นักสำรวจปิโตรเลียม

นักสำรวจปิโตรเลียม (Petroleum Explorer) เป็นสายอาชีพที่ดำเนินงานเกี่ยวกับการสำรวจ ผลิต และพัฒนาแหล่งปิโตรเลียม ซึ่งเป็นทรัพยากรธรรมชาติใต้ดินที่มีคุณค่าและมีการนำใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในปัจจุบัน โดยทั่วไปคำว่า นักสำรวจปิโตรเลียม เป็นการกล่าวรวมถึงนักวิทยาศาสตร์ใน 3 สาขา ได้แก่ นักธรณีวิทยาปิโตรเลียม(Petroleum Geologist) นักธรณีฟิสิกส์ปิโตรเลียม(Petroleum Geophysicist) และวิศวกรปิโตรเลียม (Petroleum Engineer) ซึ่งจะต้องทำงานร่วมกันเป็นลำดับขั้นตอน เพื่อให้ได้มาซึ่งทรัพยากรปิโตรเลียมที่อยู่ใต้ดิน

นักธรณีวิทยาเป็นบุคลากรที่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการสำรวจหาและช่วยพัฒนาแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม การสำรวจหาปิโตรเลียมในขั้นตอนของนักธรณีวิทยาจะเริ่มตั้งแต่พิจารณาคัดเลือกพื้นที่ที่คาดว่าจะมีศักยภาพของทรัพยากรปิโตรเลียม ร่วมมือกับนักธรณีฟิสิกส์ในการจัดทำแผนที่ใต้ผิวดินเพื่อแสดงตำแหน่งโครงสร้างแหล่งกักเก็บต่างๆ เช่น โครงสร้างรูปโค้งประทุนคว่ำหรือรูปโดมที่คาดว่าจะมีทรัพยากรน้ำมันและก๊าซกักเก็บอยู่ภายใน กำหนดตำแหน่งและแนวทางของหลุมเจาะ ศึกษาชั้นหินและตรวจสอบคุณสมบัติของหินที่ได้จากหลุมเจาะสำรวจต่าง ๆ นอกจากนี้นักธรณีวิทยาจะนำข้อมูลที่ได้จากหลุมเจาะสำรวจต่าง ๆ มาประกอบกับข้อมูลการวัดความไหวสะเทือนเพื่อจัดทำแผนที่ของชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมใต้พื้นดิน โดยการเปรียบเทียบและจับคู่ของชั้นหินระหว่างหลุมสำรวจต่าง ๆ ที่มีคุณลักษณะเหมือนกันแล้วนำมาวาดเป็นภาพตัดขวางของชั้นหินให้ผิวดินเพื่อหาชั้นหินซึ่งเป็นโครงสร้างปิดกั้น (Trap)

เพื่อปฏิบัติภารกิจดังกล่าว นักธรณีวิทยาจึงต้องศึกษาเกี่ยวกับลักษณะที่ตั้งทางธรณีวิทยาและประวัติของการกำเนิดและการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก ต้องสามารถแจกแจงและตรวจสอบชนิดของหินได้ ศึกษาข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม ภาพถ่ายทางอากาศ สำรวจและจัดทำแผนที่ธรณีวิทยา แผนที่โครงสร้างและแหล่งปิโตรเลียม วิเคราะห์ข้อมูลที่เก็บได้จากการศึกษาค่าความไหวสะเทือน (Seismic) และใช้เครื่องมือเพื่อตรวจวัดค่าความโน้มถ่วงของโลก และค่าความเข้มสนามแม่เหล็กได้

วิชาทางด้านธรณีฟิสิกส์และธรณีวิทยามีความเกี่ยวพันกันค่อนข้างใกล้ชิด และบ่อยครั้งที่นักธรณีฟิสิกส์ต้องทำงานใกล้ชิดกับนักธรณีวิทยา การทำงานของนักธรณีฟิสิกส์จะใช้พื้นฐานความรู้ทางด้านฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ และเคมีในการศึกษา โดยพิจารณาคุณสมบัติของชั้นหินบนผิวโลกและองค์ประกอบต่าง ๆ ภายในของผิวโลก นอกจากนี้ยังมีการศึกษาเรื่องของน้ำใต้ดิน, สภาพชั้นบรรยากาศที่ปกคลุมโลก, มหาสมุทร และคุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าและความโน้มถ่วงของโลกด้วย นักธรณีฟิสิกส์จะใช้ 3 วิธีการในการสำรวจหาน้ำมัน นั่นคือ วิธีการวัดค่าความเข้มสนามแม่เหล็ก (Magnetic Survey) การวัดค่าความโน้มถ่วงของโลก (Gravity Survey) การวัดค่าความไหวสะเทือน (Seismic Survey)

ในการสำรวจโดยวิธีการวัดค่าความเข้มสนามแม่เหล็กนั้น นักธรณีฟิสิกส์จะใช้เครื่องมือวัดค่าความเข้มสนามแม่เหล็ก (Magnetometer) เพื่อคำนวณค่าความเข้มของสนามแม่เหล็กโลก ณ จุดที่ทำการสำรวจบนพื้นผิวโลก สำหรับการสำรวจโดยวิธีการการวัดค่าความโน้มถ่วงของโลก นั้นจะใช้เครื่องมือวัดค่าความโน้มถ่วงของโลก (Gravity Meter/ Gravimeter) ช่วยในการคำนวณวัดค่าความโน้มถ่วงโลก ณ บริเวณที่ทำการสำรวจ โดยเครื่องมือทั้ง 2 ประเภทที่กล่าวมาแล้ว จะถูกใช้ในการสำรวจหาลักษณะ ขนาด ความลึก และขอบเขตโดยประมาณของแอ่งสะสมตะกอนและโครงสร้างชั้นหินที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นดิน สำหรับการสำรวจโดยวิธีการวัดค่าความไหวสะเทือนนั้น จะเป็นการส่งคลื่นเสียงไปใต้พื้นดินโดยการจุดระเบิด หรือการกระแทกบนพื้นดิน ซึ่งคลื่นความสั่นสะเทือนที่ถูกส่งผ่านลงไปใต้ผิวดินจะสะท้อนกลับจากชั้นหินใต้พื้นดินมายังผิวโลก ในลักษณะของคลื่นสะท้อนกลับ และจะเข้าสู่เครื่องรับสัญญาณและถูกบันทึกโดยเครื่องมือซึ่งเรียกว่า geophone ซึ่งข้อมูลที่บันทึกไว้จะถูกนำไปประมวลผลจนสามารถแสดงผลออกมาในลักษณะของรูปภาพแสดงถึงตำแหน่งและรูปร่างลักษณะโครงสร้างของชั้นหินเบื้องล่างได้

ธรณีฟิสิกส์นับเป็นแนวหน้าของสาขาวิชาชีพที่มีการพัฒนาทางด้านวิชาการมากที่สุดในรอบทศวรรษที่ผ่านมา เทคนิคการวัดคลื่นความไหวสะเทือนแบบ 3 มิติ (3D Seismic) เป็นวิธีการที่ใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ระดับสูงเข้ามาช่วยในการพัฒนารูปแบบโครงสร้างใต้ผิวดินแบบ 3 มิติ ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการบ่งชี้บริเวณที่คาดว่าจะเป็นแหล่งสะสมตัวของปิโตรเลียมได้อย่างแม่นยำมากยิ่งขึ้น รูปแบบโครงสร้างใต้ผิวดินแบบ 3 มิติที่ได้จากการวัดคลื่นความไหวสะเทือน บางครั้งสามารถแสดงภาพเสมือนจริงขนาดใหญ่ได้ในโรงฉายโดยจะเป็นภาพเสมือนกับว่าเรากำลังยืนอยู่ในแหล่งปิโตรเลียมใต้พื้นผิวโลก

วิศวกรปิโตรเลียมเป็นผู้ที่มีหน้าที่ในการสำรวจหาและ/หรือออกแบบวิธีการที่จะผลิตน้ำมันดิบหรือก๊าซธรรมชาติจากแหล่งปิโตรเลียมที่สำรวจพบ นั่นคือหากมีการสำรวจพบชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมที่มีศักยภาพเพียงพอที่จะผลิตได้ ก็จะเป็นหน้าที่ของวิศวกรที่จะพิจารณาและพัฒนาหาวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเพื่อให้สามารถผลิตปิโตรเลียมได้ในปริมาณที่ให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่าที่สุดต่อเงินลงทุนมหาศาลที่ลงทุนไป

เนื่องจากในความเป็นจริงน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติที่ถูกกักเก็บอยู่ในชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียม มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่จะสามารถผลิตได้โดยแรงดันตามธรรมชาติ ดังนั้นเพื่อให้สามารถนำปิโตรเลียมที่มีสะสมอยู่ใต้พื้นดินขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้มากที่สุด วิศวกรปิโตรเลียมจึงต้องพัฒนาและใช้วิธีการที่หลากหลายเพื่อเพิ่มปริมาณการผลิต ซึ่งวิธีการหลากหลายดังกล่าวที่มีการพัฒนามาใช้แล้วโดยวิศวกรปิโตรเลียม ได้แก่ การสูบอัดน้ำ/สารเคมี/ไอน้ำเข้าไปในชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมใต้พื้นดินเพื่อเพิ่มแรงดันในชั้นหินให้น้ำมันไหลออกมา นอกจากนี้การขุดเจาะตามแนวนอน หรือการสร้างรอยแตกในชั้นหินเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงในชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมเป็นบริเวณกว้างยิ่งขึ้น เพื่อให้การใช้ประโยชน์หลุมผลิตเป็นไปอย่างคุ้มค่าที่สุด ก็เป็นวิธีการหนึ่งที่พัฒนาและออกแบบโดยวิศวกรปิโตรเลียมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

อย่างไรก็ดี แม้ว่าวิศวกรปิโตรเลียมจะใช้วิธีการที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันแต่ก็ยังสามารถผลิตน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติจากชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมได้เพียงส่วนหนึ่งของปริมาณปิโตรเลียมที่สะสมอยู่ทั้งหมดเท่านั้น ดังนั้นวิศวกรปิโตรเลียมจึงยังต้องพัฒนาวิธีการใหม่ ๆ เพื่อเพิ่มสัดส่วนการผลิตนี้ให้มากยิ่งขึ้น

ในสายงานของวิศวกรปิโตรเลียมเองก็ยังสามารถแบ่งออกได้เป็นสายงานเฉพาะทางอีก 3 สายงานหลัก ได้แก่

1. วิศวกรแหล่งกักเก็บ (Reservoir Engineer)

2. วิศวกรขุดเจาะ (Drilling Engineer)

3. วิศวกรการผลิต (Production Engineer; sub-surface)

หากต้องการศึกษาในระดับอุดมศึกษาด้านปิโตรเลียม ในประเทศไทยมีหลายมหาวิทยาลัยที่เปิดสอนทั้งในส่วนของธรณีวิทยา ธรณีฟิสิกส์ รวมทั้งวิศวกรปิโตรเลียม โดยมีรายละเอียดแยกตามสายอาชีพดังนี้

ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

สาขาวิชาธรณีศาสตร์ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์

ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

สาขาวิศวกรรมปิโตรเลียม ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และปิโตรเลียม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

สาขาวิชาเทคโนโลยีธรณี สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี

บริษัท ปตท. สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด

บริษัท เชฟรอนประเทศไทย จำกัด

ศูนย์พัฒนาปิโตรเลียมภาคเหนือ กรมการพลังงานทหาร

เอกสารเผยแพร่วิชาการ กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ กระทรวงพลังงาน

เอกสารเผยแพร่วิชาการ กรมทรัพยากรธรณี กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม

กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ กระทรวงพลังงาน

กรมทรัพยากรธรณี กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม