ปิโตรเลียม (petroleum)

*ปิโตรเลียมคืออะไร*


ปิโตรเลียม มาจากคำในภาษาละติน 2 คำ คือ เพตรา แปลว่า หิน และ โอเลียม ซึ่งแปลว่า น้ำมัน รวมความแล้ว หมายถึง น้ำมันที่ได้จากหิน


ตามนิยาม ปิโตรเลียม หมายถึง สารไฮโดรคาร์บอนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีธาตุที่เป็นองค์ประกอบหลัก 2 ชนิด คือ คาร์บอน และ ไฮโดรเจน โดยอาจมีธาตุอโลหะชนิดอื่น เช่น กำมะถัน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฯลฯ ปนอยู่ด้วย ปิโตรเลียมเป็นได้ทั้ง ของแข็ง ของเหลว หรือ ก๊าซ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของปิโตรเลียมเองเป็นสำคัญ นอกจากนี้ความร้อน และความกดดันของสภาพแวดล้อมที่ปิโตรเลียมนั้นถูกกักเก็บ ก็มีส่วนในการกำหนดสถานะของปิโตรเลียม


ปิโตรเลียม แบ่งตามสถานะที่สำคัญได้ 2 ชนิด คือ น้ำมันดิบ และ ก๊าซธรรมชาติ

*น้ำมันดิบ*

สถานะตามธรรมชาติ น้ำมันดิบเป็น ของเหลว ประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนชนิดระเหยง่ายเป็นส่วนใหญ่ ที่เหลือเป็นสารกำมะถัน ไนโตรเจน และสารประกอบออกไซด์อื่น


น้ำมันดิบแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ตามคุณสมบัติและชนิดของไฮโดรคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบ คือ น้ำมันดิบฐานพาราฟิน น้ำมันดิบฐานแอสฟัลท์ และ น้ำมันดิบฐานผสม น้ำมันดิบทั้ง 3 ประเภท เมื่อนำไปกลั่น จะให้ผลิตภัณฑ์น้ำมันในสัดส่วนที่แตกต่างกัน

*ก๊าซธรรมชาติ*

ก๊าซธรรมชาติเป็นปิโตรเลียมที่อยู่ในรูปของ ก๊าซ ณ อุณหภูมิ และความกดดันที่ผิวโลก ก๊าซธรรมชาติประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก อาจมีสัดส่วนสูงถึงร้อยละ 95 ส่วนที่เหลือ ได้แก่ ไนโตรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ บางครั้งจะพบไฮโดรเจนซัลไฟด์ปะปนอยู่ด้วย


ไฮโดรคาร์บอนในก๊าซธรรมชาติ จัดอยู่ในอนุกรมพาราฟิน มีสภาพอิ่มตัวในบรรยากาศ และไม่เปลี่ยนแปลงทางเคมีใดๆ ในสภาวะปกติ ไฮโดรคาร์บอนในกลุ่มนี้ มีเทน มีน้ำหนักเบาที่สุด และจุดเดือดต่ำที่สุด มีอยู่ในก๊าซธรรมชาติมากที่สุด ถึงร้อยละ 70 ขี้นไป


ก๊าซธรรมชาติ ในที่นี้ หมายรวมถึง ก๊าซธรรมชาติเหลว ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนในกลุ่มเดียวกันกับก๊าซธรรมชาติ แต่มีปริมาณคาร์บอนอะตอมในโครงสร้างโมเลกุลมากกว่าก๊าซธรรมชาติ เมื่ออยู่ในแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลกซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงจะมีสภาพเป็นก๊าซ และจะกลายสภาพเป็นของเหลวเมื่อขึ้นมาสู่พื้นผิว จึงเรียกว่า ก๊าซธรรมชาติเหลว


*ปิโตรเลียมกำเนิดได้อย่างไร*

ปิโตรเลียมถือกำเนิดมาจากสิ่งที่มีชีวิต


หลายสิบหลายร้อยล้านปีก่อน เมื่อสิ่งมีชีวิตอยู่กระจัดกระจายทั่วไปทั้งบนบก และในทะเล สิ่งมีชีวิตเหล่านี้เมื่อตายลง บางส่วนจะเน่าเปื่อย ผุพัง และย่อยสลายกลายเป็นธาตุ แต่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม สิ่งมีชีวิตจึงย่อยสลายเป็นปิโตรเลียม


เริ่มต้นจากอินทรีย์สาร สะสมตัวอยู่กับตะกอนดินเลน เมื่อผิวโลกเกิดการเปลี่ยนแปลงในเวลาต่อมา ส่วนของตะกอนนี้จะจมตัวลงเรื่อยๆ พร้อมๆ กับเกิดการเปลี่ยนแปลงในสารอินทรีย์เหล่านั้น โดยอิทธิพลของความร้อนและความกดดันภายใต้ชั้นธรณี ทำให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย์ จาก กรดฟุลวิค เป็น ฮิวมิน คีโรเจน และ ปิโตรเลียม ในที่สุด


จากการศึกษาสารคีโรเจน พบว่าต้นกำเนิดของปิโตรเลียมในประเทศไทย ส่วนใหญ่เป็นพืช และสัตว์ซึ่งอาศัยอยู่ทั้งบนบกและในทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสาหร่ายในทะเลสาบน้ำจืด


*อะไรคือแหล่งปิโตรเลียม*

ปิโตรเลียม ส่วนที่เป็นของเหลวและก๊าซ จะไหลซึมออกจากชั้นหินให้กำเนิดไปตามช่องแตก รอยแยก และรูพรุนของหิน โดยแรงเหนี่ยวนำจากความแตกต่างของความกดดัน ไปสู่การสะสมตัวในชั้นหรือโครงสร้างที่ถูกปิดกั้น เรียกว่า แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม


แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมต้องมีองค์ประกอบ อย่างน้อย 2 ประการ คือ (1) หินที่มีรูพรุน โพรง หรือ ช่องแตก ที่สามารถให้ปิโตรเลียมอยู่ได้ เช่น หินกรวดมน หินทราย หินปูน หินโดโลไมฅ์ ฯลฯ และ (2) ชั้นหินเนื้อละเอียด ปิดกั้นด้านบนมิให้ปิโตรเลียมเล็ดลอดผ่านออกไปได้ เช่น หินดินดาน ทั้งสองประการนี้ประกอบกันเป็นโครงสร้างทางธรณี ในรูปลักษณะต่างๆ เช่น โครงสร้างรูปประทุนคว่ำ โครงสร้างรูปโดม หรือ โครงสร้างรูปตา เป็นต้น


โดยธรรมชาติ ภายในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมมักประกอบไปด้วยน้ำ น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ ที่มีการวางตัวกันเป็นชั้นตามลำดับความหนาแน่น โดยชั้นน้ำจะอยู่ล่างสุด และชั้นก๊าซธรรมชาติจะอยู่บนสุด


แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมจะเป็นแหล่งปิโตรเลียมได้ ก็ต่อเมื่อมีปริมาณปิโตรเลียมมากเพียงพอต่อการลงทุนนำขึ้นมา และคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ดังนั้น แหล่งปิโตรเลียมหนึ่งๆ อาจเป็นแหล่งกักเก็บขนาดใหญ่เพียงแหล่งเดียว หรือประกอบด้วยแหล่งกักเก็บขนาดเล็กหลายๆ แหล่งซึ่งอยู่ใกล้เคียงกันก็ได้


*ทำไมต้องสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียม*

ปิโตรเลียมเป็นทรัพยากรที่อยู่ใต้ดิน เมื่อมีความต้องการใช้จึงมีความจำเป็นที่ต้องสำรวจ การสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมในอดีตอาจทำได้ง่ายเพียงค้นหาร่องรอยของน้ำมันบนพื้นผิวดิน ต่อมาเมื่อปริมาณการใช้ปิโตรเลียมมีเพิ่มมากขึ้น แหล่งที่ค้นหาได้โดยง่ายมีน้อยลง จึงต้องมีการสำรวจหาในทางลึกมากขึ้น จากแหล่งที่มีอยู่บนบกลงสู่แหล่งในทะเล และจากทะเลน้ำตื้นสู่ทะเลน้ำลึกยิ่งขึ้นไป เทคนิคในการสำรวจก็ได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และสลับซับซ้อนยิ่งขึ้นตามไปด้วย


การสำรวจแหล่งปิโตรเลียม แท้จริงแล้วเป็นการสำรวจหาข้อมูลเกี่ยวกับแหล่งเพื่อการพัฒนานำปิโตรเลียมขึ้นมาใช้ในอนาคต ในเบื้องต้นต้องพิสูจน์ทราบการมีอยู่จริงของปิโตรเลียมเสียก่อน หลังจากนั้นจะวิเคราะห์หา ชนิด และคุณภาพของปิโตรเลียม ขณะเดียวกันจะต้องมีการสำรวจวัดรูปทรง ขนาด และขอบเขตของแหล่ง ซึ่งนำมาใช้ในการประเมินหาปริมาณสำรองของปิโตรเลียม นอกจากนี้ข้อมูลทางด้านวิศวกรรม เช่น อุณหภูมิ ความกดดัน และอัตราการไหล ซึ่งใช้ในการประเมินความสามารถในการผลิตปิโตรเลียมของแหล่ง จะได้รับการบันทึกไว้ทุกขั้นตอน และเมื่อประมวลกับข้อมูลการตลาดแล้ว จึงสามารถสรุปเป็นแหล่งปิโตรเลียมได้


ข้อมูลดังกล่าวข้างต้นล้วนได้มาจากการสำรวจทั้งสิ้น ดังนั้นโดยยุทธศาสตร์อันชาญฉลาดของมนุษย์ จึงเริ่มต้นจากการสำรวจที่ลงทุนต่ำก่อน แล้วขยับขึ้นไปตามลำดับ จากน้อยไปหามาก คือ การสำรวจธรณีวิทยา การสำรวจธรณีฟิสิกส์ และการเจาะสำรวจ


*การเจาะสำรวจ*

ผลที่ได้จากการสำรวจธรณีฟิสิกส์ คือโครงสร้างที่คาดว่าจะเป็นแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม การสำรวจลำดับถัดมาจะเป็น การเจาะสำรวจขั้นแรก เพื่อหาข้อมูล


• ธรณีวิทยาใต้ผิว


• ลำดับชั้นหิน


• ยืนยันโครงสร้างธรณีวิทยา และ


• พิสูจน์ว่ามีปิโตรเลียมภายในโครงสร้างนั้นหรือไม่


ถ้าพบว่ามีปิโตรเลียม จะมีการเก็บข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับแหล่ง และคุณภาพปิโตรเลียมไปพร้อมๆ กัน เช่นอายุของชั้นหินกักเก็บ ชนิดของหิน ความพรุน และคุณสมบัติให้ปิโตรเลียมไหลผ่านได้ของชั้นหิน ตลอดจนชนิดและคุณภาพของปิโตรเลียมที่พบ


เมื่อพบปิโตรเลียมในหลุมแรกที่เจาะแล้ว จะมีการเจาะขั้นประเมินผล เพื่อหาข้อมูลในรายละเอียดเพิ่มขึ้น เช่น ขอบเขตที่แน่นอนของแหล่ง ปริมาณการไหลของปิโตรเลียม และจะทำให้ทราบถึงปริมาณสำรองปิโตรเลียมในแหล่งกักเก็บนั้น หลังจากนั้นบริษัทผู้ประกอบการจะทำการประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจของแหล่ง เพื่อตัดสินใจว่าจะลงทุนทำการผลิตต่อไปหรือไม่



*ผลิตปิโตรเลียมได้อย่างไร*


เมื่อพบแหล่งปิโตรเลียมที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจแน่นอนแล้ว บริษัทผู้ประกอบการจะวางแผนการผลิตปิโตรเลียม โดยอาจพัฒนาหลุมเจาะเดิมที่มีอยู่ หรือทำการเจาะหลุมใหม่ให้เป็น หลุมผลิต


และเพื่อให้การผลิตเกิดประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีจำนวนหลุมผลิตน้อยที่สุดในการผลิตให้ได้ปริมาณมากที่สุด หลุมผลิตจะต้องวางไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสม เช่นเดียวกันตำแหน่งที่ก้นหลุม จะต้องอยู่ในระดับที่ทำให้การไหลของปิโตรเลียมโดยแรงดันตามธรรมชาติอยู่ได้นานที่สุด เป็นการใช้ประโยชน์จากแรงดันของก๊าซ ซึ่งสะสมตัวเป็นชั้นอยู่ด้านบน ในขณะเดียวกันก็จะต้องไม่ให้น้ำซึ่งสะสมตัวอยู่ด้านล่างไหลปนขึ้นมาด้วย


โดยหลักการอนุรักษ์ทรัพยากร ผู้ผลิตจะต้องพยายามนำเอาปิโตรเลียมขึ้นมาใช้ให้ได้มากที่สุด ดังนั้นหลังจากการไหลขึ้นมาเองโดยธรรมชาติหยุดลง ผู้ผลิตสามารถอัดน้ำร้อนลงไปเพื่อขับดันปิโตรเลียมที่ติดค้างระหว่างเม็ดตะกอนให้ไหลขึ้นมา และในท้ายที่สุดจะใช้สารเคมีบางชนิดเพื่อไล่ปิโตรเลียมส่วนที่เหลือให้ไหลขึ้นมาได้อีก


ส่วนสำคัญของหลุมผลิตปิโตรเลียมอยู่ที่ปลายทั้งสองด้าน คือ ที่ปากหลุม และก้นหลุม ที่ปากหลุมจะติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมความดัน การไหล และมาตรวัดไว้ นอกจากนี้ยังมีประตูปิด-เปิดได้ สำหรับหย่อนเครื่องมือวัดบางชนิดลงไปในหลุม ส่วนที่ก้นหลุมมีการออกแบบที่แตกต่างกันออกไปตามคุณสมบัติของชั้นปิโตรเลียม อาจปล่อยเป็นปลายเปิด หรือเป็นท่อกรุก็ได้



ประโยชน์ของปิโตรเลียม*


ปิโตรเลียม เป็นทรัพยากรพลังงานที่สำคัญ และสร้างความเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจให้แก่โลกตลอดช่วงศตวรรษที่ผ่านมา เราใช้ปิโตรเลียมเป็นเชื้อเพลิงพื้นฐานการผลิตในระบบอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมและเคมีภัณฑ์หลายชนิด


เราใช้ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า และได้รับประโยชน์และความสะดวกสบายมากมายจากไฟฟ้าที่ผลิตได้


ในกระบวนการแยกก๊าซธรรมชาติ เราจะได้ก๊าซหุงต้ม คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน อีเทน และบิวเทน ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิต ผลิตภัณฑ์พลาสติกหลายประเภท ปัจจุบันพลาสติกเป็นที่นิยมใช้แพร่หลายในกิจกรรมหลายด้าน


ผลจากการกลั่นน้ำมันดิบ เราจะได้น้ำมันเบนซิน ดีเซล น้ำมันก๊าด น้ำมันเตา ก๊าซหุงต้ม ฯลฯ เราใช้เชื้อเพลิงเหล่านี้สำหรับเครื่องยนต์ เครื่องอำนวยความสะดวกต่างๆในชีวิตประจำวัน