เปิดโลกทัศน์ ไปกับขั้นตอนการขุดเจาะหาแหล่งก๊าซธรรมชาติ

                                                                                                                       โดย : เอ็นเนอร์จี้

เมื่อสองสามวันก่อน เอ็นเนอร์จี้ได้มีโอกาสกลับไปพบปะเพื่อนเก่าสมัยเรียน หลังจากที่ต่างฝ่ายต่างก็แยกย้ายกันไปทำงานทำการ และนั่นแหล่ะค่ะ ก็ตามประสาคนไม่เจอกันนาน มีออกอาการดี๊ด๊า เม้ามอยแลกเปลี่ยนและอัพเดทข้อมูลส่วนตัวกันไป เป็นต้นว่า ถามสารทุกข์สุขดิบว่าใครทำงานอะไร เกี่ยวกับอะไร บลา บลา บลา...จนกระทั่งในช่วงที่พวกเรากำลังพูดคุยเรื่องไร้สาระกันอย่างเมามัน ก็มีเหตุให้ต้องพังทลายลง เมื่อเพื่อนคนนึงที่ไม่รู้ว่ามันไปสนใจเรื่องพลังงานตั้งแต่ตอนไหน... แต่ตอนนี้มันได้ทำการเปิดประเด็นมาด้วยความเร็วแสงว่า

 

“เออ..พวกแก มีเรื่องอยากรู้ว่ะ เมื่อคืน เตี่ยของฉันเขาเปิดรายการสำรวจโลกย้อนหลังทางช่องเคเบิ้ล แล้วแบบ...มันมีเรื่องพลังงานใต้พื้นพิภพอะไรทำนองเนี่ย คือฉันเลยสงสัยว่า แล้วพวกนักวิทยาศาสตร์เขารู้ได้ยังไงวะ ว่าพื้นที่ไหนมีพลังงานหรือเชื้อเพลิง ใช้วิธีปิดตาตีหม้อเอาหรือเปล่าวะ หรือว่าจะมีแม่หมอ-พ่อหมอที่มีตาทิพย์ สามารถมานั่งจ้องพื้นดิน สูดดมกลิ่นเศษหินบริเวณนั้นๆ และหยั่งรู้ได้เลยว่า มีพลังงานสิงสู่อยู่ในชั้นใต้ดินนั่น”

 

 เอาล่ะไง สงสัยอะไรไม่สงสัย งานนี้ เอ็นเนอร์จี้เลยรับศึกหนักไปค่ะ จึงขอตัวเจ้าเพื่อนตัวดีไปทำการบ้าน หาข้อมูลเชิงลึก ซึ่งก็ใช้เวลาอยู่นาน เพราะมีข้อมูลทางเทคนิคมากมายที่ต้องอาศัยเวลาทำความเข้าใจ....โดยสรุปเป็น 3 ส่วนค่ะ

 

1. วิธีการสำรวจ

2. อุปกรณ์เพื่อเตรียมพร้อมสู่ขั้นตอนปฎิบัติการสำรวจ

3. ขั้นตอนการลงมือสำรวจ

 

เริ่มสำรวจอย่างไร? ... และใครเป็นผู้สำรวจ ?

 

ถ้าพูดถึงการขุดเจาะก๊าซธรรมชาติ ก่อนอื่นคงต้องเริ่มจากข้อสงสัยแรกคือ เราจะรู้ได้อย่างไรว่าการขุดเจาะก๊าซธรรมชาตินั้น ควรจะขุดตรงไหน ในเมื่อก๊าซธรรมชาติเกิดจากการสะสมตัวกันของซากพืชซากสัตว์ใต้พื้นดิน ทำให้ไม่สามารถเห็นได้ด้วยการมองเพียงพื้นผิวภายนอก เฉพาะอย่างยิ่งใต้ท้องทะเล ดังนั้นจึงจำเป็นมากที่จะต้องมีการสำรวจทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ โดยนักธรณีวิทยาและนักธรณีฟิสิกส์

ขั้นตอนแรกในการสำรวจหาแหล่งก๊าซธรรมชาตินั้น นักธรณีวิทยาจะมีการคาดคะเนจากสภาพภูมิศาสตร์โดยรวมของพื้นที่ ณ บริเวณใด บริเวณหนึ่ง ซึ่งหากมีสภาพดินที่อุดมสมบูรณ์ ย่อมเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี ในการคาดคะเนได้ว่า “น่าจะมีก๊าซธรรมชาติบ้างแหละหน่า”

 

แต่ข้อมูลเพียงเท่านี้ยังไม่ร้อยเปอร์เซ็นต์หรอกนะคะ จำเป็นต้องอาศัยวิธีอื่นๆ ร่วมด้วย เช่น การถ่ายภาพจากดาวเทียม หรือ ใช้วิธีการทางธรณีฟิสิกส์  โดยการวัดความไหวสะเทือนของชั้นหิน หรือที่เรียกว่า ระบบ Seismic ซึ่งถือว่าเป็นวิธีที่มีความถูกต้องสูง ให้รายละเอียดของลักษณะทางธรณีวิทยาได้ดี สำรวจได้ลึกจากผิวดินหลายกิโลเมตร เพื่อทำการตรวจสอบลักษณะและโครงสร้างทางธรณีวิทยาใต้ผิวดิน จนปรากฎให้เห็นลักษณะโครงสร้างธรณีวิทยาของชั้นหิน ซึ่งกรรมวิธีมีขั้นตอนที่สำคัญดังนี้

 

1. การเก็บข้อมูล (Data Acquisition)

เป็นขั้นตอนการเก็บข้อมูลดิบที่ได้จากการสำรวจบนบก นิยมใช้ระเบิด หรือรถสั่นสะเทือน เป็นตัวกำเนิดคลื่น สำหรับในประเทศไทยนั้น นิยมใช้ระเบิดขนาด 1-3 ปอนด์ต่อหลุม ขึ้นกับความลึกของหลุม และระยะห่างจากสิ่งก่อสร้างที่อาจเป็นอันตรายจากแรงระเบิด เนื่องจากพื้นที่สำรวจส่วนใหญ่จะเป็นทุ่งนา ไม่มีถนนที่แข็งแรงเชื่อมโยงกันอย่างทั่วถึง

 

สำหรับการสำรวจในทะเลนั้น เราใช้แรงระเบิดจากอากาศ ที่อัดด้วยความดันสูงในกระบอกโลหะ (Air Gun) เป็นตัวกำเนิดคลื่น

 

2. การแปรข้อมูล (Data Processing)

ต้องใช้คณิตศาสตร์ชั้นสูง และใช้คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ เพื่อเปลี่ยนข้อมูลดิบให้อยู่ในรูปที่นักธรณีฟิสิกส์ สามารถหาโครงสร้าง หรือลักษณะทางธรณีวิทยาที่น่าจะเป็นแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติ โดยใช้วิธีการแปรข้อมูลหลายวิธีประกอบกัน เช่น การกำจัดคลื่นรบกวนด้วยการกรอง, การรวมสัญญาณที่สะท้อนมาจากบริเวณเดียวกันเข้าด้วยกัน, การเพิ่มรายละเอียดให้คลื่นสัญญาณ ทั้งในแนวดิ่ง โดยกรรมวิธี Deconvolution และในแนวราบ โดยกรรมวิธี Migration เป็นต้น

 

3.การแปลความหมายข้อมูล (Data Interpretation)

เป็นการหาลักษณะและโครงสร้างทางธรณีวิทยา รวมถึงข้อมูลที่สำคัญอื่นๆ เช่น สภาวะการสะสมตัวของตะกอน และชนิดของหิน จากภาพตัดขวางไหวสะเทือน ผู้แปลความหมายข้อมูลควรจะมีความรู้เกี่ยวกับธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์เป็นอย่างดี ยิ่งถ้ามีความรู้เกี่ยวกับธรณีวิทยาพื้นผิวในบริเวณใกล้เคียง ก็ยิ่งเป็นประโยชน์มากขึ้น คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของนักแปลข้อมูล คือ ต้องมีจิตนาการที่กว้างไกล แต่จิตนาการที่สร้างขึ้นนี้ จะต้องไม่ผิดหลักวิชาธรณีวิทยา และธรณีฟิสิกส์ กล่าวคือ นักแปลข้อมูลจะต้องเป็นผู้ที่มีความสามารถรวบรวมข้อมูล และความรู้ต่างๆ มาสร้างเป็นภาพที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด ทั้งๆ ที่ไม่สามารถเห็นสิ่งเหล่านั้นด้วยตาได้

 

หลังจากขั้นตอนการสำรวจเสร็จสิ้น จนสามารถคาดคะเนได้แล้วว่าน่าจะมีก๊าซธรรมชาติฝังตัวอยู่ตรงไหนบ้าง จากนี้ไปเป็นหน้าที่ของวิศวกรแล้วค่ะ ที่จะมารับช่วงต่อโดยการนำข้อมูลที่ได้จากการสำรวจทั้งหมดมาปฏิบัติจริง นั่นก็คือ ลงมือขุดเจาะ โดยมีการเตรียมพร้อมทั้งเรื่องอุปกรณ์ที่ต้องใช้รวมถึงขั้นตอนในการขุดเจาะดังนี้

 

อุปกรณ์ที่ใช้เพื่อการขุดเจาะ มีอะไรบ้าง ?

แท่นเจาะ (Drilling Rig) ใช้เพื่อยึดกับพื้นที่ มีทั้งแบบชนิดเคลื่อนที่ได้ และแบบขาหยั่ง โดยเลือกใช้ได้ตามสภาพภูมิประเทศ และความยากง่าย – ซับซ้อนของกระบวนการเจาะในพื้นที่นั้นๆ

 

อุปกรณ์ขุดเจาะ (Drilling String) เป็นโลหะ ที่มีความคม และทำหน้าที่กดและหมุนอย่างต่อเนื่องเพื่อทะลวงชั้นหิน

 

น้ำโคลน (Drilling Mud) ใช้ในขั้นตอนบดชั้นหิน เพื่อเป็นตัวล่อลื่นให้แก่หัวเจาะ

 

หยั่งหลุมเจาะ (Well Logging)  หลังจากขุดเจาะลงชั้นหินแล้ว จะทำการหย่อนเครื่องรับ-ส่งกัมมันตภาพรังสี ลงไปในรูพรุนของหินเพื่อพิสูจน์การสะสมตัวของก๊าซธรรมชาติในชั้นหินนั้นๆ

 

ลงมือขุดเจาะกันเถอะ !!

ก๊าซธรรมชาติ, การขุดเจาะ

การขุดเจาะเพื่อสำรวจให้แน่ชัดว่ามีก๊าซธรรมชาติสะสมตัวหรือไม่ นับเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากค่ะ โดยเฉพาะอุปกรณ์ขุดเจาะ จำเป็นต้องมีลักษณะเป็นสว่านหมุน ทำด้วยโลหะแข็ง มีฟันคม เพื่อเป็น หัวเจาะทำหน้าที่หมุนด้วยแรงหมุนและแรงกดที่มหาศาล ฟันคมนั้นจะสามารถตัดทะลุทะลวงหินและดินจนป่นเป็นเศษเล็กเศษน้อย ทำให้ก้านเจาะ สามารถเจาะลงไปได้ลึกขึ้น ส่วน ก้านเจาะ มีลักษณะเป็นท่อนตรง กลางซึ่งยาวท่อนละประมาณ 10 เมตร ซึ่งสามารถนำก้านเจาะแต่ละท่อนมาขันเกลียวต่อกันให้ยาวขึ้นได้ โดยการทำงานของอุปกรณ์ทั้งสองนี้ก็คือทั้งหัวเจาะและก้านเจาะจะถูกยึดเข้าไว้ด้วยกัน และถูกสอดผ่านลงไปในแท่นหมุนกัดบดชั้นหินลงไป โดยมี น้ำโคลน (Drilling Mud หรือ Drilling Fluid) ซึ่งเป็นสารผสมพิเศษของโคลนผง สารเพิ่มน้ำหนัก ผงเคมีและน้ำที่ผสมกันจนมีความหนืดข้นตามต้องการ จะถูกสูบอัดลงไปในก้านเจาะด้วย เพื่อทำหน้าที่เป็นวัสดุหล่อลื่นให้แก่หัวเจาะและความหนืดของน้ำโคลนจะยึดเหนี่ยวเศษดินหินให้ลอยแขวนอยู่ได้ ก่อนที่จะถูกดันขึ้นมาพร้อมกันยังปากหลุมอีกครั้งหนึ่ง โดยผ่านช่องว่างระหว่างก้านเจาะกับผนังหลุม นอกจากนี้ความหนักของน้ำโคลนยังช่วยต้านแรงดันจากชั้นหินในหลุมได้ด้วย

 

หยั่งหลุมเจาะ (Well Logging) เป็นการวัดคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของหินและของเหลวที่บรรจุอยู่ในชั้นหินชั้นต่าง ๆ เพื่อนำมาศึกษาว่าชั้นหินใดบ้างที่มีก๊าซธรรมชาติสะสมตัวอยู่และยังสามารถคำนวณได้คร่าว ๆ อีกด้วย ว่าในช่องว่างของชั้นหินที่มีรูพรุนนั้นน่าจะมีก๊าซธรรมชาติสะสมตัวอยู่กี่เปอร์เซนต์ ซึ่งขั้นตอนนี้ทำได้โดยการหย่อนอุปกรณ์ลงไปในหลุมเพื่อพิสูจน์ อาทิ เครื่องมือไฟฟ้า เครื่องรับส่งกัมมันตภาพรังสี หรือคลื่นเสียงเป็นอุปกรณ์ช่วยในการวัด หรืออาจใช้วิธีการเก็บตัวอย่างจากหลุมเจาะมาพิสูจน์ก๊าซธรรมชาติหรือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติเฉพาะตัวคือการติดไฟได้

 

ใส่ท่อกรุ (Casing) เป็นอุปกรณ์สำคัญที่ต้องใช้ในการป้องกันหลุมเจาะพัง ประกอบด้วยวาล์วและท่อที่สวมกันเป็นช่วงจากท่อขนาดประมาณ 76 เซนติเมตร (30 นิ้ว) ในช่วงปากหลุม แล้วลดขนาดจนถึงประมาณ 18 เซนติเมตร (7 นิ้ว) ในช่วงก้นหลุม ซึ่งจะปิดปากหลุมอย่างแน่นหนาเพื่อต้านแรงดันที่อาจพุ่งขึ้นมา ทำให้เกิดการระเบิด (Blow-Out) และไฟลุกไหม้เป็นอันตรายได้ เมื่อเจาะหลุมลึกพอสมควรแล้วยังต้องมีมาตรการป้องกันหลุมถล่ม ซึ่งทำได้โดยการส่งท่อกรุลงไปตามความลึกของหลุม จากนั้นจึงเทซีเมนต์เพื่อยึดท่อกรุเหล็กติดกับผนังหลุมอีกทีหนึ่งด้วย

 

ต้องเจาะกี่หลุม?...ถึงจะเจอก๊าซธรรมชาติ

เมื่อทราบถึงอุปกรณ์และขั้นตอนของการขุดเจาะแล้วคราวนี้เรามาทำความรู้จักกับหลุมชนิดต่าง ๆ กันบ้าง ในการเจาะสำรวจก๊าซธรรมชาติระยะแรกนั้นเราจะเจาะหลุมที่เรียกว่า หลุมสำรวจ (Exploration Well) โดยใช้วิธีเจาะสุ่มซึ่งเราจะเรียกหลุมชนิดนี้ว่า ‘หลุมแรกสำรวจ’ (Wildcat Well) เพื่อสำรวจหาก๊าซธรรมชาติในบริเวณที่ยังไม่เคยมีการเจาะพิสูจน์เลย จากนั้นเมื่อถึงขั้นตอนของการประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจและหาขอบเขตของแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติ เราจะเจาะหลุมที่เรียกว่า หลุมประเมินผล (Delineation Well) และหลังจากที่เราแน่ใจแล้วว่ามีแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติสำรองในปริมาณที่มากพอในเชิงพาณิชย์ เราจึงเจาะ หลุมเพื่อการผลิตก๊าซธรรมชาติ (Development Well) เพื่อนำก๊าซธรรมชาติที่สะสมตัวอยู่ใต้พื้นดินขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป

ขอบคุณข้อมูลเชิงวิชาการจาก : http://www.thaigoodview.com