كيف يستخرج الغاز الطبيعي

الغاز الطبيعي

يُعرَّف الغاز الطبيعي (بالإنجليزيّة: Natural gas) بأنه مجموعة غازات عديمة اللون، وقابلة للاشتعال تتكون بصورة أساسية من مواد هيدروكربونية وهي الميثان، والإيثان، ويوجد الغاز الطبيعي كنوع من البترول مع النفط الخام، حيث يوجد في الغالب مُذاباً في النفط في ظروف من الضغط العالي الموجودة في الخزان، كما يمكن أن يكون على هيئة غطاء فوقه، ويحتوي الغاز الطبيعي في مكوناته أيضاً على عدد من مواد هيدروكربونية أخرى كالبروبان، والبنتان، والبيوتان، والهكسان، بالإضافة إلى عدد من الغازات الأخرى كالنيتروجين، والهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون، وبعض الغازات النبيلة كالهيليوم والآرجون، والتي ترتبط في العادة مع الغازات الهيدروكربونية، وبخار الماء الذي يتم تكثيفه جزئياً عند إرسال الغاز لمحطات المعالجة.

استخراج الغاز الطبيعي

تعتمد الطرق المُستخدمة في استخراج الغاز الطبيعي على العديد من العوامل كموقع الغاز الخام، وتكوينه، فقد تتعرض بعض مكامنه الموجودة تحت الأرض إلى ضغوط داخلية كافية لانتقاله إلى البئر، ووصوله إلى سطح الأرض بشكل تلقائي دون الحاجة إلى أي عملية استخراج، بينما تتطلب غالبية الآبار إلى استخراج الغاز الموجود فيها، والنفط (في حال تواجده) من خلال استخدام المضخات، وتتكون مضخات الغاز الأكثر شيوعاً من قضيب طويل يتصل بمكبس يخوص عميقاً في البئر، وعند البدء بعملية استخراج الغاز يُسحب القضيب بالتناوب إلى الأعلى، وداخل البئر عن طريق أشعة تنتقل بشكل بطيء إلى الأعلى والأسفل فوق دعامة عمودية فيما يُعرف باسم مضخة رأس الحصان (بالإنجليزيّة: horse head pump)، وعند وصول الغاز الطبيعي الخام إلى سطح الأرض يُفصل عن النفط الذي قد يكون مختلطاً فيه، ويُرسل إلى محطات معالجة الغاز القريبة.

وتُستخدم العديد من العمليات في استخراج الغاز الطبيعي إلى جانب الحفر العمودي على سطح الأرض، وذلك بهدف توسيع كمية الغاز التي يمكن الوصول إليها لزيادة إنتاجه، ومن هذه العمليات ما يأتي:

• التكسير الهيدروليكي: يعرف التكسير الهيدروليكي (بالإنجليزيّة: Hydraulic fracturing) بأنه العملية التي تُستخدم لتقسيم التكوينات الصخرية المفتوحة من خلال تيارات عالية الضغط من المواد الكيميائية، والماء، والرمل، ولهذه العملية العديد من الآثار الضارة كاحتياجها لكمية كبيرة من الماء، والذي يؤدي إلى تقليل منسوبه في المنطقة بشكل كبير، وإنتاجها لمياه صرف سامة جداً، والتي تكون في كثير من الأوقات متعددة الإشعاعات، ويشكل تسربها تلوثاً لمصادر المياه الجوفية المُستخدمة في أغراض النظافة، والشرب، والاستخدام الزراعي والصناعي، كما قد تسبب عملية التكسير الهيدروليكي زلازل صغيرة جداً يعتقد بعض علماء الجيولوجيا والبيئة على الرغم من صغرها بأنها قد تتسبب في عدد من الأضرار كالأضرار الهيكلية في بعض شبكات الأنابيب.
• الحفر الأفقي: يستخدم الحفر الأفقي (بالإنجليزيّة: Horizontal drilling) كوسيلة لزيادة مساحة البئر دون الحاجة إلى إنشاء مواقع جديدة للحفر، والتي تعدّ مكلفةً، ولها تأثيرات على البيئة، وفي هذه العملية يتم حفر البئر بشكل أفقي لزيادة إنتاجه.
• التحميض: تُستخدم عملية التحميض (بالإنجليزيّة: Acidizing) في استخراج الغاز الطبيعي من خلال إذابة المكونات الحمضية، وضخها في البئر بهدف إذابة الصخور التي من المُمكن أن تعيق تدفقه.

استخدامات الغاز الطبيعي

يعد الغاز الطبيعي وقوداً نظيفاً، ومتعدد الاستخدامات، حيث يُستخدم في عدد كبير من التطبيقات بشكل فعّال، ومن هذه التطبيقات ما يأتي:

• إنتاج الطاقة الكهربائية: يشكل استخدام الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة الكهربائية المجال الأسرع نمواً، إذ يُستخدم غالباً لإنتاج الطاقة في محطات توليدها، وتعدّ تلك المحطات التي تعتمد على الغاز الطبيعي من أرخص محطات توليد الطاقة الكهربائية، كما تمتلك مرونةً تشغيلية أكبر من المحطات التي تعتمد على الفحم، وووفقاً لدراسة قام بها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT عام 2011م أن الزيادة في استخدام المحطات التي تعتمد على الغاز الطبيعي عوضاً عن الفحم قد يؤدي إلى تقليل انبعاثات الكربون من القطاع الكهربائي بنسبة تصل في وقت قريب إلى 22%.
• التوليد المشترك: تعدّ تقنية التوليد المشترك (بالإنجليزيّة: cogeneration) إحدى التطبيقات التي يُستخدم فيها الغاز الطبيعي لإنتاج الحرارة، والكهرباء في وقت واحد.
• التدفئة: يُستخدم الغاز الطبيعي بشكل واسع في العديد من الاستخدامات السكنية والتجارية، فعلى سبيل المثال وصلت نسبة الاستخدامات التجارية والسكنية له في الولايات المتحدة الأمريكية أكثر من ثلث استهلاكه فيها كاستخدامه في تسخين المباني والماء، وفي الطهي.
• النقل: شكّل الغاز الطبيعي وقوداً بديلاً في قطاع النقل، حيث استُخدم كوقود للمركبات منذ الثلاثينيات، وهناك حالياً 150 ألف سيارة تعتمد عليه في الولايات المتحدة الأمريكية وفق ائتلاف مركبات الغاز الطبيعي، ولاستخدامه في أنظمة النقل العديد من الفوائد كاعتباره آمناً بالنظر إلى تطايره في الهواء عوضاً عن بقائه على الأرض مُشتعلاً كباقي أنواع الوقود، وعدم تلويثه للمياه الجوفية في حال تسربه، وتعتبر شبكات الغاز الطبيعي أكثر ثباتاً وقوة من صهاريج البنزين، كما أن المركبات التي تعتمد عليه أقل تكاليفاً مقارنةً بالمركبات التي تعتمد على الوقود بنسبة 30%، ويعد تقليل الانبعاثات الضارة للبيئة أحد الأسباب الأساسية للعمل على التكنولوجيا الخاصة بمركبات الغاز الطبيعي، وهناك العديد من عوائق الانتشار للجيل الجديد من المركبات بشكل واسع، ومنها التكلفة العالية الأولية لها، والبنية التحتية المقيدة لتزود هذه المركبات من الوقود.
• الصناعة: يدخل الغاز الطبيعي في عدد من الاستخدامات الصناعية، وتمثل نسبة استخدام الغاز الطبيعي في هذا القطاع 43% ليكون بذلك أكبر مستهلك له، ومن الصناعات التي يدخل فيها الغاز الطبيعي صناعة الورق، والمعادن، والمواد الكيميائية، وتكرير النفط، بالإضافة إلى صناعة الزجاج، والبلاستيك، وتجهيز الأغذية.