التحق بالجامعة
الانتقال إلى الجامعة
انضم إلينا
وظائف أعضاء هيئة التدريس
رؤيتنا
المجلة العلمية
عد منصة موارد الطاقة الجوفية والمعادن مرفقًا فريدًا، يمتد على مساحة تزيد عن 3,200 متر مربع، مخصصًا لإجراء أبحاث رفيعة المستوى في مجالات هندسة البترول والطاقة الجوفية والخامات المعدنية وسلامة الآبار وضمان التدفق. وتشكل مختبرات منصة موارد الطاقة الجوفية والمعادن ركيزة أساسية لاستراتيجية كاوست وإمكاناتها البحثية، إذ تعمل أصولها المخبرية -جنبًا إلى جنب مع مختبرات كاوست الأساسية ذات المستوى العالمي- على تمكين أعضاء هيئة التدريس والباحثين وزملاء ما بعد الدكتوراه والطلبة من تخطي حدود البحث في مجال الطاقة الجوفية واستكشاف الموارد المعدنية في المملكة، وهكذا تضع المنصة الأساس للاكتشافات العلمية المستقبلية والتنمية الاقتصادية. ويتألف طاقمها من مدير منصة متمرس وثلاثة مختصين ذوي خبرة عالية في المختبرات. ويضمن هذا الفريق المتمرس سلامة المختبرات ودعم برامج الاختبار وتدريب المستخدمين وصيانة الأجهزة الفريدة والمتقدمة للمنصة، بما يضمن جاهزيتها الكاملة على الدوام. وهذا يضمن بدوره تقديم المنصة نتائج بحثية دقيقة وموثوقة وذات أثر فعّال ويمكن تكرار تحقيقها.
توفر منصة موارد الطاقة الجوفية والمعادن المزايا التالية:
الشركة المُصنِّعة : MetaRock نستخدم نظام اختبار ثلاثي المحاور من MetaRock مُصمَّمًا كحل بحثي لتقييم الخصائص الميكانيكية للصخور. يتكون النظام من هيكل تحميل مبتكر بسعة 200,000 رطل يعتمد على مسمارَي كُرات متوازيين عاليي الدقة، مع وعاء اختبار ثلاثي المحاور يتحمل ضغطًا مرتفعًا (20,000 رطل لكل بوصة مربعة) ودرجة حرارة (160 درجة مئوية). كما يتضمن النظام أجهزة قياس صوتية بالموجات فوق الصوتية وحلقتين لضغط المسام الداخلي تعزز إمكانيات الاختبار والمراقبة. ويتميز ببرنامج مخصص يساعد في إجراء تسلسلات اختبار دقيقة ودورات تحميل/تفريغ آلية بالكامل. يمكن تعريض عينات الصخور (حتى قطر 1.5 بوصة وطول 3 بوصات) لظروف واقعية من الإجهاد والحرارة وضغط المسام، بما يحاكي الأوضاع السائدة على أعماق تصل إلى عدة كيلومترات، مما يتيح مراقبة السلوك الميكانيكي للعينات أثناء عمليات التحميل والتفريغ وتحليل النتائج. ويمثّل النظام أداة بحثية متقدمة لدراسة تشوّه الصخور واستخلاص المعايير الضرورية للتنبؤ الدقيق بسلوك المكامن الجيولوجية، بما يسهم في دعم قرارات الحفر والإنتاج وعمليات الحقن.
الشركة المُصنِّعة : Epslog يتيح جهاز اختبار الخدش الحساب والتسجيل التلقائي لما يلي: 1. نتائج اختبار الخدش (المقاومة ومنحنيات السرعة فوق الصوتية) 2. سرعة الموجات الصوتية الطولية وسرعة الموجات الصوتية المستعرضة 3. صور بانورامية عالية الدقة لعينات الصخور اللبّية 4. خدمة تكامل البيانات 5. التعرّف على الوجوه الرسوبية 6. رسم خرائط تباين الصخور 7. اختيار العينات الأسطوانية 8. تحليل انزياح العينات اللبّية 9. ضمان الربط الموثوق بين نتائج التحليل وسجلات الآبار
الشركة المُصنِّعة : MetaRock مم نظام فيضان العينات اللبّية الأساسي لإجراء اختبارات التدفق أحادي أو ثنائي الطور على عينات بقطر 1.0 أو 1.5 بوصة وطول يصل إلى 3 بوصات، عند درجات حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية، وضغوط محيطة تصل إلى 10,000 رطل لكل بوصة مربعة، وضغط مسام يصل إلى 2,000 رطل لكل بوصة مربعة. تشمل الاختبارات التي يمكن إجراؤها: 1. النفاذية النسبية للطورين (الحالة المستقرة وغير المستقرة) عند درجات حرارة مرتفعة بدقة عالية 2. قياس مدى تشبع الصخور بالسوائل لقياس حجم المسام ونسبة الفراغات في الصخور 3. حجم المسام ونسبة الفراغات، بالإضافة إلى نفاذية الصخور للسوائل والغازات 4. الخصائص الكهربائية للعينات: عامل التكوين (F) ومعامل التماسك (m) 5. معدل التدفق الحجمي (Qv) باستخدام طريقة Co/Cw 6. إزالة التشبع من العينة باستخدام صفيحة مسامية 7. مؤشر المقاومة الكهربائي I/Sw لتحديد معامل n 8. النفاذية النسبية في الحالة غير المستقرة 9. النفاذية النسبية في الحالة المستقرة
الشركة المُصنِّعة : MetaRock صُمم النظام المتقدّم للغمر اللبّي لإجراء اختبارات التدفق أحادي أو ثنائي الطور على عينات بقطر 1 أو 1.5 بوصة وطول يصل إلى 6 بوصات، عند درجات حرارة تصل إلى 120 درجة مئوية، وضغوط محيطة تصل إلى 10,000 رطل لكل بوصة مربعة، وضغط مسام يصل إلى 2,000 رطل لكل بوصة مربعة. تشمل الاختبارات التي يمكن إجراؤها: 1. التدفق المتجانس للسوائل بهدف تنظيف العينة 2. قياس مدى تشبع الصخور بالسوائل لقياس حجم المسام ونسبة الفراغات في الصخور 3. حجم المسام ونسبة الفراغات، بالإضافة إلى نفاذية الصخور للسوائل والغازات 4. الخصائص الكهربائية للعينات: عامل التكوين (F) ومعامل التماسك (m) 5. معدل التدفق الحجمي (Qv) باستخدام طريقة Co/Cw 6. إزالة التشبع من العينة باستخدام صفيحة مسامية 7. مؤشر المقاومة الكهربائي I/Sw لتحديد معامل n 8. النفاذية النسبية في الحالة غير المستقرة 9. النفاذية النسبية في الحالة المستقرة
الشركة المُصنِّعة : MetaRock صُمم النظام متعدد الوظائف المكوَّن من 10 خلايا لتمكين تنظيف العينات وتشبعها بالسوائل وإجراء اختبارات متنوعة أثناء تعرضها لإجهاد متساوِ الضغط من جميع الاتجاهات (isostatic stress). تشمل الاختبارات التي يمكن إجراؤها: 1. التدفق المتجانس للسوائل بهدف تنظيف العينة 2. قياس مدى تشبع الصخور بالسوائل لقياس حجم المسام ونسبة الفراغات في الصخور 3. حجم المسام ونسبة الفراغات، بالإضافة إلى نفاذية الصخور للسوائل والغازات 4. الخصائص الكهربائية للعينات: عامل التكوين (F) ومعامل التماسك (m) 5. معدل التدفق الحجمي (Qv) باستخدام طريقة Co/Cw 6. إزالة التشبع من العينة باستخدام صفيحة مسامية 7. مؤشر المقاومة الكهربائي I/Sw لتحديد معامل n (وفقًا لقانون آرتشي "Archie") 8. النفاذية النسبية في الحالة غير المستقرة
الشركة المُصنِّعة : MetaRock صُمم مقياس المسامية بالهيليوم من المستوى البحثي لقياس العينات الصعبة مثل الصخور الزيتية ومكامن الرمل منخفضة النفاذية للغاز، حيث تتطلب دقة قصوى. ويستخدم الجهاز طريقة تمدد الهيليوم لتحديد حجم حبيبات المواد المسامية بدقة. يتيح الجهاز الحساب والتسجيل التلقائي لما يلي: 1. كثافة الحبيبات 2. الحجم الكلي 3. حجم المسام 4. نسبة الفراغات
الشركة المُصنِّعة : MetaRock صُمم مقياس النفاذية في الحالة المستقرة SSK-400 لتجاوز التحديات المرتبطة بقياس العينات منخفضة النفاذية وتجنب الأخطاء الشائعة. يعمل الجهاز على قياس ما يلي: 1. نفاذية الغاز للعينات تحت تأثير الإجهاد 2. إجراء اختبارات متعددة عند متوسط ضغوط مسام مختلفة لقياس النفاذية المصححة بطريقة كلنكنبرغ "Klinkenberg"
الشركة المُصنِّعة : Bioline Scientific يُعد جهاز One Attension Theta لقياس زاوية التلامس تحت الضغط العالي مقياس تينسيومتر يعمل على قياس الرطوبة وسطح التوتر عند ضغوط ودرجات حرارة عالية في أبحاث تحسين استخلاص النفط. يتيح الجهاز إجراء تجارب واسعة النطاق تشمل: 1. دراسات السوائل والغازات 2. قياس التوتر السطحي 3. قياس التوتر البيني بين النفط والماء والماء المالح ومحاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي وثاني أكسيد الكربون 4. قياس زاوية التلامس 5. حساب الطاقة الحرة السطحية 6. تقييم رطوبة مادة الصخور لتحسين إنتاجية مكامن النفط
الشركة المُصنِّعة : Oxford Instruments تُعد النماذج ذات تردد 2 ميجاهرتز معيارًا صناعيًا للقياسات الروتينية لتوزيعات أوقات الاسترخاء والخصائص البتروفزيائية الأساسية، بينما تُستخدم النماذج ذات تردد 12 ميجاهرتز للقياسات الأكثر حساسية لتوزيعات أوقات الاسترخاء، مما يتيح إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي النووي على عينات اللبّ الصخري. وتتمكن هذه النماذج من إجراء ما يلي: 1. الدراسات البتروفزيائية المتقدمة باستخدام التدرجات المغناطيسية أحادية وثنائية البُعد، وإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي النووي ثلاثي الأبعاد لعينة اللب باستخدام التدرجات المغناطيسية ثلاثية الأبعاد 2. توزيع أحجام المسام 3. قياس المسامية الفعالة 4. قياسات حركة السوائل مثل: مؤشر السوائل الحرة (FFI)، كمية الماء المحتجز غير القابل للإزالة (BVI)، الماء الملتصق بجزيئات الطين (CBW)
الشركة المُصنِّعة : Tescan يُعَد جهاز CoreTom نظام تصوير مقطعي مجهري متعدد الدقة يستخدم للحصول على بيانات ثلاثية الأبعاد للبنية الداخلية للعينة دون إتلافها. وتشمل مواصفاته الرئيسية: مصدر أشعة X مفتوح الاتجاه (بجهد تشغيل من 30 إلى 180 كيلو فولت) بقدرة تشغيل قصوى 300 واط، وكاشفًا مسطحًا كبيرًا من السيليكون غير المتبلور (2856 × 2856 بكسل)، وتسعة محاور قابلة للتحريك لضبط المسافة بين المصدر والعينة والكاشف. ويتيح تكوين النظام مجموعة واسعة من التطبيقات مثل: 1. مخطط المسح الدائري القياسي 2. المسح الجماعي لمسح عدة عينات متتابعة 3. المسح المجزأ ودمج النتائج للعينات الطويلة خارج مجال الرؤية العادي 4. تحديد حجم منطقة الفحص للمسح عالِ الدقة لمناطق معينة 5. إمكانية تركيب أجهزة داخلية (مثل خلايا التدفق ووحدات الضغط 6. التصوير بالأشعة السينية الديناميكي (البُعد الرابع)
تتفاعل السوائل مع الصدوع والشقوق في باطن الأرض، وهو نظام معقد مترابط يجمع بين العمليات الفيزيائية والكيميائية عبر مستويات متعددة. يجمع البحث بين النمذجة الرياضية والحاسوبية والملاحظات المخبرية لكشف الأسس العلمية للاحتكاك وميكانيكا المسام. ينقسم البحث إلى ثلاث (3) مجالات: - الزلازل المستحثة: دور ضغط السوائل في استقرار الصدوع - أنظمة الطاقة الحرارية الجوفية المحسّنة: كيفية تفاعل السوائل مع الشقوق ومدى تأثير هذا التفاعل في خصائص الاحتكاك والتدفق - النمذجة متعددة المقاييس: آلية نشوء الزلازل وعمليات التصدع الصخري تشمل مستويات مكانية وزمنية متعددة، حيث غالبًا ما تؤثر عمليات أحد المستويات في سلوك مستوى آخر؛ ويمكن نمذجة هذه الديناميكيات متعددة المقاييس بشكل أفضل باستخدام تقنيات التعلم الآلي / التعلم الذكي يسهم البحث في ميكانيكا المسام للصدوع في تعزيز فهم تفاعلات السوائل مع الصدوع، ويدعم الاستراتيجيات التي تقلل المخاطر الزلزالية مع تعظيم تدفق السوائل المرتبط بعمليات الطاقة الجوفية، بما في ذلك احتجاز ثاني أكسيد الكربون والطاقة الحرارية الجوفية. كما يمكن توسيع الاستفادة من هذه الرؤى لتطبيقات أخرى تتعلق بالمخاطر الجيولوجية مثل الهزات غير البركانية والانهيارات الأرضية.
ميكانيكا الصخور والهندسة الجيوميكانيكية (RockGem) يتناول مشروع RockGem السلوك الصخري والجيوميكانيكي للصخور المخزنية المتصدعة (سواء الكربونات أو الرواسب الكلاسية) تحت ظروف الحفر والإكمال والإنتاج، وخاصة استجابة الصخور لتغيرات ضغط المسام وكيفية تأثير ذلك على تدفق السوائل داخل الخزان وإنتاجه. وتوفّر نتائج هذه الأنشطة البحثية —التي تُجرى أساسًا في مختبر ميكانيكا الصخور المتقدم في منصة GEMs— رؤى مبتكرة حول السلوك البنيوي للصخور والنماذج المرتبطة بتدفق السوائل فيها.
تمثل إدارة المكامن بنظام الحلقة المغلقة (CLRM) منهجًا حاسمًا لتحسين الأداء في حقول الطاقة الجوفية والتعامل المنهجي مع المخاطر الناتجة عن نقص المعرفة الدقيقة عن خصائص الصخور والمكامن والظروف تحت السطح والتحديات التشغيلية والعوامل الاقتصادية والبيئية. يركز هذا البحث على تطوير الجيل القادم من إطار الإدارة الذكية للمكامن بنظام الحلقة المغلقة (iCLRM) لتحقيق قدرات متقدمة في النمذجة التنبؤية الفورية والتوصيف الفيزيائي الدقيق وقياس نقص المعرفة واتخاذ القرارات الذكية. ويجمع هذا الإطار بين طرق الحوسبة المتقدمة والمبادئ الأساسية لهندسة المكامن لحل مشكلات الطاقة الجوفية المعقدة. ويتألف إطار iCLRM من عدة عناصر رئيسية: نمذجة بديلة فعّالة باستخدام أحدث تقنيات التعلم العميق ونماذج الحوسبة المبسطة، ومحاكاة فيزيائية عالية الدقة توظف طرق الحوسبة العلمية الحديثة ومطابقة تاريخية محسنة بالتعلم العميق لمعايرة نماذج الخزان باستخدام بيانات ميدانية متعددة مع قياس نقص المعرفة، وتحسين أداء الخزان معزَّز بالتعلم العميق لتقليل الوقت المستغرق في تحسين الأداء مع الأخذ بعين الاعتبار أوجه نقص المعرفة الجيولوجية والقيود التشغيلية. وهذه التطورات التقنية ستجعل من iCLRM حلاً عمليًا وثوريًا لصناعات الطاقة التي تسعى إلى إدارة فعّالة ومستدامة لعمليات الطاقة الجوفية، بدءًا من استخراج الهيدروكربونات والطاقة الحرارية الجوفية ووصولاً إلى التخزين الجيولوجي لثاني أكسيد الكربون والهيدروجين.
يركز هذا البحث على تطوير تقنيات متقدمة لاستخراج ومعالجة المعادن من شأنها تقليل التأثير البيئي مع ضمان الجدوى الاقتصادية، حيث نستخدم دمجًا بين النمذجة الحرارية والتجارب العملية والتوصيف المعدني التفصيلي ونمذجة الموارد الجيومعدنية والتحسين العشوائي لتحقيق هذه الأهداف. وتشمل المجالات البحثية الرئيسية إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت والمغنيسيا، وتقليل الطاقة المستخدمة في التكسير والطحن، واستخدام بلازما الهيدروجين في العمليات البيروميتالورجية، وإعادة تدوير النفايات كبيرة الحجم مثل الفوسفوجيبس ومخلفات المناجم، والاستفادة المثلى من المنتجات الثانوية مثل عناصر الأرض النادرة أو الإنديوم من مجاري العمليات القائمة.
من الجوانب الرئيسية لهذا الموضوع البحثي: التعاون مع صناعة الأسمنت من خلال مبادرة مستقبل الاسمنت (FCI)، ومع شركة "معادن" في مجالات تقليل حجم الخام ومعالجته.
تمعدن الكربون واستخراج المعادن من البازلت تركز الجهود المتقدمة في مجال تمعدن الكربون واستخراج المعادن على تطوير حلول مبتكرة لمعالجة تحديات المناخ والموارد. وتشمل الخبرات تمعدن ثاني أكسيد الكربون في الموقع وخارج الموقع في التكوينات البازلتية والصخور شديدة القاعدية، مع دمج النمذجة الكيميائية المتقدمة والتقييم الجيولوجي الميداني والتجارب المخبرية. وقد تضمَّن ذلك تصميم وتنفيذ أول مشروع تجريبي في المملكة لتمعدن ثاني أكسيد الكربون في جيزان بالتعاون مع أرامكو، بالإضافة إلى تطوير تقنية مبتكرة لتسريع ذوبان البازلت وتنقيب المعادن القيمة بشكل انتقائي.
الاستكشاف المعدني المتقدم في بيئة تقل فيها فرص الاكتشافات المعدنية الكبيرة على سطح الأرض، هناك حاجة إلى نهج جديدة للاستكشاف المعدني لضمان الإمدادات المستقبلية. لذلك فإن دمج التقنيات الحديثة في الاستشعار عن بعد وطرق الاستكشاف الجيوفيزيائية والجيوكيميائية وتقنيات النمذجة الجيولوجية وأدوات التعلم الآلي يتيح إنشاء إطار استكشاف ذكي ومبتكر. ويتمثل الهدف في الحصول على معلومات عالية الدقة حول أهداف الاستكشاف مع مراعاة نقص المعرفة الدقيقة عن خصائص الصخور والمكامن والظروف تحت السطح. وتقدم النتائج الدعم لشركات الاستكشاف فيما يتعلق بتخصيص مواردها بشكل أمثل لجمع البيانات وحفر الآبار الاستكشافية، مما يعوض عن التكاليف المتزايدة الناتجة عن مشاكل الاستكشاف المعقدة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التقنيات المطورة لها تطبيقات واضحة في استكشاف موارد الطاقة المتجددة مثل الهيدروجين الجيولوجي، وكذلك في الاستخراج والمعالجة منخفضة الكربون للمعادن.
الجيولوجيا الإقليمية للصفيحة العربية والبحر الأحمر يركز هذا البحث بشكل أساسي على فهم الجيولوجيا الإقليمية لشبه الجزيرة العربية والبحر الأحمر على وجه الخصوص. ويشكل ذلك أساسًا حيويًا لاستكشاف موارد الهيدروكربون والمعادن والطاقة الحرارية الأرضية، فضلاً عن تخزين الغاز الجوفي واحتجاز ثاني أكسيد الكربون. كما إن مختبر GEMs مجهز لإعداد العينات الجيولوجية للدراسات الميكروسكوبية الضوئية والإلكترونية، وتحليلها باستخدام طرق الأشعة السينية المفلورة (XRF) وحيود الأشعة السينية (XRD) ومطيافية الكتلة بالبلازما المستحثة بالحثّ الكهربائي (ICP-MS).
تتيح البنية التحتية البحثية المتقدمة لمختبر GEMs إجراء الأبحاث والتطوير المتقدم في مجال تحسين استخلاص النفط من خلال مجموعة شاملة من الإمكانات التجريبية والنمذجة. ويدعم هذا الإطار التحقيقات التفصيلية في تقنيات التحكم في توزيع التدفق وإيقاف إنتاج المياه غير المرغوب فيه عبر خبرة متخصصة في اختبار الآبار وتحفيزها لتقييم أداء المكامن وزيادة الإنتاج. كما تُجرى دراسات متقدمة للعلاجات الكيميائية باستخدام البوليمرات والمستحلبات المخصصة لمواجهة بيئات المكامن المعقدة. ويشمل ذلك أيضًا أبحاثًا نشطة في مجال تحسين استخلاص النفط بواسطة ثاني أكسيد الكربون عبر تجارب تدفق النوى والمحاكاة العددية. ويُكمّل هذه الجهود البحث الأساسي في الامتزاز وتغيير تبلل الصخور والديناميات البينية باستخدام أنظمة الميكروفلويديك وتجهيزات تدفق النوى. وتُعزز أدوات التصوير المتقدمة مثل التصوير المقطعي المجهري بالأشعة والرنين المغناطيسي النووي هذه الدراسات من خلال توفير رؤى عالية الدقة حول تفاعلات السوائل مع الصخور وسلوك التدفق على مستوى المسام.