ความพรุนและความซึมผ่านของหินดินดานจากแอ่งพิษณุโลก

Abstract

หินดินดานเป็นหินตะกอนที่เกิดจากการสะสมตัวของตะกอนขนาดเล็กในสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานต่ำและมักจะมีการสะสมตัวของอินทรีย์สารร่วมด้วย เมื่อสารอินทรีย์ได้รับความร้อนและความดันที่เหมาะสมก็จะสามารถเปลี่ยนโครงสร้างเป็นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ และถูกกักเก็บไว้ในหินดินดานหรือหินกักเก็บชนิดอื่นๆที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง การผลิตปิโตรเลียมขึ้นมาโดยตรงจากหินดินดานนั้นเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก เนื่องจากหินดินดานมักจะมีความพรุนและความซึมผ่านต่ำไม่เหมาะสมต่อการไหลของปิโตรเลียม แต่วิวัฒนาการของเทคโนโลยีในปัจจุบันสามารถผลิตก๊าซธรรมชาติขึ้นจากหินดินดานที่เป็นหินต้นกำเนิดได้โดยตรง โดยการอัดของเหลวด้วยแรงดันสูงเข้าไปสร้างรอยแตกในหินดินดาน เพื่อสร้างเส้นทางการไหลให้ก๊าซธรรมชาติเข้าสู่หลุมผลิตต่อไป แต่เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ต้องใช้ต้นทุนในการผลิตสูงและยังไม่มีการศึกษาลักษณะจำเพาะของหินดินดานอย่างละเอียดในประเทศไทย โครงงานนี้จึงมีจุดมุ่งหมายที่จะศึกษาความพรุนและความซึมผ่านของหินดินดานจากหมวดหินชุมแสงซึ่งเป็นหินต้นกำเนิดปิโตรเลียมในพื้นที่แอ่งพิษณุโลกซึ่งเป็นแอ่งตะกอนบนบกที่ใหญ่ที่สุดในประเทศไทย โดยใช้วิธีถ่ายภาพตัดขวางด้วยรังสีเอ็กซ์ซินโครตรอน เพื่อวิเคราะห์รูปร่างและการกระจายตัวของรูพรุนใน 3 มิติ แล้วนำข้อมูลที่ได้ไปคำนวนหาค่าความซึมผ่านของหินดินดานและสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการไหล ควบคู่ไปกับการใช้วิธีการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ซินโครตรอนในการหาปริมาณแร่องค์ประกอบและการเรียงตัวของแร่ในหินดินดาน จากการศึกษาพบว่าหินดินดาน 5 ตัวอย่างประกอบไปด้วยแร่ดิน 50 ถึง 70 เปอร์เซนต์และมีค่าความพรุนอยู่ในช่วง 0.3 ถึง 17 เปอร์เซ็นต์รวมทั้งมีค่าความซึมผ่านของหินอยู่ในช่วง 10 ถึง 27 มิลลิดาซี่ ซึ่งค่าความพรุนและค่าความซึมผ่านที่วัดได้จากตัวอย่างหินดินดานนี้มีค่าสูงกว่าค่าที่ประมาณได้จากข้อมูลหารหยั่งธรณีหลุมเจาะ เนื่องจากเป็นวิธีการวัดค่าโดยตรงจากหินและปริมาตรของหินที่ใช้วัดมีความแตกต่างกัน นอกจากนี้ลักษณะของรูพรุนที่พบมีขนาดและรูปร่างที่แตกต่างกันในแต่ละตัวอย่าง ส่วนใหญ่เป็นรูพรุนที่อยู่ระหว่างอนุภาคและรูพรุนที่เชื่อมต่อเป็นรอยแตก ซึ่งการเชื่อมต่อกันของรูพรุนแต่ละชนิดเป็นปัจจัยหลักในการควบคุมค่าความซึมผ่านของหินและรูปแบบการไหลในแบบจ่าลองทางคณิตศาสตร์ ซึ่งการไหลของของไหลในหินดินดานจะไหลได้ดีไปตามรอยแตกที่มักจะอยู่ในทิศทางที่ขนานกับระนาบชั้นหิน