Drive Mechanism – What Push Oil to Surface?

• Facebook
• Twitter
• Line

Drive Mechanism – What Push Oil to Surface? – วันนี้จะขอเขียนเรื่องที่ครูพักลักจำมาสักหน่อย ยินดีน้อมรับความเห็น ติชม แก้ไข จากพี่พ้องน้องเพื่อนที่รู้จริง นะครับ

แหล่งข้อมูลอ้างอิงก็เอามาจาก พี่ใหญ่ Schlumberger และ APPG Wiki ซึ่งเป็นที่เชื่อถือได้ ใครอยากรู้ลึกซึ้งก็ตามลิงค์นี้ไป

https://www.slb.com/resource-library/oilfield-review/defining-series/defining-reservoir-drive-mechanisms

https://wiki.aapg.org/Drive_mechanisms_and_recovery

ส่วนสายชิว ขี้เกียจอ่านเยอะ ก็ตามมา ผมย่อยให้แบบง่ายๆ บ้านๆ

Drive Mechanism – What Push Oil to Surface?

เราจะแยกคุยเป็นเรื่องๆร้อยเรียงไปตามนี้นะครับ

• Energy
• Solution Gas Drive
• Gas Cap Drive
• Water Drive
• Combination Drive
• Gravity Drainage

ENERGY

ก่อนอื่นต้องเข้าใจหลักการพื้นฐานของแรงที่แทรกอยู่ในชั้นหินเสียก่อนครับ

ชั้นหิน ไม่ได้เป็นแท่งของแข็งตันๆนะครับ มันมีรูๆพรุนๆ … แม้จะไม่ใช่ภาพที่ถูกต้องนักแต่ก็อยากให้มโนไปก่อนตามนี้

เอาแก้วมา 1 ใบ เททรายลงไปหน่อยหนึ่ง เอาเหรียญบาทวางไว้บนทรายที่ก้นแก้ว แล้วเททรายลงทับลงไปจนเต็ม รินน้ำลงไปจนปริมผิวทราย

แรงดันที่กดลงบนเหรียญบาทจากข้างบน และ จากข้างๆนั้นประกอบไปด้วยสองส่วน

1. แรงจากน้ำหนักทรายที่กดลงไปโดยตรงจากข้างบนและข้างๆ
2. แรงจากน้ำหนักน้ำที่กดลงไป รอบเหรียญบาท บน ข้าง และ ข้างล่าง

จริงๆมันซับซ้อนกว่านี้ แต่เพื่อความง่ายเอาแค่นี้ก่อน … 2 แรงนี้แหละที่เป็นแหล่งพลังงานสำคัญในการดันน้ำมันขึ้นมาบนผิวโลก

แต่ดั่งแต่เดิมน้ำมัน(สีเขียวในรูป) มันแทรกอยู่ในรูพรุนของชั้นหิน เหมือนเหรียญบาทก้นแก้ในตัวอย่างข้างบนนั่น

วันดีคืนดี วิศวกรหลุมเจาะอย่างผมก็ขุดรูจิ้มลงไป แรงที่ว่าทั้ง 2 แรงที่เกริ่นไปแล้ว ก็จะดันน้ำมันให้ไหลเข้ามาในรูที่ผมเจาะ … ง่ายยิ่งกว่าปลอกกล้วยเข้าปาก

SOLUTION GAS DRIVE

เมื่อน้ำมันในแหล่งกักเก็บถูกผลิตไปเรื่อยๆ ความดันในแหล่งฯก็จะลดลงๆ ลดลงจนถึงจุดๆหนึ่ง ก๊าซที่ละลายอยู่ในน้ำมันแยกตัวออกมา เราเรียกก๊าซนี้ว่า Solution Gas (แปลตามตัวคือก๊าซละลาย) ก็คืิอฟองๆขาวๆในรูปข้างล่าง

เมื่อมีฟองก๊าซในแหล่งฯ ตามคุณสมบัติของก๊าซ มันก็ขยายตัวใหญ่ขึ้นๆ พลังงานที่เกิดขึ้นจากการขยายตัวก็จะเป็นแรงเสริม ดันให้น้ำมันไหลเข้ามาในหลุมที่ผมเจาะ

เราจึงเรียกพลังงานที่ดันให้น้ำมันไหลเข้าหลุมนี้ว่า Solution Gas Drive ก็แน่นอนล่ะ พอถึงตอนนี้ ก็จะมี solution gas นี่ ปุ๊งๆ ไหลเข้ามาในหลุมบ้างไรบ้าง เป็นเรื่องปกติ

นั่นคือแหล่งฯที่มีน้ำมันอยู่โดดเดี่ยว home alone ไม่มีเพื่อนน้ำเพื่อนก๊าซเป็นเพื่อนบ้าน

GAS CAP DRIVE

แหล่งฯอีกแบบ คือ แบบที่น้ำมันอยู่ร่วมกับก๊าซ ก๊าซเบากว่า จึงอยู่ข้างบน

พอผมเอาหลุมจิ้มลงไป นอกจาก 2 แรงดั้งเดิมที่ว่าแล้ว ก๊าซที่โดนขังอยู่บนน้ำมันก็จะขยายตัว เป็นแรงเสริม ให้น้ำมันไหลเข้าหลุมผมด้วย

เราจึงเรียกว่า Gas Cap Drive

WATER DRIVE

แหล่งอีกแบบ คือ น้ำมันอยู่กับน้ำ น้ำมันเบากว่า จึงอยู่ข้างบน

จำตัวอย่างเหรียญบาทก้นแก้วได้ไหม มโนว่า เหรียญบาท คือ น้ำมัน ชั้นน้ำที่แทรกอยู่ในทรายใต้เหรียญบาทมีความดันใช่ไหมครับ มันก็พยายามที่จะดันเหรียญบาทให้ลอยขึ้น แต่เหรียญบาทไม่ลอยขึ้น เพราะมันถูกทรายและน้ำข้างบนกดไว้

ก็เหมือนรูปข้างล่าง ตอนก่อนผมเจาะรูลงไปไงครับ

พอผมเจาะรูลงไป น้ำมันก็มีทางออก คือ ออกไปทางรูที่ผมเจาะนั่นแหละ เหมือนผมเอาทรายและน้ำที่ถมเหรียญบาทออก แรงดันน้ำใต้เรียญก็ดันเหรียญให้ลอยขึ้น

เราเรียกกลไกลแบบนี้ว่า Water Drive หรือ Aquifer Drive (Aquifer แปลว่า น้ำ)

Water coning

จำ water cut ที่เคยลงไว้ในเว็บบอร์ดได้ไหมครับ ที่เราผลิตเร็วน้ำแล้วน้ำแทรก ถ้ายังไม่เคยอ่าน คลิ๊กที่รูปครับ จะเข้าใจได้ดีขึ้นว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร

ถ้าโลภมากกว่า water cut ก็จะเกิด water coning คราวนี้ก็จะมีแต่น้ำเข้ามาในหลุมล่ะแม่เจ้า ทำอะไรไม่ได้เลยครับ นอกจากเจาะหลุมใหม่ … อาแมน

COMBINATION DRIVE

ที่ว่ามาทั้งหมดเราเรียก text book model คือ ว่าไปตามตำรา ตามทฤษฎี ในโลกความเป็นจริงมันก็มั่วๆปนๆกันไปครับ

หน้าตามันจึงออกมาแบบนี้ คือ ก๊าซข้างบนก็ขยายลงมา น้ำข้างล่างก็ดันขึ้นมา ส่วนก๊าซที่ละลายออกมาเนื่องจากความดันในแหล่งฯลดด็ขยายตัว … 3 in 1 เลยครับ

แค่ว่า แรงแบบไหนมันจะโด่ดเด่นเป็นหลักกว่ากัน เราก็เรียกว่าแหล่งเราโดนขับดันแบบนั้น

ในความเป็นจริงยิ่งกว่านี้ มันก็ไม่ใช่โดมสวยๆแบบนี้ด้วยซ้ำ มันจะประมาณนี้

จากรูปข้างบนจะเห็นว่า ต่อให้จิ้มออกจากแหล่งเดียวกัน จิ้มคนล่ะที่ คนล่ะเวลา กลไกหลักที่ดันน้ำมันให้เข้าหลุมก็อาจจะไม่เหมือนกันอีกต่างหาก

GRAVITY DRAINAGE

อันนี้ชักยากล่ะ ต้องมโนกันเยอะหน่อย

สภาพที่เอื้อให้เกิดแรงขับดันแบบนี้ คือ

1. ในแหล่งกักเก็บต้องมีน้ำมันอยู่กับน้ำ หรือ อยู่กับก๊าซ หรือ อยู่กัน 3 คนพี่น้อง ถ้ามีน้ำมันอย่างเดียว กลไกแบบนี้จะเกิดไม่ได้ อ่านต่อไปก็จะรู้ว่าทำไม
2. แหล่งกักเก็บต้องหนา และ น้ำ น้ำมัน และ ก๊าซ ต้องไหลขึ้นลงในแนวดิ่งได้ดี (vertical permeability) หรือ ถ้าแหล่งฯบาง แหล่งจะต้องอยู่ในแนวเอียงเยอะๆอย่างรูปตัวอย่างข้างล่าง

กลไกแบบนี้ เกิดได้จากหลักการที่ของไหลมีความหนาแน่นต่างกัน ของไหลที่หนักจะไหลแยก (segregate) ลงมากองข้างล่าง ของไหลที่เบา ก็จะไหลลอยขึ้นไปข้างบน

พูดง่ายๆคือ พลังงานที่ได้มาขับน้ำมัน คือ พลังงานจลน์เนื่องจากการไหลเพราะน้ำหนัก (ของหนักจม ของเบาลอย)

ดูรูปข้างล่างแล้วมโนตามนะ … solution gas ที่แยกตัวออกจากน้ำมันข้างล่างใต้ปลายหลุม เบากว่า ก็จะลอยขึ้น น้ำมันที่หนักกว่า ก็จะจมลงลงไปแทนที่ แรงที่มันจมลง ก็จะผลักมันให้เข้าไปในหลุมที่ผมขุดล่อมันเอาไว้

ดังนั้น จะเห็นได้ว่าปรากฏการณ์ลักษณะนี้ จะเกิดได้ก็ต่อเมื่อ ของไหลเคลื่อนที่ในแนวดิ่งได้ดี๊ดี (permeability – mobility) เอื้อให้แรงโน้มถ่วงทำงาน และ แหล่งต้องบางๆเฉียงๆเอียงๆกับแนวหลุม

สรุป

เป็นไงครับ มึนหรือยัง ทั้งหมดที่ว่ามานี้เป็นแบบเบสิกๆพื้นๆนะครับ ยังมีอีกหลายแบบที่เกิดขึ้นได้เฉพาะในบางสภาพธรณีไม่กี่ที่ ก็จะไม่เอามาพูดถึง เช่น rock compaction drive, overburden drive เป็นต้น

เอาล่ะ สำหรับคนที่ไม่ใช่วิศวกรแหล่งกักเก็บ (Reservoir Engineer) อย่างคุณอย่างผม รู้เท่านี้ก็ถือว่า “ว้าว” มากแล้วครับ 🙂

---

• Facebook
• Twitter
• Line