تعرف على التكسير الهيدروليكي والمحاليل المستخدمة به
 

التكسير الهيدروليكي: (يسمى أيضًا التكسير الهيدروجيني أو التكسير فقط) وهو عملية استخلاص الطاقة من الأرض التي كانت موجودة منذ حوالي الخمسين عامًا الماضية ولكنها مثيرة للجدل بقدر ما هي مفيدة، تم تطوير التكسير الهيدروليكي في عام 1947 في الولايات المتحدة وكان طريقة لاستخدام الموارد الطبيعية للأرض للحصول على الطاقة.


 بمعنى آخر فإن التكسير الهيدروليكي أو التكسير الهيدروجيني هو عملية ضخ ملايين الجالونات من الماء والرمل والمواد الكيميائية تحت الأرض لتوليد ضغط كافٍ لتكسير أو تفكيك الصخور وإطلاق الغاز، تبدأ هذه الآبار التي تحتوي على الغاز الطبيعي بالحفر عموديًا (لأسفل) مئات الآلاف من الأقدام تحت سطح الأرض ثم تدوير الحفر بحيث يتم حفره أفقيًا بامتداد آلاف الأقدام.


هل سمعت عن مصطلح “الغاز الطبيعي”؟ هذا هو أساسًا ما يحدثه التكسير الهيدروليكي إنها عملية مصممة لإطلاق الغازات الطبيعية والتقاطها والتي يمكن بعد ذلك تكريرها وتوزيعها كمصدر للطاقة.


تكمن جاذبية التكسير الهيدروليكي في أنه يجعل الدول أقل اعتمادًا على دول الشرق الأوسط وآسيا التي تسيطر على بعض مناطق إنتاج النفط، كما أظهرت العقود القليلة الماضية يمكن أن يتسبب ارتفاع أسعار النفط في حدوث اضطراب في الاقتصاد لذلك يتطلع المزيد من البلدان إلى الطرق المحلية لإنتاج الطاقة.
 

الغازات المسترجعة في التكسير الهيدروليكي:
 

اعتمادًا على نوع الطاقة الطبيعية المرغوبة والمنظر الطبيعي حيث تحدث العملية هناك عدة أنواع من الغازات التي تركز بشكل أساسي على التكسير الهيدروليكي وهم كما يلي:
 

• يحدث الغاز الضيق: عندما تحاصر جيوب صغيرة من الغاز في صخور كثيفة تحت الأرض وغالبًا ما تكون في الحجر الرملي أو الحجر الجيري، يُعد إجراء التكسير ضروريًا لإزالة الغاز في هذه الحالات لكن الغاز المحكم لم يثبت أنه موثوق أو ثابت من مصدر طاقة.
   
• النفط المحكم: هو النفط الخام المحاصر في التكوينات الصخرية تحت الأرض ويمكن إزالته عن طريق التكسير الهيدروليكي، أصبح هذا الأمر أكثر شيوعًا كمصدر للطاقة، لكن المناطق يمكن أن تعطي كميات متفاوتة من النفط ويمكن أن يكون نقلها أمرًا خطيرًا للغاية.
   
• ميثان طبقة الفحم: كما يوحي اسمه هو غاز الميثان الذي يتم إنتاجه في مناطق الفحم، كان هذا أحد أكبر المخاوف السامة لعمال مناجم الفحم الذين يعملون تحت الأرض، ولكن الآن المزيد من المناطق تستخدمه كمصدر للطاقة.
   
• الغاز الصخري: أصبح الغاز الصخري الطريقة الأكثر شيوعًا لاستخراج الغاز الطبيعي في العقدين الأخيرين وأصبح محورًا لمعظم التكسير الهيدروليكي الذي يحدث في بعض دول العالم.
   

عملية التكسير الهيدروليكي:
 

تسير عملية التكسير الهيدروليكي في أبسط صورها على النحو التالي:
 

• ترسل محطة فوق الأرض ملايين الجالونات من مزيج من الماء والمواد الكيميائية والمواد الكاشطة بمعدل سريع لا يصدق إلى الأرض.
   
• تعمل قوة ومزيج هذا المحلول على تفتيت طبقة الصخور الأرضية تحت الأرض، مما يؤدي إلى إطلاق غاز يستخدم بعد ذلك كمصدر للطاقة.
   

تستخدم تقنية التكسير الهيدروليكي في إنتاج الغاز “غير التقليدي”، حيث يتم استخدام تقنية تحفيز خاصة أو عملية استرداد خاصة أخرى وتقنية لاستخراج الغاز الذي يتشتت بشدة في الصخر بدلاً من التركيز في مكان واحد، وهي تنطوي على حقن كميات كبيرة من الماء والرمل والمواد الكيميائية بضغط عالٍ أسفل حفرة البئر وفي التكوين الصخري المستهدف الذي يساعد على إبقاء الكسور مفتوحة للسماح بإنتاج النفط والغاز في البئر.


بمجرد اكتمال الحقن يعمل الخليط المضغوط على تكبير الكسور داخل التكوين الصخري ويمكن أن يمتد عدة مئات من الأقدام بعيدًا عن حفرة البئر، يتم فتح هذه الشقوق بواسطة جزيئات الرمل بحيث يمكن للغاز الطبيعي أن يتدفق إلى البئر، يؤدي الضغط الداخلي إلى عودة السائل إلى السطح من خلال حفرة البئر، ويتم تخزين المياه المستعادة في خزانات أو حفر ثم يتم نقلها إلى محطة المعالجة حيث تتم معالجتها ثم يتم التخلص منها في المياه السطحية.
 

ما أنواع المحاليل المستخدمة في التكسير الهيدروليكي؟
 

تشمل المواد الكيميائية المضافة إلى الماء لأغراض التكسير ما يلي:
 

• الميثانول.
   
• حمض الهيدروكلوريك والأسيتيك.
   
• بولي أكريلاميد.
   
• كلوريد الصوديوم.
   
• أملاح البورات.
   
• الصوديوم والبوتاسيوم.
   
• أثلين كلايكول.
   
• صمغ الغار.
   
• جلوتارالدهيد.
   
• الأيزوبروبانول.
   
• حمض الستريك
   

عند إضافتها إلى الماء تتخذ هذه المحاليل عددًا من الأشكال النهائية:
 

• المواد الهلامية الخطية: مشتقة عادة من السليلوز.
   
• السوائل المتشابكة البورات: باستخدام أساس الغوار الممزوج بحمض البوريك فهذه سوائل أكثر لزوجة.
   
• السوائل العضوية المعدنية المتشابكة: تجمع بين أملاح الكروم والزركونيوم والتيتانيوم لتتشابك مع هلام الغوار.
   
• زيت فوسفات الألومنيوم: مزيج من فوسفات الألومنيوم وزيوت الإستر المستخدمة في صنع مادة هلامية.
   

تم تصميم معظم أنواع السوائل هذه بحيث يتم التخلص منها بمجرد اكتمال العملية الفعلية لتحطيم الصخور.
 

ما هي مناطق العالم التي تستخدم التكسير الهيدروليكي؟
 

مع تزايد المخاوف بشأن الطاقة مع تزايد عدد السكان والتقدم التكنولوجي تتطلع المزيد من المناطق حول العالم إلى التكسير الهيدروليكي لاستكمال مصادر الطاقة التقليدية، بالطبع نظرًا لأن هذه العملية مرتبطة بتكوين الصخور الطبيعية فمن الممكن فقط القيام بذلك في مناطق من العالم، حيث توجد هذه التكوينات الصخرية، ومع ذلك يمكن العثور على تشكيلات الصخر الزيتي الطبيعي في كل قارة تقريبًا، فيما يلي بعض مناطق العالم التي تستخدم التكسير الهيدروليكي:
 

• يُعتقد حاليًا أن الصين لديها معظم احتياطيات الغاز الصخري الطبيعي، لكنها لا تستخدم حاليًا ما يكفي لتكون مهمة في استخدام الطاقة.
   
• تنتج الولايات المتحدة على حد سواء كمية كبيرة من الغاز الصخري وتستخدمه كنسبة مئوية من إجمالي استخدام طاقة الغاز الطبيعي.
   
• تنتج كندا أيضًا الغاز الصخري ويستخدم أيضًا لأغراض الطاقة محليًا.
   

أصبح الميثان الذي يحتوي على طبقة من الفحم شائعًا في عدد من المناطق أيضًا:
 

• خصصت أستراليا الكثير من الموارد لاستخراج غاز الميثان من طبقة الفحم الحجري من مناطق مثل حوض بوين وحوض سيدني.
   
• في مناطق تعدين الفحم التقليدية في جميع أنحاء الولايات المتحدة مثل كولورادو ونيو مكسيكو ووايومنغ والولايات الأخرى حول منطقة جبال روكي.
   
• نظرت كازاخستان إلى أن ميثان الفحم له مصدر للنمو الاقتصادي وإنتاج الطاقة.
   
• كندا ولا سيما في كولومبيا البريطانية هي مجال تركيز لميثان طبقة الفحم، لكن خبراء البيئة وشركات الطاقة محاصرون حاليًا في نقاش حول فوائد وأضرار ذلك كمصدر للطاقة.
   
• بدأت الهند مؤخرًا عمليات حفر كبيرة في غاز الفحم كطريقة لتصبح أكثر اعتمادًا على الذات خاصة مع تزايد عدد السكان ونقص الطاقة.
   

في حين أن هذا النوع من إنتاج الطاقة يكتسب شعبية في جميع أنحاء العالم؛ لتقليل الاعتماد العالمي على مناطق إنتاج النفط هناك العديد ممن يستشهدون بعدد من الأسباب للقلق بشأن التكسير الهيدروليكي، وصفت العديد من المناطق عمليات التكسير كطرق لتنمية الاقتصادات المحلية، لكن التقارير الأخيرة أظهرت أن معظمها لها تأثير ضئيل للغاية على المناطق المحيطة، وقد جعل هذا العديد من سكان المنطقة يشعرون بالضجر من شركات النفط التي تعد بالنمو المحلي.


بالإضافة إلى ذلك تستشهد العديد من المجموعات البيئية بعدد من المخاوف بشأن آثار التكسير الهيدروليكي على البيئة بما في ذلك مصدر القلق الرئيسي وهو أن عملية التكسير الهيدروليكي، يمكن أن تسبب وجود غازات سامة في مصادر المياه المحلية، مما يؤدي إلى الأمراض وعواقب أخرى، قلق آخر هو أن عملية اطلاق غاز الميثان الضار إلى الغلاف الجوي للأرض التي يمكن أن يكون لها على المدى الطويل الآثار على المناخ والبيئة.