مهندس البترول في أرامكو السعودية.. ما مهمته؟

قليلة هي المسارات الوظيفية في عالم اليوم التي تتيح لأصحابها مجموعة من الأدوار الحيوية والمتنوعة، كتلك التي يضطلع بها مهندسو البترول في الاقتصاد العالمي.. فمع استمرار توقع ارتفاع الطلب العالمي على النفط والغاز ومنتجاتهما على المدى البعيد، تزداد أهمية الدور الذي يؤديه مهندسو البترول في ضمان تلبية ذلك الطلب ونشر التقنيات الجديدة وإدارة التكاليف والمخاطر وحماية البيئة والمحافظة على مستقبلٍ اقتصادي آمن للعالم.
البترول
يربط معظم الناس البترول بوسائل النقل باعتباره مصدر وقودها، ولكن البترول لا يُستخدم للحصول على الوقود فقط، فهناك الآلاف من المنتجات الحيوية اليومية المشتقة منه، حيث يستطيع برميل البترول الواحد المكون من 42 جالونًا أن ينتج 20 جالونًا من البنزين، وأربعة جالونات من وقود الطائرات، فيما تتحول الجالونات الثمانية عشر الباقية إلى منتجات مثل المذيبات، والأحبار، والإطارات، وزيت المحركات، والطلاءات المنزلية، ومواد التسقيف، وغسول اليد، والشموع، والشامبو، والمواد الحافظة، ومعجون الأسنان، وصمامات القلب، ومضادات التجمد، والنظارات الطبية، وغير ذلك كثير.
كل هذه المنتجات البترولية والمنتجات المرتبطة بها تأتي من مواد هيدروكربونية موجودة في باطن الأرض، وتتطلب تدخًلا بشرياً لإنتاجها. وتتكون هذه المواد الهيدروكربونية نتيجة تحلل المواد العضوية على مدى ملايين السنين. وعليه، فإن الوقود أو الطاقة المستمَدة من هذه المواد تُعد طاقة «غير متجددة»، بمعنى أن أي استنزاف لهذه المواد الهيدروكربونية لا يمكن تجديده في المستقبل المنظور.
هندسة البترول
هندسة البترول هي المجال المعني فيما يتعلق باستكشاف وإنتاج مختلف المواد الهيدروكربونية لاسيما النفط الخام والغاز الطبيعي، باعتبارهما من أهم مصادر الطاقة.
والاستكشاف هو المرحلة التي تسبق العثور على الموارد الهيدروكربونية، وهي مهمَّة يتم تنفيذها بشكل رئيس من قبل علماء الجيولوجيا بالتعاون مع مهندسي البترول، ثم تحوَّل هذه الموارد المكتشفة إلى مهندسي البترول المسؤولين عن التطوير والإدارة والأعمال والإنتاج.
وقد نشأت هندسة البترول كتخصص أكاديمي في عام 1914م في المعهد الأمريكي للتعدين ومعالجة المعادن، ومُنحت أول درجة في هذا التخصص من جامعة بيتسبرغ في عام 1915م.
ويُعد عدد الطلاب في مجال هندسة البترول منخفضاً بالمقارنة مع غيره في المجالات الهندسية المعروفة مثل الهندسة الميكانيكية أو الكهربائية. وبالتالي فإن هناك طلباً كبيراً على مهندسي البترول في جميع أنحاء العالم.
المكمن
عدنان الكنعان، مدير إدارة مكامن الغاز في ارامكو السعودية، تخرج في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن ثم التحق بالعمل في ارامكو السعودية عام 1997، ويملك خبرة قدرها 18 عاماً في مجال مكامن الزيت والغاز، وقد تم اختياره رئيساً للمؤتمر الدولي لتقنية البترول عام 2013، يقول عدنان:
المكمن هو أحد أكثر المصطلحات شيوعاً في هندسة البترول، وهو خزان صخري طبيعي كبير في باطن الأرض تهاجر إليه المواد الهيدروكربونية وتستقر فيه على عمق آلاف الأقدام تحت درجات بالغة الشدة من الضغط والحرارة، وتحدُّه طبقات صخرية كَتِيمَة ومصمتة من فوقه ومن تحته لاحتواء النفط والغاز.
والمكون الرئيس للمكمن هو الصخر الكربوني والحجر الرملي، وهي صخور لها كيمياء وخصائص مختلفة، فهي مغلقة بإحكام. ويوجد النفط والغاز في الفراغات المسامية الدقيقة جداً لنسيجها الصخري. وعندما تتصل هذه الفراغات المسامية ببعضها بحيث يمكن للسوائل أن تنتقل من مجموعة مسامية إلى أخرى، فإنها تصبح صخوراً نفاذية، وبقدر زيادة درجة النفاذية تزداد احتمالات تدفق النفط والغاز. ويتدفق النفط والغاز من المكمن ويصل إلى ثقب البئر بسبب فارق الضغط بين المكمن والبئر، ما يجعله مكمنًا منتجًا للمواد الهيدروكربونية.
مهندس البترول
ويؤكد الكنعان أن مهندس البترول يعمل في تصميم واختبار وتنفيذ طرق إنتاج البترول من باطن أرض اليابسة وأرض البحر. ويشارك مهندسو البترول في تأكيد الوجود التجاري للنفط أو الغاز، وتحديد مواقع الحفر، وتصميم المنتجات، من خلال تضافر جهودهم مع جهود التخصصات الهندسية الأخرى، والمساهمة في تطوير البرمجيات لمراقبة وتشغيل المعدات ومحاكاة تدفق النفط والغاز عبر المكمن، وتخطيط تطوير الحقل، والإشراف على استخراج ومعالجة النفط.
ويمتلك مهندس البترول مزيجًا من المهارات المختلفة في الرياضيات، والكيمياء، والجيولوجيا، والفيزياء، والمالية، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى مهارات هندسة البترول الأساسية. وتتداخل هندسة البترول مع عديد من التخصصات الهندسية الأخرى مثل الهندسة الكيميائية، والمدنية والميكانيكية، غير أنها معنية في المقام الأول بتقييم وإنتاج النفط والغاز من المكامن وإتاحته للمستهلك في أشكال ومراحل مختلفة.
ونظرًا لاتساع نطاق هندسة البترول، أصبح من الواضح عدم قدرة أي شخص على القيام بكل المهمات في هذا المجال. وعليه، فإن مهمات هندسة البترول تنقسم وبصورة رئيسة إلى ثلاث فئات هي: التنقيب والإنتاج، والتكرير والمعالجة، والتسويق والتوزيع. وتدخل عملية الاستكشاف الأولى للآبار وتطورها لاحقًا ضمن فئة التنقيب والإنتاج، فيما تشمل أعمال التكرير والمعالجة والتوزيع جميع شبكات الأنابيب المعقدة لنقل النفط والغاز من الآبار إلى معامل التنقية والمصافي وغيرها من المنشآت وصولًا إلى التكرير النهائي وتجهيز النفط الخام وتنقية الغاز الطبيعي ومعامل البتروكيميائيات واستخلاص المنتجات من النفط والغاز. وتُعد عملية تحديد الحقل (ترسيم حدوده)، وتطويره من خلال حفر عددٍ كافٍ من الآبار، وضمان تحقيق أهداف إنتاج النفط والغاز على النحو الأمثل وبصورة اقتصادية، وإدارة المكمن بحكمة باستخدام استراتيجيات الإنتاج السليمة، كل ذلك؛ من المهمات الأساسية لمهندسي التنقيب والإنتاج، فهم المسؤولون عن ضمان أطول فترة إنتاجية للمكمن من خلال تطبيق أنسب تقنيات الهندسة وعلوم الأرض مع الالتزام التام بالسلامة والأنظمة البيئية.
وهناك أربعة مجالات ضمن اهتمام مهندس البترول وهي: العثور على النفط والغاز، وتقييم إمكانات إنتاجهما، وتعظيم الاستخلاص والنقل والتخزين. وتشمل التخصصات الرئيسة التصميم، والإشراف وإدارة أعمال الحفر والإنتاج التي تكلف ملايين من الدولارات، وأداء الاختبارات المعملية، والدراسات، والتجارب لفهم المكمن وأساليب الاستخلاص المعزز، وتطوير نماذج المحاكاة الحاسوبية لتحديد عملية الاستخلاص المثلى.
تخصصات مختلفة
ويشير المهندس عدنان الكنعان إلى أن مهندسي التنقيب والإنتاج ينقسمون وفقًا لتخصصاتهم، فبعضهم يتخصص في هندسة الحفر وهم المسؤولون عن التصميم والحفر الفعلي للآبار، ويتخصص البعض الآخر في هندسة الإنتاج وهم المسؤولون عن ضمان إنجاز وربط الآبار بمعامل المعالجة وإدارة عمليات الإنتاج وتحسين نفقات التشغيل.
وهناك مهندسو «تحفيز» الآبار وهم المسؤولون عن "تكسير" وتجديد الآبار لتعزيز إنتاجيتها، ما يجعل المكامن غير التقليدية قابلة للإنتاج بصورة تجارية، ومهندسو «المكامن» المسؤولون عن إجراء تقييم كامل لخصائص المكمن وإمكاناته وتوقع معدلات إنتاج النفط والغاز فيه.
وتُعد إدارة المكامن النفطية من الفروع الرئيسة لهندسة البترول. وتشمل أعمالها: التطوير الشامل للحقل وتخطيطه، وتعظيم قيمته، وتقييم أدائه، وضمان سلامته. وهذا التخصص هو المسؤول عن توريد واستدامة جزء كبير من طاقة العالم.
ومن بين جميع جوانب هندسة البترول، تُعد هندسة إدارة المكامن التي تتألف أساساً من مهندسي المكامن، هي السلطة النهائية المسؤولة عن توريد النفط لأي بلد. ويضع مهندسو إدارة المكامن توقعاتٍ لخطط التشغيل وخطط العمل السنوية والخمسية عن طريق إدارة نماذج المحاكاة المعقدة، والتي تشمل تصميم واستراتيجية تطوير الحقل، والتوجيه الأمثل للحفر ومواصفات الآبار، وأداء الإنتاج، واستدامته لفترات طويلة والميزانية المالية. ويعمل هؤلاء المهندسون في المكاتب، ويتضمن عملهم، في جزء كبير منه، التعامل مع مهندسي الحفر، ومهنيي تسجيل خصائص المكمن والعينات الجوفية، وعلماء المختبر، ومسؤولي تقنية إتمام الآبار وتحفيزها وتقنيات الإنتاج، لضمان استمرار تطوير الحقل وفقًا للتصميم والاحتياجات.
مهندس ادارة المكامن
المهندس حمود العنزي، يشغل منصب الناظر الإداري بقسم المكامن في أرامكو السعودية، تخرج في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن عام 1994 والتحق بالعمل في أرامكو السعودية في نفس العام، حصل على درجتي الماجستير والدكتوراة في عامي 1999 و2003 في هندسة البترول من جامعة تكساس بالولايات المتحدة الأمريكية، يقول حمود:
يمكن لمهندس إدارة المكامن، الذي يتعامل مع تعزيز إنتاجية الآبار وتصميم تطوير الحقل وإدارة وتحسين أداء المكمن، أن ينفق حياته المهنية في بيئة مكتبية مع زيارات نادرة لمرافق الأعمال. أما مهندس الإنتاج، الذي يتعامل مع إنجاز الآبار ومحاكاة المكامن والمنشآت السطحية، فتنقسم حياته المهنية بين مواقع المكاتب والأعمال. ويحتاج مهندس الحفر المسؤول عن الحفر الفعلي للبئر في الغالب إلى البقاء في الموقع خلال المدة الزمنية المخصصة له. ويمكن لمهندس الحفر ذي الخبرة أن يعمل في تصميم الآبار وتحسين التقنيات والإشراف على الأعمال وإدارة الخدمات اللوجستية، وبالتالي إنفاق كثير من الوقت في المكتب.
وبالعودة للحديث عن مهندس البترول فإنه وخلال التدريب والمهمات الأولية، يقوم بالاطلاع على أعمال الحقول والأعمال المكتبية مثل منشآت التصنيع، ومعامل الإنتاج، ومواقع الآبار، والمختبرات ومراكز الحوسبة. ويمكن لمهندسي البترول العمل في المكاتب أو في الحقول أو فيهما معاً اعتماداً على التخصص ومجال التركيز.
وعندما تُذكر هندسة البترول، فإنها تشير في الغالب إلى أعمال التنقيب والإنتاج. أما مهندسو التكرير والمعالجة، فيُطلق عليهم في الغالب اسم مهندسي البتروكيميائيات. فهم الأكثر مهارة في مجال السوائل والكيمياء وهم المسؤولون عن الفرز السليم لمكونات النفط الخام ومعالجته وتنقيته، وتشغيل محطات التكرير، والعمل على تحويل المواد النفطية الخام وتطويرها، وإنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات والسلع والمواد الكيميائية المتخصصة بما في ذلك الأدوية.
ومع تزايد الطلب على الطاقة البديلة، يجد بعض مهندسي البترول وبشكل استباقي التحول بمواهبهم للعمل على منتجات الطاقة النظيفة التي تنتج كميات أقل من انبعاثات الكربون.
المكمن التقليدي وغير التقليدي.
ثمَّة جانب آخر من هندسة البترول يتعلق بالتحليل المالي لكل مشروع، حيث يتعين على مهندسي البترول قياس الجدوى المالية والاقتصادية للعملية برمتها، كما تُعد عملية تنظيم وتكامل وتحليل البيانات من الأساسيات في قيام المهندسين بتنفيذ مثل هذه التقييمات.
يقول حمود " أمام مهندسي البترول مستقبل مليء بالتحديات والفرص. فبالإضافة إلى العمل في الحقول البرية التقليدية يتعين عليهم تطوير وتطبيق التقنيات الجديدة لاستخلاص المواد الهيدروكربونية من حقول النفط والغاز البحرية وكذلك حقول النفط والغاز الصخري غير التقليدي ورمال القار والغاز المستخرج من الطبقات قليلة المسامية والنفاذية، كما يجب عليهم استخدام تقنيات جديدة بما ذلك دعم الوسائط الثانوية والمتخصصة في عملية الاستغلال لاستخلاص النفط والغاز في باطن الأرض بعد استنفاد طرق الإنتاج التقليدية. ويمكن أن تشمل هذه الأساليب حقن المواد الكيميائية في المكمن لتحفيز تدفق النفط أو استخدام تقنيات الاحتراق والتدفئة الموضعية لجعل النفط الثقيل في الخزان أقل وزنًا ومن ثم أكثر سهولة في التدفق من البئر.
وفي الممارسة العملية، ينطبق مصطلح «النفط والغاز التقليدي» أو «الموارد التقليدية» على النفط والغاز القابل للاستخراج من خلال أعمال الحفر والإنجاز والتثقيب عن طريق الضغط الطبيعي للمكمن أو من خلال إحداث هذا الضغط بصورة اصطناعية.
وبعد أن يستمر المكمن في الإنتاج لفترة طويلة من الزمن – تستمر لعقود في العادة – يمكن أن ينخفض الضغط الطبيعي للآبار بما لا يسمح بإنتاج الكميات المتبقية من النفط والغاز، وعندها تستخدم تقنيات استخلاص مختلفة لتعزيز الإنتاج قد تشمل حقن المياه والغاز أو آليات الضغط المتطورة، ولكن تظل حقول النفط والغاز هذه حقولًا تقليدية.
أما المكامن غير التقليدية فهي تلك المكامن التي لا يمكنها الإنتاج بصورة تجارية إلا عن طريق استخدام طرق الحفر المتطورة وأعمال التكسير الهيدروليكي واسعة النطاق منذ البداية المبكرة لعملية تطوير تلك المكامن. وبخلاف الحقل التقليدي، يتطلب الحقل غير التقليدي حفر عدد أكبر بكثير من الآبار، كما أن معدلات إنتاجه أقل بكثير مما يتطلب تطبيق عديد من تقنيات التحسين لخفض تكلفة المشروع وجعله مشروعًا اقتصاديًا.
وفي الحالتين، يكون التخطيط والتصميم الدقيق إلى جانب تطبيق تقنيات بالغة التطور أمرًا لازمًا لاستخلاص النفط والغاز بصورة تجارية واقتصادية.
مهندس البترول وتقدير "الاحتياطيات"
ويؤكد حمود أن «الاحتياطيات» مصطلح مهم وغالبًا ما يستخدم من قبل مهندسي البترول، ويُقصد به كمية الهيدروكربونات التي يمكن إنتاجها بصورة تجارية في ظل القيود التقنية الحالية من حقل معين، وهي لفظ مرادف بشكل وثيق لتعبير الطاقة الإنتاجية القصوى التقديرية. ويمكن أن تزيد الاحتياطيات مع مرور الوقت بسبب تحسُّن وتطور القدرة الفنية وتطبيق الأفكار المبتكرة وتخفيض التكلفة واتساع منطقة التطوير أو الزيادة الحجمية للحقل. ويستطيع مهندسو البترول تحديث عمليات تحديد الحقل بصورة مستمرة وإعادة حساب تقديرات احتياطيات النفط والغاز وطاقة الإنتاج مع ازدياد البيانات التي يحصلون عليها طوال مرحلة التطوير.
من داخل الكهف الافتراضي في مركز التنقيب في أرامكو السعودية يمكن معرفة شكل البئر من الداخل
طلاب سعوديون يجرون تجارب كيميائية في مختبر جامعة البترول والمعادن في مارس 1965
مهندس جيولوجي سعودي يقوم بعمليات مسح جيولوجي لمعرفة طبيعة الصخور بالمنطقة
مهندسان سعوديان في أرامكو السعودية يتناقشان حول عينة من الصخور