شرح كيفية استخراج غاز صخري

الغاز الصخري (بالإنجليزية: Shale Gas) هو خليط من غازات هيدروكربونية أساسها الميثان، وهيدروكربونات أخرى من سوائل الغاز الطبيعي: مثل البروبان، والإيثان، والبيوتان، كما يحتوي الغاز الصخري على ثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد النيتروجين، ويتكوّن غالبًا داخل المسامات الصغيرة في تكوينات السّجيل الزيتي (بالإنجليزية: Shale) الذي يُعدّ أحد أنواع الصخور الرسوبية ذات الحبيبات الدقيقة جدًا، وهي صخور منخفضة النفاذية، أي لا تسمح للغاز بالخروج منها، والتي قد تشكّلت من الطمي، والطين، والمواد العضوية تحت حرارة وضغط عاليين، مما أدّى إلى تحويل المواد العضوية إلى غاز صخري، ومع مرور الزمن يهاجر الغاز من صخر المصدر إلى طبقات صخريّة منفّذة، ولاستخراج الغاز الصخري يتمّ تطبيق الحفر الأفقي التّقليدي بالإضافة إلى ما يسمى بالتكسير الهيدروليكي أو ما يُسمّى بالتصديع المائي أو الهيدروليكي (بالإنجليزيّة: Hydraulic Fracturing).^[١][٢]

كيفية استخراج الغاز الصخري

تتمّ عملية حفر الآبار عند المناطق المستهدفة بطريقتين، هما:^[٢]

• طريقة الحفر الأفقي: وتصل إلى عمق كبير ما يقارب 6 كم في عمق الأرض، وذلك للوصول إلى الصخور التي تحتوي على الغاز الصخري، ثمّ يتمّ التحرك بشكل أفقي بزاوية 90° درجة والبدء بالحفر أفقًا؛ وذلك للزيادة الإنتاجية، وتوسيع المناطق المستهدفة واستغلال حدوث عملية الحفر؛ نظرًا إلى كلفتها ومخاطرها الكبيرة، مثل، زيادة فرصة حدوث الزلازل، وغيرها من الكوارث والمشكلات البيئية الناتجة عن تكسير طبقات الأرض.
• التكسير الهيدروليكي أو التصديع المائي أو الهيدروليكي: تكمن آلية هذه العملية بضخ سائل تحت ضغط مرتفع يُقدر بحوالي 100 بار، ويتكون بشكل أساسي من الماء، ويحتوي أيضًا على رمل الكوارتز الذي يساعد على إبقاء التصدّعات مفتوحة، وبالإضافة إلى احتواء السائل على مواد كيميائية (حوالي 3-12 مادة)؛ لزيادة لزوجة السائل والتي ستزيد من فعاليّة نقل الرمل والمواد المضافة، مثل: ثاني أكسيد الكربون وثنائي النيتروجين، وحمض الهيدروكلوريك وغيرها من الأحماض، ومن الجدير بالذكر أنّ كميّة الماء المُستخدِمة كبيرة جدًا إلّا أنّه يبقى ما يقارب نصفها في أعماق الأرض، ولا مناصّ من القول إنّ الماء الذي يتمّ استرجاعه بعد حقنه في أعماق الأرض يكون ملوثًا بالمواد الكيميائية، فلذلك يجب التخلص منه في مرافق المعالجة مع ضرورة إبعاده عن مصادر المياه؛ لتجنّب حدوث تلوث مائي.

معايير اختيار مواقع الغاز الصخري

لا بدّ من وجود معايير وأسس معتمدة تساعد على اختيار المواقع التي يجب حفرها وتنقيبها، وأهمها ما يأتي:^[٣]

• بيئة الترسيب: وهو من أهمّ المعايير المعتمدة عند اختيار المناطق، إذ يكون تاريخ المنطقة ملائمًا لترسيب وتكوين الصخور التي تحتوي الغاز الصخري، بمعنى أنّها بيئة بحرية أم بيئة غير بحرية؛ لأنّ البيئات البحرية يكون محتوى صخورها أقل من الطين، وغنية بالمعادن الهشّة، مثل الكوارتز، والكربونات، والفلسبار، وفي مقابل ذلك فإنّ البيئات غير البحرية -أي النهرية أو البحيرات- تكون صخورها بالطين.
• المحتوى العضوي: إنّ حساب متوسط الكربون العضوي الكليّ (بالإنجليزية: Total Organic Content) اختصارًا (TOC) في المنطقة المراد تنقيبها يجب أن يكون أكبر من 2%، وبطبيعة الحال فإنّ توُّفر مواد عضوية في تلك المنطقة مثل: المواد النباتية وأحافير الكائنات الدقيقة يدل على وجود ذرات الكربون، والهيدروجين، والأكسجين اللازمة لإنتاج الغاز الصخري، لذا، يُعدّ الكربون العضوي الكليّ، ونوع الكربون من أهمّ المقاييس لإمكانية توليد النفط من تكوين الغاز الصخري.
• العمق: يتراوح عمق المنطقة لوجود الغاز الصخري بين 1-5 كم حيث أنّه كل ما كان العمق أقل من 5000 متر وأكبر من 1000 متر، إذ يكون ضغط الخزان أقل، وبالتالي يُقلل من القوى الدافعة الناتجة من الغاز، ويقلل من المشاكل المصاحبة للحفر والاستخراج أقل، فإذا كان على عمق أقل من 1 كم، قد يكون هناك مياه جوفية في المنطقة، وإذا كان أكبر من 5 كم تكون كلفة الحفر والاستخراج أعلى.

فوائد الغاز الصخري

يُعدّ الغاز الصخري من أهمّ مصادر الطاقة المتجددة في يومنا هذا، بالإضافة إلى أنّ احتراقه يُعدّ آمنًا، ويعود السبب في ذلك هو إنتاجه لنصف كمية ثاني أكسيد الكربون، وأقل من ثلث نسبة أكاسيد النيتروجين، وحوالي 1% من أكاسيد الكبريت التي تنتجها أغلب مصادر الوقود الأخرى عند احتراقها، وبناءً على ذلك، فإنّ استخدام الغاز الصخري أفضل للبيئة من استخدام مصادر الوقود الأخرى، ومن الجدير بالذّكر أنّ إنتاج الغاز زاد من النمو الاقتصادي في بعض الدول التي تستخرجه.^[٤]