Published in: هندسة النفط

الغاز الطبيعي – ممّ يتكون، إنتاجه ومعالجته

Author م. علي غنيفر

Published on: 15 أبريل، 2023

م. علي غنيفر

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

الغاز الطبيعي هو أحد مصادر الطاقة البديلة عن البترول، وهو من المحروقات العالية الكفاءة قليلة التكلفة قليلة الانبعاثات الملوثة للبيئة، علاوةً على ذلك يُعتبر أحد موارد الطاقة الأولية الهامة للعديد من العمليات الصناعية وبخاصة الصناعات الكيماوية.

ممّ يتكون الغاز الطبيعي؟

يتكون الغاز الطبيعي من العوالق، وهي كائناتٌ مجهريةٌ تتضمن الطحالب والكائنات الأولية التي ماتت وتراكمت في طبقات المحيطات والأرض، وانضغطت البقايا تحت طبقاتٍ رسوبية، وعبر آلاف السنين قام عامل الضغط والحرارة الناتجان عن الطبقات الرسوبية بتحويل هذه المواد العضوية إلى غازٍ طبيعي.

ويختلف في تكوينه كثيراً عن أنواع الوقود الأحفوري الأخرى، مثل: الفحم الحجري، والبترول، حيث أن البترول والغاز الطبيعي يتكونان معاً في نفس الظروف الطبيعية، فإن هذين المركبين الهيدروكربونيين عادةً ما يتواجدان في الطبقات الرسوبية العضوية المدفونة تحت الأرض أو الماء في أعماق تتراوح بين1000إلى 6000 متر عند درجات حرارة تتراوح بين 60 إلى 150درجة مئوية تُنتج بترولاً، وعند الطبقات الأعمق ودرجات الحرارة الأعلى فإنها تُنتج غازاً طبيعياً، وكلما زاد العمق  كلما كان الحقل أكثر جفافاً، أي تقلُّ نسبة المُتكثفات في الغاز.

بعد التكون التدريجي في القشرة الأرضية يتسرب البترول والغاز الطبيعي إلى الحفر الصغيرة في الصخور الرسوبية القريبة التي تعمل كمستودعاتٍ لحفظ الخام، وهذه الصخور تكون عادةً مملوءةً بالمياه، فإن البترول والغاز الطبيعيان (وكلاهما أخفُّ من الماء وأقلُّ كثافةً من الصخور المحيطة) ينتقلان إلى الأعلى عبر القشرة الأرضية لمسافاتٍ طويلةٍ أحياناً.

في النهاية تحبس بعض هذه المواد الهيدروكربونية المنتقلة أعلى في طبقةٍ مساميةٍ (غير مُنفذةٍ للماء) من الصخور، وتُعرف بـصخور الغطاء (Rock Cap) والغاز الطبيعي أخفُّ من البترول، فإنه يقوم بتكوين طبقةٍ فوق البترول تُسمى غطاء الغاز (Cap Gas).

ولابدَّ أن يُصاحب البترول داخل الحقول غازاً آخر يُسمى الغاز المصاحب (Gas  Associated) ، وهو المصدر الرئيسي للهب الشهير الصادر من شركات البترول. كذلك تحتوي مناجم الفحم على كمياتٍ من الميثان(CH)، وهو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، وفي طبقات الفحم الرسوبية يتشتت الميثان غالباً خلال مسام وشقوق المنجم، ويُسمى هذا النوع عادةً بميثان مناجم الفحم. ^[1]

إنتاج الغاز ومعالجته

يُستخرج الغاز الطبيعي من آبارٍ شبيهةٍ بآبار البترول، ويُصنّف إلى غازٍ مصاحب وغازٍ غير مصاحب، فإذا تواجد الغاز الطبيعي مع النفط في نفس الحقل سُمي بالغاز المصاحب، وإذا كان الحقل يحتوي فقط على الغاز الطبيعي دون النفط سُمي بالغاز غير المصاحب، ويوجد الكثير من تجمعات الغاز قريباً من الشاطئ.

ويتمُّ نقل الغاز بالأنابيب من منصات الإنتاج إلى نقطة تجميعٍ ومنها إلى معمل تكرير الغاز، حيث يُنقّى من الشوائب والمركبات غير المرغوب فيها. وتوجد حقول الغاز سواءً في البحار أو في اليابسة، وتتمُّ معالجة الغاز الطبيعي عبر عملياتٍ كيميائيةٍ وفيزيائيةٍ مختلفة، وذلك اعتماداً على تركيبته.

يتكون الغاز من مركباتٍ هيدروكربونية خفيفة، وقد يحتوي على مركباتٍ غير مرغوبٍ فيها مثل: مركبات الكبريت، والزئبق، والماء، وغيرها، وهذه المركبات يجب التخلص منها أو خفض تركيزها إلى المستويات المحددة عالمياً. في مرحلة التنقية الأولى، يُزال الماء وأي سوائل أخرى من الغاز في وحدة إزالة الماء ثمَّ يتمُّ إزالة الغازات الحمضية من الغاز في وحدة إزالة الغازات الحمضية، ويتمُّ تجفيف الغاز مرةً أخرى.

وإذا احتوت على مركبات المركابتان، يتمُّ استخدام وحدات الادمصاص والمذيبات الفيزيائية للتخلص منها. يتمُّ بعد ذلك إرسال غاز الميثان إلى السوق أو إلى محطات توليد الطاقة أو غيرها. يتمُّ استرجاع وتسييل المركبات الأثقل مثل: الإيثان، والبروبان، والبوتان. ويُسال البروبان والبوتان، ويُجمعان ويُسمى المزيج بغاز البترول المُسال، ويسوق غاز البترول المُسال كمواد أوليةٍ لتصنيع البتروكيماويات أو يُعبأ في أسطواناتٍ كوقودٍ للسخانات، ومواقد الطبخ في المنازل. وما يتبقى منه يمكن ضخه عبر شبكة إمداد أو يمكن تسييله بالتبريد والضغط، وتسويقه كغازٍ طبيعي مُسال.

مكونات الغاز الطبيعي

يتكون من ثلاث غازات هيدروكربونية رئيسية بنسبٍ مختلفة:

 الميثان CH4، وهو يمثل النسبة الأكبر من وزن الغاز، حيث تتراوح من 70 إلى 90 بالمئة،  الإيتان C2H6 حيث تكون نسبة الغاز منه 5 الى 15 بالمئة من البروبان C3H2، وهو يشكل نسبةً قليلةً من وزن الغاز، وقد يحتوي الغاز على النيتروجين، وكبريتيد الهيدروجين، أو الماء، أو ثاني أكسيد الكربون، أو الهيليوم، أو الزئبق، وتختلف التركيبة للغاز من حقلٍ لآخر.