BHA (Bottom Hole Assembly) ตอน Circulation Sub

ก่อนจะอธิบายว่าเจ้า circulation sub มันทำหน้าที่อะไร เรามาทบทวนเรื่องระบบการไหลเวียนน้ำโคลน (Mud circulation system) ซะหน่อย

เบสิกๆมากๆเลยครับ น้ำโคลนจะถูกปั๊มลงไปทางก้านเจาะ ผ่าน BHA ออกไปทางหัวเจาะ หอบเอาเศษหิน (cutting) ย้อนขึ้นมาทางช่องว่างระหว่าง BHA กับ ผนังหลุม ผ่านขึ้นมาทางช่องว่างระหว่างก้านเจาะกับผนังหลุม เอาเศษหินออกมา ไปร่อนแยกเศษหินออกจากน้ำโคลน เอาน้ำโคลนไปบำบัดปรับสภาพให้เข้าสเป็ค แล้วปั๊มลงไปใหม่ เป็นระบบปิด

จุดที่จะเสียน้ำโคลนไปก็มี 2 จุดใหญ่ๆ คือ “ซึม” ผ่านชั้นหินไป สังเกตุว่าผมใช้คำว่าซึมไม่ใช่รั่วออกไป อีกจุดหนึ่งคิอ ติดเศษหินออกไปตอนที่ร่อนแยกเศษหินออกจากน้ำโคลน

เรารู้จัก BHA กันแล้วว่าประกอบไปด้วยอะไรบ้าง ทั้งอุปกรณ์ low tech เช่น พวก dumb iron และ พวก hi tech ราคาแพงและเต็มไปด้วยอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ที่บอบบาง อย่าง LWD MWD RSS ฯลฯ

  1. อุปกรณ์เหล่านี้ มีอัตราการไหลสูงสุดที่ต่างกัน อัตราการไหลสูงสุดที่ต่ำที่สุดของอุปกรณ์ใน BHA คืออัตราการไหลสูงสุดของ BHA ทั้งระบบ … ถ้างงโปรดฟังซ้ำ เอ๊ย โปรดอ่านอีกรอบ “อัตราการไหลสูงสุดที่ต่ำที่สุดของอุปกรณ์ใน BHA คืออัตราการไหลสูงสุดของ BHA ทั้งระบบ” ถ้ายังงงก็ต้องยกตัวอย่างล่ะ เช่น อัตราการไหลสูงสุดที่ LWD รับได้คือ 1800 ลิตรต่อนาที อัตราการไหลสูงสุดที่ MWD รับได้คือ 1900 ลิตรต่อนาที อัตราการไหลสูงสุดที่ RSS รับได้คือ 2000 ลิตรต่อนาที อัตราการไหลสูงสุดที่ jar รับได้คือ 1850 ลิตรต่อนาที ดังนั้น อัตราการไหลสูงสุดที่ BHA ทั้งระบบรับได้ ต้องไม่เกิน 1800 ลิตรต่อนาที อารมณ์เดียวกับถนนน่ะครับ ถนนเส้นหนึ่งมีทั้ง 8 4 3 2 1 เลน เป็นช่วงๆ ดังนั้นอัตราการไหลไปของรถที่สูงที่สุดของถนนทั้งสายก็คืออัตราการไหลของรถที่ผ่านช่วงที่ถนนมันเลนเดียวนั่นแหละครับ
  2. อุปกรณ์แต่ล่ะชิ้นใน BHA สามารถทนหรือรับ ปริมาณ และ ขนาด ของของแข็ง (หรือสิ่งสกปรกปนเปื้อนที่เป็นของแข็ง) ที่ปนมากับน้ำโคลนได้ระดับหนึ่งที่ไม่เท่ากัน หลักการเดียวกับอัตราการไหล อุปกรณ์ที่ทนได้น้อยสุด (ปริมาณของแข็งน้อยสุด ขนาดของแข็งเล็กสุด) จะเป็นตัวกำหนดความสามารถรับได้ของ BHA ทั้งระบบ คือถ้า BHA มีอุปกรณ์ที่อ่อนแอ สำออย เอ๊ย อ่อนไหวมาก อุปกรณ์นั้นก็จะเป็นตัวกำหนดความอ่อนแอของ BHA ทั้งระบบ

แล้วมันเกี่ยวไงกับ circulation sub ล่ะ ลากมายาว เฉลยซะทีซิ … ใจเย็นๆครับ จวนแล้วๆ

คราวนี้ถ้าเรามีความจำเป็นต้อง

  1. ปั๊มน้ำโคลนด้วยอัตราการไหลที่สูงกว่าอัตราการไหลสูงสุดของ BHA ทั้งระบบ
  2. ปั๊มน้ำโคลนที่มีปริมาณของของแข็ง และ ขนาดของของแข็งสูงกว่าของ BHA ทั้งระบบที่รับได้

จะทำไงล่ะ เราก็ต้องมีอุปกรณ์ตัวหนึ่งติดเอาไว้เหนือ BHA ทั้งยวง เพื่อเปลี่ยนทิศทางน้ำโคลนไม่ให้ผ่าน BHA ไปออกที่หัวเจาะ พูดง่ายๆคือ by pass BHA ให้ไปออกข้างๆอุปกรณ์ที่ว่า ออกไปที่ช่องว่างระหว่างอุปกรณ์กับผนังหลุมแล้วขึ้นไปปากหลุมเลย

อุปกรณ์ที่ว่าก็คือ circulation sub หน้าตาก็ประมาณรูปข้างล่างนี่แหละครับข้างล่างเป็นเกลียวตัวผู้ ข้างบนเป็นเลียวตัวเมีย ตรงกลางมีรู มีกลไกภายในแล้วแต่ยี่ห้อรุ่นและผู้ผลิตที่สามารถเปิดปิดได้

มาดูตัวอย่างการทำงานของยี่ห้อหนึ่งกัน ก็ง่ายๆ simpleๆ

จะเปิดรูให้ไหลออกด้านข้างก็ใส่ลูกบอลลงไป 1 ลูก จะปิดรูก็ใส่ลูกเล็กลงไปสองลูก เปิดรูปิดรูสลับไปสลับมาได้ 10 ครั้ง คนคิดนี่มันก็ช่างคิดนะ จะใช้รุ่นนี้ยี่ห้อนี้ก็ต้องมีลูกบอลมาด้วย ลูกเล็ก 10 ลูก ลูกใหญ่ 20 ลูก บอกเลย ไม่ฟรีนะลูกบอลเนี้ย จากเพิ่มจากค่าเช่าเครื่องมือ

แล้วเมื่อไรถึงต้องใช้บริการเจ้า circulation sub นี้ล่ะ ถ้าแอบฟังในคลิปแล้วก็คงพอเดาออกล่ะ

  1. เมื่อเกิดการรั่วของน้ำโคลนไปในชั้นหินปริมาณมากๆ หรือที่เราเรียกว่า loss circulation แบบเยอะๆ ทำให้ต้องผสมสิ่งที่เรียกว่า LCM (Lost Circulation Material) ลงไปในหลุมเพื่ออุดรอยรั่วที่ผนังหลุม เจ้า LCM นี้คือผงของแข็งขนาดและรูปทรงต่างๆ อุปกรณ์ใน BHA เกลียดขี้หน้าเจ้า LCM ทุกสายพันธุ์เป็นอยากมาก ไม่ชอบ เพราะจะไปอุดตันระบบอะไรต่อมิอะไรที่ละเอียดอ่อน อุปกรณ์มันจะเสียหายได้ ดังนั้นจึงต้องพึ่งบริการ circulation sub เอามันออกไปไกลๆก่อนจะผ่านเข้ามาให้ BHA
  2. เมื่อจำเป็นต้องใช้อัตราการไหลที่สูงมากๆในการหอบเอาเศษหินขึ้นมาปากหลุม อ้าว … ทำไมวิศวกรขุดเจาะไม่คำนวนไว้ก่อนล่ะ หาอุปกรณ์ใน BHA ที่รับอัตราการไหลให้ได้ดิ หรือ ออกแบบอัตราการไหลที่หอบเศษหินขึ้นมาได้ ให้อยู่ในช่วงที่ BHA รับได้ดิ พูดอีกก็ถูกอีกครับ แต่ในความเป็นจริง มีบางครั้งที่ไม่สามารถจริงๆ ตัวอย่างง่ายๆ เช่น เราขุดหลุมด้วย under reamer (เครื่องมือนี้ยังไม่ได้อธิบาย แต่มันคืออุปกรณ์ที่ติดอยู่เหนือ BHA กางปีกออก ทำให้ขนาดหลุมใหญ่ขึ้นกว่าขนาดของหัวเจาะ) นั่นแปลว่าปริมาณเศษหินจะเพิ่มขึ้นอย่างมากมายกว่าที่ BHA ที่เล็กกว่า (ที่อยู่ต่ำกว่า under reamer) จะรับอัตราการไหลนั้นได้ แบบนี้จึงต้องใช้บริการ circulation sub เป็นตัวช่วยเสริมอีกแรงหนึ่ง

under reamer ก็หน้าตาประมาณนี้ครับ มีหลายแบบมากๆจากหลายผู้ผลิต ตอนหย่อนลงไปมันก็หุบเหมือนร่ม พอจะใช้ก็มีสารพัดวิธีเทคนิค ขึ้นกับรุ่น ยี่ห้อ ผู้ผลิต กางปีกออกมา ส่วนที่ใช้ตัดชั้นหินก็แตกต่างออกไปแล้วแต่ยี่ห้ออีก

เวลามันทำงานก็ประมาณคลิปนี้เลยครับ เอามาแค่ตัวอย่างยี่ห้อเดียวนะครับ ยี่ห้ออื่น รุ่น ขนาดอื่น ก็มีเทคนิคแตกต่างกันไป แต่ที่เหมือนกัน พูดง่ายๆคือ ขนาดหลุมจะใหญ่กว่าขนาดหัวเจาะ จึงต้องใช้อัตราการไหลที่มากขึ้นกว่า BHA ตัวล่างจะรับได้

ดูเหมือนเจ้า circulation sub นี่จะดีเนอะ มีติดบ้านไว้เหมือนยาสามัญประจำบ้าน เอ๊ย มีติด BHA เอาไว้ไม่เสียหายอะไร

ก็อีกนั่นแหละ ต้องดูว่าจำเป็นไหม เรื่องอัตราการไหลไม่พอนั่น ไม่ค่อยเกิดเท่าไร ยกเว้นจะใช้ under reamer ซึ่ง under reamer ส่วนใหญ่ รุ่นใหม่ๆ ก็จะมีรูให้น้ำโคลนไหลออกมาข้างๆได้อยู่แล้ว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหอบเอาเศษหินขึ้นมาปากบ่อและหล่อลื่นฟันที่กัดเนื้อหิน ก็เลยไม่จำเป็นต้องใช้บริการ circulation sub

ก็เหลือกรณีน้ำโคลนรั่วออกไปนอกหลุม หรือ lost circulation เยอะๆ นี่แหละ ที่ต้องพึ่งเจ้านี่ แต่ก็นะ ถ้าเป็นหลุมผลิต หลุมพัฒนา ไม่มีประวัติเรื่อง loss circulation ก็ไม่ต้องไปใช้มัน เปลืองค่าเช่า ไม่ได้ใช้ฟรีที่ไหนกันล่ะ ถ้า BHA ติด ก้านเจาะติด ต้องตัดก้านทิ้ง BHA คาหลุมไว้ (LIH – Lost In Hole) ก็ต้องจ่ายค่าเครื่องมืออีก พูดง่ายๆ เช่ารถไปขับ แล้วขับตกเหว ไม่มีรถไปคืนเขาก็ต้องจ่ายเงินเท่ากับซื้อรถทั้งคันไปคืนเขา

แต่ถ้าหลุมก่อนหน้ามีประวัติ หลุมที่กำลังจะเจาะก็เจาะไปที่ชั้นหินเดียวกัน ความลึกพอๆกัน ก็มีโอกาสที่จะเจอ loss circulation เหมือนกัน เจาะเข้าไปในชั้นหินที่รู้ๆอยู่ว่าต้องเจอ lost circulation แน่ๆ เช่น fractured carbonate (หินปูนที่ร้าว) งั้นเช่ามาติดกันเหนียวเอาไว้ ดีกว่าาต้องปั๊ม LCM ผ่าน BHA ราคาแพงๆ

ถ้าติดตามซีรี่ BHA มาถึงตอนนี้จะเห็นว่า ทุกๆอุปกรณ์ใน BHA มี

  1. ประโยชน์และจุดประสงค์หนึ่งๆ
  2. ข้อดีและข้อจำกัดในตัวมันเอง
  3. สร้างข้อดีและข้อจำกัดให้กับระบบ BHA ทั้งระบบ
  4. มีค่าใช้จ่าย ค่าเช่า ค่าซ่อมแซม และ ราคาที่ต้องจ่ายถ้าติดแล้วต้องทิ้งไว้ในหลุม (Lost In Hole price)
  5. เพิ่มความเสี่ยงให้กับระบบ BHA เช่น BHA ยิ่งยาว ยิ่งเสี่ยงที่จะติด มีปัญหา และ ราคาแพง
  6. มีข้อรังเกียจซึ่งกันและกัน หมายความว่าอุปกรณ์ตัวหนึ่ง อาจจะไม่ทำงานร่วมกับอุปกรณ์อีกประเภทหนึ่ง หรือ ต่างคนก็ต่างอยากอยู่ใกล้ๆหัวเจาะ แย่งที่กันว่างั้นเถอะ เช่น circulation sub กับ jar ใครจะอยู่บนอยู่ล่าง หรือ PDM RSS MWD LWD ล่ะ เรียงอะไรกันไง บางทีมันก็ไม่มีทางเลือกเพราะเรียงได้แบบเดียว บางทีมันก็มีทางให้เลือกว่าจะเรียงแบบใครสำคัญกว่าใคร
  7. ใช้พลังงาน หรือ เสียพลังงาน เพราะทุกอุปกรณ์มีน้ำโคลนไหลผ่าน ทำให้เกิดความดันตกคร่อมที่สูญเสียไป คือ อัตราการไหล x ความดันตกคร่อม (เหมือนวงจรไฟฟ้าที่มีโหลดหลายๆตัวต่ออนุกรมกัน) มีหลายๆอุปกรณ์ก็ทำให้ความดันที่ปลายก้านเจาะที่ปากหลุมสูงขึ้น ปั๊มน้ำโคลนก็ต้องตัวใหญ่ขึ้น กินไฟมากขึ้น ใช้น้ำมันดีเซลมากขึ้น ทุกอย่างมีราคาหมด

ดังนั้นตามภาษิตฝรั่งที่ว่า there is no free lunch คือ ไม่มีอะไรได้มาฟรีๆ หนึ่งในงานของพวกผมวิศวกรขุดเจาะก็คือพยายามหาจุดลงตัวใน 7 ข้อนี้เพื่อตอบโจทย์รวมของการขุดหลุมนี่แหละครับ

 

Leave a Reply

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