CCS, CCUS EP4 Reservoir Engineering ep2 – CCS, CCUS ตอนที่ 4 อนาคตเทคโนโลยี CCS, CCUS กับพื้นฐานวิศวกรรมแหล่งกักเก็บ (reservoir engineering) 2/4
สวัสดีครับพี่ๆ น้องๆ เพื่อนๆ สำหรับใครที่ติดตามการอ่านซีรี่ย์ CCS ของผมก็ขอขอบคุณทุกท่านจากใจจริงนะครับ ความเดิมจากตอนที่แล้วผมได้นำเสนอการทดลองสุดเรียบง่ายที่ใครๆ ก็เป็นวิศวกรแหล่งกักเก็บ (reservoir engineer) ได้จากที่บ้าน เพื่อให้เข้าใจถึงกลไกการไหลในตัวกลางที่มีรูพรุน (หิน ฟองน้ำ และอื่นๆ)
CCS, CCUS EP3 – Reservoir Engineering ep1
CCS, CCUS EP4 Reservoir Engineering ep2
สำหรับบทความในตอนนี้ ผมจะพามารู้จักกับสิ่งที่เรียกว่าระบบการกักเก็บใต้ภิภพ (Underground Storage System: USS) กันครับผม
สำหรับระบบการกักเก็บใต้ภิภพโดยส่วนมากเค้าจะมุ่งเน้นไปที่การกักเก็บก๊าซกันซะส่วนใหญ่ ทำให้มันมักจะถูกเหมารวมเรียกว่าการกักเก็บก๊าซใต้ภิภพ (Underground Gas Storage: UGS) กันแทน
โดยเริ่มต้นเนี่ย เค้าจะก็จะพยายามแบ่งประเภทของแหล่งกักเก็บของเราออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ ได้แก่
- Salt Cavern (ถ้ำเกลือ) เกิดการที่มนุษย์อย่างเราๆเนี่ย ไปสำรวจแล้วพบโดมเกลือ (Salt Dome) ใต้ตินลักษณะหน้าตาจะเป็นดังรูปด้านล่างฝั่งซ้ายนะครับ โดยลักษณะคุณสมบัติทางธรณีวิทยาของมันเนี่ยมันจะเกิดจากการตกผลึก (crystallization) ของแร่ธาตุแล้วฟอร์มตัวขึ้นมา จะแตกต่างจากหินตะกอนเพราะเวลามันตกผลึก มันจะไม่เกิดช่องว่างเป็นรูพรุนทำให้คุณสมบัติของหินอย่างค่า porosity (Phi, ) กับ permeability (k) ต่ำมากๆ จนพิจารณาว่าเป็น 0 เลยก็ได้ พิจารณาเป็น non-porous media คือตัวกลางชนิดไม่มีรูพรุน (ถ้าคุณนึกภาพไม่ออก ให้ลองนึกถึงก้อนเหลือหิมาลายันสีชมพูดูครับ) ในเมื่อมันไม่มีรูพรุน มันก็ซึมผ่านหินเกลือไม่ได้ถูกไหมครับ?
เครดิตภาพซ้าย: 19 Famous Salt Domes of Iran | TAPPersia
เครดิตภาพขวา: Insight into a shape of salt storage caverns – Archives of Mining Sciences – Tom Vol. 65, no. 2 (2020) – BazTech – Yadda
คนเราก็ไปหาวิธีการใช้ประโยชน์มันจนเจอโดยทำไปการเจาะโดมเกลือนี่แหละให้เป็นโพลงเหมือนห้องว่างขนาดใหญ่ ด้วยวิธีอัดน้ำไปละลายเกลือออกมา (solution mining) ทำหน้าที่เปรียบเสมือนถังเก็บก๊าซใต้ดินซึ่งมันก็ดูดีสุดๆ ในประเภทแหล่งกักเก็บทั้งหมดแล้วแหละครับ เพราะว่ามันไม่มีทางรั่วหรือซึมหายออกไปจากเกลือได้มันจึงเหมาะสุดๆ ในการเอาก๊าซเข้ามาเก็บเลยแหละครับตามรูปด้านบนฝั่งขวา
แต่ว่า! โลกมันไม่ได้เป็นไปอย่างที่เราคิดเสมอครับ 555
ข้อเสียของแหล่งกักเก็บประเภทนี้คือ มันต้องพึ่งพาบุญกรรมวาสนาพอสมควรเลยครับคือมันไม่ได้สามารถพบได้โดยทั่วไป
ในประเทศไทยก็มีแค่โดมที่ไม่ได้ใหญ่มากตั้งอยู่ที่ที่ราบฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือหรือแอ่งโคราชนู้นเลยครับ ภาพล่างคือภาพตัดขวางธรณีนะครับสีชมพูโอโรสกับสีน้ำเงินคือเกลือนะครับ
ข้อเสียอีกอย่างของมันก็คือเวลาเก็บก๊าซอย่างเดียวผนังมันต้องหน้าอยู่พอสมควรเลยแหละครับ
ในกรณีที่เราเก็บก๊าซขาเดียว คือ อัดลงไปเรื่อยๆ มันเหมือนกรณีคล้ายๆเราเป่าลูกโป่งยิ่งเราอัดอากาศไปมากเท่าไหร่ผิวลูกโป่งก็ต้องรับแรงมากขึ้นไปเรื่อยๆ จนกระทั่งรับไม่ไหวแตกออก หรือ ในกรณีที่มีการอัดไปฝากไว้แล้วค่อยถอนขึ้นมาใช้มันจะเกิดการบวมและหดตัวหลายรอบมากๆ จนเกิดการล้า (strain)
ให้ลองนึกภาพเวลาคุณงอเหล็กบิดไปบิดมาที่จุดเดิมครับ เหล็กมันจะขาด ซึ่งถ้ำเกลือก็เหมือนกันครับ สำหรับใครที่สนใจทางด้านนี้อยากไปศึกษาต่อผมแนะนำเรื่องที่คุณต้องทำความเข้าใจ คือ กลศาสตร์ธรณี (geomechanics) ถ้าคุณอ่านจนเข้าใจผมขอคาราวะ 3 จอกเลยฮ่าๆ 555
2. แหล่งไฮโดรคาร์บอนที่พร่องแล้ว (ผลิตจนไม่คุ้มที่จะผลิตแล้ว) Depleted hydrocarbon reservoir
อันนี้ตามชื่อเลยครับว่าแห่งไฮโดรคาร์บอนเก่าแล้วเอามารีแบรนด์ปัดฝุ่นใหม่ใช้เก็บก๊าซ จะพิจารณาเป็นการเก็บในตัวกลางที่มีรูพรุน (porous media)
ข้อดีสำหรับแหล่งประเภทคือนี้เรามีข้อมูลทางธรณีวิทยาหมดแล้ว ไม่ต้องควักตังไปทำ logging ใหม่ให้เปลือง หรือ ถ้าเป็นแหล่งที่ผลิตไฮโดรคาร์บอนได้อยู่ก็เอาไปลองทำโครงการเพิ่มพูนผลผลิตโดยการอัดก๊าซไปไล่น้ำมันออกมาซะ (CO2 EOR) ตามรูปด้านล่าง เหมือนที่พี่ใหญ่ ปตท.สผ ของเรากำลังทำการศึกษาอยู่ หน้าตามันก็เหมือนกับแหล่งไฮโดรคาร์บอนทั่วไปครับ
เครดิตรูปภาพ: Mission 2013 – Oil and Gas Reservoir Storage
3. ชั้นหินอุ้มน้ำ หรือ ชั้นน้ำเกลือ (Aquifer, Saline Aquifer) เป็นชั้นหินเหมือนกันกับแหล่งไฮโดรคาร์บอนข้อที่แล้วเลยครับต่างตรงที่มันมีแค่น้ำอยู่จริงๆ Sw = 1
ข้อดีของมันก็ คือ มันพบเจอได้ทั่วไปเลยครับแทบไม่ต้องพึ่งบุญกรรมวาสนามากเหมือนถ้ำเกลือ กับ แหล่งไฮโดรคาร์บอน
บางทีลุงนกหรือพี่ๆ ในวงการเคยไปขุดไว้แล้วไม่เจออะไรเลย (Dry hole) ก็ คือ เจอชั้นหินที่มีแต่น้ำในแหล่งที่ประมูลมาได้ก็จัดว่าเป็น Aquifer ครับ
ข้อเสีย ของมันก็คือเราแถบไม่มีข้อมูลมันเลยถูกไหมครับ เพราะว่าขุดไปไม่เจอแล้วจะไปยิง log ให้เปลืองตังเล่นๆ ทำไม 555 มันก็เลยต้องใช้เงินทุนเอาเรื่องเลยแหละในการที่จะศึกษา (ซึ่งต่างประเทศส่วนใหญ่ก็ทำกัน) หน้าตามันจะเป็นประมาณนี้
อ้างอิงรูปภาพ: [A] Schematic diagram of key processes of CO2 sequestration in a saline… | Download Scientific Diagram
โครงการในประเทศไทยที่ริเริ่มใช้ชั้นหินอุ้มน้ำในการกักเก็บตัวอย่างก็คงจะเป็นกลุ่มแก๊งค์โรงปูน SGC และ ผองเพื่อนทางฝั่งสระบุรีมีโครงการชื่อเท่ห์ๆ ว่า Saraburi Sandbox สนใจฟังรายละเอียดเพิ่มเติม คลิ๊กที่นี่ครับ นอกจากนี้ยังมีกลุ่มโรงไฟฟ้าของ กฟผ บ้านเราที่เริ่มศึกษากับแอ่งแม่เมาะอีกด้วย อ่านเพิ่มเติม คลิ๊กที่นี่ครับ
จริงๆ บริษัทในไทยนอกจากพี่ใหญ่ ปตท สผ กับแก๊งค์ที่ผมได้กล่าวมายังมีอีกหนึ่งบริษัทที่ไปทำมาแล้วแบบของจริงเนียนๆ ที่อเมริกาคือบริษัทบ้านปู (Banpu) ซึ่งทำ JV กับเจ้าไหนไม่มั่นใจเหมือนกันลองไปศึกษากันดูครับ คลิ๊กที่นี่ ปล. ผมไม่ได้มีส่วนได้เสียกับบริษัทเหล่านี้นะครับ ฮ่าๆ
ในตอนถัดไปผมจะพาไปรู้จักกับก๊าซ CO2 ให้มากขึ้นว่าเค้าอัดมันอะไรยังไง ต้องลึกแค่ไหน ตอนหน้ามีคำตอบนะครับผม แล้วเจอกันนน !
Nautilus (Tuna) – nattirut.ys@gmail.com
Special thanks to PEwoF team