الغاز من المصادر غير التقليدية: ميثان طبقة الفحم الحجري (2 من 2)

الصين اهتمت بمصادر ميثان الفحم الحجري، حيث حددت ميثان طبقة الفحم الحجري كواحد من 16 مشروعا رئيسيا ضمن “الخطة الخمسية” الحالية. هذه الخطة تهدف إلى إنتاج عشرة مليارات متر مكعب (350 مليار قدم مكعب) بحلول عام 2010، 30 مليار متر مكعب (1060 مليار قدم مكعب) بحلول عام 2015 و50 مليار متر مكعب (1765 مليار قدم مكعب) بحلول عام 2020. الولايات المتحدة لديها صناعة متقدمة لإنتاج ميثان طبقة الفحم الحجري، التي تعتمد على عشرة أحواض منتجة رئيسة. معظم الولايات الـ 48 السفلى تم استكشاف ميثان طبقة الفحم الحجري المحتملة فيها. لكن موارد ولاية ألاسكا من الميثان لم يتم التحقق منها بصورة كبيرة بعد، حيث تشير التقديرات إلى وجود ما يزيد على 30 تريليون متر مكعب من الميثان فيها (ألف تريليون قدم مكعب). أستراليا تحتل المرتبة الثانية بعد الولايات المتحدة في إنتاج غاز الفحم. بدأ الإنتاج التجاري فيها في منتصف تسعينيات القرن الماضي على نطاق صغير، لكن بحلول عام 2008 ، تم إنتاج أربعة مليارات متر مكعب (140 مليار قدم مكعب) من غاز الفحم ، أي بزيادة قدرها 39 في المائة مقارنة بالعام السابق. الهند لديها احتياطيات كبيرة من الفحم الأكثر ملاءمة لإنتاج غاز الفحم. رواسب الفحم العميقة التي لا يمكن الوصول إليها من جراء عمليات التعدين التقليدية، تقدم أيضا فرصا لتطوير ميثان طبقة الفحم الحجري. في عام 1997، وضعت الحكومة الهندية سياسة لإنتاج ميثان طبقة الفحم الحجري وخصص لها عدد من المواقع للاستكشاف، حيث إن الإنتاج التجاري لغاز الفحم بدأ في عام 2007. العملاق النائم فيما يتعلق بميثان طبقة الفحم الحجري هو روسيا، حيث تراوح تقديرات الموارد من الميثان بين 17 و80 تريليون متر مكعب (600 و2.825 تريليون قدم مكعب). لكن حتى العام الماضي لا يوجد سوى آبار قليلة حفرت في روسيا لتقييم القدرة على الإنتاج التجاري من هذه المصادر. لكن هذا الوضع قد تغير الآن لأسباب سياسية واقتصادية تتعلق بالسوق. حيث إن إنتاج الغاز الطبيعي التقليدي في النصف الغربي من روسيا يباع في أوروبا. بينما يمكن استغلال موارد ميثان طبقة الفحم الذي يتركز في وسط سيبيريا للصناعة الثقيلة في وسط روسيا، وتحرير مزيد من الغاز التقليدي ليتم بيعها إلى الغرب. في هذا الجانب تم أخيرا افتتاح أول مشروع لاستخراج الميثان من طبقات الفحم الحجري في مدينة كيمروفو في سيبيريا، حيث تم تصميم وتطبيق تكنولوجيا فريدة من نوعها لاستخراج غاز الميثان من طبقات الفحم الحجري. لكن مع هذا التطور التقني العالمي في هذا المجال، لا تزال هناك بعض التحديات والمعوقات التي تواجه صناعة إنتاج غاز الميثان من طبقة الفحم من أي حوض. هذه التحديات تشمل نواحي اقتصادية، جيولوجية، لوجستية وتشغيلية مختلفة. واحد من الاعتبارات الرئيسة في هذه الصناعة هو كيفية التعامل مع كميات المياه المنتجة. من الناحية البيئية، غاز الميثان يعتبر من أنظف المواد الهيدروكربونية عند الاحتراق، وعليه يوفر ميثان طبقة الفحم الحجري مصدرا بديلا للطاقة النظيفة. لكن المخاوف قد ازدادت حول الأثر البيئي الناتج عن عمليات إنتاجه. حيث عملية التعامل مع كميات المياه المنتجة تعد من أكثر الجوانب تكلفة ضمن عمليات تطوير والإنتاج. في معظم الأحواض الرئيسية في إنتاج ميثان طبقة الفحم، إنتاج المياه يعتبر ناتجا عرضيا ضروريا ضمن عمليات الإنتاج. نوعية المياه المنتجة، تراوح بين نظيفة بما يكفي للشرب ومياه تحوي مستويات غير مقبولة من المواد الصلبة الذائبة للتصريف السطحي، هذا يعتمد بدرجة كبيرة على جيولوجيا طبقة الفحم نفسها. كما أن نسبة الأوكسجين المذاب في المياه المنتجة تكون عادة منخفضة أيضا، لذلك حتى مع انخفاض المواد الصلبة الذائبة في الماء، يجب أن تتم تهوية المياه المنتجة قبل عملية تصريفها في الأنهار. كما أن استخدام المياه المنتجة في عمليات الري قد تكون محفوفة بالمخاطر إذا لم تحسن إدارتها، ذلك لأن المواد الصلبة المذابة يمكن أن تسبب أضرارا بالغة في التربة. عليه المياه المنتجة ذات المحتوى العالي من المواد الصلبة يجب أن يتم حقنها في المياه الجوفية المالحة العميقة بعيدا عن مصادر المياه العذبة الصالحة للشرب. تشوه سطح الأرض نتيجة شق الطرق، عمل منصات الحفر، مد خطوط الأنابيب وبناء مرافق الإنتاج، ما يؤثر سلبا في المناطق التي يتم فيها تطوير مكامن ميثان طبقة الفحم الحجري. استخدام الآبار المتعددة الأطراف المحفورة من منصة واحدة هي البديل الذي يقلل من هذا التأثير. الآثار السلبية لعمليات إنعاش وإكمال الآبار تحت سطح الأرض الخاصة بمكامن ميثان طبقة الفحم يجب أن تؤخذ هي الأخرى بنظر الاعتبار. في مكامن الغاز التقليدية، إذا امتد الكسر خلال عمليات التكسير، لتحفيز وزيادة إنتاجية الآبار، خارج منطقة المكمن الغازي سيؤثر فقط على معدلات الإنتاج. لكن بسبب العمق الضحل في كثير من مكامن غاز الفحم، امتداد الكسر خارج منطقة المكمن سوف يؤثر أيضا على طبقات المياه الجوفية العذبة. لمجابهة هذا التحدي توصلت الصناعة إلى إنتاج سوائل خاصة بعمليات التكسير للمكامن الضحلة صديقة للبيئة. كما طورت أساليب مختلفة لتقييم المواصفات الصخرية للمكامن بصورة دقيقة للتقليل من إمكانية حدوث ذلك. لكن بالتخطيط السليم واتباع الأساليب التقنية المتطورة يمكن التقليل من الآثار البيئية لإنتاج غاز الفحم وتعزيز الجوانب الخضراء من تطورها. على سبيل المثال استخدام تقنيات الحفر المبتكرة يمكن أن يقلل الأضرار على سطح الأرض. كما أن فهم خصائص الصخور المكمنية بصورة أفضل سيحسن من أداء عمليات التحفيز. كل هذه الخيارات، إضافة إلى الإدارة المسؤولة في التعامل مع المياه المصاحبة لعمليات الإنتاج، ستقلل من تأثير عمليات تطوير وإنتاج غاز الفحم على النظم الإيكولوجية القائمة. كما يمكن أن تلعب صناعة الميثان من الفحم في المستقبل دورا كبيرا في عمليات احتجاز غاز ثاني أوكسيد الكربون وتخزينه. حيث إن هناك عددا من مشاريع ميثان طبقة الفحم المعزز (مشابهة لمشاريع إنتاج النفط المعزز-EOR) قامت بدراسة إمكانية استخدام طبقات الفحم غير المعدنة أو مكامن غاز الفحم المستنفدة لتخزين غاز ثاني أكسيد الكربون. ذلك أن المواد العضوية التي تشكل الفحم عموما يكون لها تقارب أقوى مع غاز ثاني أكسيد الكربون من غاز الميثان فتعمل على إزاحته من الفحم. في عملية مشابهة لإنتاج النفط المعزز، يتم ضخ غاز ثاني أكسيد الكربون في طبقات الفحم الذي يمتص بواسطة الفحم مزيحا ومحررا غاز الميثان. إن مشاريع ميثان طبقة الفحم المعزز تقدم فائدة في تخزين غاز ثاني أكسيد الكربون، وفي الوقت نفسه تساعد أيضا على زيادة استخلاص غاز الميثان. الدراسات في هذا المجال انتقلت من مرحلة جمع المعلومات والتحليل إلى مرحلة التطبيق الريادي، والنتائج حتى الآن مشجعة.