در دره مرکزی کالیفرنیا ، هنوز هم بیش از ۸۰۰۰ پمپ کله اسبی با پایین و بالا رفتن متوالی و آهسته خود در حال مکیدن آخرین قطرات نفت از دل خاک های این منطقه اند. وجود انبوهی از خطوط قدیمی انتقال نفت در این منطقه نشان می دهد که در گذشته، این منطقه نقش مهمی در تامین نفت ایالات متحده داشته است. و متخصصان نفتی شاغل در این منطقه معتقدند که به زودی راه های جدیدی برای استخراج نفت بیشتر به وجود خواهد آمد.
هنگامی که میدان نفتی کرنریور در سال ۱۹۸۸ کشف شد ، تحلیلگران معتقد بودند که تنها ده درصد نفت درجای آن ، استخراج می گردد. در سال ۱۹۴۲ و پس از گذشت چهار دهه از استخراج نفت ، تخمین زده می شد که هنوز هم ۵۴ میلیون بشکه نفت قابل برداشت در این میدان وجود دارد. در حالی که تا آن زمان ۲۷۸ میلیون بشکه نفت از این میدان برداشت شده بود. البته تخمین های گذشته در مورد عملکرد این میدان ، بسیار کمتر از برداشت انجام شده از آن بود ، چراکه تا سال ۱۹۹۵ میلادی در مجموع ۷۳۶ میلیون بشکه نفت خام از این میدان تولید شد و کارشناسان اعتقاد داشتند که هنوز هم ۹۷۰ میلیون بشکه نفت دیگر باقی مانده است.
اما این تخمین هم اشتباه از آب درآمد. در سال ۲۰۰۷ میلادی غول نفتی شورون ، که استخراج نفت از این میدان را بر عهده داشت ، اعلام کرد که تولید تجمعی این میدان به ۲ میلیارد بشکه خواهد رسید. تولید روزانه این میدان ۸۰۰۰۰ بشکه در روز است و فرمانداری ایالت کالیفرنیا پیش بینی می کند که هنوز هم ۶۲۷ میلیون بشکه نفت در اعماق این میدان ، وجود دارد.
شورون در سال های دهه شصت میلادی ، طرح های افزایش ظرفیت برداشت نفت از این میدان را با تزریق بخار به آن ، آغاز کرد که درآن سال ها، یک فناوری نو به شمار می رفت. بعدها در کنار تزریق مداوم بخار ، تغییر در شیوه های حفاری و اکتشاف های جدید در این محدوده ، به افزایش برداشت از این میدان کمک کرد.
اما این میدان نفتی یک استثنا نیست. در منابع علمی چرخه حیات یک چاه به شکل یک نمودار زنگوله ای است که به افتخار زمین شناس نامدار شرکت شل ، نمودار منحنی هابرت نامیده می شود. بر اساس این نمودار، زمان اوج برداشت از یک مخزن ، در میانه عمر آن قرار دارد.
به هر ترتیب اکثر میادین نفتی دنیا ، در میانه دوم عمر خود قرار دارند. و فناوری های جدید می تواند تا حد زیادی به افزایش برداشت از یک مخزن ، کمک کند.
بسیاری از پژوهشگران معتقدند که در چند سال آینده ، ما شاهد بیشترین حجم برداشت نفت خواهیم بود و به دنبال آن ، دوره افول حجم تولید بر اساس منحنی هابرت آغاز می گردد. اما من با این نظر مخالفم ، چراکه سال ها پیش و در دهه هشتاد نیز ، کارشناسانی اعلام کرده بودند که نیمه دوم عمر تولید نفت آغاز شده است ، اما آن پیش بینی ها ، نادرست از آب درآمد.
امروزه ، روش های جدید اکتشاف در میادین نفتی ، رازهای زیادی را در مورد اسرار اعماق زمین ، برملا نموده است. مثلا امروزه و در سایه دستاوردهای نوین ، بر خلاف اعتقادات گذشته تولید نفت در بسیاری از میادینی که غیر اقتصادی به شمار می رفت ، اقتصادی گشته است و یا بسیاری از منابع نفتی غیر قابل دسترس در گذشته ، امروزه قابل بازیافت به شمار می روند.
من معتقدم در سایه دستاوردهای جدید پژوهشی ، حجم تولید از مخازن نفتی همچنان و تا چندین دهه رو به افزایش خواهد بود و ما تا یک قرن دیگر می توانیم از این انرژی فسیلی بهره ببریم.
با وجود اثرات زیانبار سوخت های فسیلی برای محیط زیست و آب و هوا ، هم اینک سایر منابع جایگزین انرژی قادر به رقابت با نفت به دلیل سهولت انتقال و ذخیره سازی و هزینه پایین و تنوع محصولات پایین دستی آن نیستند .و البته در کنار پیشرفت فناوری های مربوط به منابع انرژی نو ، ما باید همچنان به صورتی مسئولیت پذیر از سوخت های فسیلی بهر ه ببریم.
همه آنچه نمی توانید آنها را کنار بگذارید :
در دوره ای که ترس از پایان نفت و کاهش حجم تولید آن ، در دنیای ما سایه انداخته است ، نکته شایان توجه اینست که اکثر مخازن شناخته شده دنیا همچنان وارد مدار تولید نشده اند و میادین بسیاری هم تاکنون کشف نشده اند.
در سال ۲۰۰۸ میلادی و پیش از دوره رکود اقتصادی ، حجم جهانی مصرف سالانه نفت ، سی میلیارد بشکه بود. و با توجه به ثابت بودن این عدد در سال های اخیر در کنار حجم ۱٫۱ تا ۱٫۳ تریلیون بشکه ای حجم نفت کشف شده ، می توان تا ۴۰ سال آینده ، همچنان به تداوم مصرف نفت ، امیدوار بود.
البته حجم نفت کشف شده قابل بازیافت تنها یک تخمین است و هر زمانی ممکن است به دلایل اقتصادی و یا اجرایی شدن فناوری های نوین ، دستخوش تغییر شود. مثلا با پیشی گرفتن حجم تقاضا از حجم استخراج ، تولید در تعدادی از مخازنی که پیش از این غیر اقتصادی محسوب می شدند، اقتصادی خواهد شد. هم اینک ضریب برداشت نفت از مخازن ۳۵ درصد است که این عدد بدین معناست که دو سوم نفت موجود در میادین ، در اعماق زمین باقی می مانند. و این حجم گسترده از نفت ، به ندرت در منابعی که از آینده نفت سخن می گویند ، ذکر می شود.
حتی در یک کشور دارای منابع گسترده نفت و سابقه طولانی برداشت نفت نظیر ایالات متحده که از دهه هفتاد میلادی به بعد ، حجم تولید میادین آن رو به کاهش نهاده است (کاهش حجم تولید نفت در ایالات متحده از منحنی هوبرت تبعیت نکرده است)، همچنان حجم گسترده ای از نفت اکتشاف نشده در لایه های زیرین زمین وجود دارد. مثلا با وجود اعلام ذخیره ۲۹ میلیارد بشکه ای نفت اثبات شده در خاک ایالات متحده ، براساس اعلام شورای ملی نفت آمریکا پیش بینی می شود که ۱۱۲۴ میلیارد بشکه نفت در این کشور وجود دارد که ۳۷۴ میلیارد بشکه آن با فناوری های کنونی، قابل برداشت است.
در یک مقیاس جهانی ، بررسی های کارشناسان زمین شناسی آمریکا نشان می دهد که ذخایر نفت متعارف دنیا ، بین ۷ تا ۸ تریلیون بشکه است . اما با فناوری ها ، تکنیک ها و قیمت های کنونی ، تنها استخراج بخشی از این منابع از لحاظ اقتصادی ، مقرون به صرفه است و از آن به عنوان ذخیره نفت اثبات شده ، یاد می گردد. و در این میان ،نکات قابل توجه دیگری نیز وجود دارد:
تاکنون تنها یک سوم سازندهایی که احتمالا دارای منابع نفت هستند ، با فناوری های نوین مورد اکتشاف قرار گرفته اند. به علاوه ذخایر غیرمتعارف نفت نظیر نفت فوق سنگین ، لایه های نفتی غیر متعارف ، نفت موجود در لایه های شن و ماسه نیز در آمار ذخایر نفت لحاظ نمی شوند.
لذا یک کشور می تواند بدون اکتشافات نفتی جدید و با استخراج ذخایر نامتعارف نفتی نیز بر ذخایر خود بیفزاید. هرچند این کار چندان نیز ساده نیست.
ذخایر نفت عموما در لایه های سازندهای هیدروکربنی و در کنار آب و گاز ، قرار دارند که طی میلیون ها سال و از بقایای فسیل ها ، شکل گرفته اند. در روش های کنونی استخراج تنها ۱۰ تا ۱۵ درصد نفت یک میدان بدون استفاده از روش های افزایش بازیافت ، استحصال می گردد. این شرایط در مورد منابع نفت سنگین ، با موانع بیشتری روبروست.
امروزه تزریق پرفشار آب و گاز طبیعی ، عمومی ترین روش برای ازدیاد برداشت چاه ها ، تلقی می گردد. تزریق گاز با بالا نگاه داشتن فشار چاه ، به خروج قطرات نفت از لایه های سازند کمک می کند. همچنین بدلیل سنگین تر بودن آب تزریق شده از نفت ، تزریق آب باعث بالا آمدن نفت در چاه می شود. کاری همانند ریختن آب در یک لیوان روغن زیتون و سر رفتن روغن درون لیوان!
بعدها روش های حفاری مورب و افقی اجرا شد که باعث افزایش برداشت چاه های نفت و دستیابی به بخش های غیر قابل دسترس میدان با روش های معمول شد. این روش که از دهه هشتاد اجرایی شده است ، در میادینی که از لایه های کم عرض افقی بهره می برند ، دستاوردهای زیادی داشته است .
البته در این سال ها ، ابزارهای حفاری هم بهبود یافته اند .تصویر برداری پیشرفته سه بعدی اعماق زمین به شناخت ساختار لایه های زمین شناسی کمک شایانی نموده تا بهترین روش و ابزار حفاری برای دستیابی به بیشترین حجم تولید ، انتخاب و عملیاتی شود .
فناوری های تصویر برداری امکان مشاهده اعماق ۵۰۰۰ متری زمین و بررسی لایه های مختلف زمین شناسی را میسر نموده است . هرچند عموما وجود لایه های نمکی ، باعث انحراف امواج ارسالی و ایجاد تصاویری مغشوش می شود.
استفاده از روش های نو همراه با بهره گیری از فناوری های نو در بخش فراساحل ، باعث گردیده تا بخش های بیشتری از اقیانوس ها برای اکتشاف نفت و حفاری در آن ، انتخاب شوند. در دهه هفتاد میلادی و همزمان با آغاز بهره گیری از ذخایر دریای سیاه ،فناوری در دسترس آن دوره امکان حفاری در آب های با اعماق ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر و تا عمق ۱۰۰۰ متری از بستر دریا را فراهم می نمود. اما در سال های اخیر ، صنعت نفت موفق به حفاری در آب های با عمق ۳۰۰۰ متر و نفوذ به لایه هایی در ۶۰۰۰ متری زیر بستر دریا شده است. و در مجموع ما شاهد سه دستاورد بزرگ در اکتشافات فراساحل در آب های فوق عمیق شده ایم .
با افزایش عمق چاه ها ، نیاز به فناوری های پیشرفته تر نیز احساس می گردد. با استفاده از روش های اولیه و ثانویه افزایش برداشت ، می توان ضریب برداشت را به ۲۰ تا۴۰ درصد افزایش داد. اما دستیابی به ضریب های بالاتر برداشت منوط به استفاده از روش های جدیدی نظیر استفاده از گرما ، تزریق گاز، مواد شیمیایی و حتی میکروب هاست. استفاده از تزریق بخار از دیگر روش هایی است که استفاده از آن در دهه شصت میلادی آغاز شده است .
در روش گرمایی با آتش زدن بخشی از نفت موجود در چاه همراه با تزریق هوای لازم برای سوختن ، به افزایش برداشت کمک می شود . در این روش دی اکسید کربن بوجود آمده از سوختن نفت ، باعث خروج نفت بیشتر از چاه می گردد. البته گرما با شکستن مولکول های سنگین تر و بزرگتر نفت ، به حرکت آسان تر نفت موجود در مخزن کمک می کند .هرچند در این روش تزریق هوا به کنترل و محدود نگاه داشتن حجم نفت سوزانده شده و جلوگیری از انتشار گازهای آلاینده در محیط خارج از چاه کمک می کند .
اما روش پیشرفته تر کنونی ، استفاده از تزریق گازهایی نظیر دی اکسید کربن و یا نیتروژن است . این گازها توانایی حفظ فشار چاه را دارند و توانایی ترکیب با نفت را دارند که به افزایش تولید ، کمک های شایانی می نماید.در ایالات متحده از دهه هفتاد میلادی تاکنون، از دی اکسید کربن حاصل از فعالیت نیروگاه های برق و یا آتشفشان ها برای تزریق در چاه ها استفاده می شود. هم اینک در صد منطقه مختلف از این روش استفاده می شود و خطوط لوله این طرح بیش از ۲۵۰۰ کیلومتر طول دارند.
دانش فنی تزریق دی اکسید کربن به چاه ها ، باعث کاهش گازهای گلخانه ای رها شده در جو می شود و تا صدها سال این گازها در اعماق زمین ، حبس می گردد.
اما یکی از مهمترین موانع گسترش این روش ، کمبود دی اکسید کربن در دسترس است . استفاده از منابع کنونی تولید دی اکسید کربن نظیر آتشفشان ها و نیروگاه ها ، چندان ارزان نیست و استفاده از منابعی نظیر گاز تولید شده از خودروها و یا کارخانجات نیز ، تقریبا ناممکن است. مشکل دیگر فراروی گسترش این روش ، دشواری و هزینه بالای انتقال گاز از منابع تولید تا سر چاه است.
در روش نوین دیگر ، از افزایش بازیافت با استفاده از مواد شیمیایی و ترکیب مواد خاص شیمیایی با نفت در دام افتاده استفاده می شود.این روش به روان تر شدن نفت و سهولت برداشت آن از اعماق چاه، کمک می کند. مشابه اتفاقی که در استفاده از مواد پاک کننده گریس از روی دست ها اتفاق می افتد. همچنین این روش ، به بالاتر آمدن سطح آب های زیرزمینی هم کمک میکند.
از سوی دیگر ، روش افزایش بازیافت با استفاده از میکروب ها، در آغاز کاربرد قرار دارد و کشورهای آمریکا و چین در این بخش، پیشرو هستند. در این روش ، کارشناسان مقادیر زیادی از میکروب های خاص را همراه با مواد غذایی مورد نیاز برای رشد آنها و در پاره ای موارد اکسیژن ، به درون مخزن تزریق می کنند. این میکروب ها با رشد در فضای میان نفت و سنگها ، به برداشت نفت بیشتر کمک می کنند.مهندسان ژنتیک در آغاز راه دستکاری میکروب ها و سایر میکروارگانیسم ها برای افزایش کارایی استخراج نفت هستند.
به هرحال ، هیچ یک از این روش های پیشرفته افزایش برداشت نفت ، ارزان نیستند. ( به نظر می رسد تنها روش تزریق دی اکسید کربن در صورت وجود منابع این گاز در نزدیکی مخزن ، روش گرانی محسوب نمی شود.) کارشناسان معتقدند که وجود تقاضای نفت بالاتر از ۳۰ دلار برای هر بشکه ، روش تزریق دی اکسید کربن را اقتصادی می نماید. همچنین روش های شیمیایی در صورت وجود تقاضای نفت بالاتر از ۵۰ دلار برای هر بشکه ، اقتصادی خواهند بود.
پنجره ای رو به آینده :
سال های دسترسی به منابع آسان نفت ، رو به پایان است. اکثر میادین مهم نفتی دنیا در دوره بلوغ خود و در حال ورود به نیمه دوم عمر خود هستند. دوره ای که در آن ، روش های سنتی برداشت از مخزن ، فاقد کارایی است. این میادین که عموما در حوزه کشورهای خلیج فارس ، مکزیک ، ونزوئلا و روسیه قرار دارند از دهه سی ، چهل و پنجاه میلادی ، تولید نفت خود را آغاز کرده اند. و هم اینک نیاز به بهره گیری از فناوری های نوین جهت تداوم برداشت نفت از آنها ، ضروری است.
البته دستیابی به نفت این میادین نیز چندان آسان نبوده است . همانطور که روش های پیشرفته کنونی استخراج نفت که با تلاش های بسیار به دست آمده اند، در آینده روش هایی پیش پا افتاده به شمار می روند.
من معتقدم که ارزانی نفت در دوره عمر خود ، یکی از دلایل کندی پیشرفت در مطالعه و طراحی و اجرای برنامه های افزایش برداشت بوده است . چراکه قیمت های پایین نفت در بازار در کنار امکان دستیابی به میادین متعدد نفت، اجرای این طرح ها را غیر اقتصادی نموده بود. اما هم اینک ، عصر بهره گیری از فناوری برای بیشتر کردن برداشت نفت ، آغاز شده است .
اما در این میان نباید یک نکته مهم را فراموش کرد . در حالی که در سال های آغازین دهه هفتاد میلادی، حدود ۸۰ درصد میادین نفتی در تملک شرکت های بزرگ نفتی بود ، در سایه ملی شدن صنعت نفت در بسیاری از کشورهای دارای ذخایر نفت ، هم اینک حدود ۹۰ درصد ذخایر نفت ، مستقیما در اختیار دولت ها و شرکت های ملی نفت آنها قرار دارد . و به همین دلیل و چشم انداز نامطمئن قیمت نفت در آینده ، آنان از سرمایه گذاری گسترده بر روی روش های نوین اکتشاف چشم پوشی می کنند تا در تامین نیازهای مالی برنامه های ملی توسعه اقتصادی و اجتماعی دولت های متبوع خویش ، دچار مشکل نشوند.
و در اینجا من پیش بینی خود را اعلام می کنم : در سال ۲۰۳۰ میلادی ، پنجاه درصد نفت دنیا قابل برداشت خواهد بود. و با توجه به سهم گسترده ذخایر غیرمتعارف نفتی و بهبود روش های اکتشاف و تولید، در آن سال حجم نفت قابل برداشت دنیا به ۴۵۰۰ تا ۵۰۰۰ میلیارد بشکه خواهد رسید.
تا آن سال حجم مصرف شده ذخایر کنونی نفت ما به ۶۵۰ تا۷۰۰ میلیارد بشکه خواهد رسید که بر اساس پیش بینی های من ، زمان خداحافظی ما با نفت در ابتدای قرن بیست و دوم خواهد بود. و بدین ترتیب مساله اصلی اینست که چگونه ذخایر نفت باقیمانده را به صورتی مسئولیت پذیر و بدون اتلاف آن و از همه مهمتر بدون تخریب محیط زیست و آب و هوای این کره خاکی؛ مصرف کنیم.
نویسنده : لئوناردو ماوگری
مترجم : محسن داوری (واحد خبر و اطلاع رسانی شرکت نفت و گاز پارس)
منبع: ماهنامه SCIENTIFIC AMERICAN