ออกแบบท่อกรุตอนที่ 2 (Collapse)

มาว่ากันต่อถึงเรื่องที่เราต้องคิดคำนวนกันต่อไปในการเลือกท่อกรุ

ตอนนี้เราจะคิดเรื่อง collapse หรือที่พูดให้เข้าใจแบบบ้านๆคือ ท่อกรุเราจะทนแรงบี้ หรือ แรงอัดจากภายนอกได้เท่าไร แนวคิดเดิมเลยครับ เราก็นั่งเทียนมโนเอาว่า กรณีไหนน้าาาาาา ที่ท่อกรุเราจะโดนบี้แบนแต็ดแต๋

ผมนึกได้ตอนนึงล่ะ ตอนที่เรากำลังขุดๆอยู่ดีๆ ไปเจอถ้ำชาละวันขนาดมหึมาอยู่ใต้ชั้นหิน มันเลยดูดจ๊วบๆเอาน้ำโคลนที่ใช้ในการขุดของเราหายไปอย่างรวดเร็วจนเราเติมน้ำโคลนหรือแม้กระทั่งปั๊มน้ำเปล่าลงหลุมยังไม่ทัน

ผลก็คือ ชะโงกหน้าลงไปดูในหลุม เจอหลุมเปล่าๆ มีแต่อากาศธาตุอยู่ในหลุม เราเรียกกรณีซวยสุดๆแบบนี้ว่า full evacuation

เดี๋ยวจะมีคนชูจั๊กกะแร้เถียงว่า เป็นไปได้ไงเฮีย (ห้ามเรียกป๋า เดี๋ยวเขกกะโหลกออกสื่อ 😛 555) เป็นไปได้ไงที่หลุมจะว่างๆ ความดันในชั้นหินมันไม่ดันของเหลว ก๊าซ อะไรต่อมิอะไร พรวดสวนขึ้นมาเหรอเฮีย

จริงครับ โอกาสที่จะเกิดหลุมดำถ้ำชาละวันเอาน้ำโคลนเราไปเกลี้ยงหลุมนั้นน้อยมาก แต่ก็นะ เอาว่าแทงหวยถูกรางวัลที่หนึ่งล่ะกัน มาดูกันว่า ท่อกรุเราจะทนแรงบี้ได้แค่ไหน

 

หน้าตาหลุมก็จะเป็นแบบรูปข้างบนล่ะครับ ในหลุม และ ในท่อกรุ มีแต่อากาศ เราก็ต้องมาดูว่านอกท่อกรุเรามีอะไร

ไล่จากปลายท่อกรุขึ้นมาเลย

  1. ปลายสุดด้านล่างช่วงแรก เรามีซีเมนต์อยู่ แต่อย่างที่อธิบายไว้ในตอนที่่แล้ว ซีเมนต์นั้น เอาแน่ไม่ได้ อาจจะห่วย อาจจะดี อาจจะแนบติดหนึบ หรือ หลวมๆ อาจจะโอบล้อมรอบท่อ หรือ โอบล้อมแค่บางส่วน อาจจะแหว่งๆ เป็นช่วงๆตามความยาวท่อ เราไม่มีทางรู้ แม้แต่จะเอาเครื่องมือลงไปวัดได้ ก็ได้แต่ค่าเฉลี่ยๆเท่านั้น อย่ากระนั้นเลย คิดเสียว่าไม่มีซีเมนต์มันซะเลย  555

ดังนั้นก็เสมือนว่าท่อกรุด้านล่าง สัมผัสกับของเหลวในชั้นหินเต็มๆ ผมสมมุติว่าของเหลวในชั้นหินมีความถ่วงจำเพราะ หรือ หนัก 1.2 SG (Specific Gravity) ซึ่งก็คือส่วนสีส้มในรูป

2. ถัดขึ้นมาคือส่วนที่ล้อมด้วยซีเมนต์ แต่ซ้อนอยู่ในท่อกรุตัวนอก ในกรณีนี้ เราจะถือว่าของเหลวที่ล้อมมันอยู่คือของเหลวที่ใช้ผลมซีเมนต์ แม้ว่าซีเมนต์มันแห้งไปแล้วก็ตาม แต่ยังมีของเหลวที่ผสมซีเมนต์แทรกอยู่รอบๆท่อกรุ ปกติของเหลวที่ใช้ผสมซีเมนต์ก็คือ น้ำเปล่า หรือ น้ำทะเล ผสมกับสารเคมีนิดหน่อย เพื่อความสะดวกในการคำนวน สมมุติให้หนัก 1.0 SG ก็แล้วกัน ซึ่งก็คือส่วนสีเทาในรูป

3. ส่วนสุดท้ายบนสุด คือน้ำโคลนที่ตอนเราทำซีเมนต์ เราจะเอาซีเมนต์ใส่ท่อกรุแล้วดันมันออกที่ปลายท่อกรุด้านล่าง ออกไปที่ช่องว่างระหว่างท่อกรุกับชั้นหิน ซีเมนต์ก็จะดันน้ำโคลนออกไปกองๆอยู่รอบๆท่อกรุตรงปากบ่อ น้ำโคลนเลยอยู่รอบท่อกรุบนสุดเลย

สมมุติให้น้ำโคลนหนัก 1.12 SG ละกัน ซึ่งก็คือส่วนสีน้ำตาลในรูป

ทีนี้ก็หยิบเครื่องคิดเลขมากันได้แล้วหมู่เฮา

เรามีสูตรง่ายๆว่า ความดันที่เกิดจากของเหลวหน่วยเป็น psi เท่ากับ 1.42 x ความถ่วงจำเพราะ (SG) x ความลึกในแนวดิ่ง(เมตร)

  1. ความดันเนื่องจากน้ำโคลน 1.42 x 1.12 x (100-0) = 159 psi (สีน้ำตาล)
  2. ความดันเนื่องจากน้ำที่ใช้ผสมซีเมนต์ 1.42 x 1.0 x (500-100) = 568 psi (สีเทา)
  3. ความดันเนื่องจากของเหลวในชั้นหิน 1.42 x 1.2 x (2000-500) = 2556 psi (สีส้ม)

จับรวมกันก็ 159 + 568 + 2556 = 3283 psi

ความดันในท่อไม่มี เพราะกลวงโบ๋ มีแต่อากาศ ดังนั้น กรณีขุดไปเจอหลุมดำถ้ำชาละวัน ตามตัวอย่างนี้ท่อเราต้องทนแรงบี้ให้ได้ 3283 psi

ในการผลิตท่อกรุนั้นค่าความคลาดเคลื่อนของแรงบี้จากภายนอกนั้นน้อยมากๆ ดังนั้น ไม่ต้องคิด ค่า design factorม safety factor เผื่อเหลือเผื่อขาด เผื่อซวยอะไรอีก เอาค่าที่คำนวนได้ไปเปิดแคตตาล็อกสั่งของได้เลย หรือ ถ้านโยบายของบ.ให้คิดก็คิดไป (คิดคล้ายๆกรณี burst ในตอนที่แล้ว) เช่น ในกรณีที่ขุดหลุมร้อนๆ หรือ ความดันสูงมากๆ

คราวนี้ อาจจะมีคนบอกว่า แหมพี่นก คิดแบบข้างบนนั้นมันเกิดกว่าเหตุไปหน่อยไหม ถูกรางวัลที่หนึ่งยังง่ายกว่าป่ะ

มันก็จริง บางบ.ถึงได้มีการตั้งสมมุติฐานลดหย่อนให้หน่อย สามารถนำกรณีลดหย่อน (ทำยังกับเสียภาษี) มาใช้ได้ในบางกรณีที่ตกลงกันไว้ล่วงหน้า และ พิจารณารอบคอบแล้ว

คือแทนที่จะคิดว่าน้ำโคลนโดนดูจ๊วบหายจ้อยหมดหลุม ก็คิดว่า เออ … น้ำโคลนถูกหลุมดำดูดไปหมด ก็ความจะมีของเหลวจากชั้นหื่น เอ๊ย ชั้นหิน ที่มีน้ำหนักประมาณหนึ่ง สวนออกมาบ้าง ส่วนจะสวนออกมาขนาดไหน หนักเท่าไร ก็ว่ากันไปตามสมมติฐาน

เผื่อความสะดวกในชวนคุย ผมจะสมมุติให้ของเหลวที่สวนออกมาหนัก 1.1 SG และสวนเข้ามาแน่นิ่งที่จุดที่สูงกว่าปลายด้านล่างของท่อกรุสัก 500 เมตร ตามรูปข้างล่าง

 

ไปหยิบเครื่องคิดเลขมา ข้อ 1 และ 2 ลอกของเก่ามา กับข้อ 3 เปลี่ยนความลึกนิดหน่อย แล้ว เพิ่มข้อ 4

  1. ความดันเนื่องจากน้ำโคลน 1.42 x 1.12 x (100-0) = 159 psi (สีน้ำตาล)
  2. ความดันเนื่องจากน้ำที่ใช้ผสมซีเมนต์ 1.42 x 1.0 x (500-100) = 568 psi (สีเทา)
  3. ความดันเนื่องจากของเหลวในชั้นหิน 1.42 x 1.2 x (1500-500) = 1704 psi (สีส้ม)
  4. ความดันเนื่องจากของเหลวในชั้นหินลบความดันที่เกิดจากของเหลวที่พุ่งสวนเข้า 1.42 x (1.2-1.1) x (2000-1500) =  781 psi (สีดำ)

159+568+1704+781 = 3212 psi จะเห็นว่าน้อยกว่ากรณีแรก (3283 psi)

ไปแล้วสองกรณี คือระเบิดจากข้างใน (burst) อัดให้บี้แบนจากข้างนอก (collapse) ตอนต่อไปจะดึงให้ขาดละนะ

ง่วงล่ะ ไปนอนก่อนคร๊าบบบบบบบ ….

Leave a Reply

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