CCS CCUS EP2 – Petrophysics properties – CCS, CCUS ตอนที่ 2 พื้นฐานคุณสมบัติหิน (Petrophysics properties)
จากตอนที่แล้วที่ผมได้เขียนไป ใจความสำคัญของเทคโนโลยี CCS เนี่ย มันคือ การกักเก็บแบบปลอดภัยและถาวร (Secure and Permanent) แบบ 100% ไปถูกไหมครับซึ่งไอ้คำว่า “ถาวร” นี่แหละที่เป็นกุญแจสำคัญเลยแหละครับ
ในงานด้านปิโตรเลียม เราจะหาชั้นหินทรายที่มีปิโตรเลียมถูกกักเก็บไว้ แล้วเราก็ไปขุดมันออกมาใช้ถูกไหมครับ ซึ่งตัวกลางในการเก็บกักเก็บปิโตรเลียมก็คือ หินทราย หรือหินชนิดอื่นๆ ที่สามารถเก็บได้
ไอ้ตัวกลางที่ว่าก็คือ หินนี้แหละที่เราจะใช้ประโยชน์ต่อในงานด้าน CCS ส่วนมันจะถาวรยังไงเดี๋ยวผมจะไปอธิบายในพาร์ทถัดๆ ไปในหัวข้อ 4 กลไกหลักแบบละเอียดในงาน CCS นะครับ
CCS CCUS EP2 – Petrophysics properties
ก่อนจะไปถึงเนื้อหาส่วนถัดไปผมขออนุญาตรื้อฟื้นความทรงจำสำหรับ เรื่องหินๆ กับคุณสมบัติของมันที่เราสนใจกันหน่อย
ซึ่งจริงๆ ในเว็ปบอร์ดของพี่นกก้ได้เขียนถึงมันไว้แล้วแหละและผมก็จะแนบลิ้งค์ไว้ให้ไปย้อนอ่านคร่าวๆ กันด้วย
กว่าจะมาเป็นหิน 1 ก้อนมันเกิดจากการรวมตัวกันของเศษหินลูกเล็กๆ มาตกตะกอน (deposition) ผ่านการทับถมซ้ำไปซ้ำมาจนอัดแน่น (compaction) ผ่านอุณหภูมิ ความดันและเวลามาอย่างยาวนานหลายล้านปีจนมีการเกิดการเชื่อมสมานกัน (cementation) จนเกิดเป็นก้อนหิน 1 ก้อนตามรูปด้านล่าง
ในที่นี้ขออนุญาตยกตัวอย่างการเกิดหินชนิดตะกอนนะครับ (ซึ่งถ้าผมบอกแบบนี้ ท่านนักธรณีที่ผ่านมาอ่านอาจจะด่าผมในใจแต่ต้องขออภัยมา ณ ที่นี้ด้วย ฮ่าๆ)
อ้างอิง: 9.1 Clastic Sedimentary Rocks – Physical Geology – H5P Edition
หลังจากผ่านกระบวนการอันยาวนานจนเกิดเป็นก้อนหิน 1 ก้อน
ผมขออนุญาตขยายภาพของก้อนหินในช่วงเกิดการรวมตัวอัดแน่นของตะกอนหน่อยครับซึ่งก็คือภาพนี้ที่ 2 ไอ้เจ้าตะกอนเม็ดกลมๆ นี่แหละก็คือเม็ดตะกอน (rock grain) ที่เกิดการเรียงตัวกันจากการอัดแน่นทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเม็ดตะกอนกันเองเนื่องจากรูปร่างของเม็ดตะกอน
ช่องว่างพวกนี้เราเรียกว่า porosity (Phi, ) นั้นเอง ซึ่งถ้าเม็ดตะกอนเรียงตัวกันสวยงามเหมือนรูปด้านล่างซ้ายมือมันก็คงจะดีถูกไหมครับ 555 แต่โลกความจริงตะกอนมันจะไม่เท่ากันครับซึ่งหน้าตาจะเป็นเหมือนรูปด้านล่างขวามือนี่แหละ
อ้างอิงรูปซ้ายมือ: The Defining Series: Measuring Porosity Downhole | SLB
อ้างอิงรูปขวามือ: About Hydraulic Fracture Stimulation | Scientific Inquiry into Fracking in Western Australia
ไอเจ้า porosity (Phi, ) นี่แหละเป็นคุณสมบัติของหินที่สำคัญสำหรับเราเลยครับ โดยที่เจ้าช่องว่างเหล่านี้ปกติจะถูกเติมเต็มด้วยน้ำภายในชั้นหิน ในงาน CCS เราก็นำเจ้าก๊าซ CO2 นี่แหละเข้ามาอัดแทนที่ ยิ่งมีช่องว่างเยอะยิ่งอัดได้เยอะถูกไหมครับ ?
(วัดค่านี้ยังไงสามารถย้อนกลับไปอ่านของลุงนกได้ที่นี่เลยครับ คลิ๊ก)
ในความเป็นจริงโลกไม่ได้ใจดีกับเราขนาดนั้นครับ 555 ซึ่งเดี๋ยวผมจะมาค่อยๆ คายตะขาบในฟังว่าเพราะทำไม
ถัดมากับคุณสมบัติหินอีกหนึ่งอย่างที่เราจะต้องสนใจมันสุดๆ ด้วยก็คือค่าการซึมผ่านของหินครับ หรือที่เราเรียกว่า permeability (k)
โดยไอ้เจ้าค่านี้จะเป็นตัวที่บ่งบอกว่าหินในแหล่งกักเก็บของเราเนี่ยมันอนุญาตให้ของไหลที่เราจะผลิตมันขึ้นมาก็คือ ปิโตรเลียม หรือก๊าซธรรมชาติ หรือ อัดเข้าไป (อัดน้ำทิ้ง, CO2 ทำ CCS, polymer หรือ เคมีทำ EOR) ได้ง่ายหรือยากแค่ไหน ขึ้นอยู่กับหินในแหล่งนั้นๆ เลยครับ
จากกระบวนการที่ผมได้กล่าวไปข้างต้น สามารถดูรูปการณ์ไหลภายในรูพรุนของหินได้จากภาพด้านล่าง
(วัดค่านี้ยังไงสามารถย้อนกลับไปอ่านของลุงนกได้ที่นี่เลยครับ คลิ๊ก)
อ้างอิง: Hydrodynamic Porosity: A New Perspective on Flow through Porous Media, Part I
โดยเราก็จะเอาก๊าซ CO2 ไปเก็บในรูพรุนเหล่านี้แหละก๊าซก็จะถูกเก็บในชั้นหินแบบถาวรแล้วแหละถ้าไม่เกิดรั่วจากชั้นหินปิดกั้น แต่เราสามารถทำให้มันหายไปหรือเก็บได้ถาวรกว่านี้อีกแต่จะไปอธิบายในพาร์ทถัดๆไปแบบละเอียดว่าเป็นยังไงนะครับ
… Nautilus
Nautilus (Tuna) – nattirut.ys@gmail.com
Special thanks to PEwoF team
CCS, CCUS EP3 – Reservoir Engineering