CCS, CCUS EP6 Reservoir engineering EP4

• Facebook
• Twitter
• Line

CCS, CCUS EP6 Reservoir engineering EP4 – CCS, CCUS ตอนที่ 6 อนาคตเทคโนโลยี CCS, CCUS กับพื้นฐานวิศวกรรมแหล่งกักเก็บ (reservoir engineering) 4/4

สวัสดีครับพี่ๆ เพื่อนๆ น้องๆ และคนที่สนใจในเทคโนโลยี CCS ทุกท่านนะครับ หลังจากตอนที่แล้วผมได้กล่าวถึงพฤติกรรมของก๊าซ CO₂ และที่มาที่ไปว่าทำไมเรา หรือชาวบ้านชาวช่องเค้าถึงอัดก๊าซ CO₂ ในสถานะ Supercritical Fluid (sc) กันแล้ว

CCS, CCUS EP5 Reservoir Engineering ep3

ในงาน Carbon Capture and Storage (CCS) ถ้าใครได้อ่านจากตอนที่ผ่านๆ มาแล้วจะสังเกตได้ว่าผมเน้นไปที่พาร์ท Storage (กักเก็บ) เป็นหลักเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับสายงานปิโตรเลียมโดยตรง

ส่วนพาร์ท Capture (ดักจับ) ผมจะพาไปเที่ยวรอบโลกทีหลังละกันนะครับเพราะเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างพัฒนาแล้วพร้อมใช้ได้เลย พูดง่ายๆก็คือเหมือนตัดรูปคนอื่นแล้วมาแปะในงานตัวเองได้เลยนี่แหละ ฮ่าๆ

CCS, CCUS EP6 Reservoir engineering EP4

หลังจากที่ผมเคยเกริ่นไว้แล้วว่าเทคโนโลยี CCS มันเจ๋งยังไงในตอนแรกๆแล้ว ในตอนนี้ผมจะพามารู้จักกับกลไกหลักในการกักเก็บ CO₂ ว่าที่มาที่ไปทำไมมันถึง secure and permanent (ถาวรและปลอดภัย) แบบ 100% กันครับผม

กลไกการกักเก็บ CO₂ ในชั้นหิน (CO₂ Trapping Mechanisms) คือกลไก 4 กลไกหลักที่ทำให้ก๊าซ CO₂ ของเรามันถูกกักเก็บอย่างถาวรใต้ดินซึ่งประกอบไปด้วย

1. Structural Trapping (การกักเก็บเชิงโครงสร้าง) – เป็นการกักเก็บโดยใช้ชั้นหินปิดกั้น (cap rock) ป้องกัน CO₂ ไม่ให้รั่วออกไปจากแหล่งกักเก็บ ซึ่งมันก็เหมือนกับแหล่งปิโตรเลียม แบบเราๆ นี่แหละครับ สังเกตรูป a ด้านล่างนะครับ
2. Residual Trapping หรือ Capillary Trapping (การกักเก็บแบบคงค้างในรูพรุน) – เป็นการกักเก็บ CO₂ โดยอาศัยแรงแคปพลิลารี่ (capillary force) ในการขัง CO₂ ไว้ในรูพรุนเล็กๆ ของหินกักเก็บ (reservoir rock) เพื่อกักเก็บไม่ให้ CO₂ เคลื่อนที่ไปไหน เหมือนกับ irreversible water ซึ่งถูกแรงแคปพลิลารี่ตรึงไว้เช่นกัน (ถ้าใครที่ทำการทดลองตามผมในตอนที่อธิบายเรื่อง drainage กับ imbibition ในฟองน้ำคุณจะสังเกตเห็นตอนครั้นน้ำออกไปแล้วฟองน้ำไม่แห้งสนิท นั้นแหละครับแรงแคปพลิลารี่) อารมณ์คล้ายๆ กับนักเลงพลัดถิ่นแล้วไปโดนเจ้าถิ่นล้อมไว้ไม่ให้ไปไหนนั่นแหละครับ 555 (สำหรับใครที่งงว่าแรงแคปพลิลารี่คืออะไร เอาเป็นว่า CO₂ มันโดนขังไว้ในรูพรุนขนาดเล็กก่อนละกันครับ เดี๋ยวผมมาอธิบายเพิ่มเติมทีหลัง) สังเกตรูป b ด้านล่างนะครับ
3. Dissolution Trapping (กักเก็บแบบละลาย) – เป็นการที่ CO₂ ของเราที่ลอยตุบป่องๆ ในแหล่งกักเก็บของเราเริ่มละลายลงไปอยู่ร่วมกับน้ำเกลือในแหล่งกักเก็บของเรานี่แหละครับ (ใครที่นึกภาพไม่ออกให้นึกถึงโซดา กับ พวกน้ำอัดอัดลมนะครับเหมือนกัน) สังเกตรูป c ด้านล่างนะครับ
4. Mineral Trapping (กลไกการกลายเป็นแร่) – หลังจากที่ CO₂ ของเราละลายรวมกันกับน้ำภายในแหล่งกักเก็บของเราแล้ว CO₂ ก็จะเริ่มเกิดกระบวนการกลายเป็นแร่ (mineralization) โดยการเกิดปฏิกิริยาเคมี (geochemical) กับแร่ธาตุต่างๆในชั้นหินจนเกิดเป็นแร่ตัวใหม่ที่เป็นสารประกอบของ CO₂ เช่นหินปูน สังเกตรูป d ด้านล่างนะครับ

เครดิตรูป: The CO2 storage capacity evaluation: Methodology and determination of key factors – ScienceDirect

ซึ่งหากใครสังเกตจากที่ผมเขียนไปนั้น กลไก 4 กลไกที่กล่าวถึงจะเป็นกลไกที่ค่อยๆไล่จากภาพใหญ่ลงไปที่ภาพเล็กนะครับ (macro scale to micro scale) โดยใช้เวลาจากขั้นแรกไปถึงขั้นสุดท้ายนี่ราว ๆ หลักร้อยถึงหมื่นปีกันเลยทีเดียว อยู่กันแบบยาวๆ (ป่านนั้นผมกับลุงนกคงไปเกิดใหม่แล้วมั้ง 555)

ตามรูปในกราฟด้านล่างเลยฝั่งซ้ายครับ ถือเป็นรูปหลักหัวใจสำคัญในงาน CCS กันเลยทีเดียว แบบว่าทุกคนต้องเคยเห็น รู้จักอะแหละ

เครดิตภาพฝั่งซ้าย: CO2 storage capacity estimation: Methodology and gaps – ScienceDirect

เครดิตภาพฝั่งขวา: A critical review of CO2 mineral trapping in sedimentary reservoirs – from theory to application: Pertinent parameters, acceleration methods and evaluation workflow – ScienceDirect

หากใครสังเกตที่ลูกศรสีส้มในภาพฝั่งซ้าย มันจะเป็นตัวบ่งบอกถึงความปลอดภัยในการกักเก็บคาร์บอน ไล่มาตั้งแต่กลไกที่ 1 ถึงกลไกที่ 4

ที่มันเป็นอย่างนี้ก็เพราะ CO₂ ที่เราเก็บเนี่ยมันเปลี่ยนรูปไปอยู่ในรูปแบบอื่นที่ไม่ใช่ก๊าซครับ มันเลยสามารถเคลมได้ว่ามันทำให้ CO₂ เก็บแล้วหายไปเลยแบบ 100% ไม่ปรากฏกลับมา (หัวใจสำคัญเทคโนโลยีมันอยู่ตรงนี้นี่แหละ)

อธิบายแรงดันแคปพลิลารี่แบบง่ายๆ จากที่ติดกันไว้นะครับสำหรับใครที่เข้าใจแล้วข้ามไปได้เลย

ผมอยากให้คุณนึกภาพนะครับว่าในหินที่มีรูพรุน (บ้าน) มักจะมีน้ำเติมเต็มอยู่ในรูพรุนมาก่อนแล้วซึ่งผมจะเรียกมันว่าเจ้าบ้าน

ซึ่งเจ้าบ้านมันก็ชอบอยู่บ้านอยู่แล้ว วันนึงมีคนแปลกหน้าเข้ามาไล่เจ้าบ้านออกไป (drainage) เค้าก็ไม่อยากไปหรอกครับ คนแปลกหน้าก็เลยต้องเริ่มใช้กำลังขู่เข็นผลักดันให้ออกไปจากบ้านซะ โดยบ้านที่เข้าไปง่ายๆ (บ้านหลังใหญ่ = รูพรุนขนาดใหญ่) ก็ไม่ต้องลงมือออกแรงไล่เยอะ

ส่วนบ้านหลังเล็กๆ (รูพรุนขนาดเล็ก) ที่มีทางเข้าไปยากตามป่าตามเขา ก็จะไล่ออกไปยากกว่าต้องใช้แรงเยอะ กว่าจะเดินเข้าไปถึง

ถึงเสร็จก็ต้องไล่เจ้าบ้านถึงในบ้านอีก วันนึงชาวเจ้าบ้านลุกฮือขึ้นมาไล่คนแปลกหน้ากลับออกไป (imbibition) เจ้าบ้านก็จะเริ่มไล่จากบ้านหลังใหญ่ๆ เข้าง่ายๆก่อนถูกไหมครับ ไอบ้านหลังเล็กๆ ทางเข้ายากๆ ก็อาจจะโดนหลงลืม (ก็มันเข้าไปยากนี่นา เป็นงั้นไป 55) ทำให้คนแปลกหน้าถูกขังไว้ แต่เพื่อนคนแปลกหน้าโดนไล่ออกไปหมดแล้ว 555

มันก็เลยเป็นที่มาว่าทำไมถึงโดนล้อม เพราะบ้านอื่นเจ้าบ้านไล่ไปหมดแล้วครับ  อาจจะยาวหน่อยแต่น่าจะเห็นภาพครับ

สำหรับเนื้อหาในตอนนี้ผมขออนุญาตตัดจบเพียงเท่านี้ก่อนละกันนะครับ

ในตอนนี้ผมพูดถึงแต่ข้อดีของเทคโนโลยีนี้ไปพอสมควร แต่เหรียญมี 2 ด้านเสมอครับอิอิ ขอแอบสปอยล์ไว้ก่อนครับว่า เราจะมีวิธีการติดตาม CO₂ หลังจากอัดไปแล้วยังไง

เค้าก็จะมีเทคโนโลยีติดตามในหลุมที่เรียกว่า monitoring well ซึ่งผมจะมาเขียนให้อ่านในอนาคตอันใกล้นี้แหละ

แต่ตอนถัดไปผมจะพาไปเจาะลึกถึงขั้นตอนกลไก 2 ถึง 4 แบบลงรายละเอียดถึงหลักการทางทางวิศวกรรมแหล่งกักเก็บและเคมีเลยครับว่าทำไม CO₂ มันถึงเปลี่ยนรูปไปเป็นตัวอื่นได้ รอติดตามกันได้เลยนะครับผม

Nautilus (Tuna) – nattirut.ys@gmail.com

Special thanks to PEwoF team

CCS CCUS EP7 residual trapping – capillary trapping

---

• Facebook
• Twitter
• Line