กำเนิดปิโตรเลียม
นักโบราณคดีเชื่อว่าประมาณ 2,500 ปีก่อนคริสตกาล พวกชนเผ่าบาบิโลเนียน (Babylonian) เริ่มใช้น้ำมัน (ปิโตรเลียม) เป็นเชื้อเพลิงแทนไม้และเมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนเป็นชาติแรกที่ทำเหมืองถ่านหินและขุดเจาะบ่อก๊าซธรรมชาติลึกเป็นร้อยเมตรได้ก่อนใคร
น้ำมันประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดต่าง ๆ หลายชนิดมากมายจนมีคำพูดว่าไม่มีน้ำมันจากบ่อไหนเลยในโลกที่มีการผสมผสานส่วนประกอบได้คล้ายกัน แต่จะเห็นว่าส่วนประกอบกว้าง ๆ คล้ายกัน ซึ่งตรงกันข้ามกับก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วยก๊าซที่สำคัญคือ มีเทน (Methane) เป็นหลักที่เหลือซึ่งมีปริมาณน้อยกว่าได้แก่ อีเทน (Ethane) โปรเพน (Propane) และบิวเทน (Buthane) ปิโตรเลียมจัดได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ทางธรรมชาติที่ได้จากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์รวมกัน
ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเรื่อย ๆ
ในน้ำมันดิบที่เคลื่อนตัวเข้ามาก่อนถึงโครงสร้างกักเก็บเป็นเวลายาวนานหลายล้านปีซึ่งอาจะเป็นเหตุผลที่อธิบายได้ว่าทำไมน้ำมันจากบ่อต่าง
ๆ จึงไม่เหมือนกัน
ตะกอนที่ปนอินทรีย์วัตถุหรือที่จะให้น้ำมันสะสมตัวอยู่ในปัจจุบันนี้คือ
ตะกอนที่มีแร่ดินเหนียวอยู่ด้วยมากขณะที่กักเก็บน้ำมันจริง ๆ คือ
หินทรายซึงประกอบด้วยแร่เขี้ยวหนุมานเป็นส่วนใหญ่หรือไม่ก็เป็นหินปูนที่มีแร่แคลไซต์มากหรือพวกหินที่มีรอยแตกมากมาย
จึงดูเหมือนว่าน้ำมันเกิดอยู่ที่หนึ่งและต่อมาจึงเปลี่ยนเคลื่อนย้ายไปสะสมตัวอยู่อีกที่ซึ่งความจริงการเคลื่อนย้ายตัวของน้ำมันก็มีหลักการคล้าย
ๆ
กับการเคลื่อนย้ายของน้ำใต้ดินหินทรายที่มีความสามารถยอมให้ของเหลวไหลผ่านสูงกว่าหินดินดานมากขึงยอมให้น้ำมันผ่านเข้ามาได้และที่สำคัญคือ
แรงยึดเหนี่ยวระหว่างน้ำมันกับแร่เขี้ยวหนุมานหรือแร่แคลไซต์มีน้อยกว่าน้ำกับแร่ดังกล่าว
น้ำมันจึงผ่านไปได้แต่น้ำยังคงยึดเกาะอยู่
น้ำยึดเกาะข้างเม็ดแร่อย่างมากส่วนน้ำมันอยู่ตรงกลางช่องว่างโดยไม่ยอมผสมกันและเบากว่าน้ำมาก
ดังนั้นน้ำมันจึงลอยสูงขึ้นมาเจอแหล่งกักเก็บและสะสมตัวอยู่ได้เหนือน้ำใต้ดินและโอกาสที่จะสะสมอยู่ได้ในตะกอนมีเพียง
0.1% ของน้ำมันที่เกิดมา จึงไม่แปลกใจเลยที่พบน้ำมันอยู่ได้มากกว่า 60%
ของปริมาณน้ำมันทั้งหมดจากหินตะกอนยุคใหม่ไม่เกิน 2.5
ล้านปีเป็นส่วนใหญ่คือมหายุคนวชีวิน (Cenozoic) ประเทศไทยเราก็เช่นกัน
น้ำมันทั้งหมดเกิดอยู่ในหินยุคใหม่ ๆ ทั้งนั้น
จากการขุดเจาะน้ำมันพบว่ายิ่งเจาะลึกมากเท่าใด
โอกาสที่จะพบน้ำมันก็น้อยลงเท่านั้น
ที่เป็นเช่นนี้อาจเป็นเพราะหินยิ่งลึกมากความพรุนยิ่งน้อยลง
อัดตัวกันมากขึ้นและเกิดแรงดันใหม่น้ำมันเคลื่อนไปข้างบนได้มาก
ปริมาณคิดเป็นร้อยละของน้ำมันทั่วโลกที่พบในที่หินกักเก็บที่สำคัญ
ซึ่งหินทรายเป็นหินกักเก็บได้ดีกว่าหินปูน
แหล่งกำเนิดปิโตรเลียม
น้ำมันและก๊าซธรรมชาติมีสถานะเป็นของเหลวและก๊าซและเบากว่าน้ำ
น้ำมันผลิตได้จากบ่อน้ำมัน (oil pools)
ซึ่งหมายถึงแหล่งสะสมน้ำมันและก๊าซธรรมชาติใต้ดินในแหล่งกักเก็บที่มีตัวปิดกั้นทางธรณีวิทยา
บ่อน้ำมันจึงอาจเป็นคำพูดที่ใช้ผิดๆ จริงๆ
แล้วไม่ใช่เป็นทะเลสาปที่มีน้ำมันแต่หมายถึง
ส่วนของหินที่มีน้ำมันบรรจุอยู่เต็มช่องว่างในหินนั้น
ดังนั้นบ่อน้ำมันหลายๆ บ่อที่มีลักษณะ-โครงสร้างของการกักเก็บคล้ายๆ
กันหรือบ่อเดียวโดยๆ แยกจากบ่ออื่นที่ไหลออกไปอาจเรียกรวมๆ กันว่า
แหล่งน้ำมัน (oil field) แหล่งน้ำมันจึงอาจประกอบด้วยบ่อที่อยู่เรียงๆ
กันไปอยู่ข้างๆ กันหรืออยู่บนล่างตามแนวดิ่งก็ได้
ปัจจุบันปัจจัยควบคุมการสะสมน้ำมันมีอยู่ด้วยกัน 5 ประการด้วยกัน
คือ
ต้องมีหินที่ทำหน้าที่ให้น้ำมันมายึดเกาะอยู่ได้เรียกว่า
หินอุ้มน้ำมันหรือหินกักเก็บ (reservoir rock) ซึ่งมีคุณสมบัติเดิมคือ
ต้องมีรูพรุนมากพอที่จะให้น้ำมันไหลผ่านได้
หินกักเก็บจะต้องถูกปิดทับด้วยชั้นหินที่ไม่ยอมให้น้ำมันไหลซึมออกไปซึ่งเรียกว่า
หินปิดกั้น (roof rock) เช่นหินดินดาน
ทำให้น้ำมันลอยตัวอยู่เหนือน้ำบาดาลโดยไม่หนีหายไป
ทั้งหินกักเก็บและหินปิดกั้นจะประกอบขึ้นมาเป็นโครงสร้างหรือรูปแบบการกักเก็บน้ำมัน
(trap หรือ trap rock) ในแบบต่างๆ กัน
ในการกักเก็บที่ดีขนาดไหนก็ไม่ได้รับประกันว่าจะมีน้ำมันได้ถ้าไม่มีหินที่เป็นต้นกำเนิดน้ำมันที่เรียกว่า
หินกำเนิด (source rock)
ถ้าจะมีการเกิดการเสียรูปโครงสร้าง (structural deformation)
เมื่อสร้างรูปแบบการกักเก็บก็ต้องเกิดขึ้นก่อนที่น้ำมันจะหลบหนีออกจากหินกักเก็บจนหมด