بخشی از مقاله
چکیده
نفت خام و محصولات آن، چه در هنگام استخراج و چه در مواقع حمل و نقل زمینی و دریایی، در نتیجه رخدادها و تصادف ها سبب آلودگی خاک، آب و یا به طور کلی محیط زیست می شوند. وجود هیدروکربن های نفتی در سطح دریا و در خشکی تهدیدی جدی برای اکوسیستم به شمار می آید، زیرا برای محیط زیست به شدت مضر و سرطان زا هستند. وجود نفت خام در سطح زمین، سبب آتش سوزی، آلودگی آب های زیر زمینی و آلودگی هوا نیز می شود، به همین دلیل پاک سازی این آلودگی ها باید هر چه سریع تر انجام گیرد تا محیطی ایمن و عاری از خطر داشته باشیم.
برای پاک سازی و آلودگی زدایی مواد نفتی، روش های استاندارد و معمول زیادی وجود دارد که به علت هزینه بالا و پایین بودن کارایی محدود می شوند. پاک سازی بیولوژیک مواد نفتی، پروسه هایی هستند که ترکیبات سمی را به مواد غیر سمی و بی خطر تبدیل می کنند. این عمل در نتیجه فعالیت های متابولیک میکروارگانیسم هایی که قادرند از مواد نفتی به عنوان منبع انرژی و کربن خود استفاده کنند، صورت می گیرد. عرضه این فناوری می تواند بسیار مفید باشد، زیرا قادر است بدون ایجاد خلل در محیط زیست طبیعی، ترکیبات سمی مواد نفتی را به مواد غیر سمی تبدیل کند.
در مقایسه با دیگر فناوری های پاک سازی مانند سوزاندن و دفن لجن های نفتی، روش بیولوژیک، بسیار ارزان تر و مقرون به صرفه تر است. امروزه تعداد بی شماری از میکروارگانیسم هایی که قادر به تجزیه نفت هستند، شناخته شده اند. با مطالعات وسیع روی این میکروارگانیسم ها و با روش های افتراقی و کشت توانسته اند گونه های شاخص و کارآمد را جداسازی کنند. بهره برداری از منابع زیر زمینی نظیر معادن و میدان های نفتی دقت و مهارت فوق العاده ای می خواهد. چنانچه این بهره برداری ها بدون برنامه و نظارت و حضور کارشناسان باشد صدمات جبران ناپذیری به محیط زیست وارد می کند.
به عنوان مثال ایجاد نفت به دلیل آنکه میلیون ها سال طول کشیده و اکثراً در مناطقی است که کمتر تحت نفوذ انسان بوده به مراتب سخت تر از ایجاد نیروگاه جدید است. در حال حاضر محیط زیست در معرض خطر تعرض و تخریب شدید و آسیبها و آلودگیهای فراوان قرار گرفته است که در این زمینه عوامل زیادی دخالت دارند. در واقع آنچه که به عنوان معضلات آلودگی محیط زیست به خصوص آلودگیهای نفتی همیشه و در همه جا مورد توجه و بررسی مسئولان و کارشناسان امور نفتی و زیست محیطی قرار می گیرد امروزه بذل توجه بیشتر و بررسی عمیقتری را ایجاب میکند.
واژههای کلیدی: آلودگی ، محیط زیست، مدیریت، میکروارگانیسمها، نفت.
مقدمه
پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دلیل فشار زیاد موجود در مخزن، جریان نفت به سوی دهانه خروجی چاه سرازیر می شود. این مرحله از استخراج که عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازیافت اولیه نفت موسوم است. در برداشت اولیه نفت ، از انرژی خود مخزن برای تولید نفت استفاده می شود. البته این بدان معنا نیست که اگر نفت خود به خود به سطح زمین نیاید، برداشت اولیه وجود نخواهد داشت، بلکه وقتی از پمپ برای بالا آوردن نفت استفاده میکنیم، در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفت قرار داریم. در این مرحله انرژی خاصی وارد مخزن نمی شود.
با افزایش تولید و کاهش فشار، سرعت تولید نیز کاهش می یابد تا اینکه فشار به حدی میرسد که دیگر نفت خارج نمی شود. در این مرحلهممکن است ار 30 تا 50 درصد کل نفت مخزن استخراج شود. علاوه بر فشار مخزن عوامل دیگری مانند خواص سنگ مخزن و میزان تخلخل آنها و همچنین دمای مخازن نیز در میزان تولید مؤثرند. به عنوان مثال، کل نفت مخازن آمریکا حدود400*109 بشکه بوده است که تا سال 1970 حدود 100*109 بشکه آن توسط روشهای اولیه استخراج شده اند. البته هر چه میزان گاز آزاد در مخزن بیشتر باشد مقدار تولید نفت توسط این روش بیشتر است، زیرا تغییرات حجم گاز در مقابل تغییر فشار بسیار زیاد است.
به عنوان مثال در ایالت پنسیلوانیای آمریکا به دلیل پایین بودن نفوذپذیری - کمتر از 50 میلی دارسی - و انرژی کم مخزن که ناشی از پایین بودن مقدار گاز طبیعی آزاد است، میزان نفت استخراج شده با روشهای اولیه بین 5 تا 25 درصد کل نفت بوده است و به همین دلیل در این ایالت روشهای مرحله دوم از سال 1900 شروع شده است. وقتی مخزن تخلیه شد و ما نتوانستیم نفت را حتی با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه به سطح زمین انتقال دهیم، در این صورت استفاده از روش EOR از نوع بازیافت ثانویه شروع میشود که برای استفاده از این روش، امروزه در دنیا روش تزریق آب مرسوم است.
در این روش از چاه تزریقی، آب به مخزن تزریق میشود و از چاه بهره برداری، نفت مورد بهره برداری قرار می گیرد. در این روش، ما با تزریق سیال در سیستم مداخله میکنیم و سیال تزریقی، نفت را به طرف چاه تولیدی هدایت میکند. البته به جای آب، میتوان گاز نیز تزریق کرد که به آن فرایند تزریق گاز می گویند. باید توجه داشت که استفاده از این دو روش تزریقی با تزریق آب یا گازی که به منظور حفظ و نگهداری فشار مخزن انجام میگیرد متفاوت است. چرا که در تزریق آب و گاز برای حفظ فشار مخزن، سیال تزریقی باعث حرکت نفت نمی شود، بلکه از افت سریع فشار مخزن در اثر بهره برداری جلوگیری می کند.
در حالت ثانویه برداشت زمانی فرا میرسد که، ما ضمن تزریق آب به مخزن، در چاه تولیدی با تولید آب مواجه می شویم. در این حالت، چون نسبت آب به نفت زیاد میشود و تولید در این صورت بازده اقتصادی ندارد، باید از روش دیگر برای افزایش برداشت بهره بگیریم. اگر تزریق آب را متوقف کنیم و از فرایند های دیگری نظیر تزریق گاز CO2 استفاده کنیم. از روشهای مؤثر در مرحله دوم یکی سیلابزنی آبی و دیگری سیلابزنی گازی یا تزریق گاز است. در روش سیلابزنی آبی، آب با فشار زیاد در چاههای اطراف چاه تولید نفت وارد مخزن شده و نیروی محرکه لازم رای استخراج نفت را به وجود می آورد.
معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه برای تزریق آب وجود دارد. در روش سیلابزنی گازی، گاز - مانند گاز طبیعی - با فشار زیاد به جای آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجی به جریان می اندازد. در کشور ونزوئلا حدود 50 % گاز طبیعی تولید شده دوباره به چاههای نفت برای استخراج در مرحله دوم برگردانده می شود. نحوه تزریق گاز شبیه تزریق آب به صورت چاههای پنجگانه است . در مواردی که گرانروی نفت خیلی بالا باشد از تزریق بخار آب برای استخراج مرحله دوم استفاده میشود. تزریق بخار آب، دما را افزایش و گرانروی را کاهش میدهد.
آلودگی نفتی دریا
نشت نفت در دریا از کشتی ها، چاههای نفت، تأسیسات ساحلی و … خسارات زیست محیطی و اقتصادی فراوانی به دنبال دارد. نتایج مطالعات درمورد سرنوشت آلودگی نفتی دریاها و روند خود پالایی دریا نشان می دهد مواد سبک نفتی تبخیر شدهو مواد آروماتیک تاحدی به صورت محلول در می آیند و ترکیبات سنگین به صورت گلوله های نفتی - Tarball - به ساحل آمده یا در بستر دریا ته نشین می گردد و سایر ترکیبات بصورت ذرات معلق در آب دریا مخلوط میشوند. به این ترتیب سمیت نفت یا گذشت زمان و تغییرات فیزیکی و شیمیایی اعمال شده بر آن کاهش می یابد.
مقدار کمی از این ترکیبات به وسیله باکتریها وسایر موجودات شکسته می شود - Biodegredation - وجود دارد. مواد نفتی از منابع مختلفی وارد آب می گردد و بیشترین منابع آلودگی مربوط به چاه های نفتی و دکلها و سکوهای بهره برداری نفت می باشد از جمله حوادث مربوط به چاه های نفتی حادثه نوروز و ایکس تاک را می توان نام برد. آلودگی نفتی در دریاها و جوامع گیاهی و جانوری و اکوسیستم دریاها اثرات مخربی را می گذراند و در این میان بیشترین آسیب به ماهیان دریاهای آلوده به نفت وارد آمده که بر اقتصاد آسیب میرساند. عوامل بسیاری در میزان خسارات ناشی از نفت وجود دارد ازجمله آنها مقدار مواد نفتی، و شرایط آب وهوایی، کدورت، و فصل می باشد.
با توجه به اهمیت حفظ اکوسیستم های آبی کشور و سلامت پروتئین دریایی و اقتصاد لازم است در کاهش آلودگی دریاها خصوصا آلودگی نفتی کوشا باشیم . که برای واکنش در برابر لکه نفتی سه قسمت کلی محدود کردن پاکسازی و برداشت لکه نفتی وجود دارد که با بکار بردن این سه راه حل گام بزرگی در پاک سازی دریاهای آلوده به نفت برداشته می شود.آلودگی های نفتی هنگامی که به نزدیکی ساحل می رسند صدمات بیشتری دارند. در نزدیکی ساحل و به دلیل حضور انسان در این مناطق میزان آلودگی ها و خطرات آن به مراتب بیشتر است.
نفت اگرچه یک منبع بسیار با ارزش جهت تولید انرژی و بسیاری از مواد شیمیایی است اما بی توجهی در مراحل استخراج و انتفال آن می تواند آلودگی های زیست محیطی فراوانی را باعث شود که بعضاً غیر قابل جبران هستند. آلوده شدن محیط زیست به مواد نفتی در بعضی موارد بصورت طبیعی حادث می شود. در این مورد در بعضی مناطق نفت خیز جهان بعلت نزدیک بودن منابع نفتی به سطح زمین می تواند نفت همچون چشمه ای جوشان از دل زمین خارج شود و محیط پیرامون خود را به این ماده آلوده کند.
بروز چنین مواردی بسیار نادر می باشد و بیشترین آلودگی های نفتی ناشی از نفت خام یا فرآورده های آن ناشی از فعالیتهای انسانی است. یعنی متخصصین در این امور در گرایشهای مختلف ابتدا به شناسایی مناطق نفت خیز می نمایند بعد تخمین ظرفیت می شود و داستان ادامه می یابد تا استخراج انجام شوداز. آنجا که معمولاً مناطق نفت خیز اکثراً در بستر دریاها و مناطق ساحلی قرار دارند در هنگام استخراج نشت نفت در مسیرهای مختلف استخراجی می تواندبه آبهای دریا و یا اقیانوس و همینطور به ساحل و زمینهای مجاور آن راه یابد و محیط زیست را آلوده کند. مسیر دوم در ایجاد آلودگی های نفتی در مسیر انتقال این ماده جهت تحویل به مقصدی دیگر انجام می گیرد که می تواند در اثر نشت از لوله ها انتفال باشد و یا ناشی از تانکرهای اقیانوس پیمای نفت کش این نشت صورت گیرد.
این راه نشت نفت به محیط زیست در مسیرهای مختلف استخراج و انتقال اگرچه اکثراً غیر عمدی و یا در اثر سهل انگاری ما انسانها اتفاق می افتد اما در بسیاری از موارد هم کاملاً عمدیودهب است بطور مثال حتماً از رسانه های مختلف خبرهای همچون مورد حمله قرار گرفتن کشتی های نفت کش و یا دکلهای نفتی در درگیری ها و جنگهای مختلف را شنیده و یا دیده باشید بطور مثال در جنگ ایران و عراق و همینطور جنگ عراق با کویت و غیره و همینطور خرابکاری های که عده ای مخالف یک حکومت بر سر لوله های انتقال و یاچاههای نفتی ایجاد کرده اند و باعث آلودگی نفتی شده اند.
از آنجا که نفت از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده است راه یافتن آن به محیط زیست ما می تواند بسیاری از مشکلات را به بار آورد که بسیاری از این مشکلات امروزه شناخته شده اند و شاید بسیاری دیگر هم بعدها شناخته شوند. وقتی نفت خام به سطح زمین و یا آب راه پیدا می کند قسمتهای سبک آن که بسیار سمی هم هستند مثل بنزن و تولوئن سریع بخار می شوند و هوای آن منطقه را آلوده می نمایند اما قسمتهای سنگین تر ترکیبات نفتی برای مدتهای طولانی در محیط زیست باقی می ماند و خاک زمین و آب دریاها و اقیانوسها و همینطور سواحل آنها را آلوده می کند.
لوله گذاری نفتی در دریا
انسان همواره نیازمند انتقال سیالات از مکانی به مکان دیگر بوده است. برخی سیالات باید در احجام بزرگ و در مسیرهای طولانی جا به جا شوند: آب، نفت، گاز طبیعی، اتیلن و دیاکسید کربن از این قبیل سیالات هستند. سیالات دیگر باید در کمیتهای کوچکتر یا در مسیرهای کوتاهتری انتقال بیابند که از جمله آنها میتوان بخار، نیتروژن، هوای فشرده، خون، شیر، نوشیدنیهای مختلف، هلیم، جیوه، نیتروگلیسیرین و مواد شیمیایی را نام برد.برای انتقال سیالات اصولاً سه راه وجود دارد. اولین راه شامل ریختن سیال در یک مخزن، انتقال مخزن پر شده به محل مورد نیاز و خالی کردن آن است. مخزن متحرک و روش پر و خالی کردن آن اجزای اصلی این روش هستند.
دومی عبارت است از ساخت یک لوله - یا کانال - از جایی که سیال وجود دارد به جایی که میخواهم برود و سپس سیال بوسیله پمپ انتقال مییابد. قناتها نیز که برای انتقال آب زیرزمینی در مسافتهای کوتاه و بلند در مناطق مختلفی از کشورمان ساخته شده اند از این دست میباشند. سومین گزینه، که گاه در ترکیب با دو روش قبلی استفاده میشود، عبارت است از انتقال سیال درون یک جامد یا درون یک سیال دیگر که راحتتر انتقال مییابد. روش انتقال با مخزن، انعطاف پذیر بوده و اغلب هزینه های اساسی کمتری دارد. این روش بطور تغییرناپذیری برای احجام کوچکتر از سیالات با ارزشی همچون جیوه، نوشیدنیها، خون و هلیم
