การขุดเจาะนำมันเเละถ่นหิน

กำเนิดปิโตรเลียม

นักโบราณคดีเชื่อว่าประมาณ 2,500 ปีก่อนคริสตกาล พวกชนเผ่าบาบิโลเนียน (Babylonian) เริ่มใช้น้ำมัน (ปิโตรเลียม) เป็นเชื้อเพลิงแทนไม้และเมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนเป็นชาติแรกที่ทำเหมืองถ่านหินและขุดเจาะบ่อก๊าซธรรมชาติลึกเป็นร้อยเมตรได้ก่อนใคร

น้ำมันประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดต่าง ๆ หลายชนิดมากมายจนมีคำพูดว่าไม่มีน้ำมันจากบ่อไหนเลยในโลกที่มีการผสมผสานส่วนประกอบได้คล้ายกัน แต่จะเห็นว่าส่วนประกอบกว้าง ๆ คล้ายกัน ซึ่งตรงกันข้ามกับก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วยก๊าซที่สำคัญคือ มีเทน (Methane) เป็นหลักที่เหลือซึ่งมีปริมาณน้อยกว่าได้แก่ อีเทน (Ethane) โปรเพน (Propane) และบิวเทน (Buthane) ปิโตรเลียมจัดได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ทางธรรมชาติที่ได้จากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์รวมกัน

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเรื่อย ๆ ในน้ำมันดิบที่เคลื่อนตัวเข้ามาก่อนถึงโครงสร้างกักเก็บเป็นเวลายาวนานหลายล้านปีซึ่งอาจะเป็นเหตุผลที่อธิบายได้ว่าทำไมน้ำมันจากบ่อต่าง ๆ จึงไม่เหมือนกัน

ตะกอนที่ปนอินทรีย์วัตถุหรือที่จะให้น้ำมันสะสมตัวอยู่ในปัจจุบันนี้คือ ตะกอนที่มีแร่ดินเหนียวอยู่ด้วยมากขณะที่กักเก็บน้ำมันจริง ๆ คือ หินทรายซึงประกอบด้วยแร่เขี้ยวหนุมานเป็นส่วนใหญ่หรือไม่ก็เป็นหินปูนที่มีแร่แคลไซต์มากหรือพวกหินที่มีรอยแตกมากมาย จึงดูเหมือนว่าน้ำมันเกิดอยู่ที่หนึ่งและต่อมาจึงเปลี่ยนเคลื่อนย้ายไปสะสมตัวอยู่อีกที่ซึ่งความจริงการเคลื่อนย้ายตัวของน้ำมันก็มีหลักการคล้าย ๆ กับการเคลื่อนย้ายของน้ำใต้ดินหินทรายที่มีความสามารถยอมให้ของเหลวไหลผ่านสูงกว่าหินดินดานมากขึงยอมให้น้ำมันผ่านเข้ามาได้และที่สำคัญคือ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างน้ำมันกับแร่เขี้ยวหนุมานหรือแร่แคลไซต์มีน้อยกว่าน้ำกับแร่ดังกล่าว น้ำมันจึงผ่านไปได้แต่น้ำยังคงยึดเกาะอยู่ น้ำยึดเกาะข้างเม็ดแร่อย่างมากส่วนน้ำมันอยู่ตรงกลางช่องว่างโดยไม่ยอมผสมกันและเบากว่าน้ำมาก ดังนั้นน้ำมันจึงลอยสูงขึ้นมาเจอแหล่งกักเก็บและสะสมตัวอยู่ได้เหนือน้ำใต้ดินและโอกาสที่จะสะสมอยู่ได้ในตะกอนมีเพียง 0.1% ของน้ำมันที่เกิดมา จึงไม่แปลกใจเลยที่พบน้ำมันอยู่ได้มากกว่า 60% ของปริมาณน้ำมันทั้งหมดจากหินตะกอนยุคใหม่ไม่เกิน 2.5 ล้านปีเป็นส่วนใหญ่คือมหายุคนวชีวิน (Cenozoic) ประเทศไทยเราก็เช่นกัน น้ำมันทั้งหมดเกิดอยู่ในหินยุคใหม่ ๆ ทั้งนั้น จากการขุดเจาะน้ำมันพบว่ายิ่งเจาะลึกมากเท่าใด โอกาสที่จะพบน้ำมันก็น้อยลงเท่านั้น ที่เป็นเช่นนี้อาจเป็นเพราะหินยิ่งลึกมากความพรุนยิ่งน้อยลง อัดตัวกันมากขึ้นและเกิดแรงดันใหม่น้ำมันเคลื่อนไปข้างบนได้มาก

ปริมาณคิดเป็นร้อยละของน้ำมันทั่วโลกที่พบในที่หินกักเก็บที่สำคัญ ซึ่งหินทรายเป็นหินกักเก็บได้ดีกว่าหินปูน

ปิโตรเลียม (Petroleum) เป็นสารประกอบสถานะต่างๆ ที่มีไฮโดรคาร์บอนเป็นตัวประกอบหลัก ได้แก่ น้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ และก๊าซธรรมชาติเหลว (Condensate) นอกจากนี้ก็มีสารอินทรีย์ที่มีกำมะถัน ออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบอีกหลายชนิด ทั้งนี้ น้ำมันดิบจะมีคุณลักษณะและคุณสมบัติแตกต่างกันไปตามสัดส่วนของไฮโดรคาร์บอนประเภทต่างๆ ที่มีอยู่ ซึ่งจะผิดแผกไปตามที่มา ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญในการกำหนดคุณค่าของน้ำมัน การกำหนดวิธีการและกระบวนการผลิตที่เหมาะสมในการกลั่นน้ำมันต่อไป

เมื่อกล่าวถึงปิโตรเลียม คงจะสามารถแบ่งออกเป็น 4 ส่วนหลัก ดังนี้

1. การกำเนิดและการสำรวจปิโตรเลียม

2. กระบวนการกลั่น

3. ผลิตภัณฑ์

4. ส่วนการจำหน่าย

การสำรวจ

การสำรวจปิโตรเลียมของเชฟรอนนั้นจะเริ่มจากการขอสัมปทานเพื่อสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมในอ่าวไทยจากกรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ กระทรวงพลังงาน โดยขั้นตอนของการสำรวจนั้นจะแบ่งออกเป็น การสำรวจทางธรณีวิทยา เพื่อสำรวจหาว่ามีชั้นหินที่เป็นแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมอยู่หรือไม่และอยู่ที่ไหน รวมทั้งเก็บตัวอย่างหินเพื่อการวิเคราะห์หาอายุและสารต้นกำเนิดปิโตรเลียม และ การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ เป็นการวัดคลื่นความไหวสะเทือนผ่านชั้นหิน (Seismic Survey) โดยการสร้างคลื่นสะท้อนจากการจุดระเบิดเพื่อให้เกิดคลื่นความสั่นสะเทือนวิ่งไปกระทบชั้นหินใต้ท้องทะเลและใต้ดิน แล้วสะท้อนกลับขึ้นมาบนผิวโลกเข้าเครื่องรับสัญญาณ จากนั้นเครื่องรับสัญญาณจะบันทึกเวลาที่คลื่นความสั่นสะเทือนสะท้อนกลับขึ้นมาจากชั้นหิน ณ ที่ระดับความสึกต่างกัน ซึ่งระยะเวลาที่คลื่นความสั่นสะเทือนเดินทางกระทบชั้นหินที่เป็นตัวสะท้อนคลื่นได้และข้อมูลที่ได้จากการคำนวณจะถูกนำมาเขียนเป็นแผนที่แสดงถึงตำแหน่งและรูปร่างลักษณะโครงสร้างของชั้นหินเบื้องล่างได้ โดยผลธรณีฟิสิกส์ดังกล่าวจะถูกนำมาเขียนบนแผนที่แสดงตำแหน่งและรูปร่างลักษณะโครงสร้างใต้ทะเลเพื่อเราจะได้เลือกโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุดเพื่อกำหนดพื้นที่เป้าหมายสำหรับการเจาะสำรวจต่อไป

การขุดเจาะ

หลังจากที่สำรวจทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ด้วยการวัดคลื่นความไหวสะเทือน (Seismic Survey) จนรู้แล้วว่าน่าจะมีปิโตรเลียมอยู่ตรงส่วนใดบ้างใต้พื้นทะเล คราวนี้ก็เป็นหน้าที่ของเจ้าหน้าที่ฝ่ายขุดเจาะที่ต้องทำการเจาะ "หลุมสำรวจ" (Exploration Well) โดยใช้วิธีเจาะสุ่มซึ่งเราจะเรียกหลุมชนิดนี้ว่า ‘หลุมแรกสำรวจ’ (Wildcat Well) เพื่อสำรวจหาปิโตรเลียมในบริเวณที่ยังไม่เคยมีการเจาะพิสูจน์เลย จากนั้นเมื่อถึงขั้นตอนของการประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจและหาขอบเขตของแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม เราจะเจาะหลุมที่เรียกว่า "หลุมประเมินผล" (Delineation Well) และหลังจากที่เราแน่ใจแล้วว่ามีแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมในปริมาณที่มากพอในเชิงพาณิชย์ เราจึงเจาะ "หลุมเพื่อการผลิตปิโตรเลียม" (Development Well) เพื่อนำปิโตรเลียมที่สะสมตัวอยู่ใต้พื้นดินขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป

การขุดเจาะหลุมเพื่อสำรวจและผลิตปิโตรเลียมนั้นเป็นงานที่ท้าทายและมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเราต้องขุดไปที่ความลึกประมาณ 3-4 กิโลเมตร

การสำรวจหาแหล่งน้ำมัน เป็นการหาพื้นที่ซึ่งอาจจะอุ้มน้ำมัน หรือลักษณะของหินใต้ดินที่จะเป็น Traps สามารถแบ่งได้เป็น 1. ขั้นตอนการสำรวจหาข้อมูล (Exploration) เพื่อหาแหล่งน้ำมัน เช่น การทำ Seismic survey คือการทำให้เกิดเสียงผ่านไปยังใต้พื้นโลก แล้ววัดเสียงหรือความสั่นสะเทือนที่สะท้อนกลับมา จะทำให้รู้รายละเอียดของชั้นหินมากขึ้น เมื่อพบว่าลักษณะของชั้นหินเป็นลักษณะที่มีโอกาสมีน้ำมัน อาจทำการขุดเจาะเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม เป็นต้น 2.ขั้นตอนการขุดเจาะ (Drilling) คือการขุดเจาะหลุมเพื่อการผลิต 3.ขั้นตอนการผลิต (Production) คือขั้นตอนทำเมื่อทำการขุดเจาะและทำการเตรียมหลุมเรียบร้อยแล้ว จะเริ่มทำผลิตปิโตรเลียมขึ้นมา 4.ขั้นตอนการสละหลุม (Abandonment) คือขั้นตอนเมื่อต้องการทำการทิ้งหลุมเมื่อทำการผลิตเรียบร้อยแล้ว

การกลั่นน้ำมันเป็นกระบวนการที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรม กล่าวคือ เป็นการแยกน้ำมันดิบออกเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ และยังเป็นการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันให้ได้ตามต้องการ การกลั่นน้ำมัน คือ การแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่างๆ ที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันตามลำดับ ตั้งแต่ ก๊าซหุงต้ม น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา และยางมะตอย เป็นต้น กระบวนการกลั่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ น้ำมันดิบและผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งขั้นตอนของกระบวนที่สำคัญประกอบด้วย การแยก (Separation) เป็นการแยกน้ำมันโดยวิธีการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distilation) โดยนำน้ำมันที่แยกน้ำและเกลือแร่แล้วมาให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 368-385 องศาเซลเซียส แล้วผ่านเข้าไปในห่อกลั่น น้ำที่ร้อนจะกลายเป็นไอลอยขึ้นไปยอดหอ และกลายเป็นของเหลวตกลงบนถาดรองรับที่มีอยู่ภายในหอกลั่นในแต่ละช่วงของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ของไหลในถาดก็จะไหลออกมาตามท่อเพื่อน้ำไปเก็บแยกตามประเภท และนำไปใช้ต่อไป การเปลี่ยนโครงสร้าง (Conversion) เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจมีคุณภาพไม่ได้พอ จึงต้องใช้วิธีทางเคมีเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของน้ำมัน ทำให้โมเลกุลของน้ำมันหนักแตกตัวเป็นน้ำมันเบา โดยใช้ความร้อน หรือใช้ตัวเร่งปฏิกริยาเป็นตัวช่วย การปรับคุณภาพ (Treating) เป็นการกำจัดสิ่งแปลกปลอมออกจากน้ำมัน โดยเฉพาะกำมะถัน ซึ่งใช้วิธีการฟอกด้วยไฮโดรเจน หรือฟอกด้วยโซดาไฟ การผสม (Blending) คือการนำผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการต่างๆ มาปรุงแต่งหรือเติมสารที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามมาตราฐานที่กำหนด เช่น ผสมน้ำมันเบนซินเพิ่มค่าออกเทน หรือผสมน้ำมันเตาที่ข้นเหนียวกับน้ำมันเตาที่เบากว่า เพื่อให้ได้ความหนืดตามที่ต้องการ

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปิโตรเลียม อาจแบ่งออกเป็น 4 ประเภทใหญ่ ดังนี้ ผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิง, น้ำมันหล่อลื่นและจาระบี, ยางมะตอยและขี้ผึ้ง และผลิตภัณฑ์พิเศษ เช่น ตัวทำละลายและสารเคมีต่างๆ ผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงจัดเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุด ประมาณร้อยละ 85 ของน้ำมันดิบที่ผลิตได้ใช้สำหรับทำผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงในรูปแบบต่างๆ เพื่อนำมาเผาไหม้ให้เกิดพลังงานกลขับเคลื่อนเครื่องยนต์และพลังงานความร้อนสำหรับใช้ในกิจการต่างๆ

เชื้อเพลิงปิโตรเลียม มีหลายรูปแบบ กล่าวคือ

1. ก๊าซธรรมชาติและก๊าซหุงต้ม (LPG) ซึ่งเป็นก๊าซและก๊าซเหลว

2. เชื้อเพลิงเหลว แบ่งเป็น
น้ำมันเบนซิน
น้ำมันก๊าด
น้ำมันเครื่องบิน
น้ำมันดีเซล
น้ำมันเตา

การขนส่งน้ำมันสำเร็จรูป (Petroleum Transportation) สามารถแบ่งเป็น 2 ลักษณะ คือ การขนส่งน้ำมันสำเร็จรูปไปต่างประเทศ ซึ่งจะใช้การขนส่งทางเรือ เนื่องจากมีต้นทุนค่าใช้จ่ายต่ำที่สุดและสามารถขนส่งได้ปริมาณมาก ส่วนการขนส่งน้ำมันภายในประเทศ จะใช้ทางเรือ, ทางรถยนต์และทางท่อ ทั้งนี้ ขึ้นกับที่ตั้ง และปริมาณความต้องการของลูกค้า

ปัจจุบันกรมธุรกิจพลังงาน กระทรวงพลังงานเป็นหน่วยงานที่ดูแลเกี่ยวกับการกำกับควบคุมกิจการพลังงานในด้านคุณภาพ ความปลอดภัย และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงความมั่นคง โดยสำนักความปลอดภัยธุรกิจน้ำมันเชื้อเพลิง ดูแลกิจการน้ำมันเชื้อเพลิง, สำนักความปลอดภัยธุรกิจก๊าซ ดูแลกิจการก๊าซปิโตรเลียมเหลวและก๊าซธรรมชาติ, สำนักคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิง ดูแลธุรกิจพลังงานด้านคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิง และสำนักการค้าและการสำรองน้ำมันเชื้อเพลิง ดูแลธุรกิจพลังงานด้านการค้า การสำรอง การประมวลผลและติดตามสถานการณ์การค้าน้ำมันเชื้อเพลิง