الغاز الطبيعي هو مصدر طاقة أساسي يغذي المنازل والصناعات والشركات حول العالم. ومع ذلك، فإن توصيل الغاز الطبيعي للمستهلكين هو عملية معقدة تتطلب بنية تحتية متطورة وعدة خطوات من المعالجة، والنقل، والتخزين، بالإضافة إلى إدارة دقيقة لنقل الملكية المادية للغاز. من لحظة استخراجه من الآبار حتى وصوله إلى منزلك، يمر الغاز الطبيعي بعدة مراحل لضمان وصوله للمستهلكين بشكل آمن وفعال.

1. معالجة الغاز الطبيعي: التحضير للنقل

أول خطوة حاسمة في توصيل الغاز الطبيعي من البئر إلى المستهلك هي مرحلة المعالجة. الغاز الطبيعي المستخرج من آبار النفط والغاز غالبًا ما يحتوي على شوائب ومواد أخرى يجب إزالتها لضمان أن الغاز آمن للنقل والاستهلاك. تشمل هذه الشوائب المياه والزيوت والغازات الهيدروكربونية والكبريت وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيليوم. عملية إزالة هذه الشوائب تضمن أن الغاز في حالة يمكن نقله عبر الأنابيب.

مراحل معالجة الغاز الطبيعي:

• فصل الغاز والزيت والمياه: يتم فصل الغاز الطبيعي عن الزيت والماء عند رأس البئر من خلال فواصل الضغط. وفي بعض الحالات، قد يتطلب الأمر فصل متعدد المراحل لضمان إزالة جميع السوائل.
• فصل المكثفات: يتم إزالة المكثفات (السوائل التي تتشكل من الغاز الطبيعي) من مجرى الغاز باستخدام فواصل مشابهة لتلك المستخدمة لفصل الغاز والزيت والماء، ويتم تخزين السائل المستخرج في خزانات.
• إزالة المياه: عملية إزالة المياه من الغاز الطبيعي تُجرى لضمان عدم تكوّن هيدرات أو تكاثف الماء داخل الأنابيب، مما قد يؤدي إلى انسدادها.
• إزالة الشوائب: يجب إزالة الغازات غير الهيدروكربونية مثل كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين باستخدام تقنيات مثل الامتصاص باستخدام محلول الأمين، والذي يمتص هذه الغازات ويمكن إعادة تدويره لاستخدامه مرة أخرى.
• استخراج النيتروجين: بعد تقليل مستويات كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون إلى مستويات مقبولة، يتم توجيه مجرى الغاز الطبيعي إلى وحدة رفض النيتروجين (NRU)، حيث يتم تجفيف الغاز بشكل أكبر باستخدام أسِرَّة sieving الجزيئية.
• فصل الميثان: في بعض الأحيان، يتم فصل الميثان باستخدام طرق التبريد أو الامتصاص لتنقية الغاز الطبيعي بشكل أكبر.
• التقطير: يتم فصل الهيدروكربونات مثل البروبان والبيوتان والإيثان من الغاز الطبيعي باستخدام فرق درجات غليانها. يتم إرسال هذه المواد إلى مصانع البتروكيماويات أو المصافي لاستخدامها.

بعد المعالجة، يصبح الغاز الطبيعي “جافًا” وجاهزًا للنقل.

2. النقل: الأنابيب لنقل الغاز الطبيعي

المرحلة التالية في توصيل الغاز الطبيعي إلى المستهلكين هي النقل. يتم نقل الغاز الطبيعي من حقول الإنتاج إلى مصانع المعالجة، ثم إلى الأسواق الكبرى، عبر شبكة واسعة من الأنابيب.

أنواع الأنابيب لنقل الغاز الطبيعي:

• أنابيب النقل: هي أنابيب ذات قطر كبير تحمل الغاز الطبيعي لمسافات طويلة. تُستخدم لنقل الغاز الطبيعي من مناطق الإنتاج إلى مصانع المعالجة ومن ثم إلى المدن الكبرى أو محطات الطاقة. الأنابيب النقلية تصنف إلى ثلاثة أنواع:
  • أنابيب النقل بين الولايات: تنقل الغاز الطبيعي عبر حدود الولايات.
  • أنابيب النقل داخل الولايات: تنقل الغاز الطبيعي داخل حدود الولاية.
  • أنابيب هينشو: تستقبل الغاز الطبيعي من الأنابيب بين الولايات وتوصله للمستهلكين داخل نفس الولاية.
• أنابيب التوزيع: عندما يصل الغاز إلى المناطق المحلية، يتم نقله إلى أنابيب أصغر (المعروفة بالأنابيب الرئيسية)، ومن ثم إلى أنابيب أصغر تُوصل مباشرة إلى المنازل والشركات.

3. التخزين: ضمان توفر الغاز أثناء الطلب العالي

يختلف الطلب على الغاز الطبيعي حسب الوقت من اليوم والفصل السنوي. بينما يظل الإنتاج واستيراد الغاز عبر الأنابيب ثابتًا نسبيًا على المدى القصير، فإن تخزين الغاز الطبيعي خلال فترات الطلب المنخفض يساعد على ضمان توفره خلال فترات الطلب المرتفع، مثل فصل الشتاء أو الأشهر التي ترتفع فيها الحاجة للتبريد.

يتم تخزين الغاز الطبيعي عادة في منشآت تحت الأرض، ولكن يمكن تخزينه أيضًا في خزانات فوق الأرض. في الولايات المتحدة، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من منشآت التخزين تحت الأرض:

• حقول الغاز أو النفط المستنفدة: وهي الحقول القديمة التي تم تفريغها وتستخدم الآن لتخزين الغاز الطبيعي.
• الكهوف الملحية: هذه هي تشكيلات تحت الأرض تم إنشاؤها عن طريق إذابة رواسب الملح. تتمتع الكهوف الملحية بمعدل سحب وحقن مرتفع، مما يجعلها مثالية لتخزين كميات كبيرة من الغاز.
• الأحواض المائية: يمكن أيضًا تخزين الغاز الطبيعي في الأحواض المائية تحت الأرض (التكوينات الصخرية الحاملة للمياه)، حيث توجد طبقات صخرية غير نفاذة في الأعلى. يتم استخدام هذه المنشآت بشكل كبير في مناطق الغرب الأوسط في الولايات المتحدة.

4. الغاز الطبيعي المسال (LNG): حل عالمي

في المناطق التي يصعب فيها استخدام الأنابيب أو التي لا توجد فيها أنابيب، يوفر الغاز الطبيعي المسال (LNG) بديلاً فعالًا. الغاز الطبيعي المسال هو الغاز الطبيعي الذي تم تبريده إلى حالة سائلة عند حوالي -160 درجة مئوية، مما يقلل حجمه بحوالي 600 مرة مقارنة بحجمه في حالته الغازية. يساعد تحويل الغاز الطبيعي إلى حالة سائلة في نقله عبر مسافات طويلة، مما يجعله خيارًا مثاليًا للنقل البحري والتخزين.

نقل واستخدام الغاز الطبيعي المسال:

• ناقلات الغاز الطبيعي المسال: يتم نقل الغاز الطبيعي المسال في سفن خاصة تعرف بـ”ناقلات الغاز الطبيعي المسال”، وهي مزودة بخزانات تبريد خاصة للحفاظ على الغاز في حالته السائلة خلال النقل.
• إعادة التبخير: عند وصول الغاز الطبيعي المسال إلى الوجهة، يتم تفريغه وتخزينه في خزانات تبريد في محطات الاستيراد. ثم يُعاد تحويله إلى حالته الغازية ليتم نقله عبر أنابيب الغاز إلى محطات الطاقة والمنشآت الصناعية والمستهلكين.

لقد وسع الغاز الطبيعي المسال الأسواق العالمية للغاز الطبيعي، مما يسمح بنقله إلى البلدان التي لا تصل إليها شبكات الأنابيب.

إن توصيل الغاز الطبيعي إلى المستهلكين يتطلب نظامًا معقدًا ومتعدد الجوانب يشمل المعالجة والنقل والتخزين. من استخراج الغاز من الآبار إلى ضمان وصوله بشكل آمن إلى المنازل والشركات، يمر الغاز الطبيعي بعدة مراحل لضمان توافره بشكل موثوق. ومع زيادة الطلب العالمي على الغاز الطبيعي، تزداد أيضًا أهمية الغاز الطبيعي المسال في تسهيل التجارة الدولية والوصول إلى الطاقة، مما يضمن بقاء الغاز الطبيعي كمصدر طاقة رئيسي في السنوات القادمة.