نفت شیل Shail oil

نفت شیل
Shail oil

مقدمه
شیل چیست ؟
شیل سنگی از جنس سنگهای رسوبی دانه ریز است که از بهم فشرده شدن سیلیت و ذرات کانی به اندازه رس شکل
می نامیم . وجود چنین ترکیباتی درون شیل ها آنها را در ردیف سنگ (mud) گرفته است که معمولاً آنها را گل
جای می دهد . وجه تمایز شیل از دیگر گلسنگ ها “لایه (mudstones) های رسوبی تحت عنوان گلسنگ ها
حالتی است که سنگ از تعداد زیادی لایه های (Laminated) ” لایه” و “ورقه ورقه” بودن آنهاست . “لایه لایه
حالتی است که سنگ به آسانی در امتداد ورقه ها از آن جدا می (Fissile) باریک شکل گرفته است . ورقه ورقه
گردد.
هیدروژنه کردن و انحلال گرمایی خرده سنگهای ، (Pyrolysis) نفت شیل، نفت نا متعارفی است که از گرما کافت
نفت زا (شیل نفتی) به دست می آید. مجموعه این فرایندها مواد آلی درون سنگ (کروژن) را به نفت و گاز تبدیل
می کنند. از نفت حاصله می توان مستقیماً به عنوان سوخت استفاده کرد و یا با افزودن هیدروژن و زدودن ناخالصی هائی
چون سولفور و نیتروژن آن را عمل آوری کرد و به عنوان ماده اولیه وارد پالایشگاه نمود . محصولات پالایش شده در
همان مواردی که محصولات پالایش شده نفت خام به کار میروند، مصرف میشوند .

(Barnett Shale) شیل بارن
شیل بارنت ، در ایالات تگزاس اولین میدان نفتی بزرگ پدید آمده در دل یک سنگ مخزن شیلی بود . تولید گاز از
شیل بارنت ، در نوع خود یک چالش بود . فضاهای متخلخل درون شیل ها به حدی ریزند که گاز از میان شیل به
درون چاه حرکت می کند . حفاران کشف نمودند که برای ایجاد شکست در شیل ، می توان از طریق پمپاژ رو به
پائین آب با فشار کافی تراوائی شیل را ، افزایش دهند. این شکستگی ها بخشی از گاز را از میان فضای متخلخل
(Hydraulic Fracturing or آزاد نمود و گاز را به درون چاه فرستاد . این روش شکستگی هیدرولیکی
نامیده می شود. نفت و گاز در فضای حفره ها و شکاف های طبیعی در سنگ های زیر سطح زمین Hydrofracing)
متراکم میشوند . وقتی که چاهی در درون این سنگ های حاوی سیالات هیدروکربنی ، حفاری شود به علت ایجاد
پروفایل فشاری ، سیالات از داخل سنگ های اطراف چاه به درون چاه حرکت می کنند و سپس از درون چاه به سطح
زمین منتقل می شوند. اگر خلل و فُرج هایی که در سنگ مخزن وجود دارند به هم متصل باشند و سیال به راحتی به
درون چاه حرکت کند ، سنگ مخزن را سنگی با نفوذ پذیری بالا می نامیم اما در صورت نفوذ پذیری های پایین ، سیال
به راحتی قادر به حرکت از داخل سنگ مخزن به درون چاه نیست. در این گونه موارد کانال های داخل سنگ ، آن گونه
که باید ، اجازه ی حرکت سیال را به درون چاه نمی دهند پس چاه بهره وری اقتصادی ندارد زیرا از آن چاه به مقدار لازم
سیال نفتی یا گازی تولید نمی شود. به همین دلیل نیاز به ایجاد شکاف ها و کانال های مصنوعی در داخل سنگ مخزن
بوجود می آید که در واقع این کانال ها کیفیت سنگ مخزن را برای هدایت سیال به درون چاه بالا می برند ، این
ایجاد می شوند. حفاران (Hydraulic Fracturing) کانال ها معمولاً از طریق عملیات شکاف هیدرولیکی
همچنین آموخته اند که چگونه سطح شیل را حفاری نموده و سپس چاه را با زاویه ای ۹۰ درجه برای حفاری افقی
بسیار طولانی در میان (pay zone) ” در میان واحد سنگی شیلی بچرخانند. این عمل ، چاهی با “منطقه بازدهی
نامیده می شود. (horizontal drilling) ” سنگ مخزن ایجاد می نماید. این روش “حفاری افقی
(Unconventional) مخزن نفت و گاز طبیعی غیر متعارف
طرح ذیل ، فن آوری های جدیدی را نشان می دهد که توسعه میادین غیر متعارف نفت و گاز طبیعی را ممکن می
سازد . در این میادین گازی، نفت و گاز درون شیل یا دیگر واحدهای سنگی غیر قابل نفوذ ، حفظ می شوند . برای
تولید چنین نفت یا گازی ، فن آوری ویژه ای نیاز است . یکی از این فن آوری ها ، حفاری افقی است که طی آن

یک چاه عمودی به حالت افقی منحرف میشود تا اینکه مسافتی طولانی را در سنگ های مخزن نفوذ نماید . فن
و آب به (sealed off) آوری دیگر ، شکست هیدرولیکی است .در این روش ، بخشی از چاه مهر و موم می شود
درون آن پمپاژ می گردد تا فشاری را که برای ایجاد شکستگی در سنگ های اطراف آن به اندازه کافی بالا باشد ،
با طول زیاد آن را مورد نفوذ (well bore) ایجاد نماید . نتیجه ، مخزنی با شکستگی بالاست که یک دیواره چاه
قرار داده است.
به هرگونه سنگ یا صخره رسوبی اطلاق می شود که حاوی ماده جامد زغال سنگ است که (Shale Oil) نفت شیل
نیز شناخته می شود. هنگام داغ شدن ، از این سنگ ها نوعی نفت مایع جاری می شود. این (Kerogen) با نام کروژن
نوع نفت میلیون ه ا سال قبل از گل و لای بستر دریاچه ها به وجود آمده است که طی بازه های زمانی طولانی ، گرما و
سنگ » فشار زیاد ، به موادی مشابه نفت تبدیل شده اند. نفت شیل اصولا نیازی به فرآوری اضافی ندارد و اغلب به نام
مشهور است . سنگ سوزان در نقاط مختلفی از جهان از جمله ایران نیز وجود دارد اما به گفته کارشناسان « سوزان
قرار دارد که بخش هایی از ایالت های کلورادو ، یوتا و Green River بزرگترین ذخایر آن در آمریکا و در منطقه
در سال های اخیر به یکی از موضوعات مهم محافل انرژی (Shale Oil) وایومینگ را در بر می گیرد. نفت شیل
تبدیل شده است. نفت شیل نوعی انرژی جدید نیست ؛ بلکه شیل نفتی فقط منبع استخراج متفاوتی برای تأمین نفت
نسبت به منابع معمول نفت خام محسوب می شود که نفت استخراجی از آن را نفت شیل می نامند . شیل نفتی نوعی
سنگ رسوبی است که محتوی میزان زیادی از مواد آلی بوده و کروژن نامیده می شود که ماده ای ما بین مواد آلی اولیه
و مواد نفتی است. با اکتشافات انجام شده تاکنون و البته با فناوری های امروزی در جهان نفت ، کارشناسان ، نفت قابل
۳ تریلیون بشکه برآورد می نمایند . با توجه به اینکه ذخایر نفت / استحصال از تمامی این ظرفیت خدادادی را تا ۳۱ تریلیون

بشکه برآورد گردیده رقیب جدیدی برای تولیدکنندگان سنتی است. / متعارف موجود در کره خاکی حدودا ۳۸
اکتشافات تاکنون نشان داده اند که بیشترین میزان شیل نفتی در ایالات متحده قابل دسترس است که حدود ۶۲ درصد
از منابع شیل نفتی کره خاکی را شامل می شود. در جایگاه بعد از ایالات متحده آمریکا، کشورهای روسیه و برزیل قرار
دارند و رتبه چهارم منابع نفت شیل در اختیار کشور چین و سپس کانادا قرار دارد. هرچند که هنوز فن آوری کارآمدی
برای استخراج نفت شیل به دست نیامده و با روش های امروزی ، آلودگی محیط زیستی و هزینه گزافی معادل ۶۰ دلار
برای هر بشکه نفت ، این منابع را ناکارآمد جلوه می دهد ، اما با توجه به افزایش قیمت نفت و سایر مشکلات نفتی در
جهان ، تولید نفت از شیل های نفتی روز به روز در حال افزایش است . کارشناسان نفتی گفته اند که ایالات متحده با
توجه به دستیابی به فناوری جدید در استخراج نفت شیل حدود ۹ میلیون بشکه تولید می کند. ورود شرکت های نفتی
ایالات متحده به چین و طرح ایجاد شرکت های بین المللی استخراج نفت شیل آمریکایی – چینی ، خبرهایی است که
زنگ هشدار را برای اعضای اوپک و حتی سایر تولیدکنندگان نفت و تولیدکنندگان گاز جهان به صدا در آورده است .
کشور چین معتقد است که از سال ۲۰۱۵ میلادی تولید نفت شیل خود را در بازار جهانی نفت ارائه کند . قابل توجه
اینکه کشورهایی چون برزیل ، آرژانتین و فرانسه نیز در حال بررسی هایی در این زمینه هستند. اینها همه نشان می دهد
که نفت حاصل از شیل های نفتی عرصه بزرگی برای آینده جهان نفت می تواند باشد و این موضوع باید مورد توجه
مسئولان نفتی همه کشورها قرار گیرد. در مورد کشورمان ایران نیز اخیرا اکتشافات قابل توجهی در این زمینه انجام
شده است که اخبار کشف معادن عظیم نفت شیل در ایلام از آن دست است. البته پیش بینی می شود که استان قم و
خراسان جنوبی نیز دارای منابع گسترده ی شیل های نفتی و گازی باشند . در صورتی که استخراج نفت از معادن
شیل های نفتی به اجرا درآید ، تولیدکنندگان فعلی نفت جهان و از جمله ایران در فروش نفت خود دچار بحران خواهند
شد ، تولیدکنندگان نفت افزایش خواهند یافت و به دلیل گسترده بودن منابع نفتی شیل و کمبود موجودی ذخایر معمول
نفت ، آینده کشورهای صاحب نفت به خطر خواهد افتاد . قابل ذکر است که موضوع شیل های مواد آلی فقط به موضوع
شیل های نفتی ختم نمی شود و شیل های گازی نیز موضوع مهمی است. ایران می بایست وارد مسابقه کشف ذخایر
شیل های نفتی و گازی شود و سعی در به دست آوردن فناوری های مورد نیاز در این عرصه نماید ؛ اما موضوع خطیر و
حیاتی برای اقتصاد ، این است که به نظر کارشناسان اقتصادی تأمین همه نیازهای اقتصادی کشور باید از مجرای
فروش نفت و مواد نفتی و بدتر از آن خام فروشی نفت صورت گیرد .

شیل گاز
شیل های گازی گروه متنوعی از سنگها هستند که دارای متان محبوس در داخل خود بوده و در اعماق زمین وجود دارند
که می توان بوسیله ایجاد شکاف هیدرولیکی ، متان آن را استخراج کرد. گاز شیل ، گازی است محصور شده بین سنگ
های سخت رسی که آزاد سازی آن با استفاده از فناوری موسوم به” شکست هیدرولیک ” صورت می گیرد. این فرایند
شامل تزریق آب فراوان حاوی مواد شیمیایی درون سازه های گاز رسی با فشار بالاست . به گفته منتقدان اداره محیط
زیست و ژئوفیزیک ، این عملیات خطر آلودگی آب های زیر زمینی و بروز زمین لرزه را به دنبال خواهد داشت .
تحقیقات نشان می دهد که ۱۶ % از حجم گاز شیل ،گاز اتان است . مصرف کنندگان برای استفاده از این خوراک ارزان
قیمت در آمریکا ، باید طراحی واحد اتیلن را بازنگری کنند. تولید گاز شیل در آمریکا کمک کرد تا قیمت های گاز و
زغال سنگ در این کشور کاهش یابد ، اما تولید این گازها در منطقه اروپا به کندی پیشرفت داشته و با نگرانی های
اداره محیط زیست رو به رو شده ، به طوریکه کشورهای فرانسه ، بلغارستان ، اسپانیا و آلمان تولید این نوع گازها را در
کشور خود ممنوع کرده اند. بنا به فهرست اداره انرژی آمریکا از ۳۲ کشور دارنده ذخایر سنگهای رسی ، بعد از
کشورهای چین و آمریکا ، آرژانتین و مکزیک ، کشور عربستان در مقام پنجم جهان قرار دارد. اگر شرایط برای تولید
گاز شیل مهیا باشد ، تا سال ۲۰۳۰ ، تولیدات این گاز به میزان یک سوم از عرضه انرژی جهان را تامین کند و از” نفت
خام ” که مقام اول انرژی دنیا را در اختیار دارد ، پیشی بگیرد.

شیل های نفتی
گروه متنوعی از سنگها هستند که منشا نفت و مواد آلی و غیر آلی دارند. چون این مواد آلی موجود در عمق کافی
مدفون نشده هنوز به مرز تکامل نرسیده و در نتیجه نفتی تولید نمی کنند ، در آزمایشگاه با حرارت دادن و تقطیر آنها
میتوان نفت استخراج کرد که به این فرایند پیرولیز می گویند. مقدار نفت حاصله در مناطق مختلف ، تا ۵۰ % وزن
سنگ تخمین زده شده است یعنی در هر تن سنگ بین ۱۰ تا ۱۵۰ گالن نفت یا معادل ۵۰ تا ۷۰۰ لیتر در هر هزار
کیلوگرم قابل برداشت است .
شیل های نفتی دارای مقادیر قابل توجهی مواد غیرآلی نیز هستند . حداقل توقع از یک شیل نفتی از نظر اقتصادی این
است که انرژی تولید شده به صورت هیدروکربن از انرژی حرارتی مصرفی برای استخراج نفت آن بیشتر باشد. به طور
کلی شیل های نفتی باید دارای مقادیر زیادی مواد هیدروکربنی باشند تا امکان تشکیل مخازن نفتی مقرون به صرفه را
ایجاد کنند . بر اساس بررسی هایی که تا کنون انجام شده ، اغلب شیل های نفتی متعلق به دوره زمین شناسی کامبرین
۶۳ میلیون سال پیش) است. ) (Tertiary) 3/5 میلیون سال پیش ) تا دوره ترشیری )
است . یک (kerogen) شیل نفتی سنگی است که حاوی مقادیر قابل توجهی از مواد ارگانیک به شکل کروژن
سوم سنگ باید از کروژن جامد تشکیل شده باشد . هیدروکربن گازی و مایع را می توان از شیل نفتی استخراج نمود
اما سنگ باید حرارت داده شود و یا بوسیله حلال ها، عمل آوری شود و اغلب در مقایسه با حفاری سنگ هایی که
به طور مستقیم به تولید نفت و گاز از درون یک چاه می انجامند ، بهره وری پائین تری دارد . استخراج هیدروکربن
ها از شیل های نفتی منجر به تولید آلاینده ها و مواد زائدی می شوند که سبب نگرانی های بسیار زیاد زیست
محیطی می گردد .این امر یکی از دلایلی است که چرا منابع بزرگ شیل نفتی جهان بگونه ای فعال مورد استفاده
قرار نگرفته اند . با اینکه معمولاً شیل های نفتی حاوی حداقل ۶۷ درصد کانی های رسی هستند اما این شیل ها
در بعضی مواقع به حدی مواد ارگانیک و کانی های کربناته در خود دارند که میزان کانی های رسی آنها به کمتر از
۶۷ درصد میرسد .

مواد آلی تشکیل دهنده شیلهای نفتی
بیشتر مواد آلی در شیلهای نفتی ، بقایای جلبک ها و اسپورهای جلبکی فراوانند. بنابراین ، فرض بر این است که بیشتر
مواد آلی دارای منشا جلبکی باشند. خرده های دانه ریز گیاهان کاملتر و مگااسپورها نیز ممکن است یک جز تشکیل
دهنده مهم باشند. شکل تیپیک رسوبی در بسیاری از شیلهای نفتی وجود لامیناسیون مشخص در مقیاس میلیمتر ،
تناوبی از لامینه های آواری و آلی می باشد.
شکوفایی فصلی یا سالیانه جلبکهای پلانکتونیک ، غالبا به عنوان بوجود آورنده لامیناسیون ریتمیک در نظر گرفته
می شود. همانند تشکیل زغال ، برای ممانعت از اکسیداسیون مواد آلی و احیا تجزیه باکتریائی شرایط هوازی مورد نیاز
است. بنابراین بیشتر شیلهای نفتی در توده های آبی لایه لایه در جایی که آبهای سطحی اکسیژن دار اجازه رشد
پلانکتونها و آبهای احیایی کف اجازه حفظ شدن مواد آلی را می دهد ، تشکیل می شوند.
نوع کروژن در شیلهای نفتی
است و عمدتا از O/C و نسبت پایین H/C است که دارای نسبت بالای I کروژن در شیلهای نفتی عمدتا از نوع
مواد جلبکی لیپید (چربیها و اسیدهای چرب) سرچشمه گرفته است تا اینکه از کربوهیدراتها ، لیگینها یا صمغها باشد.
باشد که از خرده های گیاهان آوندی تشکیل شده اند. برخی II برخی از کروژنها در شیلهای نفتی ، ممکن است از نوع
فلزات ، نظیر وانادیوم ، نیکل ، اورانیوم و مولیبدنیوم در شیلهای نفتی فراوانند که با کروژن مخلوط شده یا اینکه به
صورت کلات در میان کروژن هستند .
نفت شیل دشمن محیط زیست
هرچند به نظر می رسد نفت شیل مزایای فراوانی دارد و از وابستگی آمریکا به نفت خاورمیانه می کاهد، اما چندان هم
بی درد سر نیست. اطلاعات نشان می دهد استخراج نفت شیل تأثیری منفی روی هوا ، آب و زمین اطراف پروژه ها دارد.
فرآیند تقطیر این نوع نفت ، گازهای آلاینده ای از جمله دی اکسید سولفور ، سرب و اکسیدهای نیتروژن را در هوا منتشر
نشان می دهد پروژه های تحقیقاتی کنونی نفت شیل میزان BLM می کند. تحلیل کنونی موسسه تحقیقاتی آمریکایی
هیأت حمایت از منابع طبیعی) اشاره می کند انتشار ) NRDC مه را برای چند هفته در سال می افزایند. سازمان
گازهای گلخانه ای ناشی از استخراج نفت شیل دو برابر نفت خام طبیعی است. به طوری که تولید صد هزار بشکه نفت

برای استخراج و تقطیر هر BLM شیل در روز ۱۰ میلیون تن گازهای گلخانه ای منتشر می کند. براساس گزارش
بشکه نفت شیل به ۲٫۱ تا ۵٫۲ بشکه آب نیاز است.
به طور خلاصه مزایا و معایب این طرح بدین قرار است :
تولید هر ۱۰۰ هزار بشکه نفت شیل ۱۰ میلیون تن گاز گلخانه ای منتشر می کند . 
هر ۱۰۰ هزار بشکه نفت شیل به ۱۲ هزار مگاوات برق نیاز دارد . 
برای تولید نفت شیل قیمت هر بشکه نفت خام باید بیش از ۶۰ دلار باشد . 
تا سال ۲۰۳۵ هزینه تولید یک بشکه نفت شیل ۷٫۵ دلار افزایش می یابد . 
تخمین اولیه از ذخایر شیل آمریکا ۸۰۰ میلیارد بشکه است .
اتحادیه صادرکنندگان فراورده های نفت، گاز و پتروشیمی ایران
 مقاله — پژوهش
۱۳۹۴/۰۴/ پریسا جمشیدی