ما هو التكسير الهيدروليكي وآلية عمله
 

التكسير الهيدروليكي: هو عبارة عن إحدى الطرق التي نستخدمها حاليًا من أجل الوصول إلى الغاز الطبيعي والنفط (البترول) المدفون على بعد أميال تحت سطح الأرض، خلال هذه العملية يتم استخدام مثقاب ضخم للمرور عبر العديد من طبقات الأرض والصخور التي تقع بيننا كغاز طبيعي.


يتم بعد ذلك ضخ خليط مائي خاص مباشرة عند الأميال الصخرية أدناه لتحرير الغاز الذي يحتوي عليه، حيث يُجبر الخليط الذي يتكون أساسًا من الماء والرمل وبعض المواد الكيميائية على الصخر (عند ضغوط عالية للغاية)؛ لإجبار الغاز على الخروج إلى حيث يمكننا تجميعه، ويمكن دفع المثقاب إلى الأرض إما رأسياً أو أفقيًا.


بدأ التكسير الهيدروليكي لأول مرة كتجربة في عام 1947 واسُتخدم تجاريًا لمدة 65 عامًا، حيث ترتبط بعملية الحفر في الأرض ويتم توجيه خليط من الماء والرمل والمواد الكيميائية إلى الصخور عند ضغوط عالية لتكسير الصخور الصخرية لإطلاق الغاز الطبيعي بداخلها، على سبيل المثال يوجد أكثر من 500000 بئر غاز طبيعي نشط في الولايات المتحدة، ولهذا فإن التكسير الهيدروليكي ينتج عدة براميل من الغاز يوميا ولكن على حساب العديد من الأضرار البيئية الصحية والمخاطر والسلامة.


يمكن أن تساعد عملية التكسير الهيدروليكي في تحسين الوصول إلى الغاز الذي بدأت عملية حصاده أو يمكن أن تساعدنا في الوصول إلى رواسب جديدة من الغاز الطبيعي غير معروفة سابقًا، حتى لو كانت على بعد أميال تحت سطح الأرض، يأتي مصطلح “التكسير” من تقصير “التكسير الهيدروليكي” في إشارة إلى تكسير الصخور التي تتكسر بفعل خليط الماء عالي الضغط، لسوء الحظ بدأ الكثير من الناس في القلق من أن يكون للتكسير الهيدروليكي تأثير سلبي على البيئة.
 

ما هي عملية التكسير الهيدروليكي؟
 

بمجرد العثور على الغاز الطبيعي (المعروف أيضًا باسم “الغاز الصخري”) يمكن البدء في اتخاذ تدابير لإعداد عملية التكسير للوصول إلى الوقود الأحفوري الأساسي الأكثر شيوعًا في الطهي والتدفئة، إذا لم يكن الغاز الطبيعي بعيدًا عن السطح فيمكن استخدام طرق استخلاص أخرى وربما يفضل استخدامها.


ومع ذلك نظرًا لأننا بدأنا نفاد رواسب الغاز الصخري بالقرب من السطح فقد بدأنا في محاولة وإيجاد طرق للوصول إلى العديد من الرواسب الموجودة على بعد آلاف الأقدام في الأرض، حيث يعتبر التكسير الهيدروليكي الآن أحد الطرق المفضلة للاستخراج؛ لأنه يمكن الوصول إلى جيوب ورواسب الغاز الطبيعي بسهولة نسبية.


إذا لم يكن الأمر يتعلق بالتكسير فقد نبدأ في نفاد الغاز الصخري بشكل أسرع مما كان متوقعًا في البداية، حيث تتم عملية التكسير في عدد من الخطوات بعد العثور على الرواسب العميقة داخل الأرض وهم كما يلي:
 

• أولاً يتم إنشاء بئر عن طريق الحفر مباشرة في الأرض: سيتم أخذ القياسات بالفعل لتحديد مكان وجود الغاز الطبيعي، وسوف يُنقب الحفر إلى هذا المستوى الدقيق سواء كان الغاز الذي يتم حفره رأسياً أو أفقيًا، فإذا كان يتم حفره أفقيًا يتم تدوير المثقاب تسعين درجة أفقيًا ثم يستمر في اتجاه الترسب الطبيعي، حيث يمكن حفر هذه الآبار إلى عدة آلاف من الأقدام، مما يعني أنه يمكننا الوصول إلى الكثير من الغاز الطبيعي أكثر من ذي قبل، حيث أن آبار الغاز الطبيعي الأخرى حتى الآن لم تتمكن من الوصول إلى هذا العمق.
   
• مزيج الماء والمواد الكيميائية المختلفة (على الرغم من أن معظم الشركات لا تحدد في الواقع ماهية هذه المواد الكيميائية بالضبط): يتم ضخ الرمال عبر البئر باتجاه ترسب الغاز الطبيعي، ثم يتم ضخه تحت ضغوط عالية حتى يتمكن من اختراق الصخور المحتوية على الغاز مما يسمح له بالهروب، يمكن أن يستغرق الأمر ما يصل إلى خمسة ملايين جالون من الماء لكل بئر غاز طبيعي والتي يمكن أن تصل إلى 100 مرة أكثر من طرق الاستخراج الأخرى التي تم استخدامها من قبل.
   
• مرور الغاز الطبيعي عبر الصخور: عندما يمر الغاز الطبيعي عبر الصخور التي تم تكسيرها بواسطة خليط الماء عالي الضغط فإنه يرتفع بشكل مطرد نحو السطح، ومن هنا نحن قادرون على جمعها جاهزة لتتم معالجتها وصقلها ثم توزيعها على من يحتاجون إليها.
   
• المياه التي تم ضخها إلى الأرض: المياه التي تم ضخها إلى الأرض يجب أن تعود، حيث تعود مياه الصرف هذه (والتي يشار إليها أيضًا باسم “مياه التدفق”) نحو السطح بعد استخراج كل الغاز الطبيعي، في بعض الأماكن يتم جمع هذه المياه عند وصولها إلى السطح.
   
• تخزين المياه: يتم بعد ذلك تخزين المياه التي تم استخدامها في عملية التكسير في خزانات فولاذية لحقنها في آبار نفايات النفط والغاز لفترة طويلة من الزمن دون الإضرار بالبيئة، بسبب المواد الكيميائية المستخدمة المضافة إلى هذه المياه لا يمكن ببساطة إعادتها إلى البحر أو في المجاري المائية الأخرى.
  
  
  في الولايات المتحدة على سبيل المثال يسمح التكسير الهيدروليكي الآمن لهم بالاستفادة من رواسب ضخمة من النفط والغاز الطبيعي، حيث أنها كانت محجوزة في تكوينات صخرية ضيقة، سيتم استخدام التكسير الهيدروليكي في العقود القليلة القادمة للوصول إلى المناطق التي يصعب الوصول إليها للنفط والغاز. 
   

كيف يعمل التكسير الهيدروليكي؟
 

لماذا يعتبر التكسير الهيدروليكي فعالاً للغاية في إخراج الغاز الطبيعي من الأرض جاهزًا لاستخدامه في تدفئة منازلنا وطهي طعامنا؟ على عكس الطرق السابقة لاستخراج الغاز الطبيعي يسمح لنا التكسير الهيدروليكي بالحفر مئات الأقدام في الأرض، مما يعني أنه يمكننا الوصول إلى العديد من الرواسب الطبيعية للغاز الصخري التي كانت في السابق بعيدة عن متناولنا، التكسير الهيدروليكي فعال للغاية وهناك عدد من التفاصيل التي تفسر سبب تحوله سريعًا إلى طريقة مفضلة لاستخراج الغاز الطبيعي من الأرض، ولفهم كيفية عمل التكسير الهيروليكي تتبع ما يلي:
 

• يعمل التكسير الهيدروليكي بفعالية وكفاءة لأن الحفر في الأرض يسمح لنا بالوصول إلى رواسب الغاز الطبيعي على بعد آلاف الأقدام من السطح، وهذا يعني أنه يمكننا حقن الصخور التي تحتوي على الغاز الطبيعي بمزيج من الماء والرمل والمواد الكيميائية (مقسمة 90٪ و9.5٪ و0.5٪ على التوالي) مباشرة وبضغط كامل.
   
• حقن خليط الماء تحت ضغط عالي في الصخر ضروري للغاية؛ لأن هذا هو الذي يسبب الشقوق الصغيرة في الصخور، حيث يجب التحكم في هذا الضغط جيدًا للغاية وإلا فقد تسوء الكثير من الأشياء، بمجرد إنشاء هذه الشقوق مهما كانت صغيرة، فإنها تسمح للغاز بالتدفق بسلاسة من الرواسب الطبيعية العميقة في الأرض مباشرة إلى السطح.
   
• كما أن المواد الكيميائية والرمل التي تضاف إلى الماء من أجل فتح الشقوق الناتجة عن الماء تكون عالية الضغط، فبدون هذه المواد المضافة ستغلق الشقوق بسرعة كبيرة مما يحبس الغاز مرة أخرى ويجعل من المستحيل الوصول إليه.
   
• يحدث التكسير على طول طول البئر الذي تم حفره، حيث يتيح لنا ذلك الوصول إلى أكبر قدر ممكن من الغاز الطبيعي، مما يجعل العملية أكثر فعالية من حيث التكلفة والكفاءة، هذا يعني أنه يمكننا الوصول إلى أكبر رواسب الغاز الطبيعي دون الحاجة إلى عمل ثقوب حفر متعددة في الأرض.
   
• التكسير الهيدروليكي فعال بشكل خاص في الوصول إلى ما يشار إليه باسم “الغاز المحكم”، هذا هو الغاز المحتجز بالفعل داخل التكوينات الصخرية وبالتالي يصعب الوصول إليه باستخدام تقنيات استخراج الغاز الصخري العادية.