hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
نفط التشكّل
تحوّل الكيروجين إلى وقود أحفوري (النشأة التقهقرية)
يمثّل الكيروجين منتصف المسافة بنيوياً بين المواد العضوية المكوّنة وبين الناتج من الوقود الأحفوري؛ إذ من الممكن أن يتعرّض الكيروجين إلى الأكسجين ممّا يؤدّي إلى تفكّكه، أو أن يطمر تحت القشرة الأرضية لأعماق أكبر حيث تتوفّر الشروط للتحوّل البطيء إلى وقود أحفوري في عملية تسمى النشأة التقهقرية. تحدث العملية الأخيرة في أعماق الأرض وتتضمّن تفاعلات إعادة ترتيب جذرية للكيروجين في عملية بطيئة للغاية تصل إلى مئات الآلاف أو ملايين السنين. هناك نمطان من النواتج النهائية لتفاعلات النشأة التقهقرية الجذرية، وهما أ) نواتج ذات نسبة هيدروجين/كربون (H/C) منخفصة (وهي مركّبات مؤلّفة من حلقات سداسية مندمجة مثل الأنثراسين وما شابهه) وب) نواتج ذات نسبة هيدروجين/كربون (H/C) مرتفعة (مثل الميثان وما شابهه). أي أنّ النواتج إمّا أن تكون غنية بالكربون أو غنية بالهيدروجين.
نفط التشكّل
تكون آلية عملية النشأة التقهقرية مشابهة إلى حدٍ ما لآلية التحلّل الحراري، رغم أنّ الأولى تحدث عند درجات حرارة منخفضة نسبياً. يطلق الجيولوجيون على المجال من درجة الحرارة الذي يتشكّل فيه النفط في جوف الأرض باسم «نافذة النفط»؛ وهي تتراوح عملياً ما بين 60 °س إلى حوالي 120-130 °س؛ والتي يبقى دونها النفط محتجزاً في بنية الكيروجين؛ أمّا الأعلى منها فيكون فيها معدّل تشكّل النفط ضئيلاً، إذ من الممكن أن يتحوّل فيها الكيروجين عند درجات حرارة بين 170 و200 °س إلى غاز طبيعي بعملية تكسير حراري، وفي بعض الأحيان يمكن للكيروجين أن يهاجر من الطبقات العميقة إلى الطبقات الأقرب لسطح الأرض، كما هو الحال في نفط أثاباسكا الرملي.
تختلف الحرارة حسب تدرّج الحرارة الأرضية، وهناك عدّة مصادر للحرارة تحت سطح الأرض، منها التحلل الإشعاعي لمواد القشرة الأرضية مثل البوتاسيوم-40 والثوريوم-232 واليورانيوم-235؛ كما تلعب الصهارة الأرضية دوراً في تسخين بعض المناطق في جوف الأرض. تكون قيم الضغط في باطن الأرض مرتفعة، وعادةً ما يتشكّل النفط في أعماق تحت سطح الأرض تصل ما بين 2 إلى 4 كم.
ظهرت في روسيا أواسط القرن التاسع عشر نظرية تقول إن تشكّل النفط لم يكن بسبب التحلّل العضوي للمستحاثات الأحفورية، إنّما تشكّل طبيعياً في باطن الأرض في طبقة الوشاح، وأنّ الفوالق نتيجة حركة الصفيحات تحت الأرضية هي المسؤولة عن صعود النفط إلى القشرة الأرضية؛ ومن أبرز من دافع عن هذه النظرية كلّ من الروسي نيكولاي كودريافتسيف والأمريكي توماس غولد. ذهب غولد في نظريته أنّ غاز الميثان فقط هو الذي تشكّل في طبقة الوشاح، وأنّه بعد هجرته إلى القشرة الأرضية تحوّل إلى الألكانات العليا (نظرية الغاز العميق)؛ أمّا الباحثون الروس فافترضوا أنّه حتى الألكانات العليا قد تشكّلت في أعماق الأرض.
تستند هذه النظرية على حقيقة وجود بعض المركّبات العضوية المعقّدة في نيازك الكوندريت، بالإضافة إلى وجود بعض الكمّيات من الألكانات القصيرة الغازية في الصخر فوق المافي؛ ممّا يعزّز من الافتراض القائل بأنّ جوف الأرض يسود فيه وسط مختزل يساعد على تشكّل الهيدروكربونات بشكل عام. كما تمكّنت مجموعة بحث روسية من الحصول على بعض الألكانات العليا انطلاقاً من تعريض الميثان لضغوط مرتفعة؛ في حين بيّنت أخرى أن تحوّل السكّريات، وهي من المكوّنات الأساسية للكتلة الحيوية، إلى سلاسل ألكانية طويلة هي عملية غير مفضّلة وفق قوانين الديناميكا الحرارية.
تعدّ هذه النظرية خلافية، ويقف ضدّها عددٌ من الشواهد والأدلة الجيولوجية والجيوكيميائية؛ إلّا أنّها وجدت من يدافع عنها، خاصّة مع العثور على المصادر النفطية ذات الأصل غير الحيوي، رغم شحّها وعدم ربحية الاستخراج اقتصادياً.
نفط الاختزان
تدعى التشكيلات الجيولوجية الطبيعية القادرة على اختزان النفط باسم «خزّان النفط» (أو مكمن النفط)، ويمكن التمييز بين خزّانات النفط التقليدي، وهي تشكيلات جيولوجية طبيعية في باطن الأرض ذات نفاذية ضئيلة؛ وبين خزّانات النفط غير التقليدي التي تكون على شكل صخور ذات مسامية مرتفعة بشكل تكون قادرةً فيها على اختزان النفط داخلها.
يوجد النفط الخام عادة في الخزّان تحت سطح الأرض برفقة الغاز الطبيعي، الذي يشكّل ما يعرف باسم «الغطاء الغازي» فوق السائل النفطي؛ في حين أنّ الماء المالح عادةً ما يوجد أسفله لأن كثافته أعلى من النفط.
هناك ثلاثة عوامل جيولوجية من الضروري توفّرها لتشكيل خزّانات نفطية تحت سطح الأرض، وهي:
وجود صخور مصدرية غنية بالهيدروكربونات في أعماق مناسبة تحت سطح الأرض بحيث تكون الحرارة الأرضية كافية لتشكّل النفط. نشأت أغلب الصخور المصدرية في فترات جيولوجية تعود من 100 إلى 400 مليون سنة (ما بين العصر الديفوني والعصر الطباشيري).
نفط الاختزان
بما أنّ الهيدروكربونات السائلة والغازية تكون ذات قدرة أكبر على الحركة من الكيروجين بسبب انخفاض كثافتها ومع ارتفاع الضغط المحيط على الصخور المصدرية فإنها تترك الأخيرة وتذهب للاختزان في الصخور المجاورة، وذلك بشرط أن تكون بنية تلك الصخور مسامية بالشكل الكافي مثل الأحجار الرملية. تدعى تلك العملية باسم «الهجرة الأولية» للنفط، وبذلك يتشكّل تدريجياً تجمّع أوّلي للنفط داخل الصخور المسامية على شكل خزّان. نتيجةً لكون الهيدروكربونات ذات كثافة خفيفة فإنها غالباً ما تهاجر إلى الطبقات العليا إلى أن تُختزَن في الصخور المسامية المحتَجزة من الصخور الغطائية أعلاها. تترتّب الموائع داخل الخزان النفطي وفق الكثافة بحيث تكون في الأعلى طبقة من الغاز تقع تحتها الطبقة النفطية ثم تأتي طبقة المياه المالحة في القعر.
نفط الاختزان
تصادف الهيدروكربونات السائلة والغازية أحياناً أثناء طريقها إلى الأعلى بعض الطبقات الصخرية الصمّاء ذات المسامية القليلة، والتي تعرف باسم الصخور الغطائية والتي تعمل سدّاً حاجزاً يحجب النفط من الاستمرار في الصعود. يساعد وجود القباب الملحية مثلاً في التشكيلات الجيولوجية على احتجاز النفط ومنعه من الهجرة؛ كما تتأثر عملية الهجرة الشاقولية أيضاً بمسرى وجريان المياه الجوفية، ممّا يدفع النفط أحياناً إلى الهجرة أفقياً لمئات من الكيلومترات إلى أن يصادف مكان الاحتجاز المناسب، والذي يطلق عليه اصطلاحاً اسم «مصيدة نفطية»؛ وتدعى عملية الهجرة الأفقية تلك باسم «الهجرة الثانوية» للنفط. عندما تتركّز الهيدروكربونات بعد عمليات الهجرة في الخزّانات النفطية يتشكّل الحقل النفطي، الذي يكون ملائماً اقتصادياً لاستخراج النفط التقليدي.
نفط الاختزان
يدفع غياب الصخور الغطائية في بعض التشكيلات الجيولوجية للقشرة الأرضية النفطَ إلى استكمال الهجرة الشاقولية نحو الأعلى للوصل إلى سطح الأرض؛ وتدعى تلك الظاهرة عندئذ باسم «ارتشاح النفط» وتسمّى تلك الهجرة باسم «الهجرة الثالثية» للنفط. من الأمثلة على ارتشاح النفط تشكّل حفر القطران مثل بحيرة الزفت في ترينيداد وحفر قطران في لابريا؛ بالمقابل تعدّ براكين الطين في منطقة آسيا الوسطى من أمثلة ارتشاح الغاز الطبيعي، وعندما يرتشح الغاز الطبيعي في أعماق البحار وفي حال توفّر الظروف الملائمة تتشكل عندها هيدرات الميثان.
عندما يتسرّب النفط من مكامنه تحت الأرض ويصعد إلى السطح يشكّل مزيجاً مع الرمل والغضار والماء يعرف باسم النفط الرملي (أو البيتومين). تعدّ كندا وفنزويلا من أغنى البلدان في العالم بهذا المصدر غير التقليدي للنفط. من الأمثلة الأخرى على النفط غير التقليدي الصخر الزيتي، وهو نوع من أنواع الصخر الحاوي على الكيروجين وهو سائل زيتي يؤدّي تعريضه للحرارة إلى الحصول على السوائل الهيدروكربونية المكوّنة للنفط؛ وتعدّ الولايات المتحدة من البلدان الغنية بالصخر الزيتي.
تقدّر احتياطيات النفط المعروفة بحوالي 190 كم3، وذلك يعادل تقريباً 1.2 تريليون برميل من غير احتساب النفط الرملي؛ أمّا باحتساب كمّية النفط الرملي فيكون المخزون تقديرياً حوالي 595 كم3 أي ما يعادل 3.74 ترليون برميل.
تعدّ المملكة العربية السعودية أكثر الدول مخزوناً بالنفط التقليدي؛ أمّا مع احتساب النفط غير التقليدي في التقديرات فيكون ترتيب الدول وفق ما يلي (تقديرات 2018): فنزويلا ثمّ المملكة العربية السعودية ثمّ كندا ثمّ إيران ثمّ العراق ثمّ الكويت ثمّ الإمارات العربية المتحدة ثمّ روسيا ثمّ ليبيا ثمّ نيجيريا والولايات المتحدة الأمريكية. (للمزيد من التفاصيل انظر قائمة الدول حسب الاحتياطي النفطي المؤكد.)
نفط الصناعة النفطية
تهتمّ الصناعة النفطية بكلّ ما يخص العمليات الصناعية المتعلّقة بالنفط من التنقيب والاستخراج والتكرير؛ بالإضافة إلى عمليات النقل إمّا بناقلات النفط أو عبر خطوط الأنابيب.
عادةً ما تقسم الصناعة النفطية إلى ثلاثة قطاعات رئيسية حسب مرحلة الإنتاج وهي:
للبحث عن مكامن النفط يجرى عادةً في البداية مسح جيولوجي أوّلي للمناطق عن بعد، وقد تفيد طبيعة التضاريس في تحديد المناطق التي قد تكون غنيةً بالنفط؛ مع العلم أن تحديدها على البر أسهل منها في البحر. قد يكون المسح عن طريق دراسة البيانات المجموعة من التصوير الجوّي، إلّا أنّ المسح من قبل الجيولوجيين في المناطق المحتملة يعطي بيانات أكثر دلالة عن احتياطيات النفط، خاصّةً عند دراسة نوع الصخور الموجودة. تدعى مهمّة البحث الموجّه عن الخامات في باطن الأرض باسم التنقيب؛ وللتنقيب عن النفط تُطبّق عادةً وسائل تقنية اعتماداً على قوانين طبيعية فيزيائية تعطي دلائل على وجود النفط أو الغاز. من هذه القياسات كلّ من قياس الجاذبية الأرضية وقياس المغناطيسية بالإضافة إلى إجراء مسح سيزمي للمناطق المدروسة.
نفط الصناعة النفطية
في بداية عملية التنقيب تجرى دراسة جيولوجية لطبيعة الصخور؛ ثم تدرس طبيعة الحوض الرسوبي بواسطة قياسات لقيم الجاذبية الأرضية والمغناطيسية للمكمن. بعد ذلك يجرى مسح سيزمي بإرسال أمواج صوتية إلى القشرة الأرضية ومن ثم دراسة التباينات في الانعكاسية باستخدام السماعات الأرضية على اليابسة والسماعات المائية في أعماق البحار. تعطي البيانات المستحصلة من السماعات، من ضمنها المدّة الزمنية والخواص المميّزة للإشارات المنعكسة، المدخلات الضرورية لتكوين صورة أوّلية للطبقات الجيولوجية تحت القشرة الأرضية. يكون المسح السيزمي في المراحل الأوّلية ثنائي الأبعاد، وفي حال الحصول على نتائج ذات أهمّية تجرى حينها عملية مسح ثلاثي الأبعاد. بما أنّ مهمّة التنقيب عن النفط في البحار أكثر صعوبة وترافقها مخاطر الفشل؛ لذلك يستعان بوسائل إضافية مثل القياسات الكهرمغناطيسية.
نفط الصناعة النفطية
تحفر الآبار لاستخراج النفط من الخزانات تحت سطح الأرض. يكون لضغط الخزان تحت سطح الأرض دوراً مهمّاً في صعود الموائع الهيدروكربونية إلى الأعلى، ويتم اللجوء بدايةً إلى الوسائل الأوّلية، وفيها يتم التمييز بين أسلوبين، الأوّل هو أسلوب «الرفع الطبيعي» اعتماداً على ضغط الخزان الطبيعي الذي يجبر النفط إلى السطح وذلك في الفترة الزمنية الأولى من عمر البئر؛ ومع مرور الوقت يخفّ الضغط الطبيعي، ويُلجأ حينئذٍ إلى أسلوب «الرفع الاصطناعي» الذي يؤمّن الضغط الكافي لعملية استخراج النفط إمّا عن طريق مضخّات خاصّة أو بحقن الزيت أو الغاز. بعد ذلك يستعان بالوسائل الثانوية للاستخراج، مثل الحقن بالماء بهدف زيادة الضغط وإجبار النفط على الوصول إلى أنابيب الاستخراج. بعد استنفاد الوسائل الأولية والثانوية يعتمد بعد ذلك على الوسائل الثالثية، والتي تسمى الاستخراج المحسّن للنفط، مثل استخدام غاز ثنائي أكسيد الكربون لتأمين الضغط في الخزان.
نفط الصناعة النفطية
تكون مهمّة الحفر في قاع البحر أكثر صعوبةً منها على البر، إذ يتطلّب ذلك تركيب منصّة بحرية لتأمين أرضية ثابتة تمكّن من إجراء عمليات الاستخراج. يطبّق عادةً في المنصّات البحرية تقنيات حفر إضافية مثل استخدام أسلوب الحفر الموجّه. تجرى عدّة أبحاث من أجل تطوير أسلوب استخراج النفط من البحر، من بينها فكرة استخدام ربوتات تعمل في قاع البحر. أمّا استخراج النفط غير التقليدي فيتم بوسائل التعدين السطحي، مثلما الحال في أساليب استخراج النفط الرملي.
تتصدّر روسيا والمملكة العربية السعودية دول العالم من حيث إنتاج النفط العالمي منذ بداية القرن الحادي والعشرين؛ ثم تأتي في المرتبة التي تليها الولايات المتحدة ثم العراق وإيران والصين. (للمزيد من التفاصيل انظر قائمة الدول حسب إنتاج النفط.) تساهم الدول الأعضاء في منظمة أوبك بحوالي 40 % من الإنتاج العالمي (إحصاءات سنة 2014).
يصنّف النفط الخام بشكل عام بعدّة أساليب؛ إمّا حسب موقع الإنتاج الجغرافي، أو حسب الكثافة النوعية حسب معهد النفط الأمريكي (API)، أو حسب محتوى النفط من الكبريت.
نفط الصناعة النفطية
يعدّ النفط الخام خفيفاً إذا كانت كثافته قليلة؛ بالمقابل يصنّف ثقيلاً إذا كانت كثافته كبيرة. تقاس الكثافة وفق مقياس الكثافة النوعية حسب معهد النفط الأمريكي، ولها صيغة رياضية خاصّة لحساب الكثافة النوعية؛ ووفقها يصنّف النفط إلى خفيف إذا كانت قيمتها أكبر من 31.10؛ وإلى متوسّط عند قيم بين 22.30 إلى 31.10؛ وإلى ثقيل عندما تكون درجة كثافته وفق API أقل من 22.30.
من جهة أخرى يمكن أن يوصف النفط الخام أنه حلو، إن كانت نسبة الكبريت فيه منخفضة؛ وبأنّه حمضي (أو مرّ) إن كانت نسبة الكبريت فيه مرتفعة. كلما كانت مواصفات النفط الخام أقرب لكونه خفيفاً وحلواً كلما كان مرغوباً وكلما ازدادت قيمته؛ إذ أنّ معالجة النفط الخام الثقيل أو الحمضي تواجهه تحدّيات تقنية وبيئية إضافية.
من المزائج النفطية المرجعية المعروفة حسب موقع الإنتاج الجغرافي كلّ من
هناك وسيلتان لنقل النفط للتصدير والاستيراد العالمي، وذلك إمّا عبر ناقلات النفط بحراً، أو عبر أنابيب النفط برّاً. من أمثلة خطوط الأنابيب المشهورة خط نورد ستريم لنقل الغاز وخط دروجبا لنقل النفط. كانت تكلفة نقل النفط في خمسينات القرن العشرين تبلغ حوالي 33% من سعر النفط المصدر من الخليج العربي إلى الولايات المتحدة؛ إلّا أنّه نظراً لتطوّر صناعة ناقلات النفط انخفضت التكلفة إلى ما بين 3-5% في أوائل القرن الحادي والعشرين.
نفط الدور الاقتصادي
يعدّ النفط المورد الأساسي والداعم الرئيسي للاقتصاد في عددٍ من دول العالم، والذي يدعى حينها اصطلاحاً «اقتصاد نفطي».
بعد انهيار نظام تسعير أوبك سنة 1985، وعدم نجاح تجربة العائد الصافي (التي كان برميل النفط فيها يسعّر اعتماداً على عدم احتساب تكلفة الإنتاج)، اعتمدت الدول المصدّرة للنفط آلية تسعير بناءً على طلب السوق. كانت شركة نفط المكسيك أوّل من اعتمد آلية التسعير المرتبطة بالسوق سنة 1986، والتي لقت إقبالاً بشكل متزايد، إلى أن أصبحت سنة 1988 الأسلوب الأساسي في تسعير النفط في أسواق التجارة العالمية. يسعّر النفط اعتماداً على مزائج قياسية مرجعية مثل خام برنت وخام غرب تكساس الوسيط وخام دبي-عُمان.
شهدت أسعار النفط أوّل ارتفاع بارز لها بعد حظر النفط 1973 أثناء حرب أكتوبر وبقيت مرتفعة إلى أواسط ثمانينات القرن العشرين ثم عاودت الانخفاض قبل أن تتزايد بشكل مطـّرد منذ بداية القرن الحادي والعشرين، حيث بلغ سعر برميل النفط أعلى سعر له في الفترة ما بين 2006 و2013.
نفط الدور الاقتصادي
يرتبط استهلاك النفط بالوضع الاقتصادي العالمي، فهناك ارتباط وثيق بين استهلاك النفط والقطاعات الصناعية المختلفة. فقطاع صناعة السيارات مثلاً انتعش منذ أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين باطّراد مستمرّ، وذلك بشكل أساسي بسبب نموّ قطاع السيارات، حيث ساعدت وفرة النفط في ثمانينات القرن العشرين مثلاً في دعم مبيعات المركبات والعربات ذات الاستهلاك الكبير للوقود في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية؛ في حين أنّ الأزمة الاقتصادية سنة 2008 حدّت من مبيعات تلك المركبات. على العموم فإنّ العلاقة ما بين إنتاج النفط العالمي والسعر والاستثمارات متعلّق بعوامل العرض والطلب وفق بيانات الوكالة الدولية للطاقة.
تعدّ الولايات المتحدة أكبر بلد مستورد للنفط في العالم يليها بعد ذلك مجموع دول الاتحاد الأوروبي؛ أمّا باعتبار كلّ دولة على حدة فتأتي بعد الولايات المتحدة من حيث الاستهلاك كلّ من الصين ثمّ اليابان ثمّ الهند. (للمزيد من التفاصيل انظر قائمة الدول حسب استهلاك النفط.) تقوم بعض الدول الكبرى باستيراد كمّيات إضافية زائدة عن استهلاكها لتأمين احتياجها من المخزون الإستراتيجي من النفط، خاصّةً وقت الأزمات.
نفط التكرير
يخضع النفط إلى عملية تكرير في مصافي النفط والتي تقوم بفصل المزيج المعقّد من المكوّنات المختلفة إلى هيدروكربونات ذات أطوال سلسلة وتراكيب مختلفة عن بعضها، ممّا يجعل مجال التطبيق متعلّقاً بالبنية بشكل كبير. على العموم يستخدم القسم الأكبر من المركّبات الهيدروكربونية الموجودة في النفط في الوقود في حين أنّ القسم المتبقّي يدخل مادّةً أوّليةً في الصناعات الكيميائية المختلفة.
يقدّر أنّ حوالي 84% من الهيدروكربونات الموجودة في النفط تدخل في تركيب مختلف أنواع الوقود ذات المحتوى الطاقي المرتفع، بما فيها الغاز النفطي المسال ووقود السيّارات (البترول) ووقود النفّاثات والكيروسين وزيت الوقود (الفيول) والديزل.
نفط التكرير
يحصل على تلك الأنواع المختلفة من الوقود من مصافي النفط وذلك حسب تدرّج مجال نقطة الغليان وفق ما يلي:
تدخل الهيدروكربونات المستخرجة من النفط مواداً أوّلية في الصناعات الكيميائية للحصول على عددٍ من المنتجات النهائية فائقة الأهمّية في الحياة اليومية. فمن الألكينات يمكن الحصول على اللدائن، في حين أنّ الألكانات العليا تستخدم في تحضير زيوت التزليق وتدخل في تركيب الشمع؛ أمّا المركّبات العطرية فتستخدم في الصناعات الكيميائية على اختلافها، مثل صناعة الأدوية والمبيدات والأسمدة وغيرها.
نفط كيمياء النفط
النفط مزيجٌ من عددٍ كبيرٍ من الهيدروكربونات المختلفة، أكثرها شيوعاً هي الألكانات الخطّية (البرافينات) والألكانات الحلقية (النفثينات)، وكذلك الهيدروكربونات العطرية (الأرينات)، بالإضافة إلى وجود نسبة من المركبات الأسفلتية معقّدة التركيب. لكلّ مزيج نفطي تركيبته الخاصّة والمميّزة من الجزيئات المكوّنة، والتي تحدّد بالنهاية خواصّه الفيزيائية العامّة مثل اللون واللزوجة. تختلف نسبة أنماط الهيدروكربونات فيما بينها وتتراوح نسبتها وفق ما يلي:
نفط كيمياء النفط
هناك عدة أنواع من الهيدروكربونات حسب درجة الإشباع (أو التشبّع). فالألكانات (أو البرافينات) هي هيدروكربونات مشبعة، أي لا تحوي في بنيتها إلّا على روابط أحادية فقط، صيغتها العامة CnH2n+2 ويمكن أن يكون الهيكل الكربوني فيها إمّا خطـّياً أو متفرّعاً، ويصل عدد ذرّات الكربون فيها إلى 40 ذرّة لكلّ جزيء. الألكانات ذات عدد ذرّات كربون من 1 إلى 4 هي مكوّنات غازية وتدخل في تركيب الغاز الطبيعي المرافق للنفط، والذي يمكن له أن يُشعَل في مصفاة النفط أو أن يُسيَّل. عادةً ما تكرّر الألكانات من البنتان (C5H12) إلى الأوكتان (C8H18) لتصبح من مكوّنات وقود السيّارات؛ أمّا الألكانات العليا من النونان (C9H20) إلى الهكساديكان (السيتان C16H34) فتصبح من مكوّنات الديزل والكيروسين ووقود الطائرات والنفّاثات. أمّا الألكانات العليا ذات عدد ذرّات كربون أكبر من 26 فعادةً ما تكرّر إلى زيت الوقود (فيول) للمحرّكات الضخمة وإلى زيوت تزليق للآليات. مع ارتفاع عدد ذرّات الكربون يتغيّر الطور الفيزيائي للهيدروكربونات من الطور السائل إلى الطور الصلب، لذلك فإنّ الألكانات الأعلى من 25 ذرّة كربون توجد على شكل شمع برافين؛ في حين أنّ الأسفلت يحوي ألكانات أعلى من 35، والتي يمكن أن تكسّر حفزياً إلى هيدروكربونات أصغر ذات أهمّية أكبر؛ أو أن تمزج مع مكونات أخرى لتصنيع الأسفلت المستخدم في تعبيد الطرق.
نفط كيمياء النفط
الألكانات الحلقية (أو النفثينات) هي هيدروكربونات مشبعة أيضاً، إلّا أنّ هيكلها الكربوني يكون على شكل حلقة مغلقة صيغتها العامّة CnH2n، وتشبه في خواصها العامّة نسبياً الألكانات الخطّية؛ أمّا الهيدروكربونات العطرية فهي مركّبات حلقية أيضاً لكنها غير مشبعة، وتتكوّن وحدتها البنائية من حلقة مركب البنزين C6H6؛ وكلّما تعقّدت البنية تغيّرت درجة عدم الإشباع، خاصةً مع اندماج عدّة حلقات بعضها ببعض، مثلما الحال مع مركب الكورونين.
في السابق كان محتوى الكبربت في أنواع النفط الثقيل يحرق بتفاعل أكسدة إلى ثنائي أكسيد الكبريت ومنه إلى ثلاثي أكسيد الكبريت ومن ثَمّ في عمليات كيميائية لاحقة إلى حمض الكبريت على سبيل المثال؛ إلّا أنّ انطلاق الغازات الحمضية إلى المحيط أدّى إلى حدوث ظاهرة الأمطار الحمضية التي عادت بآثار كارثية على البيئة، لذلك تمّ اللجوء إلى عمليات تقليل من محتوى الكبريت في المشتقّات النفطية المختلفة بإجراء معالجات تقنية مثل عملية نزع الكبريت المهدرج أو نزع كبريت غاز العادم.
نفط كيمياء النفط
يمكن التعرّف على الجزيئات المختلفة الموجودة في عيّنة من النفط بالتحليل المخبري، وذلك بإجراء عملية استخلاص بهدف التخفيف من تعقيد البنية بالتقسيم إلى أجزاء مختلفة اعتماداً على الخواص الكيميائية والفيزيائية، ومن بين تلك الوسائل استخدام أسلوب «تجزئة SARA» الذي يقسّم النفط إلى أربع مجموعات يختلف بعضها عن بعض حسب الخواص الكيميائية للمكوّنات وهي: المشبعة (S) والعطرية (A) والراتنجية (R) والأسفلتية (A)؛ والتي يمكن بعدها تحليل كل منها بالوسائل التحليلية المختلفة مثل طرق الاستشراب (الكروماتوغرافيا) سواء منها الغازية أو بالاستشراب السائل رفيع الإنجاز مع استخدام مكشاف مناسب مثل مكشاف تأين اللهب أو مطيافية الكتلة.
نفط الأثر البيئي
يؤدّي تعرّض النظم البيئية إلى النفط ومشتقّاته إلى تلوّثها، خاصّةً أنّ الهيدروكربونات غير قابلة للامتزاج مع الماء. إنّ معظم الآثار السلبية التي تسبّبها مشتقّات النفط على البيئة هي بشرية المنشأ، إلّا أنّه توجد بعض الحالات النادرة التي تؤدّي إلى وصول النفط إلى الأوساط البيئية بوسائل طبيعية مثل ارتشاح النفط إلى سطح الأرض، أو تشكّل حفر القطران الطبيعية، والتي لا تختلف في آثارها السلبية على البيئة عن النشاطات البشرية، ولكنها ذات نطاق أضيق.
تشمل الآثار السلبية للنفط ومشتقّاته على البيئة كلّ من تحمّض المحيطات والاحترار العالمي بالإضافة إلى التسرّبات النفطية. كما أنّ عملية استخراج النفط يرافقها استخدام مواد كيميائية خاصّة قد تكون ملوثة، وخاصّة في المنصّات البحرية.
نفط الأثر البيئي
تعطي المشتقّات النفطية على اختلافها غاز ثنائي أكسيد الكربون CO2 عند احتراقها، والذي ارتفعت نسبته في الغلاف الجوّي في العقود الأخيرة بشكل متصاعد. بما أن غاز CO2 من غازات الدفيئة فتؤدي ازدياد نسبته في الغلاف الجوّي إلى الاحتباس الحراري، والذي تعود معظم انبعاثاته إلى عملية حرق الوقود الأحفوري في النشاطات البشرية المختلفة. كما تحدث أيضاً ظاهرة تحمّض المحيطات، وهي ازدياد حموضتها بسبب امتصاص غاز CO2 من الغلاف الجوّي،
تصل نسبة غاز CO2 في الغلاف الجوي حالياً حوالي 400 جزء في المليون (ppm)، وقد كانت مستوياته ما بين 180 إلى 300 جزء في المليون في مختلف الحقبات الزمنية ما قبل أواخر القرن التاسع عشر. كما أنّ درجة حرارة الأرض في ارتفاع مستمر، ممّا له كبير الأثر على الغطاء الجليدي في المناطق القطبية؛ حيث إنّها في انحسارٍ مستمرّ لذوبانها، ممّا مكّن بالمقابل من اكتشاف حقول نفطية جديدة في تلك المناطق القطبية.
نفط الأثر البيئي
عند حدوث التسرّب النفطي على اليابسة يكون الأثر البيئي خطيراً إلّا أنّه قابل للاحتواء بشكل أسهل نسبياً من حدوثه في المسطّحات المائية، في حين أنّ لحوادث التسرّب من ناقلات النفط آثار كارثية على النظام البيئي البحري، إذ يؤدّي التسرّب النفطي إلى القضاء على الحياة البحرية في المنطقة المنكوبة، حيث يتعدّى أثره إلى جميع الكائنات البحرية من طيور وأسماك وثدييات وقشريات وطحالب وغيرها كما حدث في عدّة مناطق من العالم، منها التسرّب النفطي في خليج المكسيك 2010 على سبيل المثال. تتراوح كمّية النفط المتسرّب حسب حجم الكارثة من بعض مئات الأطنان إلى عدّة مئات الآلاف من الأطنان، مثلما كان الحال في حادثة غرق الناقلة أموكوكاديس في المحيط الأطلسي سنة 1978 أو غرق الناقلة أتلانتيك إمبرس بالقرب من الكاريبي سنة 1979.
نفط الأثر البيئي
يصعب احتواء التسرّب النفطي إذ يتطلّب ذلك إمكانيات مادّية وتقنية كبيرة جدّاً، والتقنيات المستخدمة للاحتواء في تطوّر مستمرّ. جرى في الماضي الاستعانة بعددٍ من محاولات الاحتواء التي باءت بالفشل، مثلما كان الحال عندما جرى قصف الناقلة توري كانيون قبالة السواحل البريطانية سنة 1967. يعمد أحياناً لمحاولة التقليل من آثار التسرّب النفطي القيام بسحب النفط من الناقلة الغارقة بالمضخّات مثلما كان عليه الحال في حادثتي ناقلتي النفط بريستيج وإريكا. أظهرت بعض الأبحاث العلمية مقدرة بعض أنواع البكتريا مثل المكوّرات الدقيقة والفَصْلائيات على تحليل بعض المركّبات الكيميائية الموجودة في النفط، وخاصّةً الحلقات النتروجينية مثل البيريدين والبيكولين والكينولين. يستخدم قياس نسبة تركيز الكرات القطرانية لمعرفة مدى انتشار التسرّب النفطي.
عند حفر آبار النفط تظهر في الصخور كمّيات من العناصر المشعّة التي تنتمي غالباً إلى سلسلة اضمحلال محدّدة لعنصر مشعّ مثل اليورانيوم أو الثوريوم أو الراديوم أو غيرها. تعرف تلك المواد اختصاراً باسم «المواد المشعّة المتوفّرة طبيعياً» (NORM)؛ وتبرز أثناء عمليات الحفر خطورة تسرّب تلك المواد المشعّة إلى المياه الجوفية. تدعى المياه الجوفية المستخرجة مع النفط اصطلاحاً باسم «مياه الخزان»؛ وهي تحوي على عددٍ من أملاح مختلفة مثل أملاح الباريوم والكالسيوم والسترونتيوم والتي يؤدّي انخفاض الضغط ودرجة الحرارة عند صعودها إلى السطح إلى ترسّبها على شكل قشور من أملاح كبريتات أو كربونات تكون حاوية على آثار من عناصر مشعّة مثل الراديوم. عادةّ ما تترك تلك البقايا من الرواسب والصخور على شكل مخلّفات إشعاعية، وتتفاوت درجة الإشعاع فيها حسب مكان الحفر، ولكن يمكن أن تصل مثلاً في القشور الحاوية على نظير الراديوم 226Ra إلى حوالي 15000 بيكريل لكل غرام. تم توثيق بقايا ومخلّفات إشعاعية في ألمانيا لها نشاط إشعاعي وسطي مقداره 40 بيكريل لكل غرام ملقاةً من غير ترميز ملائم سواء للتخزين أو للنقل. تعدّ هذه المشكلة البيئية مرافقة لعمليات استخراج النفط في كافّة أنحاء العالم، ممّا يتطلّب وضع تشريعات وضوابط ناظمة لها سواء أكانت محلّية أو دولية.
نفط مستقبل إنتاج النفط
النفط من المصادر الأوّلية غير المتجدّدة والقابلة للنضوب.
ذروة النفط هو مصطلح وضعه العالم هوبرت وذلك للإشارة أنّ الإنتاج العالمي للنفط سيبلغ ذروَته في يوم من الأيام ثم سيهبط بمعدّل مماثل لمعدّل صعوده قبل الذروة عند استنفاد المخزون؛ ولهذا المبدأ أهمّية كبيرة لما له من تبعات اقتصادية كبيرة.
رغم وضع هوبرت للمبدأ منذ أواخر ستّينات القرن العشرين، إلّا أنّ الإنتاج النفطي وسطياً في ازديادٍ مستمرٍّ منذ ثمانينات القرن العشرين؛ إذ أنّ المعطيات التي اعتمد عليها هوبرت في وضع تخمينه اختلفت مع مرور الوقت، فالاستكشافات النفطية كانت محدودةً آنذاك، وبناءً على البيانات التي كانت متوفّرة لديه خمّنَ هوبرت أنّ ذروة النفط ستكون حوالي سنة 2006. أصدرت الوكالة الدولية للطاقة بياناً سنة 2010 صرّحت فيه أنّ سنة 2006 كانت بالفعل ذروة الإنتاج النفطي من المصادر التقليدية بمقدار 70 مليون برميل يوميًّا، ثم انخفض بعد ذلك بشكل طفيف إلى 68 أو 69 مليون برميل يوميًّا. رغم ذلك، يمكن القول إنّ الإنتاج النفطي ككلّ لم يبلغ ذروته بعد، وخاصّةً أنّه انزاح إلى أجلٍ أبعد مع تطوّر اكتشاف النفط غير التقليدي.
نفط مستقبل إنتاج النفط
ليس من السهل التخمين الدقيق لذروة النفط في أيّ منطقة من العالم بسبب صعوبة حساب وتقدير المخزون النفطي، وخاصّةً مع تكتّم الدول عن الإفصاح بدقّة عن المخزون الإستراتيجي النفطي؛ بحيث يصحّ القول إنّ ذروة النفط لا يمكن أن تُستقرأ إنما تُعرَف بعد حدوث انخفاض ملحوظ في إنتاج النفط.
رغم الازدياد المطّرد في الاستهلاك إلّا أنّ تطوّر وسائل استخراج النفط (مثل تقنيات الاستخراج المحسّن للنفط) وكذلك التطوّر المستمرّ في تقنيات استخراج النفط غير التقليدي أدّى إلى وصول إلى حالة من التوازن الساكن، بحيث إنّ الفجوة بين الاستهلاك والإنتاج بقيت ثابتة نسبياً حتى أواخر العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. اختلف الحساب التقديري لذروة النفط مع تطوير وسائل غير تقليدية لاستخراج النفط مثل الحفر الموجه والتصديع المائي، والتي أدّت إلى ازدياد في إنتاج النفط؛ ممّا ساعد في انخفاض أسعار النفط أواخر سنة 2014.
نفط مستقبل إنتاج النفط
منذ أواخر القرن العشرين جرى الاهتمام بالبحث عن مصادر بديلة للطاقة، والتي تجلّت في تطوير وسائل الطاقة المتجدّدة ذات الميّزات الإضافية الصديقة للبيئة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو طاقة المياه أو غيرها وذلك لتوليد الطاقة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك فقد جرى تطوير عدّة أنماط جديدة من الوقود البديل للمركبات مثل المَركبات ذات الوقود المرن التي تستخدم مزائج من الوقود الأحفوري مع أنواع وقود أخرى مثل الديزل الحيوي أو الميثانول؛ أو تلك المَركبات التي تستخدم أنواعاً مختلفة مثل الغاز الطبيعي أو الهيدروجين أو خلايا الوقود؛ كما جرى أيضاً تطوير المَركبات الهجينة مثل المَركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن الكهربائي إمّا ببطارية داخلية أو من مصدر شحن خارجي.