ย้อนกลับไปเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อน เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงบางส่วนจะสะสมทับถมปนอยู่กับตะกอนต่าง ๆ ทั้งบนบกและในทะเลภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ซากสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนสภาพเป็นอินทรียวัตถุ เมื่อเวลาผ่านไปบริเวณดังกล่าวจะค่อย ๆ ทรุดตัวหรือจมตัวลงภายใต้ผิวโลกลึกมากขึ้น และจากแรงกดที่เพิ่มมากขึ้นตลอดจนอุณหภูมิที่สูงขึ้น มีผลทำให้อินทรียวัตถุแปรสภาพก่อให้เกิดแหล่งทรัพยากรเชื้อเพลิงที่มีคุณค่าที่มนุษย์ในยุคปัจจุบันสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างมากมาย

   สิ่งต่าง ๆ รอบตัวของเรา มีหลายอย่างที่เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้มาจากแหล่งเชื้อเพลิงที่เรียกว่า ปิโตรเลียม ปิโตรเลียมเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของมนุษย์และนำมาใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ได้มากมาย ปิโตรเลียมที่เกิดอยู่ใต้ผิวโลกสามารถนำขึ้นมาใช้ผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ได้อย่างไร

   ปิโตรเลียมอยู่ในหินต้นกำเนิดปิโตรเลียม มีองค์ประกอบที่สำคัญ คือ ธาตุไฮโดรเจน ธาตุคาร์บอน และมีก๊าซชนิดอื่น ๆ ปนอยู่ด้วยเล็กน้อย ปิโตรเลียมแบ่งตามสถานะได้ 2 ประเภท คือ น้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติ

ภาพตัวอย่างน้ำมันดิบ

   ปิโตรเลียมที่สะสมอยู่ในหินต้นกำเนิด เมื่อถูกแรงกระทำจากการไหวตัวของเปลือกโลกหรือด้วยความดันที่เกิดจากน้ำหนักของชั้นหินที่ทับถมอยู่ในตำแหน่งเหนือหินต้นกำเนิดขึ้นไป ปิโตรเลียมจะไหลซึมออกจากหินต้นกำเนิดไปตามรอยแตก รอยแยก และตามรูพรุนของหินไปสู่แหล่งใหม่ที่มีความดันต่ำกว่าแหล่งเดิม เรียกหินที่เป็นแหล่งสะสมตัวใหม่ของปิโตรเลียมว่า หินกักเก็บปิโตรเลียมหรือหินอุ้มปิโตรเลียม

   หลายคนคงสงสัยว่า หินกักเก็บปิโตรเลียมมีลักษณะอย่างไร เพราะเหตุใดปิโตรเลียมจึงสามารถไหลเข้าไปสะสมตัวอยู่ได้ ข้อสงสัยนี้สามารถหาคำตอบได้จากกิจกรรมศึกษาลักษณะของหินกักเก็บปิโตรเลียม ในหนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ เชื้อเพลิงเพื่อการคมนาคม ชั้นมัธยมศึกษาตอนต้น กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

   กิจกรรมนี้มีจุดประสงค์ให้ทำการทดลอง สังเกต และอธิบายลักษณะของหินกักเก็บปิโตรเลียม และอธิบายความแตกต่างระหว่างหินกักเก็บปิโตรเลียมและหินชนิดอื่น ๆ ขั้นตอนการทำกิจกรรมให้ใช้แว่นขยายพิจารณาลักษณะเนื้อหิน จำนวน 3 ชนิด ได้แก่ หินทราย หินปูนและหินแกรนิต จากนั้นให้หยดน้ำมันพืช 1 หยด ลงบนผิวหน้าหินทั้ง 3 ชนิด และสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น ซึ่งในกิจกรรมนี้จะให้น้ำมันพืชแทนน้ำมันดิบ

หินทราย	หินปูน	หินแกรนิต

การหยดน้ำมันพืชลงไปที่ผิวหน้าของหิน

   ในการทำกิจกรรม มีคำถามชวนคิดที่จะช่วยไขปัญหาเกี่ยวกับลักษณะของหินกักเก็บปิโตรเลียม ดังนี้

• เนื้อหินทั้ง 3 ชนิด มีลักษณะต่างกันหรือไม่ อย่างไร

• น้ำมันพืชสามารถไหลซึมเข้าสู่หินชนิดใดได้บ้าง

• หินที่น้ำมันพืชสามารถไหลซึมเข้าไปได้ มีลักษณะเนื้อหินต่างจากหินชนิดอื่น ๆ ที่นำมาทดสอบอย่างไร

 ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม

การหยดน้ำมันพืชลงไปที่ผิวหน้าของหิน

   จากการวิเคราะห์ สามารถสรุปผลการทำกิจกรรมได้ว่า การที่น้ำมันพืชสามารถไหลซึมลงไปในเนื้อหินทรายได้ ภายในเนื้อหินทรายจะต้องมีช่องว่างระหว่างเม็ดแร่ และช่องว่างดังกล่าวจะต้องมีลักษณะเชื่อมต่อกัน เพื่อให้น้ำมันพืชไหลซึมเข้าไปสะสมตัวอยู่ได้

   การเชื่อมโยงความรู้ที่ได้จากการทำกิจกรรมสู่หินกักเก็บปิโตรเลียมในธรรมชาติ สามารถสรุปได้ว่า ในธรรมชาติ หินกักเก็บปิโตรเลียมจะต้องเป็นหินที่มีรูพรุนหรือมีช่องว่างระหว่างเม็ดแร่หรือมีรอยแตก รอยแยกภายในเนื้อหิน และรูพรุนหรือช่องว่างดังกล่าวต้องมีลักษณะเชื่อมต่อกัน เพื่อที่จะสามารถกักเก็บน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติไว้ได้ กิจกรรมนี้เป็นตัวอย่างกิจกรรมง่าย ๆ ที่ทำให้เราเข้าใจลักษณะของหินกักเก็บปิโตรเลียมที่อยู่ลึกใต้ผิวโลกได้

   ในธรรมชาติหากหินกักเก็บปิโตรเลียมถูกปิดทับด้วยหินที่มีเนื้อละเอียดแน่น ที่เรียกว่า หินปิดกั้นปิโตรเลียม จะทำให้ปิโตรเลียมไม่สามารถไหลซึมผ่านหินเนื้อละเอียดแน่นนี้ขึ้นสู่ผิวโลกได้ ลักษณะโครงสร้างที่ปิโตรเลียมถูกกักเก็บอยู่ในหินกักเก็บปิโตรเลียมและมีหินปิดกั้นปิดทับไว้นี้ เรียกว่า แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม

น้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติและน้ำ ภายในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม

   เราทราบแล้วว่าใต้ผิวโลกมีแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมสะสมตัวอยู่ แล้วเราจะทราบได้อย่างไรว่า ใต้ผิวโลกบริเวณใดมีแหล่งกักเก็บดังกล่าว ?

   นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นหาแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม โดยใช้วิธีการสำรวจอย่างเป็นขั้นตอน การสำรวจปิโตรเลียมแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอนที่สำคัญ ๆ คือ การสำรวจทางธรณีวิทยา การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ และการเจาะสำรวจ

   เมื่อค้นพบแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมแล้ว และพบว่าแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมคุ้มค่ากับการลงทุน ผู้ประกอบการจะวางแผนผลิตปิโตรเลียม การเจาะหลุมผลิตปิโตรเลียมมีทั้งการเจาะหลุมบนบกและในทะเล น้ำมันดิบที่ได้จากหลุมผลิตส่วนใหญ่จะมีน้ำปนอยู่ ซึ่งจำเป็นต้องทำการแยกน้ำออกก่อน จากนั้นจึงนำน้ำมันดิบที่ได้ขนส่งไปยังโรงกลั่นน้ำมันดิบ โดยทางเรือหรือยานพาหนะอื่น ๆ ส่วนก๊าซธรรมชาติที่ได้จากหลุมผลิตจะถูกแยกออกเป็นก๊าซธรรมชาติ ก๊าซธรรมชาติเหลว น้ำ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จากนั้นจึงนำก๊าซธรรมชาติที่ได้ไปเพิ่มความดัน และส่งผ่านเข้าสู่ท่อขนส่งไปยังโรงแยกก๊าซธรรมชาติ ส่วนก๊าซธรรมชาติเหลว จะถูกขนส่งทางเรือไปยังโรงกลั่นน้ำมันดิบ

ภาพขั้นตอนการสำรวจปิโตรเลียม

ผลิตภัณฑ์ จากปิโตรเลียมที่ได้จากกระบวนการกลั่นน้ำมันดิบและกระบวนการแยกก๊าซธรรมชาติ

   ปิโตรเลียมที่ได้จากแหล่งผลิต ยังไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทันที สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแต่ละชนิดที่ได้จากปิโตรเลียม มีสมบัติเหมาะสมต่อการนำมาใช้ประโยชน์ต่างกัน จึงต้องมีการแยกองค์ประกอบของไฮโดรคาร์บอนออกเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ โดยการกลั่นน้ำมันดิบหรือการแยกก๊าซธรรมชาติ  ผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียมที่ได้จากกระบวนการกลั่นน้ำมันดิบ และกระบวนการแยกก๊าซธรรมชาติมีอยู่มากมาย เช่น ใช้เป็นเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่น และใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและอื่น ๆ เป็นต้น

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ได้มาจากปิโตรเลียม

   จากภาพตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ได้มาจากปิโตรเลียม ล้วนเป็นผลิตภัณฑ์ที่เราได้ใช้ประโยชน์ไม่ทางตรงก็ทางอ้อม ทุก ๆ ผลิตภัณฑ์ช่วยให้การดำเนินชีวิตของเรามีความสะดวกสบาย แต่ปิโตรเลียมเป็นเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ที่ใช้แล้วหมดไปและมีอยู่อย่างจำกัด ต้องใช้เวลานานหลายร้อยล้านปีจึงจะเกิดขึ้นมาใหม่ได้อีก และการสำรวจและการผลิตเพื่อให้ได้มาซึ่งปิโตรเลียมต้องใช้เงินลงทุนมหาศาล เราทุกคนจึงควรใช้เชื้อเพลิงดังกล่าวนี้อย่างรู้คุณค่า และคำนึงถึงผลกระทบที่จะเกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อมในด้านต่าง ๆ

บรรณานุกรม

ราชบัณฑิตยสถาน. (2544). พจนานุกรมศัพท์ธรณีวิทยา ฉบับราชบัณฑิตยสถาน. กรุงเทพมหานคร: อรุณการพิมพ์.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. กระทรวงศึกษาธิการ.(2554). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ เชื้อเพลิงเพื่อการคมนาคม ชั้นมัธยมศึกษาตอนต้น กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพมหานคร: โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว.