คลังความรู้ปิโตรเลียม
ทำความรู้จักกับ ปตท. สผ.
ความรู้ปิโตรเลียม
บทความปิโตรเคมี
กำเนิดปิโตรเลียม...
วันที่ 05/08/2554 เวลา 11:30:33 ดู 109,446 ครั้ง
ปิโตรเลียม คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติจากซากพืชและซากสัตว์ที่ทับถมกันหลายแสนหลายล้านปี มีคุณสมบัติไวไฟเมื่อนำมากลั่น หรือผ่านกระบวนการแยกก๊าซ จะได้ผลิตภัณฑ์ชนิดต่างๆ
กำเนิดปิโตรเลียม...

ขอขอบคุณข้อมูลภายใต้ความร่วมมือระหว่าง วารสารเปิดโลกปิโตรเลียม และวิชาการดอทคอม

www.pttplc.com 





                  ปิโตรเลียม (Petroleum) คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติจากซากพืชและซากสัตว์ที่ทับถมกันหลายแสนหลายล้านปี มักพบอยู่ในชั้นหินตะกอน (Sedimentray Rocks) ทั้งในสภาพของแข็ง ของเหลว และก๊าซ มีคุณสมบัติไวไฟเมื่อนำมากลั่น หรือผ่านกระบวนการแยกก๊าซ จะได้ผลิตภัณฑ์ชนิดต่างๆ เช่น ก๊าซหุงต้ม น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา ยางมะตอย และยังสามารถใข้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเคมีภัณฑ์ต่างๆ เช่น ปุ๋ยเคมี พลาสติก และยางสังเคราะห์เป็นต้น



ปิโตรเลียม..เกิดขึ้นได้อย่างไร?

                  ปิโตรเลียม เกิดจากการทับถมและแปรสภาพของซากสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ยุคก่อนประวัติศาสตร์นับหลายล้านปี ที่ตกตะกอนหรือถูกกระแสน้ำพัดพามาจมลง ณ บริเวณที่เป็นทะเลหรือทะเลสาบในขณะนั้น ถูกทับถมด้วยชั้นกรวด ทราย และโคลนสลับกันเป็นชั้นๆ เกิดน้ำหนักกดทับกลายเป็นชั้นหินต่างๆ ผนวกกับความร้อนใต้พิภพและการสลายตัวของอินทรีย์สารตามธรรมชาติ ทำให้ซากพืชและซากสัตว์กลายเป็นน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติ หรือที่เราเรียกว่า “ปิโตรเลียม” ดังนั้นเราจึงเรียกปิโตรเลียมได้อีกชื่อหนึ่งว่า “เชื้อเพลิงฟอสซิล”



คุณสมบัติของปิโตรเลียม

                  ปิโตรเลียม หรือน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติ ที่สำรวจพบในแต่ละแห่งจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันไป ตามองค์ประกอบของไฮโดรคาร์บอน และสิ่งเจือปนอื่นๆ ที่ผสมอยู่ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของอินทรีย์วัตถุ ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของปิโตรเลียมและสภาพแวดล้อมของแหล่งที่เกิด เช่น ความกดดันและอุณหภูมิใต้พื้นผิวโลก

                  น้ำมันดิบ มีสถานะเป็นของเหลว โดยทั่วไปมีสีดำหรือสีน้ำตาล มีกลิ่นคล้ายน้ำมันเชื้อเพลิงสำเร็จรูป แต่บางชนิดจะมีกลิ่นของสารผสมอื่นด้วย เช่น กลิ่นกำมะถัน และกลิ่นไฮโดรซัลไฟต์ หรือก๊าซไข่เน่า เป็นต้น

                  ก๊าซธรรมชาติเหลว มีสถานะเป็นของเหลว ลักษณะคล้ายน้ำมันเบนซิน ซึ่งก๊าซธรรมชาติแต่ละแหล่งจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปเช่นเดียวกับน้ำมันดิบ

                  ก๊าซธรรมชาติแห้ง มีสถานะเป็นก๊าซ ไม่มีสี และไม่มีกลิ่น




แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม

                  ปิโตรเลียม จะเกิดขึ้นได้ต่อเมื่อมีปัจจัยต่างๆ ซึ่งประกอบด้วยหินต้นกำเนิด (Source Rocks) ซึ่งเป็นหินดินดาน (Shale) เมื่อถูกกดทับมากๆ จนเนื้อหินแน่นขึ้นจะบีบให้ปิโตรเลียมหนีขึ้นสู่ด้านบนไปสะสมอยู่ในหินอุ้มปิโตรเลียม (Reservoir Rock) จากปิโตรเลียมในหินอุ้มนี้หากไม่มีสิ่งใดกีดขวางก็จะซึมเล็ดลอดขึ้นสู่พื้นผิวและระเหยหายไปในที่สุด ดังนั้นการเกิดปิโตรเลียมต้องมีหินปิดกั้นปิโตรเลียม (Cap Rock) มาปิดกั้นไว้ จนเกินเป็น “แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม (Petroluem Trap)” ขึ้น



แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1. แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมที่เกิดจากโครงสร้างทางธรณีวิทยา (Structural Trap)

                  เป็นลักษณะโครงสร้างที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของชั้นหิน เช่น การพับ (Folding) หรือการแตก (Faulting) หรือทั้งสองอย่างที่เกิดขึ้นกับหินอุ้มปิโตรเลียม (Reservoir Trap) และหินปิดกั้นปิโตรเลียม (Cap Rock) ที่มักจะสะสมน้ำมันไว้ ได้แก่



                  1.1 ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปโค้งประทุนคว่ำ (Anticline Trap) เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินมีรูปร่างโค้งคล้ากระทะคว่ำหรือหลังเต่า น้ำมันและก๊าซธรรมชาติจะไหลขึ้นไปสะสมตัวอยู่บริเวณจุดสูงสุดของโครงสร้างและมีหินปิดกั้นวางตัวทับอยู่ด้านบน โครงสร้างแบบนี้ถือว่ามีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำมันได้ดีที่สุด จากสถิติทั่วโลกพบว่า กว่า 80% ของน้ำมันดิบทั่วโลกถูกกักเก็บอยู่ภายใต้โครงสร้างแบบกระทะคว่ำนี้

                  1.2 ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปรอยเลื่อนของชั้นหิน (Fault Trap)เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินเคลื่อนไปคนละแนว ซึ่งทำหน้าที่ปิดกั้นการเคลื่อนตัวของปิโตรเลียมไปสู่ที่สูงกว่า แหล่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติในประเทศไทยมักพบในโครงสร้างกักเก็บชนิดนี้



                  1.3 ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปโดม (Salt Dome Trap)เกิดจากชั้นหินถูกดันให้โก่งตัวด้วยแร่เกลือจนเกิดลักษณะคล้ายกับโครงสร้างกระทะคว่ำอันใหญ่ และปิโตรเลียมจะมาสะสมตัวในชั้นหินกักเก็บฯ บริเวณรอบๆ โครงสร้างรูปโดม ตัวอย่างเช่น แหล่งน้ำมันในอ่าวเปอร์เซีย และตอนกลาง ของประเทศโอมาน เป็นต้น



2. แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมแบบเนื้อหินเปลี่ยนแปลง (Stratigraphic Trap) 

                  โดยอาจเป็นการเปลี่ยนแปลงของหินอุ้มปิโตรเลียมเสียเอง ซึ่งเกิดขึ้นในลักษณะที่แนวหินอุ้มปิโตรเลียมดันออกไปเป็นแนวขนานเข้าไปแนวหินทึบ ทำให้เกิดเป็นแหล่งกักเก็บ หรืออาจเกิดขึ้นจากหินอุ้มปิโตรเลียมเปลี่ยนสภาพและองค์ประกอบกลายเป็นหินทึบขึ้นมาก และหุ้มส่วนที่เหลือเป็นแหล่งกักเก็บไว้



การสำรวจและผลิตปิโตรเลียม

มีขั้นตอนการสำรวจหาและพัฒนาแหล่งปิโตรเลียม ดังนี้



1. การสำรวจทางธรณีวิทยา

                  เริ่มด้วยการทำแผนที่ของบริเวณที่สำรวจโดยอาศัยภาพถ่ายทางอากาศ (Aerial Photograph) เพื่อให้ทราบว่าบริเวณใดมีโครงสร้างทางธรณีวิทยาน่าสนใจควรที่จะทำการสำรวจต่อไปหรือไม่ จากนั้นนักธรณีวิทยาจะเข้าไปทำการสำรวจโดยการตรวจดู เก็บตัวอย่างชนิดของหินและซากพืชซากสัตว์ (Fossils) ซึ่งอยู่ในหิน เพื่อจะได้ทราบอายุ ประวัติความเป็นมาของบริเวณนั้น และวัดแนวทิศทางความเอียงเทของชั้นหินเพื่อคะเนหาแหล่งกักเก็บของปิโตรเลียม




2. การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์

เป็นขั้นตอนการสำรวจหาโครงสร้างของหินและลักษณะของโครงสร้างที่อยู่ในพื้นผิวโลกโดยอาศัยวิธีการ ดังนี้

                  1. วิธีวัดค่าสนามแม่เหล็ก (Magnetic Survey)

                       เป็นการวัดค่าความแตกต่างของสนามแม่เหล็กโลกซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง หรือความสามารถในการดูดซึมแม่เหล็กของหินที่อยู่ใต้ผิวโลก ทำให้ทราบถึงลักษณะโครงสร้างของหินรากฐาน (Besement) โดยใช้เครื่องมือวัดค่าสนามแม่เหล็ก (Magnetometer) ทำให้เห็นโครงสร้างและขนาดของแหล่งกำเนิดปิโตรเลียมในขั้นต้น

                  2. วิธีวัดคลื่นความสั่นสะเทือน (Seismic Survey)

                       เป็นการส่งคลื่นสั่นสะเทือนลงไปใต้ผิวดิน เมื่อคลื่นสั่นสะเทือนกระทบชั้นหินใต้ดินจะสะท้อนกลับมาบนผิวโลกเข้าที่ตัวรับคลื่นเสียง (Geophone หรือ Hydrophone) ซึ่งหินแต่ละชนิดมีคุณสมบัติในการให้คลื่นสั่นสะเทือนผ่านได้ต่างกัน ข้อมูลที่ได้จะสามารถนำมาคำนวณหาความหนาของชั้นหิน และนำมาเขียนเป็นแผนที่แสดงถึงตำแหน่ง และรูปลักษณะโครงสร้างของชั้นหินเบื้องล่างออกมาเป็นภาพในรูปแบบตัดขวาง 2 มิติ และ 3 มิติได้

                  3. วิธีวัดค่าแรงดึงดูดของโลก (Gravity Survey)

                       เป็นการวัดค่าความแตกต่างแรงโน้มถ่วงของโลกอันเนื่องมากจากลักษณะและชนิดของหินใต้พื้นโลก หินต่างชนิดกันจะมีความหนาแน่นต่างกัน หินที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะมีลักษณะโค้งขึ้นเป็นรูปประทุนคว่ำ ค่าของแรงดึงดูดโลกตรงจุดที่อยู่เหนือแกนของประทุนจะมากกว่าบริเวณริมโครงสร้างวิธีวัดคลื่นความสั่นสะเทือน  (Seismic Survey)  



3. การเจาะสำรวจ

                  เพื่อให้ได้ข้อมูลว่าบริเวณที่ทำการสำรวจปิโตรเลียมมีปิโตรเลียมอยู่หรือไม่ โดยใช้เครื่องมือเจาะที่มีลักษณะเป็นส่วนหมุน (Rotary Drilling) ติดตั้งอยู่บนฐานเจาะ ใช้หัวเจาะชนิดฟันเฟืองต่อกับก้านเจาะ ซึ่งจะสอดผ่านลงไปในแท่นหมุน ขณะเจาะเครื่องยนต์จะขับเคลื่อนแท่นหมุนพาก้านเจาะและหัวเจาะหมุนกัดบนชั้นหินลงไป น้ำโคลนซึ่งเป็นสารผสมพิเศษของโคลนผงสารเพิ่มน้ำหนักผงเคมี และน้ำ จะถูกสูบอัดลงไปในก้านเจาะเพื่อทำหน้าที่เป็นวัสดุหล่อลื่นและลำเลียงเศษดิน ทรายย จากหลุมเจาะขึ้นมาปากหลุม และยังเป็นตัวป้องกันไม่ให้น้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติดันขึ้นมาปากหลุมในขณะทำการเจาะด้วย เมื่อเจาะลึกมากๆ จะต้องใส่ท่อกรุกันหลุมพังโดยจะสวมกันเป็นช่วงๆ การเจาะสำรวจปิโตรเลียมมีขั้นตอนโดยสังเขป ดังนี้



                  ขั้นตอนการเจาะสำรวจ (Exploratory Welt) เป็นการเจาะสำรวจหลุมแรกบนโครงสร้างที่คาดว่าอาจเป็นแหล่งปิโตรเลียมแต่ละแห่ง

                  ขั้นตอนการเจาะหาขอบเขต (Appraisal Welt) เป็นการเจาะสำรวจเพิ่มเติมในโครงสร้างที่เจาะพบร่องรอยของปิโตรเลียมจากหลุมสำรวจฯ เพื่อหาขอบเขตพื้นที่ของโครงสร้างแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมแต่ละแห่งว่าจะมีปิโตรเลียมครอบคลุมเนื้อที่เท่าใด



4. การพัฒนาแหล่งและผลิตปิโตรเลียม

                  เมื่อพบโครงสร้างแหล่งปิโตรเลียมแล้ว ก็จะทำการทดสอบการผลิต (Welt Testing) เพื่อศึกษาสภาพการผลิต คำนวณหาปริมาณสำรองและปริมาณที่จะผลิตในแต่ละวัน รวมทั้งปิโตรเลียมที่ค้นพบมาตรวจสอบคุณภาพ และศึกษาหาข้อมูลลักษณะโครงสร้างของแหล่งปิโตรเลียมและชั้นหินเพิ่มเติมให้แน่ชัด เพื่อนำข้อมูลมาใช้ในการออกแบบแท่นผลิต และวางแผนเพื่อการผลิตต่อไป