النفط (نقل ـ)

تعتمد الخواص الفيزيائية للنفط ونوعيته على تغلب أحد الهدروكربونات hydrocarbons أو مجموعاتها المختلفة في تركيبه، فالنفط الذي تتغلب فيه نسبة الهدروكربونات المعقدة والمحتوي على كمية كبيرة من المركبات الراتنجية والبرافينية يكون لزجاً شبه راكد مما يتطلب اتخاذ الإجراءات الضرورية لاستخراجه إلى سطح الأرض ثم نقله، وذلك بما يتناسب ومحتوى النفط من هذه المركبات. وإن احتواء النفط على المركبات الكبريتية والمركبات الهدروكربونية غير المتجانسة يؤدي إلى تقليل جودته، وإلى صعوبات عند استخراجه ونقله وتخزينه وتقطيره؛ وذلك لأن هذه المركبات تدخل في تفاعلات جانبية عديدة تؤدي إلى تآكل الأنابيب والخزانات والمعدات التقنية الأخرى.تتغير قيم الخواص الفيزيائية للنفط الخام ضمن مجالات مختلفة، وذلك باختلاف الشروط التي يتعرض لها، على غرار ما يحدث له في عمليات الإنتاج والنقل والتخزين المختلفة، أي إنّ الخواص الفيزيائية للنفط الخام تتأثر بالشروط الطبيعية المحيطة، والشروط التقنية المطبَّقة عليه في أثناء هذه العمليات، وبالتالي تجب دراسة الخواص الفيزيائية وتحديدها لهذا النوع من النفط أو ذاك بدقة، ومعرفة الشروط التي يتوجب التقيد بها حتى تبقى قيم هذه الخواص ضمن المجالات المسموح بها، تجنباً للمشكلات التي قد تحدث بسبب تجاوز بعض قيم هذه الخواص أو تجاوزها كلها للحدود المسموح بها، وذلك بهدف تحقيق أعلى مردود ممكن فنياً واقتصادياً في أثناء تنفيذ عمليات الإنتاج والنقل والتخزين.لمحة تاريخيةتمر الصناعة النفطية بعدة مراحل: أولها البحث والتنقيب عن النفط ثم الاستكشاف، وبعدها الحفر والإنتاج، ثم النقل والتكرير والتسويق، إلا أن عمليتي نقل النفط وتخزينه تعدان حلقة بالغة الأهمية في صناعة النفط، وقد شهدت هذه الحلقة تطوراً سريعاً وكبيراً في العقود الماضية، ابتداء بالأكياس الجلدية والأواني الفخارية، ثم بالبراميل الخشبية، والبراميل المعدنية وانتهاء بأحدث وسائل النقل الحالية وهي خطوط الأنابيب.استخدمت الأنابيب في الصناعة النفطية في بادئ الأمر لنقل النفط الخام، ثم شاع استعمالها فيما بعد لنقل المنتجات البترولية، ولكن العكس هو ما حدث في النقل البحري، إذ تستخدم ناقلات النفط الحالية أساساً لنقل النفط الخام وكانت في الماضي لاتكاد تستخدم إلا في نقل المنتجات المكررة.ومنذ الحرب العالمية الثانية حتى الوقت الحاضر تغيرت طرائق النقل كلياً، وبدلاً من استيراد منتجات النفط المكررة أصبحت معظم دول العالم تستورد النفط الخام وتكرره في مصافيها.الطرائق الرئيسية المتبعة لنقل النفط الخام ومشتقاتهالشكل (1) نقل نفط ومشتقاته على سكة حديد1ـ النقل بصهاريج السكك الحديدية: تستخدم الصهاريج لنقل النفط ومشتقاته المكررة، وتبنى مراكز لاستقبال النفط الخام أو منتجاته وتوزيعها، بالقرب من خطوط السكك الحديدية عادة.وصهاريج نقل النفط على السكك الحديدية (الشكل 1) هي خزانات معدنية أفقية مركبة على عجلات خاصة، يربط بعضها ببعض، وتملأ نفطاً أو بنزيناً أو كيروسيناً، ويتم قطرها إلى مراكز الاستهلاك والتوزيع في قطارات خاصة. وهذه الصهاريج على أنواع وسعات مختلفة تراوح بين: 25 ـ50 ـ60 -90 ـ120م3. تجهز هذه الصهاريج بالمعدات والأجهزة المناسبة لعمليات التعبئة والتفريغ، وبصمامات أمان لحمايتها من ارتفاع الضغط في داخلها أو تخلخله.والصهاريج المخصصة لنقل المنتجات النفطية العالية اللزوجة (كالفيول مثلاً) تجهز بوسائل تسخين خاصة، تسمح برفع درجة حرارة المنتج العالي اللزوجة لتسهيل عملية تفريغه. وغالباً ما يستخدم البخار لهذه الغاية بتمريره ضمن وشيعة خاصة داخل الصهريج، أو بإمرار البخار من خلال قميص خارجي يحيط بالجزء السفلي من جدران الصهريج. ولهذه الطريقة خصائص وصفات معينة منها:ـ إمكانية نقل كل أنواع النفط الخام ومنتجاته المكررة.ـ تعد هذه الطريقة إحدى الطرائق الأساسية لنقل كميات محدودة وغير كبيرة من المنتجات البترولية المكررة مسافات بعيدة.ـ إن النقل بهذه الطريقة ممكن في كل أيام السنة بانتظام وبفواصل زمنية معينة ما بين رحلات القاطرات.الشكل (2) ناقلة بترول بحرية2ـ النقل البحري: لأن المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار (الصالحة للملاحة) تشغل مساحات واسعة من الكرة الأرضية فقد أنشأت دول عدة أساطيل بحرية ونهرية لنقل النفط ومنتجاته المكررة، وتتألف هذه الأساطيل من ناقلات النفط [ر] (الشكل 2)، ويمكن التمييز بين النقل البحري والنقل النهري إلا أن النوعين يمتازان من النقل بالسكك الحديدية بما يأتي:ـ إن كميات الوقود المنقولة في النقل المائي أقل من تلك المستهلكة بالنقل بصهاريج السكك الحديدية مع إمكانية نقل كميات كبيرة من النفط ومشتقاته دفعة واحدة.ـ وزن المعدن الملائم للناقلات أقل من وزن المعدن الملائم لسلسلة صهاريج السكك الحديدية (بالنسبة لكميات المواد المنقولة).ـ رأس المال الموظف في النقل البحري أقل من ذلك الموظف للنقل بصهاريج السكك الحديدية.ـ عدد العمال المناسب لتعبئة الناقلات المائية وتفريغها أقل من عدد العمال المناسب لخدمة صهاريج السكك الحديدية.ـ الطريق البحرية عادة أطول من مسار خطوط الأنابيب أو من امتداد السكك الحديدية، لذلك يمكن في بعض الحالات أن تكون هذه الطريقة أكثر كلفة مقارنة بالطرائق الأخرى.ـ النقل البحري في بعض البلدان الباردة موسمي لأن مياه الأنهار والبحيرات والبحار تتجمد في الفصل البارد وهذا ما يستدعي بناء مستودعات تخزين إضافية.ـ النقل بهذه الطريقة ليس له صفة الاستمرار والانتظام كما هي الحال عند استخدام صهاريج السكك الحديدية.وتمتاز الناقلات البحرية من النهرية بحمولاتها الكبيرة؛ لأن حمولة الناقلات النهرية محدودة (تراوح مابين 500 إلى 1200 طن)، وقد انتشر استخدام ناقلات البترول البحرية لنقل النفط الخام أو مشتقاته المكررة من مرافئ التصدير إلى أماكن التوزيع والاستهلاك.إن أكثر ناقلات النفط البحرية انتشاراً هي التي تراوح حمولاتها مابين 5000 ـ 50000 طن، وهنالك في الوقت الحاضر ناقلات نفط تزيد حمولاتها على 80000 طن، ومنها ما تصل حمولته إلى 500000 طن. وكلما زادت حمولة الناقلة ازدادت اقتصادية النقل بهذه الطريقة. وأكثر مرافئ العالم البترولية مصممة لاستقبال الناقلات ذات الحمولات غير الكبيرة.الشكل (3) صهريج لنقل البترول ومشتقاته3ـ النقل البري بعربات الصهريج: تستخدم عربات الصهاريج لنقل البترول ومنتجاته من الخزانات إلى مراكز الاستهلاك، ويجهز كل صهريج (الشكل 3) بصمام أمان وبجهاز لقياس مستوى السائل وبالمعدات الضرورية لتعبئته وتفريغه. وتجهز الصهاريج المخصصة لنقل المنتجات البترولية العالية اللزوجة بوسائل تسخين خاصة، وتصنع الصهاريج بحجوم مختلفة تصل إلى 30م3.غالباً ما تستخدم عربات الصهاريج لنقل المنتجات البترولية البيضاء (كالبنزين والكيروسين ووقود الديزل)، والمنتجات العالية اللزوجة (كالفيول) والغاز المسال من معامل التكرير (المصافي) ومستودعات التخزين إلى مراكز الاستهلاك والتوزيع.ويجهز كل صهريج من الداخل بفواصل معدنية من الصفيح لتهدئة حركة السائل في أثناء سير الشاحنة، ويُزود بجهاز إطفاء خاص وبسلسلة تأريض معدنية خاصة لتفريغ شحنات الكهرباء الساكنة التي قد تحدث شرراً وبالتالي تلافي مشكلات الحرائق أو الانفجارات.4ـ النقل بخطوط الأنابيب: انتشر استخدام خطوط الأنابيب في العالم على نطاق واسع جداً لنقل مختلف أنواع الخامات النفطية ومنتجاتها المكررة. وتسمى خطوط الأنابيب باسم المادة المنقولة فيها:ـ خطوط أنابيب النفط الخام: وهي الخطوط التي تنقل النفط المستخرج من حقول الإنتاج إلى مراكز التكرير أو إلى مرافئ التصدير.ـ خطوط أنابيب المنتجات البترولية البيضاء (بنزين، كيروسين، وقود الديزل).ـ خطوط أنابيب المنتجات البترولية العالية اللزوجة (الفيول)، وهي تنقل المنتجات البترولية من مصافي التكرير أو الخزانات إلى مراكز التوزيع أو إلى مراكز الاستهلاك الصناعية أو إلى مرافئ التصدير.تكون خطوط الأنابيب بأقطار مختلفة عادة قد تصل إلى 1400مم، وتُصنف خطوط أنابيب النفط ومنتجاته بحسب أقطارها إلى الأصناف الأربعة الآتية:ـ الصنف الأول: ويشمل خطوط الأنابيب ذوات الأقطار الأكبر من 1000مم حتى 1400مم.ـ الصنف الثاني: ويشمل خطوط الأنابيب التي تراوح أقطارها بين 500 مم ـ 1000مم.ـ الصنف الثالث: ويشمل خطوط الأنابيب التي تراوح أقطارها بين 300 مم حتى 500مم.ـ الصنف الرابع: ويشمل خطوط الأنابيب ذوات الأقطار الأصغر من 300مم.وفي السنوات الأخيرة أنشئت خطوط أنابيب فولاذية نفطية عديدة وبأقطار مختلفة على امتداد مئات الكيلومترات، وهناك خط أنابيب نفط قطره نحو 1200مم، وطوله نحو 10000كم مع تفرعات بطول 6500كم ينقل النفط من الأراضي الروسية إلى كل من بولندا وألمانيا وتشيكيا وسلوفاكيا وهنغاريا.وقد ازدادت في الآونة الأخيرة استطاعة خطوط أنابيب النقل ازدياداً ملحوظاً حتى زادت على 50 مليون طن في السنة.عندما يتم نقل النفط أو منتجاته المكررة بالضخ في خطوط أنابيب ممتدة إلى مسافات بعيدة لابد من إنشاء عدد من محطات الضخ موزعة على طول مسار خط الأنابيب. وذلك لضمان جريان النفط وتعويض الضغط الضائع بالاحتكاك في أثناء جريان السائل ضمن خطوط الأنابيب.إن من أهم خواص النقل بخطوط الأنابيب وصفاته مايأتي:ـ تستخدم هذه الطريقة عادة عندما يكون إنتاج النفط الخام أو منتجاته المكررة كبيراً.ـ تعد خطوط الأنابيب أقصر مسافة ممكنة بين مركزين (مثلاً بين حقل النفط ومصفاة التكرير).ـ يتم إسالة النفط بخطوط الأنابيب من دون انقطاع، وهذا ما يسمح بتزويد أماكن الاستهلاك بحاجاتها من المنتجات النفطية بانتظام ومن دون توقف.ـ إن الكميات الضائعة عند نقل النفط الخام أو منتجاته المكررة في خطوط الأنابيب (التهريب، التسرب، التبخر…) أقل بكثير مما يضيع بوسائل النقل الأخرى.ـ يمتاز النقل بخطوط الأنابيب بسهولة التشغيل والاستثمار والأتمتة.ـ إن بناء خطوط الأنابيب يكلف كثيراً لأنه يتطلب آلاف الأطنان من الفولاذ وحجماً كبيراً من الأعمال.المنشآت الرئيسية التي تجهز بها خطوط أنابيب نقل النفط:تركب على طول خطوط أنابيب نقل النفط مجموعة من المنشآت المختلفة (الشكل 4) تضمن لها الكفاءة العالية في إيصال النفط أو منتجاته المكررة إلى أماكن استهلاكها على مدار السنة أو على مدار الأربع والعشرين ساعة يومياً، ومن أهم هذه المنشآت ما يأتي:الشكل (4)ـ محطة الضخ الرئيسية: وتقع في بداية خط الأنابيب ووظيفتها ضخ النفط الخام أو منتجاته إلى خط الأنابيب الرئيسي. تبنى محطة الضخ الرئيسية عادة بالقرب من حقول إنتاج النفط أو مصافي التكرير، ويجب أن توفر السعة التخزينية لخزاناتها تدفق النفط في الأنابيب مدة يومين أو ثلاثة أيام من دون توقف، وذلك تحسباً لحدوث طارئ ما يمنع وصول النفط من الحقول أو من المصافي.ـ خط الأنابيب: ويتألف من أنابيب فولاذية ملحومة بعضها إلى بعض على طول المسار، ومطمورة في خندق يحدد عمقه على أساس الطقس والشروط الطبوغرافية والتضاريس ودرجة حرارة السائل المنقول، ويطمر الأنبوب عادة على عمق يصل إلى متر واحد.ـ محطات الضخ المساعدة: وهي تسهل عملية ضخ النفط المتدفق وحركته ضمن هذا الخط حتى يصل السائل إلى محطة النهاية، يتم تعيين مواقع هذه المحطات على طول مسار خط الأنابيب وفقاً للحسابات الهدروليكية الخاصة بخط الأنابيب. تقدر المسافة الوسطية بين محطتي ضخ متعاقبتين تقريباً بنحو 100ـ200كم.ـ محطة نهاية خط الأنابيب: وتتجلى وظيفتها الرئيسية في تجميع النفط الخام الواصل إليها في خزانات خاصة، وهي تقوم بدورها بإرسال النفط الخام إلى المصافي أو إلى التصدير أو يتابع النفط طريقه باستخدام وسائل النقل الأخرى. إذا كانت المادة المنقولة في خط الأنابيب هي مشتقات النفط المختلفة فعندها يمكن لمحطة النهاية أن تكون في الوقت ذاته قاعدة لتخزين هذه المنتجات ومن ثم توزيعها إلى أماكن الاستهلاك المختلفة أو إلى التصدير.ـ الصمامات البوابية: الموزعة على طول المسار وعلى مسافات معينة تراوح من 10ـ30كم بهدف عزل أجزاء من خط الأنابيب في الحالات الطارئة أو عند إجراء عمليات الصيانة والإصلاح.ـ المنشآت الإضافية الأخرى: كمحطات الحماية المهبطية، وخطوط الاتصال، وورشات الصيانة وغيرها.مبادئ الحسابات الاقتصادية لانتقاء طريقة النقل الأقل كلفة:بينت الحسابات الاقتصادية المنجزة بهذا الصدد أن كلفة النقل باستخدام خطوط الأنابيب أقل بكثير من كلفة نقله باستخدام طرائق النقل الأخرى وخاصة عندما تكون كمية النفط المنتجة ومسافة نقلها كبيرتين.ولانتقاء طريقة النقل المثلى اقتصادياً من بين طرائق نقل النفط المذكورة سابقاً لابد من إجراء مقارنة اقتصادية - فنية فيما بينها، وتعتمد المقارنة الاقتصادية على معرفة رأس المال الموظف من جهة ومعرفة نفقات التشغيل السنوية من جهة ثانية.اعتبارات مهمة في تصميم خطوط أنابيب النفط:يتضمن المشروع الفني لتصميم خط الأنابيب ما يأتي:1) البحث عن المسار الأكثر ملاءمة من الناحية الفنية والاقتصادية.2) دراسة الاحتياطي الموجود من النفط مع كميات إنتاجه التي تسمح بالاستثمار الطويل لخط الأنابيب من دون انقطاع (يفضل ألا تقل مدة تشغيل خط الأنابيب عن 20- 25 سنة).3) إعداد الجزء التكنولوجي للمشروع بما فيه الحسابات الهدروليكية والحرارية لخط الأنابيب.4) اختيار مسار الخط مع تحديد عدد محطات الضخ ومواقعها وانتقاء قطر خط الأنابيب الأمثل والأكثر اقتصادية؛ حساب استطاعة الخط. حل مشكلات أبنية السكن للعاملين ومشكلات الاتصالات مابين المحطات والمنشآت النفطية وكذلك حل مسائل تزويد المنشآت النفطية بالماء والكهرباء وغيرها من الأمور.5) تحديد حجم الأعمال المناسبة لإنشاء خط الأنابيب وبنائه.6) حساب كلفة المشروع مع كلفة نقل المتر المكعب الواحد من النفط مسافة واحد كيلومتر.

المراجع

الموسوعة.العربية

التصانيف

العلوم التطبيقية  الصناعة