Resistivity, Neutron, Density, MWD, PT tools

ถามอุปกรณ์เหล่านี้ว่ามีหน้าที่อะไร ทำงานอย่างไรครับ

1.Electromagnetic wave resistivity tools

2.Neutron, Density and Gamma source tools

3.Pressure measuring tools (PT) and directional survey tools (MWD) ?

ขอตอบแบบง่ายๆบ้านๆนะครับ ไม่ลงวิชาการลึกๆ

1.ถามมาแบบเดียว แต่จะตอบให้สามแบบเลย (แถมๆ)

Resistivity tools –  วัดความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะของชั้นหิน (หน่วยเป็น โอห์มต่อเมตร)

หลักการทางฟิกส์ที่นำมาใช้ก็มี 3 แบบหลักๆ

 

1.1 วัดโดยตรงใช้หลักการทางไฟฟ้า กฏของโอห์ม V = I x R มีขั่วไฟฟ้าสองขั่วที่เคร่องมือ ปล่อยสร้างความต่างศักษ์ไฟฟ้า เกิดกระแส วัดปริมาณกระแส จับหารกันก็ได้ resistivity (R) จบข่าว

1.2 ใช้หลักการเหนี่ยวนำคลื่อแม่เหล็กไฟฟ้า ใช้กฏของฟาราเดย์ ปล่อยสนามแม่เหล็กให้เหนี่ยวนำให้ไฟฟ้าไหลในชั้นหินแล้ววัดปริมาณไฟฟ้าที่ไหล แปลงเป็นค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ (Conductivity) แล้วค่อยแปลงเป็นความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ อีกทีหนึ่ง

1.3 ใช้หลักการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) ใช้หลักการที่แต่ล่ะชั้นหินที่มีของเหลวที่นำไฟฟ้าได้ “ต่างกัน” ทำให้พลังงานคลื่นลดต่ำลง และ เฟสที่เคลื่อนไป “ต่างกัน” (amplitude propergation and phase shift)ให้เครื่องมือปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกไปในชั้นหิน แล้ววัดว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผ่านไปนั้นมี เฟส (phase shift) ที่เปลี่ยนไป และ แอมปริจูด ความแรงของคลื่น (Amplitude propergation) ที่ลดลง เท่าไร ซึ่งเฟสที่เปลี่ยนไป หรือ แอมปริจูดที่ลดลง จะแปรผันกับ resistivity ของชั้นหินนั่นเอง

แล้วทำไมถึงอยากรู้ค่าความต้านทานไฟฟ้าของชั้นหินล่ะ ก็ชั้นหินแห้งสนิท ปกติความต้านทานไฟฟ้าสูงมาก แต่ถ้ามีของเหลวแทรกอยู่ ความต้านทานรวมมันเปลี่ยนไปตามแต่ความต้านทานไฟฟ้าของของเหลวที่แทรกอยู่ ถ้าของเหลวเป็นน้ำเกลือก็ความต้านทานรวมชั้นหินที่มีน้ำเกลือแทรกอยู่ก็ต่ำ (ในธรรมชาติไม่มีน้ำบริสุทธิ์ที่ความต้านทานสูง) กลับกัน ถ้ามีก๊าซหรือน้ำมัน ความต้านทานไฟฟ้ารวมของชั้นหินนั้นๆมันก็สูง เอาแค่นี้ก่อนละกันเนอะ มากกว่านี้เดี๋ยวจะง่วง หาวนอนกัน

2.Neutron, Density and Gamma source tools

2.1 Neutron tools – วัดความพรุนของชั้นหินว่ามีช่องว่างเท่าไร ใช้หลักการการชนกันของวัตถุสองอย่างที่มวลเท่ากัน ถ้าก.กับข.มวลเท่ากัน ข.อยู่นิ่งๆ ก. วิ่งมาชน ข. ความเร็วหลังชนของ ก. จะลดลงอย่างมาก

ถ้า ข.คืออะตอมไฮโดรเจน ก.คือนิวตรอนที่ปล่อยออกจากเครื่องมือวัด ถ้าเราวัดจำนวนนิวตรอนที่ความเร็วลดลงได้ ก็แสดงว่าเรารู้ว่าจำนวนอะตอมไฮโดรเจนมีอยู่เท่าไร ถ้าเรารู้จำนวนอะตอมไฮโดรเจนในชั้นหิน แปลว่าเรารู้ว่ามีช่องว่างเท่าไร เพราะช่องว่างในชั้นหินจะมีน้ำหรือน้ำมันอยู่เสมอไม่อย่างใดก็อย่างหนึ่งและทั้งสองของเหลวมีจำนวนไฮโดรเจนอะตอมต่อ 1 หน่วยปริมาตรเท่ากัน ปัญหาคือ เครื่องมือนี้วัดไม่ได้ผลถ้าในชั้นหินมีก๊าซแทรกอยู่เยอะ เพราะก๊าซมีจำนวนอะตอมไฮโดรเจนต่อ 1 หน่วยปริมาตรน้อยกว่าน้ำและน้ำมันมาก เครื่องมือมันเลยอ่านค่าความพรุน(หรือช่องว่าง)ของชั้นหินว่าต่ำ แต่จริงๆแล้วกลวงโบ๋แต่เต็มไปด้วยก๊าซ พูดง่ายๆว่าเครื่องมือนี้มันตาบอดถ้าไปเจอชั้นก๊าซเข้า แต่มีวิธีแก้ (แต่ไม่บอก เพราะมันจะยาวมากกกกกก)

 

2.2 Density tool – วัดความหนาแน่นของชั้นหิน ใช้หลักการ Compton scattering วัดทางอ้อม คือวัดความหนาแน่นของอิเลคตรอนของชั้นหิน โดยการยิงรังสีแกมม่า (Gammar Ray ยิงยังไง เอาไว้ก่อน มันชักจะยุ่ง 555) เข้าไปในชั้นหิน อิเลคตรอนโดนรังสีแกมม่าชน ระดับพลังงานมันจะเพิ่ม แต่ก็เพิ่มไปเดี๋ยวเดียว เพราะมันไม่เสถียร มันจะลดระดับพลังงานของตัวมันลงมาที่เดิมโดยคลายพลังงานทิ้งออกมาส่วนหนึ่งในรูปของรังสีแกมม่า(ที่ระดับพลังงานไม่เท่ากับที่โดนชนไปในตอนแรก) ถ้าเราวัดปริมาณรังสีแกมม่าที่โดยปล่อยออกมาเนื่องจากอิเลคตรอนจะกลับสู่สถานะก่อนโดนชนได้ แปลว่าเราวัดความหนาแน่นของจำนวนอิเลคตรอนได้ คราวนี้คุณจำตารางธาตุได้ไหม ความหนาแน่นของอิเลคตรอนต่อ 1 หน่วยปริมาตรมันแปรโดยตรงกับความหนาแน่นของธาตุ เท่านี้คุณก็รู้ความหนาแน่นของชั้นหินแล้ว พูดง่ายๆคือเอารังสีแกมม่ายิงเข้าไป เแล้ววัดรังสีแกมม่าอีกช่วงพลังงานหนึ่งเด้งกลับมา

พอเรารู้ความหนาแน่นของชั้นหิน เราก็จะรู้ชนิดของหิน เพราะหินแต่ล่ะชนิดมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน … โอ้พระเจ้าจอร์จมันยอดมากค่ะ … จบข่าวแค่นี้ก่อนนะ รู้ประเภทชั้นหินแล้วไปหาน้ำมันได้ไง เอาไว้อีกตอนล่ะกัน

3.Pressure measuring tools and directional survey tools

3.1 Pressure measuring tools (PT) – เอาท่อเล็กๆไปจิ้มเข้าไปในชั้นหิน ให้ของไหลในชั้นหินไหลเข้ามาในปริมาตรจำกัดเรียกว่าเป็นกระป๋องปิดก็แล้วกัน แล้ววัดดูว่าลักษณะความดันที่ลดลง(drawdown pressure profile)ตอนของไหลมันไหลเข้า กับลักษณะความดันที่เพิ่มขึ้นตอนมันเต็มกระป๋อง(build up pressure profile) มันหน้าตาเป็นไง จากตรงนั้น เราคำนวนหาค่า permeability (ความสามารถในการไหลผ่านของของไหลในชั้นหิน – ขอแปลแบบบ้านๆ) กับ mobility (ความสามารถในการเคลื่อนที่ของของไหลในชั้นหิน)

หลักการทำงานหมูๆ มีกระป๋องปิดเล็กๆซ่อนอยู่ในเครื่องมือ มีเกจ์ความดันติดอยู่ในกระป่องมีท่อขับด้วยระบบไฮโดรลิกส์จิ้มเข้าไปในชั้นหิน จบข่าว ไม่ต้องพึ่งควอนตัมฟิสิกส์ให้เมื่อยตุ้ม

เราก็จะรู้ว่าชั้นหินนั้นมีความสามารถให้ของไหลไหลผ่านได้ดีป่ะ เพราะถ้ามีน้ำมันมีก๊าซกักเก็บอยู่แต่คุณสมบัติหินตรงนั้นไม่ไม่ยอมให้ไหลออกมาได้ง่ายๆ เราก็ต้องพึ่งเทคนิคต่อไป ไม่ยอมแพ้ง่ายๆ 555 แต่ถ้ามันให้ไหลได้ง่ายๆเราก็สบายไป ให้มันไหลเอง

3.2 MWD – ยุ่งหน่อย เป็นเครื่องมือที่ประกอบไปด้วย 3 ส่วนสำคัญคือ

3.2.1 Accelerometer Sensor

3.2.2 Magnetometer Sensor

3.2.3 Temperature Sensor

(google เอานะครับว่าคืออะไรถ้าอยากรู้ลึกๆ) เอาติดลงไปในเครื่องมือ วันสนามแม่เหล็กทั้ง 3 แกน แล้วเอามาคำนวนหาว่าแนวเครื่องมือ(ซึ่งสมมุติว่าแนวเดียวกับแนวหลุม) มีความเอียง (inclination) กับทิศทาง (Azimuth – เหนือใต้ออกตก) เราก็จะรู้ว่าหลุมมันไปทางไหนเอียงเท่าไร ส่วน Temperature Sensor วัดอุณหภูมิก็ง่ายๆ Thermo coupling ดีๆนี่เอง เหมือนที่ใช้วัดความร้อนในเตาอบในครัวนั่นแหละครับ

Leave a Reply

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