ที่ตั้งของแอ่งฝาง แหล่งน้ำมันฝางอยู่ในพื้นที่ที่เรียกว่า แอ่งฝาง ในเขตอำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ ลักษณะภูมิประเทศเป็นแอ่ง มีภูเขาล้อมรอบ อำเภอฝางตั้งอยู่ทางเหนือของจังหวัดเชียงใหม่ ทิศเหนือ ติดต่อกับรัฐฉานของประเทศเมียนม่าร์และอำเภอแม่อายจังหวัดเชียงใหม่ ทิศตะวันออก ติดกับอำเภอแม่อาย ทิศใต้ ติดกับอำเภอแม่สรวยจังหวัดเชียงราย และอำเภอไชยปราการจังหวัดเชียงใหม่ ส่วน ทิศตะวันตก ติดกับรัฐฉานประเทศเมียนม่าร์ อำเภอฝางแบ่งการปกครองเป็น 8 ตำบล พื้นที่ที่สำรวจพบน้ำมันและมีการขุดเจาะแล้ว อยู่ในเขตตำบลแม่สูน ตำบลแม่คะ และตำบลสันทราย ซึ่งอยู่ทางใต้ของอำเภอฝาง แหล่งน้ำมันฝางปัจจุบันดำเนินงานโดยศูนย์พัฒนาปิโตรเลียมภาคเหนือ กรมการพลังงานทหาร กระทรวงกลาโหม มีสำนักงานและโรงกลั่นน้ำมันตั้งอยู่ที่หมู่ 1 ตำบลแม่คะในอำเภอฝาง

ภูมิประเทศของแอ่งฝาง เป็นแอ่งที่ราบมีภูเขาล้อมรอบ เกิดจากเปลือกโลกถูกบีบอัดเนื่องจากการชนของอนุทวีปอินเดียกับทวีปเอเชียในอดีต เกิดเป็นทิวเขาสูง ๆ ในขณะเดียวกันก็มีบริเวณบางส่วนที่ทรุดตัวลงกลายเป็นแอ่งแผ่นดินขนาดใหญ่และมีการทับถมของตะกอนตั้งแต่สมัยยุคเทอร์เซียรี เมื่อประมาณ 66 ล้านปีมาแล้ว จนเป็นแอ่งที่ราบในปัจจุบัน แอ่งที่ราบซึ่งมีตะกอนทับถมในยุคเทอร์เซียรี มักจะพบน้ำมัน หรือถ่านหินแทรกตัวอยู่ด้วย เช่น แหล่งน้ำมันที่แอ่งฝางจังหวัดเชียงใหม่ ถ่านหินลิกไนต์ที่แอ่งแม่เมาะ จังหวัดลำปาง เป็นต้น

สาระ มาตรฐานและตัวชี้วัดชั้นปี ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551 ช่วงชั้นที่ 3 (ม.2 ) และช่วงชั้นที่ 4 (ม. 4 – ม.6)

สาระที่ 3 สารและสมบัติของสาร

     - มาตรฐาน ว 3.2 เข้าใจหลักการและธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงสถานะของสาร การเกิดสารละลาย การเกิดปฏิกิริยา มีกระบวนการสืบเสาะ หาความรู้และจิตวิทยาศาสตร์ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์

ตัวชี้วัด (ม. 4 – ม.6)

     สืบค้นข้อมูลและอธิบายการเกิดปิโตรเลียม กระบวนการแยกแก๊ส ธรรมชาติ และการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบ

สาระการเรียนรู้แกนกลาง
          - การสลายตัวของซากพืชและซากสัตว์ที่ทับถมอยู่ใต้ทะเลอย่างต่อเนื่องภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงนานนับล้านปี จะเกิดเป็นปิโตรเลียม โดยมีได้ทั้ง สถานะของแข็ง ของเหลวหรือแก๊ส ซึ่งมีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดรวมกันและอาจมีสารประกอบอื่น ๆ ปะปนอยู่ด้วย
          - การนำแก๊สธรรมชาติมาใช้ประโยชน์จะต้องผ่านกระบวนการแยกแก๊ส ส่วนของเหลวหรือน้ำมันดิบจะแยกโดยการกลั่นลำดับส่วน

สาระที่ 6 กระบวนการเปลี่ยนแปลงของโลก
     - มาตรฐาน ว 6. 1 เข้าใจกระบวนการต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนผิวโลกและภายในโลก ความสัมพันธ์ ของกระบวนการต่าง ๆ ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ภูมิประเทศ และสัณฐานของโลก มีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้และจิตวิทยาศาสตร์ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์

ตัวชี้วัด (ม. 2 )

     สืบค้นและอธิบายกระบวนการเกิด ลักษณะและสมบัติของปิโตรเลียม ถ่านหิน หินน้ำมัน และการนำไปใช้ประโยชน์
สาระการเรียนรู้แกนกลาง
          - ปิโตรเลียม ถ่านหิน หินน้ำมัน เป็นเชื้อเพลิงธรรมชาติที่เกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ซึ่งแต่ละชนิดจะมีลักษณะ สมบัติและวิธีการนำไปใช้ประโยชน์แตกต่างกัน

 วีดิทัศน์ เรื่อง การเดินทางสู่ศูนย์พัฒนาปิโตรเลียมภาคเหนือ

การเดินทาง เราสามารถเดินทางโดยรถยนต์จากจังหวัดเชียงใหม่ไปทางทิศเหนือตามทางหลวงหมายเลข 107 ถนนโชตนา ผ่านอำเภอแม่ริม อำเภอแม่แตง อำเภอเชียงดาว อำเภอไชยปราการ ซึ่งเป็นถนนที่วกวนไปตามไหล่เขา เข้าสู่เขตอำเภอฝาง แล้วเลี้ยวเข้าทางหลวงหมายเลข 109 สายฝาง – แม่สรวย สู่ตำบลแม่คะ อำเภอฝางซึ่งเป็นที่ตั้งของศูนย์พัฒนาปิโตรเลียมภาคเหนืออำเภอฝาง ระยะทางทั้งหมดประมาณ 140 กิโลเมตร

วีดิทัศน์ เรื่อง ศูนย์พัฒนาปิโตรเลียมภาคเหนือ กรมการพลังงานทหาร

ความเป็นมา ก่อนปี พ.ศ.2464 ชาวบ้านท้องที่ อ.ฝาง พบน้ำมันลักษณะสีดำ ไหลซึมขึ้นมาบนผิวดิน บางคนว่าเป็นน้ำมันศักดิ์สิทธิ์ นำมาทาร่างกายรักษาโรคต่างๆ ความทราบถึงเจ้าหลวงเชียงใหม่ จึงสั่งให้ขุดบ่อเพื่อกักน้ำมันไว้ เรียกว่า “บ่อหลวง” หรือ “บ่อเจ้าหลวง” ปัจจุบันคือ บ่อต้นขามในเขตตำบลแม่สูน

 พลเอก พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระกำแพงเพชรอัครโยธิน เมื่อครั้งดำรงพระอิสริยยศเป็น พระเจ้าน้องยาเธอ กรมขุนกำแพงเพชรอัครโยธิน ทรงเป็นผู้บัญชาการรถไฟขณะนั้นทรงทราบถึงการค้นพบน้ำมันที่ อ.ฝาง จ.เชียงใหม่ จึงทรงติดต่อว่าจ้าง นักธรณีวิทยาชาวอเมริกันชื่อ Mr.Wallace Lee มาทำการสำรวจเมื่อปี พ.ศ.2464 - 2465 พร้อมกันนั้นได้ทรงสั่งเครื่องเจาะ และว่าจ้างชาวอิตาเลียน ทำการเจาะบริเวณบ่อหลวง จำนวน 2 หลุม หลุมแรกลึก 216 เมตร การเจาะขัดข้อง พบเพียงร่องรอยแก๊สธรรมชาติอีกหลุมหนึ่ง อยู่บริเวณใกล้เคียงเจาะลึก 185 เมตร ท่อกรุขาดจึงระงับการเจาะไป

ในปี พ.ศ.2475กรมทางในสมัยนั้นต้องการสำรวจหาทรายน้ำมันที่อยู่ใกล้ผิวดินเพื่อใช้แทนยางแอสฟัลต์ การสำรวจใช้เครื่องเจาะสว่านหมุนด้วยแรงคนเรียกว่า เครื่องเจาะบังก้า เจาะลึกประมาณ 10 - 20 เมตร ผลการสำรวจได้ปริมาณทรายน้ำมันประมาณ 3.8 ล้านลูกบาศก์เมตร นอกจากนั้นกรมทางยังใช้เครื่องเจาะที่สามารถเจาะได้ 200 เมตร ทำการเจาะอีกหลายหลุมพบน้ำมันในระดับความลึก ประมาณ 70 เมตร เรียกหลุมที่เจาะพบน้ำมันว่า “บ่อระเบิด” กรมทางพยายามผลิตน้ำมันออกมาได้ 40,000 ลิตร พร้อมทั้งสร้างโรงกลั่นทดลองเพื่อกลั่นน้ำมันที่ได้แต่เนื่องจากขาดอุปกรณ์ และขาดความชำนาญ งานทั้งหมดจึงยุติลง ในช่วงปี พ.ศ.2492 - 2499 กรมโลหะกิจได้ตั้ง หน่วยสำรวจน้ำมันฝาง ขึ้น ทำการสำรวจธรณีวิทยาผิวดินและทางอากาศ สำรวจธรณีฟิสิกส์ ในปี พ.ศ.2499 ได้สั่งซื้อเครื่องเจาะชนิด Rotary เจาะได้ลึก 1,000 - 1,500 เมตร จากประเทศเยอรมันนี เจาะพบน้ำมันที่ระดับความลึกประมาณ 230 เมตร บริเวณบ่อต้นขาม เรียกว่าแหล่งน้ำมันไชยปราการ ต่อมา จึงซื้อเครื่องเจาะขนาดเล็กชนิดติดตั้งบนรถยนต์จากสหรัฐอเมริกา ตลอดจนอุปกรณ์ทำหลุมสำเร็จรูป ดำเนินการเจาะและทำหลุมสำเร็จรูประดับ200 - 300 เมตร เป็นบางหลุม ทางด้านการกลั่น นายช่างไทยของกรมโลหะกิจได้ออกแบบและสร้างโรงกลั่นน้ำมันทดลองขนาดเล็ก ทำการกลั่นโดยใช้น้ำมันดิบครั้งละประมาณ 1,000 ลิตร ดำเนินการกลั่นในระหว่างปี พ.ศ.2497 – 2499 จากนั้นจึงมีการโอนกิจการน้ำมันฝางไปขึ้นกับกรมการพลังงานทหาร กระทรวงกลาโหม เมื่อวันที่ 12 กันยายน พ.ศ.2499ซึ่งได้ดำเนินการมาจนถึงปัจจุบันและขยายการสำรวจในลุ่มแอ่งภาคเหนืออีก 5 ลุ่มแอ่ง คือลุ่มแอ่งเชียงใหม่ ลุ่มแอ่งลำปาง ลุ่มแอ่งแพร่ ลุ่มแอ่งเชียงราย และลุ่มแอ่งพะเยาอีกด้วย

วีดิทัศน์ เรื่อง การค้นพบแหล่งน้ำมันฝาง 

วีดิทัศน์ เรื่อง บ่อน้ำมันแห่งแรก

 การกำเนิดปิโตรเลียม ปิโตรเลียมมีต้นกำเนิดมาจากสารประกอบอินทรีย์ทั้งของพืชและสัตว์ขนาดเล็ก ๆ หรือแพลงตอน ที่ตายและทับถมปะปนกับตะกอนชนิดต่างๆโดยเฉพาะอย่างยิ่งตะกอนที่มีอนุภาคขนาดเล็กพวกแร่ดินเหนียวหรือตะกอนจำพวกคาร์บอเนตซึ่งตกตะกอนสะสมตัวอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีพลังงานต่ำ และขาดแคลนออกซิเจนตามบริเวณแอ่งบนพื้นผิวโลกทั้งบนบกที่เคยเป็นทะเลสาบมาก่อนและในทะเลโดยมีตะกอนทับถมอยู่ด้านบนจนเวลาผ่านไปหลายล้านปี ตะกอนเหล่านี้ก็จะกลายเป็นชั้นหินตะกอน เช่นหินโคลน หินดินดาน ส่วนสารอินทรีย์ซึ่งมีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนมาก ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างช้าๆ ภายใต้อิทธิพลของความร้อนจากภายในโลกและความกดดันที่เพิ่มขึ้นจากตะกอนที่ทับถมตัวอยู่เบื้องบนจนในท้ายที่สุดจะแปรสภาพเป็นก๊าซธรรมชาติและน้ำมันดิบสะสมตัวอยู่ที่ความลึกประมาณ 2.5 กิโลเมตรและซึมผ่านในชั้นหินที่มีรูพรุน เช่น ชั้นหินทรายและชั้นหินปูนช่องว่างและรอยแตกในหินข้างเคียงไปอยู่ในแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลก

 วีดิทัศน์ เรื่อง การกำเนิดปิโตรเลียม

ปัจจัยสำคัญที่ทำให้สารอินทรีย์แปรสภาพไปเป็นปิโตรเลียม คือ อุณหภูมิซึ่งอุณหภูมิต่ำสุดที่มีความจำเป็นในการเกิดปิโตรเลียมของแอ่งตะกอนทั่วๆ ไปก็คือ ระดับ 50 องศาเซลเซียสแต่ที่ระดับอุณหภูมิประมาณ 80 องศาเซลเซียส จะเป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดอุณหภูมิดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อตะกอนซึ่งมีสารอินทรีย์ปะปนอยู่ในปริมาณมากเพียงพอ ถูกทับถมจมลงใต้ผิวโลก ถ้าเป็นบริเวณแอ่งที่มีตะกอนสะสมตัวทับถมกันหนาและจมตัวลึกลงไปมากอุณหภูมิใต้ผิวโลกบริเวณนั้นก็จะสูงมากขึ้นที่ระดับความลึกไม่มากนั้นอุณหภูมิจะไม่สูงพอที่จะทำให้เกิดน้ำมันดิบสารอินทรีย์จากพืชและสัตว์บางส่วนจะสลายตัวโดยการทำงานของแบคทีเรียทำให้เกิดแก๊สชีวภาพซึ่งส่วนใหญ่เป็นแก๊สมีเทน การเกิดแก๊สชีวภาพจะลดปริมาณน้อยลงเรื่อยๆ เมื่อตะกอนทับถมตัวจมลึกลงไปจากระดับผิวดินมากขึ้นตามลำดับ

แหล่งสะสมน้ำมัน ปิโตรเลียมที่เกิดขึ้นในหินกำเนิด(source rock) ซึ่งเป็นตะกอนที่ผสมอยู่ในสารอินทรีย์ที่ทับถมกัน จะเคลื่อนย้ายไปตามช่องว่างระหว่างอนุภาคของหินหรือรอยแตก เนื่องจากอิทธิพลของความดันจากน้ำหนักของตะกอนที่ทับถมอยู่เบื้องบน และความดันจากการเพิ่มปริมาตรของสารอินทรีย์ที่แปรสภาพไปเป็นปิโตรเลียม โดยปิโตรเลียมจะมีทิศทางการเคลื่อนตัวสูงขึ้นไปสู่ระดับความลึกที่น้อยกว่า เข้าไปสะสมตัวในหินตะกอนที่มีความพรุนสูงหรือมีรอยแตกในเนื้อหินมากพอที่จะให้น้ำมันมายึดเกาะอยู่ได้ ซึ่งมีชื่อเรียกว่า หินกักเก็บ (reservoir rock) และมีชั้นหินที่ไม่ยอมให้น้ำมันไหลซึมออกไปซึ่งเรียกว่า หินปิดกั้น (roof rock) เช่นหินดินดานปิดทับอยู่ ทำให้น้ำมันปิโตรเลียมลอยตัวอยู่เหนือน้ำบาดาลโดยไม่หนีหายไป ทั้งหินกักเก็บและหินปิดกั้นจะประกอบขึ้นมาเป็นโครงสร้างหรือรูปแบบการกักเก็บน้ำมัน โครงสร้างทางธรณีวิทยาของการกักเก็บน้ำมันมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น

     - ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปโค้งประทุนคว่ำ (Anticline Trap) เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินมีรูปร่างโค้งคล้ายกระทะคว่ำหรือหลังเต่า น้ำมันและก๊าซธรรมชาติจะไหลขึ้นไปสะสมตัวอยู่บริเวณจุดสูงสุดของโครงสร้างและมีหินปิดกั้นวางตัวทับอยู่ด้านบน โครงสร้างแบบนี้ถือว่ามีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำมันได้ดีที่สุด จากสถิติทั่วโลกพบว่า กว่า 80% ของน้ำมันดิบทั่วโลกถูกกักเก็บอยู่ภายใต้โครงสร้างแบบกระทะคว่ำ
     - โครงสร้างรูปรอยเลื่อนของชั้นหิน (Fault Trap)เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินเคลื่อนไปคนละแนว ซึ่งทำหน้าที่ปิดกั้นการเคลื่อนตัวของปิโตรเลียมไปสู่ที่สูงกว่า แหล่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติในประเทศไทยมักพบในโครงสร้างกักเก็บชนิดนี้

- ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปโดม (Salt Dome Trap)เกิดจากชั้นหินถูกดันให้โก่งตัวด้วยแร่เกลือจนเกิดลักษณะคล้ายกับโครงสร้างกระทะคว่ำอันใหญ่ และปิโตรเลียมจะมาสะสมตัวในชั้นหินกักเก็บฯ บริเวณรอบๆ โครงสร้างรูปโดม ตัวอย่างเช่น แหล่งน้ำมันในอ่าวเปอร์เซีย และตอนกลาง ของประเทศโอมาน เป็นต้น

- แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมแบบเนื้อหินเปลี่ยนแปลง (Stratigraphic Trap) เป็นการเปลี่ยนแปลงของหินอุ้มปิโตรเลียม เกิดขึ้นในลักษณะที่แนวหินอุ้มปิโตรเลียมดันออกเป็นแนวขนานเข้าไปในแนวหินทึบ ทำให้เกิดเป็นแหล่งกักเก็บ หรืออาจเกิดขึ้นจากหินอุ้มปิโตรเลียมเปลี่ยนสภาพและองค์ประกอบกลายเป็นหินทึบขึ้นและหุ้มส่วนที่เหลือเป็นแหล่งกักเก็บไว้

คำถาม
     - ในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมจะพบว่าส่วนบนสุดจะเป็นแก๊สธรรมชาติ ถัดลงไปเป็นน้ำมันดิบและล่างสุดจะเป็นน้ำ การแยกชั้นกันแบบนี้ นักเรียนคิดว่าเป็นเพราะเหตุใด

การสำรวจปิโตรเลียมในพื้นที่ที่มีโครงสร้างทางธรณีวิทยาเป็นรูปโค้งประทุนคว่ำ หรือมีแนวการเลื่อนตัวของชั้นหินในหินที่มีอายุอยู่ในยุคเทอร์เซียรี่หรือประมาณ 66 ล้านปีลงมา เป็นไปได้ที่จะมีปิโตรเลียม การสำรวจว่าจะพบปิโตรเลียมหรือไม่ทำได้ดังนี้
     - ใช้การสำรวจทางธรณีวิทยาเริ่มด้วยการทำแผนที่ของบริเวณที่สำรวจโดยอาศัยภาพถ่ายทางอากาศ (Aerial Photograph) เพื่อให้ทราบว่าบริเวณใดมีโครงสร้างทางธรณีวิทยาน่าสนใจจากนั้นนักธรณีวิทยาจะเข้าไปทำการสำรวจเก็บตัวอย่างชนิดของหินและซากพืชซากสัตว์ (Fossils) ซึ่งอยู่ในหินเพื่อจะได้ทราบอายุ ประวัติความเป็นมาของบริเวณนั้นและวัดแนวทิศทางความเอียงเทของชั้นหินเพื่อคะเนหาแหล่งกักเก็บของปิโตรเลียม
     - ใช้การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์เป็นการสำรวจหาโครงสร้างของหินและลักษณะของโครงสร้างที่อยู่ในพื้นผิวโลกโดยอาศัยวิธีการดังนี้
     - วิธีวัดค่าสนามแม่เหล็ก (Magnetic Survey) เป็นการวัดค่าความแตกต่างของสนามแม่เหล็กโลกซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือความสามารถในการดูดซึมแม่เหล็กของหินที่อยู่ใต้ผิวโลกทำให้ทราบถึงลักษณะโครงสร้างของหินรากฐาน (Besement) โดยใช้เครื่องมือวัดค่าสนามแม่เหล็ก (Magnetometer) ทำให้รู้โครงสร้างและขนาดของแหล่งกำเนิดปิโตรเลียมในขั้นต้น
     - วิธีวัดคลื่นความสั่นสะเทือน (Seismic Survey) เป็นการส่งคลื่นสั่นสะเทือนลงไปใต้ผิวดินเมื่อคลื่นสั่นสะเทือนกระทบชั้นหินใต้ดินจะสะท้อนกลับมาบนผิวโลกเข้าที่ตัวรับคลื่น (Geophone หรือ Hydrophone) หินแต่ละชนิดมีสมบัติในการให้คลื่นสั่นสะเทือนผ่านได้ต่างกันข้อมูลที่ได้จะสามารถนำมาคำนวณหาความหนาของชั้นหินและนำมาเขียนเป็นแผนที่แสดงถึงตำแหน่งและลักษณะโครงสร้างของชั้นหินใต้ผิวโลกออกมาเป็นภาพในรูปแบบตัดขวาง 2 มิติ และ 3 มิติได้
     - วิธีวัดค่าแรงดึงดูดของโลก (Gravity Survey) เป็นการวัดค่าความแตกต่างแรงโน้มถ่วงของโลกอันเนื่องมาจากลักษณะและชนิดของหินใต้พื้นโลกหินต่างชนิดกันจะมีความหนาแน่นต่างกันหินที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะมีลักษณะโค้งขึ้นเป็นรูปประทุนคว่ำค่าของแรงดึงดูดโลกตรงจุดที่อยู่เหนือแกนของประทุนจะมากกว่าบริเวณริมโครงสร้าง

วีดิทัศน์ เรื่อง การสำรวจแหล่งน้ำมันฝาง 

 การเจาะสำรวจ เพื่อให้ได้ข้อมูลว่าบริเวณที่ทำการสำรวจมีปิโตรเลียมอยู่หรือไม่โดยใช้เครื่องมือเจาะที่มีลักษณะเป็นส่วนหมุน (Rotary Drilling) ติดตั้งอยู่บนฐานเจาะ ใช้หัวเจาะชนิดฟันเฟืองต่อกับก้านเจาะซึ่งจะสอดผ่านลงไปในแท่นหมุนใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนแท่นหมุนพาก้านเจาะและหัวเจาะหมุนกัดบนชั้นหินลงไปใช้น้ำโคลนซึ่งเป็นสารผสมพิเศษของโคลนผงสารเพิ่มน้ำหนักผงเคมีบางชนิด และน้ำอัดลงไปในก้านเจาะเพื่อทำหน้าที่เป็นวัสดุหล่อลื่นและลำเลียงเศษดิน ทรายจากหลุมเจาะขึ้นมาปากหลุมและยังเป็นตัวป้องกันไม่ให้น้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติดันขึ้นมาปากหลุมในขณะทำการเจาะด้วยเมื่อเจาะลึกมากๆ จะต้องใส่ท่อกรุกันหลุมพังด้วยการเจาะสำรวจปิโตรเลียมมีขั้นตอนโดยสังเขป ดังนี้
     ขั้นตอนการเจาะสำรวจ (Exploratory Welt) เป็นการเจาะสำรวจหลุมแรกบนโครงสร้างที่คาดว่าอาจเป็นแหล่งปิโตรเลียมแต่ละแห่ง
     ขั้นตอนการเจาะหาขอบเขต (Appraisal Welt) เป็นการเจาะสำรวจเพิ่มเติมในโครงสร้างที่เจาะพบร่องรอยของปิโตรเลียมจากหลุมสำรวจเพื่อหาขอบเขตพื้นที่ของโครงสร้างแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมแต่ละแห่งว่าจะมีปิโตรเลียมครอบคลุมเนื้อที่เท่าใด

 วีดิทัศน์ เรื่อง การเจาะสำรวจ

เมื่อพบโครงสร้างแหล่งปิโตรเลียมแล้ว ก็จะทำการทดสอบการผลิต (Welt Testing) เพื่อศึกษาสภาพการผลิต คำนวณหาปริมาณสำรองและปริมาณที่จะผลิตในแต่ละวันรวมทั้งนำปิโตรเลียมที่ค้นพบมาตรวจสอบคุณภาพและศึกษาหาข้อมูลลักษณะโครงสร้างของแหล่งปิโตรเลียมและชั้นหินเพิ่มเติมให้แน่ชัดเพื่อนำข้อมูลมาใช้ในการออกแบบแท่นผลิตและวางแผนเพื่อการผลิตต่อไป

 การสูบน้ำมันดิบแหล่งน้ำมันดิบบางแหล่งนั้น น้ำมันดิบจะไหลขึ้นมาถึงปากหลุมได้เองทั้งนี้เพราะน้ำมันดิบถูกกักเก็บในแหล่งภายใต้สภาพความดันสูงเมื่อเจาะลงไปถึงแหล่งกักเก็บ ความดันในแหล่งกักเก็บจะดันน้ำมันขึ้นมาถึงผิวดิน สำหรับแหล่งน้ำมันดิบที่ไม่สามารถไหลขึ้นมาสู่ปากหลุมได้เองก็ต้องติดตั้งเครื่องสูบ ดึงเอาน้ำมันดิบขึ้นมาเมื่อมีการผลิตน้ำมันดิบจนความดันในแหล่งกักเก็บลดลงมากอาจใช้วิธีการรักษาความดันของแหล่งกักเก็บโดยการอัดน้ำหรือแก๊สธรรมชาติลงไปโดยเฉลี่ยแล้ว ปริมาณน้ำมันดิบที่แทรกตัวอยู่ในรูพรุนหรือรอยแตกของหินกักเก็บน้ำมันนั้น มีเพียงร้อยละ ๒๕ ถึง ๖๐ เท่านั้นที่สามารถนำขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้ น้ำมันส่วนที่เหลืออาจผลิตได้ด้วยเทคโนโลยีการอัดน้ำหรือแก๊สธรรมชาติ แต่ก็สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายสูง

อย่างไรก็ดีการผลิตน้ำมันดิบโดยให้เหลือตกค้างอยู่ในแหล่งใต้ดินน้อยที่สุดนั้น ก็ถือได้ว่าเป็นการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงสุด กระบวนการทางเทคนิคเพื่อเพิ่มพูนประสิทธิภาพในการผลิต โดยการเพิ่มอุณหภูมิในแหล่งน้ำมันดิบเพื่อลดความหนืด (Viscosity) ของน้ำมันดิบลง ทำให้น้ำมันดิบไหลได้สะดวกขึ้นสามารถกระทำได้โดยการอัดไอน้ำร้อนลงไปในแหล่งกักเก็บหรือการอัดสารละลายเคมีลงไปในแหล่งน้ำมันดิบเพื่อชะล้างละลายเอาน้ำมันดิบที่ตกค้างในแหล่งกักเก็บออกมากระบวนการเหล่านี้จะต้องได้รับการศึกษาและทดสอบจนเป็นที่แน่ใจก่อนว่าได้ผลดีก่อนนำไปปฏิบัติจริงทั้งนี้เพราะเป็นเทคนิคที่ต้องลงทุนด้วยค่าใช้จ่ายสูงมาก

น้ำมันดิบที่สูบได้จะถูกส่งต่อไปยังโรงกลั่นน้ำมัน โดยใช้ท่อหรือใช้รถขนส่งน้ำมันดิบ ในแหล่งน้ำมันฝาง น้ำมันดิบที่สูบได้จากแต่ละหลุมมีปริมาณไม่มากและกระจายตัวกันอยู่ตามท้องที่ต่าง ๆ จึงใช้การขนส่งน้ำมันดิบที่สูบได้โดยใช้รถขนส่งน้ำมันดิบ และเนื่องจากน้ำมันดิบจากแหล่งน้ำมันฝางมีความหนืดไม่มากจึงไม่จำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิเพื่อลดความหนืดของน้ำมันดิบ

วีดิทัศน์ เรื่อง การสูบน้ำมันดิบ

คำถาม
     - น้ำมันดิบที่สูบได้มีหน่วยวัดเป็นบาร์เรล 1 บาร์เรลมีปริมาณเท่าไรในหน่วยลิตร
     - เครื่องสูบน้ำมันแบบหัวม้า สูบน้ำมันดิบได้ในอัตรา....ต่อนาทีต้องใช้เวลานานเท่าไรจึงจะสูบได้ 100 บาร์เรล
     - นักเรียนคิดว่าลักษณะอย่างไรจึงควรขนส่งน้ำมันดิบไปยังโรงกลั่นโดยใช้ท่อส่งน้ำมัน

     ในการขุดเจาะเพื่อสูบน้ำมันดิบในแหล่งน้ำมันฝาง บางหลุมจะต้องขุดลงไปลึกมากกว่า 1 กิโลเมตรจึงจะถึงแหล่งกักเก็บน้ำมัน โดยการขุดเจาะจะต้องผ่านชั้นถ่านหินซึ่งอยู่ตื้นกว่า และในชั้นถ่านหินนี้ พบว่ามีแก๊สมีเทนซึ่งมีความดันค่อนข้างสูงอยู่ด้วย แก๊สมีเทนสามารถดันขึ้นมาทางท่อชั้นนอกของท่อสูบน้ำมันและนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ได้โดยตรง ในแหล่งน้ำมันฝางจึงมีโครงการที่จะผลิตแก๊สมีเทนจากชั้นถ่านหินด้วย

 วีดิทัศน์ เรื่อง การแยกน้ำออกจากน้ำมันดิบ

เอกสารอ้างอิง
http://kanchanapisek.or.th/

การกลั่นน้ำมัน น้ำมันดิบที่สูบได้จากหลุมต่าง ๆ ยังไม่สามารถนำไปกลั่นได้ทันที เนื่องจากมีน้ำปนอยู่ด้วย จึงต้องแยกน้ำออกจากน้ำมันดิบก่อน เมื่อแยกน้ำออกจนได้ตามเกณฑ์ที่กำหนด จึงนำไปกลั่นต่อไป

     การกลั่น (Distillation) เป็นการแยกสารประกอบการออกจากกันโดยอาศัยจุดเดือดที่ต่างกันของแต่ละสารประกอบเป็นตัวแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่างๆ
     วิธีการกลั่นน้ำมันมีหลายวิธี โรงกลั่นน้ำมันที่แหล่งน้ำมันฝางใช้วิธีการกลั่นน้ำมันแบบพื้นฐาน คือ การกลั่นลำดับส่วน (Fractional distillation) สามารถแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่าง ๆ โดยอาศัยหลักการที่ส่วนประกอบต่างๆที่อยู่ในน้ำมันดิบมีค่าอุณหภูมิจุดเดือดแตกต่างกัน และมีจุดควบแน่นแตกต่างกันด้วย
     ขั้นตอนคือ น้ำมันดิบจากถังจะได้รับการสูบผ่านเข้าไปในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะทำให้น้ำมันดิบแปรสภาพไปเป็นไอได้ไอน้ำมันดังกล่าวจะถูกส่งผ่านเข้าไปในหอกลั่นลำดับส่วนที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกมีความสูงประมาณ ๓๐ เมตรและมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๒.๕ - ๘เมตรภายในหอกลั่นดังกล่าวแบ่งเป็นห้องต่างๆหลายห้องตามแนวดิ่งโดยมีแผ่นกั้นห้องที่มีลักษณะคล้ายถาดกลมแผ่นกั้นห้องทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถผ่านทะลุขึ้นสู่ส่วนบนของหอกลั่นได้และมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่น

วีดีทัศน์ เรื่อง การผลิตแก๊สมีเทนจากชั้นถ่านหิน

เมื่อไอน้ำมันดิบที่ร้อนผ่านท่อเข้าไปสู่หอกลั่น ก็จะเคลื่อนตัวขึ้นไปถึงส่วนบนสุดของหอกลั่นขณะที่เคลื่อนตัวขึ้นไปนั้นไอน้ำมันจะเย็นตัวลงและส่วนประกอบในไอน้ำมันแต่ละชนิดควบแน่นไปเรื่อยๆกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ระดับต่างๆในหอกลั่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการควบแน่นที่แตกต่างกันออกไปน้ำมันส่วนที่เบากว่าเช่น น้ำมันเบนซินและพาราฟิน ซึ่งมีค่าอุณหภูมิของการควบแน่นต่ำจะกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ห้องชั้นบนสุดของหอกลั่นและค้างตัวอยู่บนแผ่นกั้นห้องชั้นบนสุดน้ำมันส่วนกลางเช่น ดีเซลและน้ำมันเตาบางส่วนจะควบแน่นและกลั่นตัวที่ระดับต่างๆตอนกลางของหอกลั่นส่วนน้ำมันหนัก เช่น น้ำมันเตาและสารตกค้างพวกแอสฟัลต์จะกลั่นตัวที่ส่วนล่างสุดของหอกลั่นซึ่งมีอุณหภูมิสูงและจะถูก ระบายออกไปจากส่วนฐานของหอกลั่นข้อเสียของกระบวนการกลั่นลำดับส่วน คือจะได้น้ำมันเบาประเภทต่างๆ ในสัดส่วนที่น้อยมากทั้งที่น้ำมันเบาเหล่านี้ล้วนมีคุณค่าทางเศรษฐกิจสูง

วีดิทัศน์ เรื่อง โรงกลั่นน้ำมัน

น้ำมันจากแหล่งน้ำมันฝางมีคุณภาพไม่สูงพอจนกลั่นน้ำมันเบนซินได้ สามารถกลั่นได้เพียงน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตา โดยโรงกลั่นน้ำมันฝางมีประสิทธิภาพในการกลั่นได้ประมาณ 1000 บาร์เรนต่อวัน น้ำมันที่ผลิตได้จากโรงกลั่นน้ำมันจะต้องมีการควบคุมคุณภาพทั้งทางด้านกายภาพและทางเคมีให้ได้ตามมาตรฐานที่กำหนด ทั้งความหนืด จุดวาบไฟ สิ่งเจือปนต่าง ๆ เช่นปริมาณกำมะถันเป็นต้น

วีดิทัศน์ เรื่อง การควบคุมคุณภาพน้ำมัน

คำถาม

     - การแยกน้ำออกจากน้ำมันดิบมีวิธีการอย่างไร
     - สืบค้นข้อมูลวิธีการกลั่นน้ำมันวิธีอื่น ๆ มีอีกหรือไม่ อะไรบ้าง

     ศูนย์พัฒนาปิโตรเลียมภาคเหนืออำเภอฝาง กรมการพลังงานทหารได้จัดให้มีพิพิธภัณฑ์และศูนย์การเรียนรู้ด้านปิโตรเลียมไว้ในบริเวณที่ทำการ ตำบลแม่คะ อำเภอฝางด้วยซึ่งมีทั้งอุปกรณ์จริงในการขุดเจาะน้ำมัน และข้อมูลความรู้ด้านปิโตรเลียมอย่างละเอียดให้เรียนรู้ได้อย่างสมบูรณ์ในเวลาอันสั้น

วีดิทัศน์ เรื่อง พิพิธภัณฑ์และศูนย์การเรียนรู้ด้านปิโตรเลียม