BHA (Bottom Hole Assembly) ตอน AGS Adjustable Gauge Stabilizer

มูมเบอแรง ไซดักปลา บ้านหิมะเอสกิโม ดาบซามูไร เรือแคนู เพิงหมาแหงน เกาทัณฑ์ ถุงชงกาแฟโบราณ เรือสำเภาจีน และ อื่นๆอีกมากมาย ฯลฯ

สิ่งเหล่านี้ดูผ่านๆ เหมือนไม่มีอะไรเกี่ยวกันเลยใช่ไหมครับ แต่ถ้าผมบอกว่ามันมีอะไรบางอย่างร่วมกันล่ะ จะเชื่อผมไหม พวกมันคือสิ่งประดิษฐ์ทางวิศวกรรมที่ถูกคิดค้นขึ้นมาในยุดสมัยหนึ่งๆ ในสถาพแวดล้อมหนึ่งๆ เพื่อตอบโจทย์หนึ่งๆ

บางอย่างชัดเจน ไม่ต้องคิดมากเช่น มูมเบอแรง …

บางอย่างต้องคิดนิดนึงว่าทำไม เช่น ถุงชงการแฟโบราณ เราก็ชงกาแฟดื่มเหมือนทั่วโลก แต่ทำไมถุงชงกาแฟ (coffee filter ก็คือ engineering tool อย่างหนึ่ง) ของเรา หน้าตาไม่เหมือนกัน

หรือ ไซดักปลา (ก็เป็น engineering tool อย่างหนึ่ง) ทั่วโลกก็ดักปลาเหมือนเรา แต่ทำไม อุปกรณ์ดักปลาทั่วโลกหน้าตาไม่เหมือนกัน

… แสดงว่าโจทย์แต่ล่ะที่ต่างกัน

บางอย่างพอจะเอาไปประยุกต์ใช้ที่อื่นได้ แต่ประสิทธิภาพต่างกันนิดหน่อย (เพราะมันถูกสร้างมาตอบโจทย์เฉพาะนี่นา) แต่บางอย่างก็ไม่สามารถ เช่น เอาเพิงหมาแหงนไปใช้ที่ขั้วโลกเหนือ หรือ เอาบ้านหิมะไปสร้างที่ทุ่งกุลาร้องไห้ (สมมติว่าที่ขั้วโลกเหนือมีไม้กับฟาง และ ที่ทุ่งกุลาร้องไห้มีก้อนน้ำแข็ง)

มันเกี่ยวอะไรกับ BHA ที่ผมกำลังจะกล่าวถึงล่ะ

สภาพแวดล้อม และ เงื่อนไขการขุดเจาะ ในอ่าวไทยของเรา ทำให้เกิด BHA ชิ้นนี้ขึ้นมา มันคือ Thailand Only ครับ BHA ตัวนี้เกิดขึ้นเพราะอ่าวไทย จะบอกว่าเป็น BHA ที่มีสัญชาติไทยก็ไม่ผิดนัก …

อะไร ยังไง ทำไม ตามผมไปหาคำตอบกัน …

จะอธิบายเรื่อง AGS นี่ต้องเริ่มด้วยฟิสิกส์ก่อนเป็นปฐม … เอาน่า อย่าเพิ่งยี้ดิ เปิดมาบรรทัดแรกพี่นกก็สอนฟิสิกส์เลย จนปัญญาไม่รู้จะอธิบ่ายอย่างไร ถ้าไม่เริ่มต้นด้วยหลักการพื้นฐานของการขุดเจาะแบบมีทิศทาง (Directional Drilling)

เราอาจจะบอกว่าตอนนี้เรามี steerable motor (PDM+bend sub) แล้วนี่นา จะมาอะไรอีก … เก็บคำถามไว้ก่อน เดี๋ยวจะเฉลยตอนจบ …

มาเริ่มกันที่อะไรที่เบสิกๆมากๆก่อน สมมติว่ามีหัวเจาะ มี DC เพื่อให้มีน้ำหนักกดที่หัวเจาะ มีแค่เนี้ย แล้วหลุมก็เอียงหน่อยๆ หน้าตา BHA ที่อยู่ในหลุมก็จะประมาณนี้

ags1

รูปซ้ายคือไม่ให้มีแรงกดที่หัวเจาะมากมาก (คือดึงพยุงก้านเจาะและ DC ไว้พอควรไม่หย่อนมาก) แนวโน้มก็คือ น้ำหนัก BHA และ น้ำหนักหัวเจาะ (Fp = Pendulum force) จะดึงให้ทิศทางการเจาะที่ทำให้มุมที่ทำกับแนวดิ่งลดลง หรือที่เราเรียกว่า drop

รูปขวาคือให้มีแรงกดที่หัวเจาะมากมาก (คือดึงพยุงก้านเจาะและ DC ไว้น้อยหน่อย DC ก็จะแอ่น) แนวโน้มก็คือ ทำให้เกิดแรงดันที่เกิดจากการแอ่น (Fb = Bending force) หัวเจาะไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของน้ำหนัก (Fp) ถ้า Fb มากกว่า Fp ก็จะดันให้ทิศทางการเจาะที่ทำให้มุมที่ทำกับแนวดิ่งเพิ่มขึ้น หรือที่เราเรียกว่า build

แต่ถ้าพยุงก้านเจาะเอาไว้แบบว่าพอดี๊พอดีให้ Fb = Fp เป๊ะ ทิศทางการเจาะก็จะคงที่ หรือที่เราเรียกว่า hold

เจ๋งป่ะ แค่พยุงน้ำหนักที่กดลงบนหัวเจาะ เราก็จะกำหนดทิศทางการขุดได้ อย่างน้อยก็ 2 แกนล่ะ คือ ขึ้น (build) กับ ลง(drop)

คราวนี้ถ้าเราติด stabilizer เข้าไปล่ะ (อ่าน stabilizer) คร่าวๆ stabilizer คือ ครีบเหล็กแข็งๆที่ประคองกันไม่ให้ BHA ห้อย หรือ แกว่งไปกระทบกับผนังหลุม หน้าตาประมาณรูปข้างล่างนี้

คราวนี้ถ้าเราติด stabilizer (ย่อๆว่า stab) เข้าไป เราจะสามารถควบคุม อัตราการ build หรือ drop ได้ ตามรูปข้างล่าง จุดที่ดูเหมือนโบว์สีดำๆคือสัญลักษณ์ของ stabilizer ส่วนสามเหลี่ยมสีขาวๆตรงปลายเส้นคือ หัวเจาะ

รูปข้างล่างแสดงให้เห็นว่า ถ้าไม่มี stab ที่เหนือหัวเจาะ แนวโน้มก็คือ น้ำหนัก BHA กับ DC จะดึงให้ drop ยิ่ง stab ตัวบนยิ่งห่างหัวเจาะ ยิ่ง drop เร็ว

ags2

รูปข้างล่างแสดงให้เห็นว่า ถ้ามี stab ที่เหนือหัวเจาะ แนวโน้มก็คือ น้ำหนัก DC ที่อยู่ระหว่าง stab ตัวล่างกับตัวบน จะทำให้ DC แอ่น ทำให้เกิดแรงที่เกิดจากการแอ่น Fb โดยมี stab ที่อยู่เหนือหัวเจาะเป็นจุดหมุน (จุด fulcrum) เกิดลักษณะของคานงัดคานดีดนั่นแหละครับ ผลักให้หัวเจาะขุดในทิศทาง build

ags3

เห็นป่ะ ง่ายนิดเดียว ถ้าจะให้ทิศทางหลุม build หรือ drop แล้วถ้าถามแบบกวนๆล่ะว่า ถ้าอยากให้ hold จะทำไง ก็ตอบแบบกวนๆว่า ติด stab มัน 3 ตัว คือทำเหมือน build แต่ติด stab อีกตัวเข้าไปตรงกลาง ไม่มห้ DC มันห้อยแอ่น ก็จบแล้ว จริงป่ะ … เป็น drilling engineer ง่ายนิดเดียว 🙂

ปัญหามันอยู่ตรงนี้ครับ ในหลุมหนึ่งๆเนี้ย เราต้องการทั้ง build hold และ drop แบบเนี้ย

 

แม่เจ้า !!!! จะทำไง ไม่ต้องถอนก้านเอาขึ้นมาปรับตำแหน่งของ stab ใน BHA ให้ยุ่งขิงทิงนองนอย เสียเวลาค่าเช่าแท่นแย่เลย ก็เลยมีคนหัวใสเพ่งพินิจ BHA แบบ drop และ build ว่ามันต่างกันตรงไหน เอ้า ให้เลื่อนจอขึ้นไปดูอีกทีว่าต่างตรงไหน

เฉลยยยยยย ต่างกันที่ stab ตัวที่อยู่เหนือหัวเจาะไงครับ BHA แบบ drop ไม่มี stab ตัวที่อยู่เหนือหัวเจาะ แต่ BHA แบบ build มี stab เหนือหัวเจาะเป็นจุดหมุน 1 stab งั้น ถ้าเราออกแบบ stab แบบ ยืดได้หดได้ก็เจ๋งดิ ไม่ต้องถอนก้านขึ้นมาปรับตำแหน่ง stab จริงป่ะ

เจ้า stab ที่ยืดได้หดได้เนี้ย ก็คือ AGS ตัวที่กำลังพูดถึงนี่แหละ ชื่อก็บอกอยู่แล้ว adjustable แปลว่าปรับได้ AGS จะกางออกเป็น full gauge ก็ได้ หดเข้าทำตัวลีบๆเหมือน DC ท่อหนึ่งก็ได้

อ้าว … แล้วถ้าจะ hold ทำไง ในเมื่อมันไม่มี stab ตัวที่สามที่ไปอยู่ตรงกลางกัน DC แอ่นเป็นท้องช้าง ก็ตอบแบบกำปั้นทุบดินเลยครับ ก็ให้ AGS ยืด และ หด เท่าๆกัน เช่น ยืดขณะขุดไป 3 เมตร หดขณะขุดอีก 3 เมตร สลับๆกันไป หลุมมันก็ขึ้นๆลงๆเป็นหลังพญานาคบนกล่องไม่ขีดไฟนิดหน่อย เอาน่า หยวนๆ 🙂

มีหลายรุ่นหลายแบบให้เลือกใช้เอาตามสะดวกกระเป๋า บางรุ่นบางยี่ห้อก็มีสองโหมดคือยืดออกสุดกับหดสุด บางรุ่นบางยี่ห้อก็ปรับระดับยืดได้ 2 ระดับ 3 ระดับ ก็ว่ากันไป ขายกันไป หลักการก็ใช้ปั๊มน้ำโคลนเป็นจังหวะๆตามที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ ลูกสูบก็จะกางหรือหด ตามจังหวะที่ปั๊มน้ำโคลน ที่เด็ดก็คือกลไกข้างในส่วนใหญ่เป็นโลหะหมด จึงไม่แคร์อุณหภูมิเหมือน mud motor (PDM)

เราอาจจะบอกว่าตอนนี้เรามี steerable motor (PDM+bend sub) แล้วนี่นา … กลับมาที่คำถามนี้

คำตอบอยู่ตรงนี้ครับ ตรงที่ไม่แคร์อุณหภูมินี่ไงครับ PDM มี stater ที่ เป็นยาง ทนความร้อนสูงไม่ได้ จะใช้ turbine ก็ไม่ไหว เพราะชั้นหินแข็ง มานั่งฝนนั่งเจียรโดยใช้ impreg bit กัน ชาติหน้าอาจจะยังไม่ถึงก้นหลุมที่วางแผนไว้

ขุดมันแบบไม่ต้องใช้ PDM ใช้ AGS แทน อ้าว แล้วจะเลี้ยวซ้ายเลี้ยวขวายังไงล่ะ นี่แหละครับ ศิลป์ขั้นสูง 555 ก็ไม่เลี้ยวซ้ายเลี้ยวขวาไม่ได้ วิศวกรขุดเจาะถึงต้องวางแนวหลุมให้เป็นแบบ build – hold – drop เท่านั้น ถ้าจะเลี้ยวซ้ายขวาก็ทำให้เสร็จในส่วยเจาะข้างบนที่อุณหภูมิไม่สูงก็ใช้ PDM เลี้ยวซ้ายเลี้ยวขวาให้พอใจ จนเล็งได้เหมาะเหม็งดีแล้ว ถอนก้านเจาะและ BHA ขึ้นมาเปลี่ยน PDM ออกไป เปลี่ยนหัวเจาะ เปลี่ยน BHA เป็น AGS แล้วลุยโดยใช้แค่ 3 โหมดนี้ build – hold – drop ผ่ากลางเป้าที่เพื่อนนักธรณีต้องการ พรวดๆ ไปถึงก้นหลุมเลย จบๆไป

เจ้า AGS เนี้ย เราใช้

  1. เฉพาะหลุมที่อุณหภูมิสูงซึ่ง PDM หรือ RSS ทนไม่ไหว ซึ่งโดยมากจะเป็นหลุมก๊าซ (เพราะถ้าหลุมน้ำมันอุณหภูมิมักไม่สูง) ซึ่งก็คืออ่าวไทยบ้านเราเลย
  2. PDM และ RSS นั้นติดข้อจำกัดเรื่องขนาด เพราะขนาดมาตราฐานที่ใช้กันคือขนาดที่ใช้กับหลุมขนาด 8.5 นิ้ว แต่หลุมในอ่าวไทยเรา 6.125 นิ้ว
    1. สำหรับ PDM ที่กลไกหลักคือ Mechanic นั้น
      1. พอขนาดแล็กลงถึงจุดหนึ่งประสิทธิภาพจะต่ำ แปลว่าต้องให้พลังขาเข้ามากขึ้นเพื่อให้ได้พลังงานขาออกเพียงพอที่จะใช้งาน
      2. วัสดุศาสตร์ก็เป็นอีกเหตุผลหนึ่ง ส่วนที่เป็นยาง (stater) เนื่องจากเล็กเลยอ่อนและพังง่ายด้วย เปลี่ยนบ่อย อายุสั้น ก็เลยใช้ไม่ค่อยได้ผล
    2. สำหรับ RSS เต็มไปด้วยอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์และไฮดรอลิกส์ พอขนาดต้องเล็กลง พื้นที่ก็จำกัด อุปกรณ์ก็ยาวขึ้น เปราะบางขึ้น
  3. งั้นถามว่า ไม่มีเทคโลยีที่สามารถสร้าง PDM และ RSS ให้ขนาดเล็กและทนร้อนได้เชียวหรือ แหม เราสร้างยานไปลงดาวอังคารได้แล้วนี่นา คำตอบคือ ทางวิศวกรรม น่าจะได้ แต่ความคุ้มในการลงทุนสร้างขึ้นมานั้นมันต่ำมาก ไม่คุ้มที่จะทำมาแล้วขายหรือให้เช่าที่อ่าวไทยที่เดียว พูดง่ายๆคือไม่มีปริมาณการขายที่คุ้มนั่นแหละ เพราะ
    1. อ่าวไทยเป็นที่เดียวในโลกที่ขุดหลุมเล็กขนาดนี้ และ ร้อนขนาดนี้
    2. ที่อื่น หลุมอาจจะร้อนกว่า แต่หลุมไม่เล็กขนาดนี้
    3. ที่อื่น หลุมอาจจะเล็กเท่าหรือเล็กกว่า แต่ไม่ร้อนขนาดนี้
    4. ที่อื่นอาจจะเล็กและร้อนเหมือนอ่าวไทย แต่เขาไม่จำเป็นต้องขุดแบบมีทิศทาง

AGS ไม่มีข้อจำกัดเรื่องขนาดเพราะกลไลมันง่ายมากๆ และ ไม่มีข้อจำกัดเรื่องอุณภูมิ เพราะมียางเป็นส่วนประกอบน้อย หรือ บางรุ่นบางยี่ห้อ ไม่มีเลย ราคาก็ถูก ความคุ้มค่าในการประดิษฐ์สร้างขึ้นมาใช้ ขาย หรือ ให้เช่า มันก็คุ้มกว่า (ในปริมาณที่ใช้จำกัดอย่างอ่าวไทย)

หลังจากผลิตประดิษฐ์ขึ้นมาใช้งานแล้ว ที่อื่นเห็นเรามีใช้ก็อาจจะประยุกต์เอาเอาไปใช้ในโจทย์ที่เทียบเคียงกันก็พอได้ แต่ประสิทธิภาพอาจจะไม่สู้อ่าวไทยเรา อย่างที่เกริ่นไว้ตอนต้นน่ะครับว่า ทุกอุปกรณ์เครื่องมือทางวิศวกรรมถูกสร้างมาเพื่อตอบโจทย์หนึ่งๆเท่านั้น ถ้าเอาไปใช้กับโจทย์อื่นอาจจะได้แต่ประสิทธิภาพก็แตกต่างกันไป (ถ้าไม่เอาไปประยุกต์ปรับแต่งต่อยอด)

เห็นไหมครับว่าเจ้า AGS นี้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์อ่าวไทยเราโดยเฉพาะ 🙂

จะซื้ออะไรที่ Lazada หรือ จองที่พักกับ Agoda ผ่านตรงนี้นะครับ
ช่วยค่ายาค่าขนมน้องเฟิร์นกับน้องภัทร ขอบคุณครับ 🙂

[widgets_on_pages id=”Agoda”]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *