معدنکاری سطحی انجام شده بود، طعمه سیلاب‌ها شده‌اند. البته تخریب محیط‌زیست و اثرگذاری بر گیاهان و جانوران آن منطقه در استخراج‌های زیرزمینی هم وجود دارد؛ هر چند دامنه و میزان آن به این سطح نمی‌رسد. از دیگر انتقادهای شدید نسبت به استخراج‌های سطحی، ایجاد آلودگی هوا و صوتی بوده است. علاوه بر آن، آلوده کردن آب و خاک هم از دیگر مشکلات این روش‌ها است.

با این حال پیشرفت صنعت ماشین‌آلات سنگین سبب شده که امکان بهره‌برداری کم صدا و با آلودگی کمتر فراهم شود. تنها مشکلی که هنوز راه‌حل قطعی برای آن پیدا نشده است، تخریب پوشش گیاهی و اثر آن بر جانوران منطقه است. شاید یکی از راهکارهای آن ایجاد دوباره پوشش گیاهی یا موانع مصنوعی برای انحراف جریان‌های سیلابی باشد. اما در هر صورت، در زمان تصمیم‌گیری برای انتخاب شیوه مناسب استخراج باید از کارشناسان محیط‌زیست مشورت خواست تا با بررسی آن منطقه خاص امکان استخراج سطحی منابع تعیین شود.

---

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

همه چیز درباره ماهیت نفت خام و فرآیند استخراج آن

 

مقدمه

امروزه نفت خام یا پترولیوم (Petroleum)، در میدان‌های نفتی بزرگی پیدا می‌شود که این میادین در میلیون‌ها سال پیش،‌ اقیانوس‌های بزرگی بوده‌اند. استخراج نفت خام از خشکی یا زیر دریا با استفاده از تکنولوژی‌های جدید روز به روز در حال پیشرفت است. نفت خام معمولا سیاه یا قهوه‌ای تیره است اما در برخی موارد به رنگ‌های زرد، قرمز یا سبز هم یافت می‌شود. تغییرات رنگ نفت خام نشان از ترکیبات این ماده‌ پرارزش دارد. نفت‌های با مقادیر کم از گوگرد و فلزات، رنگ‌های روشن‌تری دارند. از این ماده در تهیه سوخت‌های مهم همچون گازوئیل و محصولات دیگر مانند تایر خودروها، جلیقه‌های نجات و حتی داروهای بیهوشی نیز استفاده می‌شود. سوختن محصولات مشتق از نفت خام مانند گازوئیل، علت آزاد شدن گازهای گلخانه‌ای است که افزایش این گازها در نهایت سبب از بین رفتن تعادل طبیعی و بروز اثرات مخرب بر محیط زیست می‌شود. نفت خام و دیگر منابع فسیلی مثل زغال‌سنگ، منابع تجدیدناپذیر محسوب می‌شوند؛ زیرا برای تشکیل این منابع، میلیون‌ها سال زمان صرف شده است. این منابع روزی تمام خواهند شد و باید به فکر جایگزینی برای آن‌ها بود.

شکل گیری نفت

شرایط زمین‌شناسی که در نهایت سبب تشکیل نفت شده است، از میلیون‌ها سال پیش و در زمان حیات پلانکتون‌ها و جلبکها نشأت می‌گیرد. این موجودات،‌ پس از مرگ، در کف دریا و زیر میلیون‌ها تن رسوبات دفن شدند. با خشک شدن دریاها، رسوبات باقیمانده آنها تشکیل حوضه‌های رسوبی دادند و این مواد آلی در اعماق زمین، تحت فشار و دمای زیاد لایه‌های بالایی قرار گرفتند. در نبود اکسیژن، این مواد آلی تبدیل به موادی مومی شکل با نام «کروژن» (Kerogen) شدند. کروژن‌ها با گذشت از سه مرحله دیاژنز،‌ کاتاژنز و متاژنز که حاصل زمان، فشار و دمای زیاد بود به هیدروکربن و گاز تبدیل شدند.

طبقه‌بندی نفت خام

نفت خام از هیدروکربن‌های متعددی تشکیل شده است. علاوه بر هیدروژن و کربن، عنصرهای دیگری مثل نیتروژن،‌ گوگرد، اکسیژن و فلزاتی همچون آهن، نیکل و مس در ترکیبات نفت خام یافت می‌شوند. ساختار مولکولی نفت خام برگرفته از ساختار جلبک‌ها، پلانکتون‌ها و گیاهانی است که آن را تشکیل داده‌اند. تغییراتی که در ساختار مولکولی نفت خام نیز مشاهده می‌شود به دلیل شرایط فشار و دمای بالا در فرآیند تشکیل شدن نفت خام است. به سبب این تغییرات در ساختار مولکولی، نفت خامی که به سطح زمین می‌رسد شامل صدها ترکیب نفتی دیگر است. نفت سبک، نفت سنگین و قیرها از جمله ترکیبات اصلی بدست آمده در استخراج نفت خام است. لازم به ذکر است که تمامی محصولات مشتق شده از نفت خام،‌ برای استفاده در صنعت نیاز به پالایش دارند.

طبقه‌بندی

نفت خام شامل سه طبقه‌بندی کلی است:

1. طبقه‌بندی بر اساس موقعیت جغرافیایی

2. طبقه‌بندی بر اساس میزان گوگرد در آن

3. طبقه‌بندی بر اساس درجه API

طبقه‌بندی بر اساس موقعیت جغرافیایی

به طور کلی سه نوع نفت خام مرجع برای قیمت‌گذاری وجود دارد: نفت برنت، نفت تگزاس و نفت عمان. نفت برنت مخلوطی از 15 نوع نفتِ دریای شمال، از میادین اسکاتلند تا نروژ است. بیشتر اروپا از این میادین تغدیه می‌شود. نفت تگزاس، نفت مرغوب و سبکی است که بیشتر در ایالت تگزاس آمریکا تولید می‌شود که تامین نفت شمال آمریکا را بر عهده دارد. نفت عمان که در مواردی نفت دبی هم نامیده می‌شود به عنوان مرجع قیمت‌گذاری نفت در خلیج فارس شناخته می‌شود.

نفت اوپک هم مرجع دیگری از منابع نفتی است. اعضای سازمان کشورهای صادرکننده نفت (اوپک) شامل: الجزایر، آنگولا،‌ اکوادور، ایران، عراق، گینه استوایی، گابن، کویت، لیبی،‌ نیجریه، قطر، عربستان، امارات، اندونزی، کنگو ونزوئلا است.

طبقه‌بندی بر اساس میزان گوگرد

گوگرد به عنوان ناخالصی در نفت خام وجود دارد. گوگرد موجود در نفت خام سبب خوردگی فلزات در پالایشگاه‌ها و آلودگی هوا می‌شود. نفت خام با بیش از 0/5 درصد گوگرد، به نام «نفت ترش» (Sour Oil) و کمتر از آن به نام «نفت شیرین» (Sweet Oil)، شناخته می‌شود. نفت شیرین به خاطر ضرر کمتری که به محیط زیست وارد می‌کند و همچنین درجه خلوص بالاتر، ارزش بیشتری دارد.

طبقه‌بندی بر اساس درجه API

استاندارد API، یک شاخص پذیرفته شده در بین محصولات نفت و گاز است. درجه API نفت، واحدی برای مقایسه چگالی نفت خام با آب است. طبقه‌بندی‌های مختلفی برای نفت خام بر اساس درجه API توصیه شده است؛ ولی به طور معمول نفت‌‌های خام زیر پانزده درجه API، به عنوان نفت سنگین و بالاتر از آن به عنوان نفت سبک در نظر گرفته می‌شوند. نفت‌های سنگین به دلیل داشتن گوگرد و فلزات،‌ نیاز به مراحل بیشتری برای پالایش دارند و از این‌رو، نفت‌های سبک محبوبیت بیشتری دارند. نحوه محاسبه درجه API در زیر آورده شده است:

APIGravity=141.5SG−131.5

به طور مثال،‌ برای محاسبه درجه API نفت سنگین با «چگالی ویژه» (Specific Gravity) برابر با 1 (در شرایط 60 درجه فارنهایت)،‌ به صورت زیر عمل می‌کنیم:

141.51.0−131.5=10.0∘API

مخازن نفتی

نفت خام در مخازن زیرزمینی یافت می‌شود. در زیر زمین و در فشار و دمای بالا،‌ این نفت شروع به حرکت به طرف لایه‌های بالاتر می‌کند تا به یک لایه‌ نفوذناپذیر برسد و در تله‌های نفتی به دام بیافتد. این تله‌های نفتی ممکن است بر اثر گسل یا تنش در لایه‌های زیر زمین بوجود بیایند. همچنین در «تله‌های چینه‌شناسی» (Stratigraphic Traps)، به دلیل وجود «تخلخل» (Porosity) متفاوت بین لایه‌ها و تغییر «نفوذپذیری سنگ» (Rock Permeability)، نفت در زیر لایه‌های نفوذناپذیر به دام می‌افتد. نفت خام از میان لایه‌های ماسه‌سنگی عبور می‌کند اما در زیر «لایه‌های شیلی» (Shale Layers)، به دام می‌افتد.

استخراج نفت خام

میزان نفت موجود در یک مخزن نفتی، «نفت درجای مخزن» (Oil in Place)، نام دارد. تمامی نفت درجای مخرن قابل استخراج نیست. برای استخراج نفت از یک مخزن نفتی نیاز به حفاری لایه‌های زمین است. این حفاری می‌تواند توسعه‌ای یا اکتشافی باشد. چاه‌های توسعه‌ای به منظور توسعه بیشتر یک میدان نفتی حفر می‌شوند اما چاه‌های اکتشافی که در برخی موارد به عنوان چاه‌های Wild Cat هم شناخته می‌شوند، در ابتدای حفاری از یک میدان نفتی حفر می‌شوند.

زمانی که به صورت مستقیم امکان دسترسی به مخزن نفتی وجود نداشته باشد از «حفاری انحرافی» (Directional Drilling) استفاده می‌شود. استفاده از حفاری انحرافی در سال 1991 سبب بروز جنگ در خلیج فارس شد. عراق، کویت را به استفاده غیرقانونی از نفت خود با استفاده از حفاری انحرافی متهم کرد.

سکوهای نفتی

سکوهای نفتی به دو دسته سکوهای خشکی و دریایی تقسیم می‌شوند. سکوهای خشکی به Drilling Rig و سکوهای دریایی به Platform موسوم‌اند.

در تولید اولیه نفت از سکوها، مته حفاری و خدمه به صورت 24 ساعته در حفاری شرکت می‌کنند. قطر این مته‌ها تا 36 سانتیمتر هم می‌رسد. با حفاری مناسب مخازن، برخی از مخازن نفتی تا دهه‌ها امکان تولید نفت دارند.

با حفر چاه و تولید از مخزن، تا بیش از 90 درصد از حجم نفت مخزن همچنان در زیر زمین باقی می‌ماند. برای استخراج این منابع از روش‌های متعددی استفاده می‌شود که به «روش‌های ازیاد برداشت از مخازن» (ٍEnhanced Oil Recovery) موسوم‌اند. روش «سیلابزنی» (Water Flooding)، از جمله این روش‌ها است. این روش به طور تصادفی در سال 1870 در پنسیلوانیا کشف شد. زمانی که چاه‌های نفت ترک شده در پنسیلوانیا، آب باران را در خود جمع کردند، با انباشته شدن این آب‌ها و افزایش وزن، اعمال فشار ایجاد شده سبب افزایش برداشت در چاه‌های نفت اطراف آن شد. روش‌های مختلف دیگر همچون «تزریق متناوب آب و گاز» (Water Alternating Gas) هم به مرور به این روش‌ها اضافه شد که به عنوان ازدیاد برداشت ثانویه نام‌گذاری شدند. از معمول ترین روش‌های ازدیاد برداشت ثانویه، تزریق گاز است. در این روش، تزریق گاز مانعی برای افت فشار بیش از حد مخزن نفتی به هنگام تولید است. دسته‌بندی دقیقی بین ازدیاد برداشت ثانویه و ازدیاد برداشت ثالثیه که هر دو نیز شامل تزریق گاز است نمی‌توان انجام داد. لازم به ذکر است که استفاده از روش‌های ازدیاد برداشت از مخازن در همان ابتدای تولید مخزن، بین مهندسان بسیار توصیه شده است.

ترکیب نفت

نفت خام شام هیدروکربن‌های جامد، مایع و گاز است. در فشار و دمای سطح زمین، هیدروکربن‌های سبک شامل متان، اتان، پروپان و بوتان به حالت گاز، درحالیکه هیدروکربن‌های سنگین‌تر به صورت مایع یا جامد وجود دارند. در زیر زمین، حالت‌های جامد، مایع یا گاز هیدروکربن‌ها به نمودار فازی آن‌ها مربوط است.

یک چاه نفت در هنگام تولید نفت خام، مقادیری گاز حل شده در نفت خام هم تولید می‌کند که زمانی که به سطح زمین می‌رسد، به علت فشار کمتر،‌ این گاز از حالت محلول خارج می‌شود. این نوع از گاز به «گاز همراه » (Associated Gas) موسوم است. لازم به ذکر است که در چاه‌های گازی، محصول اصلی، گاز طبیعی است. در زیر زمین و تحت فشار و دمای بالا، گاز طبیعی شامل هیدروکربن‌های سنگین‌تر مانند پنتان، هگزان و هپتان است. در سطح زمین، این ترکیبات سنگین به صورت مایع از گاز جدا و گاز «میعانی» (Condensate) نام‌گذاری می‌شوند.

نسبت هیدروکربن‌های سبک در نفت خام در میدان‌های نفتی مختلف، متفاوت است. این میزان در مخازن نفت سبک، حدود 97 درصد و در مخازن نفت سنگین به 50 درصد و کمتر می‌رسد. نفت خام بیشتر شامل آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها و ترکیبات آروماتیک است. اجزای دیگری در ترکیبات نفت شامل نیتروژن، اکسیژن، گوگرد و فلزات وجود دارد که در هر «سازند» (formation)، این میزان متفاوت است.

ترکیبات نفت خام در پالایشگاه‌ها توسط فرآیند «تقطیر جزء به جزء» (Fractional Distillation) به محصولات مختلفی از جلمه گازوئیل، سوخت هواپیما، کروژن و دیگر ترکیبات تبدیل می‌شود. تعداد مولکول‌های نفت در یک نمونه نفت خام در آزمایشگاه تعیین می‌شود. با استفاده از روش‌های کروماتوگرافی گاز،‌ «آشکار ساز یونیزاسیون شعله‌» (Flame Ionization Detector) یا اسپکترومتر جرمی می‌توان این میزان را تعیین کرد. البته با استفاده از روش‌های بالا هم تمامی ترکیبات نفت شناسایی نمی‌شوند.

نفت در صنعت

صنعت نفت شامل فرآیند‌های اکتشاف،‌ حفاری و استخراج، بهره‌برداری، پالایش و انتقال است که در مجموع به صنایع «بالادستی» (Up-Stream)،‌ «میان‌دستی» (Mid-Stream) و «پایین‌دستی» (Down-Stream) نفت خام موسوم‌اند. بنزین و گازوئیل بیشترین حجم از محصولات نفتی را شامل می‌شوند. نفت خام همچنین ماده اولیه بسیاری از محصولات در صنایع شیمیایی همچون داروسازی،‌ حلال‌ها، کودهای شیمیایی، حشره‌کش‌ها و پلاستیک‌ها است. نفت خام در صنعت نقش بسیار حیاتی ایفا می‌کند و درصد بالایی از مصرف انرژی در دنیا را به خود اختصاص داده است که سالانه حدود 30 میلیارد بشکه از آن در دنیا مصرف می‌شود. لازم به ذکر است که در سال 2004 حدود 24 درصد کل نفت مصرف شده به آمریکا اختصاص یافت؛ اما در سال 2007 این میزان به 21 درصد کاهش یافت. با توجه به استفاده روزافزون از این منابع تجدیدناپذیر، باید منابع جایگزین دیگری را در صورت مصرف و تمام شدن این ذخایر پیش‌بینی کرد؛ منابعی که بتوانند جایگزین سوخت‌های فسیلی، پلاستیک‌ها و البته سوخت‌های هواپیماها باشند.