به گزارش گروه تلکس شانا به نقل از روزنامه شهروند، هرچند از پیدایش و استخراج این منابع نامتعارف سال‌ها می‌گذرد اما طی سال‌های اخیر که آمریکا به‌عنوان یکی از بزرگترین دارندگان ذخایر غیرمتعارف جهان تولید نفت خود را از طریق این منابع افزایش داد و بخشی از سهم سازمان اوپک را تصاحب کرد، اهمیت آن بیش از پیش خودنمایی کرد. به‌طوری که برخی از اعضای اوپک با هدف خارج کردن نفت غیرمتعارف سیاست افزایش تولید و عرضه را به منظور کاهش قیمت‌ها و غیراقتصادی شدن تولید نفت نامتعارف آمریکا دنبال می‌کنند.
معرفی منابع نامتعارف
تعریف دقیق و تفکیک منابع نفت و گاز نامتعارف از منابع متعارف اگر نه غیر ممکن اما بسیار دشوار است. برخی منابع تفاوت جدی در روش استخراج نفت و گاز غیرمتعارف نسبت به انواع متعارف را به‌عنوان معیار تمایز این دو معرفی کرده‌اند. با این حال به نظر می‌رسد این تعریف نمی‌تواند جامع و مانع باشد. در برخی متون، شن‌های نفتی و نفت فوق سنگین به واسطه درجه گرانروی بالا، درجه (API) پایین، میزان اسید بالا و مقدار بالای نیتروژن، اکسیژن، سولفور و فلزات سنگین از نفت خام متعارف منفک شده است. منابع نامتعارف را نمی‌توان مجموعه یکنواختی محسوب کرد. در میان منابع نامتعارف، ماسه‌های بسیار متراکم گازی از نظر سطح تکنولوژی و هزینه تولید، نزدیک‌ترین گروه به منابع متعارف و در نقطه مقابل سنگ‌های رسی نفتی و هیدرات‌های گازی دورترین گروه به منابع متعارف محسوب می‌شوند. سنگ‌های رسی گازی، نفت سنگین و گاز بسترهای زغال‌سنگ در میانه این طیف قرار دارند. هرچند، این تقسیم‌بندی مطلق نیست.
سابقه منابع غیرمتعارف
اولین چاه تجاری گاز که در ایالات متحده در ‌سال ١٨٢١ در ایالت نیویورک حفر شد، سال‌ها پیش از حفر چاه نفت توسط درک، یک چاه شیل گازی بود. بنابراین مقادیر ناچیزی از گاز از طریق مخزن‌های کم‌عمق و شکاف‌دار تولید شد. کشف سنگ‌های رسی گازی را باید از بهره‌برداری تجاری از آنها متمایز کرد. در حالی که مورد اول از قدمتی بسیار طولانی برخوردار است، بهره‌برداری تجاری از سنگ‌های رسی گازی دارای سابقه‌ای طولانی نیست. آنچه موجب اصلاح تفکر رایج درباره منابع گازی نامتعارف شده است، طراحی و به‌کارگیری فناوری‌هایی است که موجب افزایش نفوذپذیری سنگ مخزن و بنابراین نرخ تولید گردیده‌اند.
برآورد حجم منابع غیرمتعارف
تاکنون، به جز ایالات متحده و چند کشور دیگر، هنوز برآوردی ملی و جامع در رابطه با حجم منابع شیل گاز انجام نشده است. باوجود عدم انجام مطالعات جامع اکتشافی توسط تمام کشورهای جهان، برخی کشورها مطالعاتی را در زمینه تخمین میزان منابع غیرمتعارف انجام داده و نتایج حاصل توسط مراجع رسمی نیز منتشر شده است. فعالیت‌های اکتشافی محدودی صورت گرفته و اطلاعات وسیعی در این زمینه در دسترس نیست. این فعالیت‌ها برای کشورهای اتریش، استرالیا، کانادا، چین، فرانسه، آلمان، مجارستان، هند، نیوزیلند، لهستان، آفریقای جنوبی، سوئد، انگلیس و آمریکا انجام شده است. اغلب این کشورها فاقد منابع غنی نفت و گاز متعارف بوده و عمدتا مصرف‌کننده اصلی انرژی محسوب می‌شوند. براساس اطلاعات جمع‌آوری شده توسط شورای جهانی انرژی، حجم منابع گازی نامتعارف حدود ١٤٨٠٣ تریلیون فوت مکعب برآورد شده است. اگر این آمار قابل اتکا فرض شود، آنگاه حجم منابع نامتعارف بالغ بر دو برابر منابع متعارف خواهد بود.
نقش فناوری در تولید منابع نامتعارف
حفاری اولین چاه تجاری برای تولید گاز از منابع نامتعارف در‌ سال ١٨٢١ در ایالات متحده انجام شده و مشکل اصلی، عدم تناسب سطح فناوری برای حفاری و تولید از این منابع در مقیاس وسیع است. نفت شن‌های نفتی به دو شیوه حفاری سطحی و حفاری درجا (در عمق) قابل استخراج است. در شیوه اول، شن‌های آغشته به نفت به صورت فیزیکی به محل فرآوری انتقال یافته و پس از پایان عملیات جداسازی بیتومین، شن‌های باقیمانده به معادن برگردانده می‌شود. در شیوه دوم با به‌کارگیری روش‌های مختلف انتقال حرارت به عمق زمین، نسبت به هدایت بیتومین به چاه‌های تولیدی و استخراج نفت (در همان میدان) اقدام می‌شود. سنگ‌های رسی نفتی ممکن است به صورت مستقیم (مانند زغال‌سنگ) به‌عنوان سوخت مورد استفاده قرار گرفته یا با حرارت دادن در غیاب اکسیژن به نفت خام تبدیل شوند. تولید نفت از سنگ‌های رسی نفتی نیز، همانند شن‌های نفتی، به دو شیوه حفاری سطحی یا درجا صورت می‌پذیرد. فناوری استخراج برای سه حامل، گاز بسترهای زغال‌سنگی، سنگ‌های رسی گازی و گازهای متراکم، شامل شکاف هیدرولیکی و حفاری افقی به منظور ایجاد امکان تسریع در جریان مواد هیدروکروبوری و هدایت آن به چاه‌های تولیدی است. با توجه به ویژگی‌های خاص مخازن منابع نامتعارف، حفاری و تولید نفت و گاز از این مخازن از پیچیدگی بالایی برخوردار است. حفاری عمودی، اولین گزینه برای برداشت نفت و گاز از مخازن منابع متعارف است. این روش از‌ سال ١٨٥٠ تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است. برای استخراج نفت و گاز نامتعارف، شیوه‌های حفاری دچار تغییراتی شده است. شکاف هیدرولیکی یک مرحله‌ای (از ‌سال ١٩٥٠)، شکاف هیدرولیکی چند مرحله‌ای (از‌ سال ١٩٩٠) و در نهایت حفاری افقی به همراه شکاف هیدرولیکی چند مرحله‌ای (از ‌سال ٢٠٠٠) از شیوه‌های حفاری دیگری است که با ارتقای سطح فناوری مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در حفاری عمودی، چاهی به عمق مورد نظر حفر می‌شود. در این روش، به واسطه فشار مخزن و تخلخل سنگ مخزن، تولید نفت یا گاز صورت می‌گیرد. در شکاف هیدرولیکی یک و چند مرحله‌ای، با انجام حفاری عمودی، در مرحله بعدی آب به همراه برخی افزودنی‌ها مانند ماسه‌های ریز و با فشار زیاد به بدنه مخزن (چاه عمودی) وارد شده و تخلخل یا نفوذپذیری سنگ مخزن را افزایش می‌دهد. در حفاری افقی به همراه شکاف هیدرولیکی، پس از انجام حفاری عمودی و ورود به لایه حاوی مواد هیدروکربوری (سنگ مخزن)، اقدام به حفاری افقی کرده و در طول بخش افقی چاه، شکاف‌های هیدرولیکی همانند حالت قبل ایجاد می‌شود. با توجه به گرانروی بالای منابع نفتی نامتعارف، یکی از راهکارهای مورد استفاده، افزایش دمای منابع درجای نامتعارف به منظور کاهش درجه گرانروی و افزایش بازدهی تولید است. برای این منظور راهکارهای متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از راهکارهایی که به صورت عملیاتی مورد استفاد قرار گرفته است، انجام حفاری‌های موازی است. در این حالت دو یا چند چاه ترکیبی (عمودی - افقی) حفر می‌شود. در مرحله بعد برخی از چاه‌ها به منظور تزریق بخار آب، با هدف کاهش درجه گرانروی، مورد استفاده قرار گرفته و چاه‌های دیگر، تولید نفت را انجام می‌دهند.
به‌عنوان یک روش جایگزین، شرکت زیمنس امکان استخراج و جداسازی آسان‌تر نفت از شن‌های نفتی را فراهم کرده است. در این روش باید حرارت زمین را افزایش داد. این امر از طریق حفر کانال‌های افقی و
قرار دادن کابل‌های ویژه عملی می‌شود. تفاوت مهم این روش، با روش‌های قبلی این است که گرمایش زمین از طریق ایجاد میدان‌های الکترومغناطیسی صورت می‌گیرد. بنابراین نیازی به مصرف انرژی برای تولید و تزریق بخار نخواهد بود. این فناوری‌ها عمدتا در حال آزمایش و تکمیل است. به‌کارگیری آن در مقیاس وسیع می‌تواند سبب تسریع بهره‌برداری از منابع نفتی نامتعارف شود.
اهمیت انرژی و آب برای تولید
توسعه و تولید منابع نامتعارف نفت و گاز مستلزم به کارگیری فرآیندها و فناوری‌هایی است که به‌طور معنی‌داری از نظر انرژی مورد نیاز، هزینه و آثار زیست‌محیطی، نسبت به منابع متعارف، متفاوتند. تولید نفت از این منابع نیاز شدیدی به آب دارد. برخی منابع میزان آب مورد نیاز برای تولید هر بشکه بیتومین از شن‌های گازی را بیش از ٣ بشکه برآورد کرده‌اند. درحال حاضر مجوزهای صادر شده در کانادا برای بهره‌برداری از منابع شن‌های نفتی روزانه معادل ٥٩٠ میلیون مترمکعب آب نیاز دارد. این میزان آب تقریبا معادل مصرف روزانه یک شهر ٣ میلیون نفری است. تولید نفت نامتعارف یک فرآیند انرژی‌بر است. در منابع متعارف، میزان انرژی مصرفی حدود ٦‌درصد انرژی تولیدی است. انرژی مورد نیاز برای تولید نفت فوق سنگین ٢٠ تا ٢٥‌درصد انرژی تولیدی و برای شن‌های نفتی حدود ٣٠‌درصد است. این نسبت برای سه حامل گازهای متراکم، گاز بسترهای زغال‌سنگی و هیدرات‌های گازی نسبتا پایین است. استخراج هر بشکه نفت از سنگ‌های رسی نفتی مستلزم مصرف ٢٥٠ تا ٣٠٠ کیلووات ساعت انرژی برق است. در کانادا برای تأمین حرارت تولید شن‌های گازی در طول یک‌سال ٣٠ میلیارد مترمکعب گاز برای تأمین حرارت و ١٥ میلیارد مترمکعب برای غنی‌سازی بیتومین مصرف شده است. در همین رابطه شاخص نسبت بخار به نفت معرفی شده است. برخی شرکت‌ها مدعی حصول به مقدار ٢,٥ برای این نسبت شده‌اند. در کانادا این نسبت، برای دو شیوه رایج در آن کشور، بین ٣.٢ تا ٣.٤
قرار دارد. گاز طبیعی یکی از منابع اصلی برای تأمین حرارت فرآیند تولید است. در برخی گزینه‌های جدید، استفاده از تکنولوژی هسته‌ای برای تأمین حرارت مورد نیاز مطرح شده است. بنابراین، یکی از شرایط مهم استخراج و تولید منابع نامتعارف، وجود منابع کافی برای تأمین انرژی اولیه مورد نیاز در فرآیند استخراج و فرآوری است.
آثار زیست‌محیطی منابع نامتعارف
آثار زیست‌محیطی منابع نامتعارف در سمت تولید را می‌توان براساس سلامت انسان، آب، هوا، خاک و گونه‌های گیاهی و جانوری تقسیم‌بندی کرد. با توجه به ضرورت مصرف انرژی برای تسهیل استخراج و تولید منابع نامتعارف، مقداری آلاینده از طریق مصرف سوخت وارد هوا می‌شود. بسته به نوع انرژی مصرفی، میزان آلاینده‌های این بخش متفاوت خواهد بود. بازگشت شن‌های فرآوری شده از فرآیند جداسازی بیتومین موجود در آنها به طبیعت، می‌تواند موجب صدماتی به منابع آب زیرزمینی، سلامت انسان و همچنین گونه‌های جانوری شود. ترکیب آب‌های زیرزمینی با سیالات حوزه حفاری موجب آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی می‌شود. حجم بالای آب مورد نیاز برای تولید منابع نامتعارف، ضمن ضرورت وجود آب کافی به‌عنوان یک الزام تولید، موجب آلودگی آب مصرف شده در فرآیند تولید و عدم امکان یا دشواری بازگشت آن به چرخه طبیعی می‌شود. آب مصرف شده در این فرآیند می‌تواند، بسته به شدت کمیابی آب در منطقه مورد بحث، منجر به بروز مشکلاتی در تأمین آب برای نیازهای اساسی شود. حفاری و تولید منابع نامتعارف مستلزم آزادسازی دامنه وسیعی از اراضی است. به‌طور مثال در ایالت آلبرتای کانادا میزان ١٧٥ میلیارد بشکه بیتومین قابل بازیافت در منطقه‌ای به وسعت تقریبی ١٤٠٨٠٠ کیلومتر مربع
قرار دارد. این مساحت حدود ٢١‌درصد ایالت آلبرتا را پوشش داده و تقریبا معادل ٨,٥‌درصد کل مساحت جمهوری اسلامی ایران است. حفاری و تولید منابع نامتعارف در ناحیه‌ای به این وسعت، موجب خسارت‌های جدی به محیط زیست می‌شود. آلاینده‌های فرآیند تولید رابطه مستقیمی با انرژی مصرفی در این فرآیند دارند. تولید گاز دی‌اکسیدکربن برای شن‌های نفتی و نفت فوق سنگین به ترتیب معادل ٩.٣ و g/MJ ١٥.٨و بین ١٣ تا g/MJ ٥٠ برای سنگ‌های رسی نفتی است.
با توجه به مصرف پایین انرژی در فرآیند تولید سه حامل گازهای متراکم، گاز بسترهای زغال‌سنگی و هیدرات‌های گازی، میزان آلاینده‌های فرآیند تولید این سه حامل کمتر از سایر منابع نامتعارف است. برخی منابع میزان آلودگی فرآیند غنی‌سازی برای تولید هر بشکه نفت حاصل از فرآوری بیتومین ناشی از شن‌های نفتی را بین ٦٢ تا ١٦٤ کیلوگرم دی‌اکسیدکربن برآورد کرده‌اند. این منابع، میزان انتشار آلاینده در روش حفاری درجا را بین ٩٩ تا ١٧٦ کیلوگرم به ازای هر بشکه برآورد کرده‌اند. این میزان آلاینده ٣,٢ تا ٤.٥ برابر آلاینده‌های ناشی از تولید هر بشکه نفت متعارف در آمریکای‌شمالی معرفی شده است. آثار منفی تولید نفت یا گاز از منابع نامتعارف را باید در کنار تعهدات بین‌المللی کشورهای تولید‌کننده مورد توجه قرار داد. کانادا، به‌عنوان یکی از صاحبان منابع وسیع نفت و گاز نامتعارف، یکی از ٣٩ کشور صنعتی است که براساس پیمان کیوتو متعهد گردیده میزان آلاینده‌های ناشی از گازهای گلخانه‌ای را به سطحی معادل ٦‌درصد کمتر از میزان آلاینده‌های‌ سال ١٩٩٠ کاهش دهد.
هزینه‌های تولید
مطالعات و منابع موجود نشان می‌دهند، هزینه تولید نفت فوق سنگین در دامنه ٦,٦ تا ١٣.١ دلار برای هر گیگاژول قرار می‌گیرد. این بدین معنی است که هزینه تقریبی تولید معادل یک بشکه نفت خام، در دامنه ٤٠ تا ٨٠ دلار قرار دارد. با توجه به پیچیدگی بالاتر فرآیند استخراج و تولید و ارزش حرارتی کمتر حجم معینی نفت حاصل از توده‌های رسی متراکم در مقایسه با نفت فوق سنگین، انتظار می‌رود تولید نفت از سنگ‌های رسی نفتی پرهزینه‌تر باشد. هزینه تولید این حامل بین ٨.٢ تا ١٩.٧ دلار برای هر گیگاژول گزارش شده است. به عبارت دیگر هزینه تولید معادل یک بشکه نفت خام، در دامنه ٥٠ تا ١٢٠ دلار قرار دارد.
به‌جز موارد استثنا، هزینه تولید هر گیگاژول منابع نفت متعارف در دامنه ١,٦ تا ٦.٦ دلار، یعنی بین ٩ تا ٤٠ دلار برای هر بشکه، قرار می‌گیرد. هزینه‌های تولید گازهای نامتعارف برای گازهای متراکم در دامنه ٢.٦ تا ٧.٦ دلار برای هر گیگاژول، ٣.٨ تا ٧.٦ دلار برای هر گیگاژول گاز بسترهای زغال‌سنگی و ٣.٨ تا ٨.٦ دلار برای هر گیگاژول سنگ‌های رسی گازی است. هزینه تولید منابع گازی متعارف در دامنه ٠.٥ تا ٥.٧ دلار برای هر گیگاژول قرار می‌گیرد.
باید توجه داشت هزینه تولید تنها بخشی از قیمت بازار محسوب می‌شود. هزینه انجام معامله، هزینه حمل‌ونقل (شامل بیمه)، مالیات بر مصرف انرژی و در نهایت تأثیر بهبود ضریب امنیت تأمین انرژی نیز می‌توانند بر قدرت رقابت‌پذیری منابع مختلف تولید نفت تأثیرگذار باشند.
عدم قطعیت در توسعه و تولید منابع نامتعارف
تولید نفت خام از منابع نامتعارف نیز با عوامل متعددی مواجه است که موجب تشدید عدم اطمینان می‌شوند. برخی مطالعات عوامل عدم اطمینان در تولید و عرضه نفت خام نامتعارف را در گروه‌های مختلفی مانند فناوری، منابع، رقابت، سطح تقاضا، مسائل زیست‌محیطی و اجتماعی و ... دسته‌بندی کرده‌اند. اساسا یکی از ملاک‌های تفاوت نفت خام متعارف و نامتعارف، سطح فناوری مورد نیاز برای اکتشاف و تولید نفت خام است. فناوری لازم برای تولید منابع نامتعارف از پیچیدگی بالاتری برخوردار است. علاوه بر اهمیت ابداع فناوری موردنیاز برای اکتشاف و تولید نفت از منابع نامتعارف، امکان دسترسی به این فناوری بین کشورهای مختلف دارنده منابع نامتعارف نیز تعیین‌کننده است. بنابراین فناوری یکی از عوامل ایجاد و تشدید عدم اطمینان در این حوزه است. تولید منابع نامتعارف، مستلزم وجود منابع مختلفی ازجمله آب، انرژی، مالی، انسانی و ... است. دسترسی به این منابع و تداوم آن معمولا با عدم قطعیت همراه است. با فرض دسترسی به فناوری و منابع لازم، رقابت در تأمین انرژی به شیوه‌های دیگر می‌تواند موجب بروز عدم اطمینان شود. تولید نفت خام از منابع نامتعارف، علاوه بر آلودگی‌های ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی، در سمت عرضه می‌تواند موجب آلودگی خاک، سفره‌های آب زیرزمینی و آب‌های جاری، تشدید برخی بیماری‌ها در انسان و آلودگی هوا شود. این امر می‌تواند موجب ایجاد و تشدید واکنش‌های اجتماعی شود. در بخش تقاضا، تغییرات تقاضای مصرف‌کنندگان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تولید نفت از منابع نامتعارف مستلزم هزینه‌های بالای معینی است. در صورتی که در این سطح قیمت، تقاضا از کفایت لازم برخوردار نباشد، امکان بازگشت سرمایه‌گذاری‌های انجام شده وجود نخواهد داشت. بنابراین بخشی از عوامل عدم اطمینان نیز به این حوزه برمی‌گردد.
تهدید منابع متعارف
منابع نامتعارف، از جهات مختلف، بر معادلات جهانی بازار انرژی آثار قابل توجهی بر جای
خواهند گذاشت. توزیع نامتقارن این منابع نسبت به منابع متعارف، می‌تواند بر قدرت و نفوذ کشورهای دارنده منابع متعارف تأثیر منفی بگذارد. از سوی دیگر وجود همزمان منابع نامتعارف و فناوری تولید نزد کشورهای غربی به‌ویژه ایالات متحده می‌تواند موازنه قدرت مبتنی بر انرژی را به نفع این کشور و هم‌پیمانان آن تداوم دهد. تولید انرژی از منابع نامتعارف، تابه‌حال، پرهزینه‌تر و دارای آثار نامطلوب زیست‌محیطی بوده است. با این حال ورود اغلب میادین نفتی جهان به دوره‌های دوم و سوم که موجب افزایش معنی‌دار هزینه‌های تولید نفت متعارف شده و آثار منفی زیست‌محیطی تولید نفت خام از این منابع را افزایش می‌دهد، شرایط را به نفع منابع نامتعارف تغییر خواهد داد. باید به این نکته توجه داشت به موازات گرایش به سمت منابع نامتعارف و پذیرش هزینه‌های بالای تأمین انرژی از طریق این منابع و آثار جانبی منفی ناشی از آن، زمینه مساعدی برای رشد تأمین انرژی از طریق منابع تجدیدشونده فراهم خواهد شد. قابلیت اتکا به داده‌ها و اطلاعات منتشرشده در این زمینه هنوز به‌طور جدی بررسی نشده است با این حال درجه اطمینان بالا در مورد وجود و امکان تولید اقتصادی از منابع متعارف یا بر عکس آن دو استراتژی کاملا متفاوت پیش روی کشورهای دارنده ذخایر نفت و گاز متعارف قرار خواهد داد. سوال اصلی این است که آیا این کشورها، به قدر کافی در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند؟

کیومرث حیدری مشاور پژوهشگاه نیرو