Managed Pressure Drilling MPD คืออะไร ทำงานอย่างไร จำเป็นไหม

• Facebook
• Twitter
• Line

Managed Pressure Drilling MPD คืออะไร ทำงานอย่างไร จำเป็นไหม

เกริ่นสั้นๆนิดนึง เวลาเราขุดหลุมเนี้ยเราใช้น้ำหนักอันเกิดจากความหนาแน่นของน้ำโคลน (Mud Weight ต่อไปนี้จะย่อว่า MW นะครับ) กดความดันของของเหลวที่อยู่ในรูพรุนในชั้นหิน (Pore Pressure ต่อไปนี้จะย่อว่า PP นะครับ) ดังนั้น MW ต้องมากกว่า PP เสมอ เราถึงจะขุดไปได้สะดวกสะบาย เพราะถ้า MW น้อยกว่า PP เมื่อไร ของเหลวหรือก๊าซต่างๆที่อยู่ในรูพรุนในชั้นหินก็จะประเดประดังเข้ามาในหลุม ที่เราเรียกว่า kick

อันว่าตัวชั้นหินเนี้ยมีความอึดความทนต่อแรงกดดันอยู่ค่าๆหนึ่ง ถ้ามันโดนกดเกิดค่าๆนี้ มันจะแตก (Fracture) เหมือนเราเอาค้อนไปทุบหินนั่นแหละครับ ทุบเบาๆ หินมันก็ทนได้อยู่ พอเพิ่มแรงทุบไปถึงค่าๆหนึ่งหินมันก็จะแตก เราเรียกค่าๆนั้นว่า Fracture Pressure (ย่อๆว่า FP หรือ FG – Fracture Gradient คือ เอา FP มาพล๊อตกร๊าฟกับความลึกของหลุมนั่นแหละครับ เดี๋ยวมีรูปให้ดู)

Managed Pressure Drilling MPD

เรามาดูกันว่าในภาวะปกติๆ 3 เกลอนี้ MW, PP และ FP สัมพันธ์กันอย่างไร

เรารู้มาแล้วว่า MW ต้องมากกว่า PP แล้ว MW กับ FP ล่ะ แน่นอนครับ MW ต้องน้อยกว่า FP จริงไหมครับ เพราะถ้า MW มากกว่า FP ชั้นหินก็จะแตก น้ำโคลนก็จะไหลพรวดๆเข้าไปในชั้นหิน เกิดการสูญเสียน้ำโคลนขึ้น ที่เราเรียกกันว่า loss circulation วุ่นวายอีก เพราะระดับน้ำโคลนจะลดลง ถ้าลดเร็วจนปั๊มเติมไม่ทัน จนความดันน้ำโคลนที่ก้นหลุมน้อยกว่า FP ของเหลวหรือก๊าซในชั้นหินก็พุ่งสวนเข้ามาเป็น kick (การที่ของเหลวและก๊าซจากชั้นหินเข้ามาในหลุม) หรือ หนักๆเข้าก็ Blow out (การพลุ่งขึ้นมาของของเหลวและก๊าซจากหลุมที่ควบคุมไม่ได้ หรืออีกนัยหนึ่งก็ uncontrollable kick นั่นเอง)

ดังนั้น PP < MW < FP ตามนี้เลยเนอะ ไม่งั้นก็ขุดไปไม่รอด

วิธีปรับความชันของเส้นสีน้ำตาล (MW) ก็คือปรับความหนาแน่นของน้ำโคลน ถ้าความหนาแน่นน้ำโคลนมาก เส้นนี้น้ำตาลก็จะลาดนอนมากขึ้น จากรูป MW1 > MW คือที่ความลึกเท่ากัน ความดันเนื่องมาจากนน.น้ำโคลนของเส้น MW1 จะมากกว่า ความดันเนื่องมาจากนน.น้ำโคลนของเส้น MW

เวลาจะปรับน้ำหนักน้ำโคลนเนี่ย ปรับให้หนักขึ้นไม่ยากเท่าไร เราก็เติมผงหินที่เรียกว่า barite ลงไป เติมสารเคมีที่จำเป็นแต่งตัวสักหน่อยก็จบ

ถ้าจะทำให้น้ำโคลนเบาลงเราทำได้สองวิธี วิธีแรกคือ ทำให้เจือจาง คือ เติมน้ำหรือน้ำมันลงไป (ขึ้นกับว่าเป็นน้ำโคลนแบบน้ำ water base หรือ น้ำมัน oil base) แต่วิธีนี้ต้องเติมสารเคมีเยอะหน่อย เปลืองและแพง เหมือนทำแกงเผ็ดแล้วมันดันข้นไป เติมน้ำเติมกะทิ อย่างเดียว ไม่พอ ต้องเพิ่มเครื่องปรุง(ที่ราคาแพงกว่าน้ำกว่ากะทิเสียอีก) ลงไป จึงจะได้แกงเผ็ดรสชาติเดิมแต่ใสขึ้น วิธีนี้ดีตรง ง่าย เร็ว แต่เสียตรงแพงและต้องมีบ่อเก็บน้ำโคลนที่ใหญ่มากขึ้น เพราะปริมาณสุดท้ายมันเยอะขึ้น แท่นบกไม่เท่าไร ขุดบ่อเพิ่มเอา แต่แท่นกลางทะเลนี่ซิ ที่เก็บน้ำโคลนมันมีจำกัด วิศวกรน้ำโคลนมึนตึ๊บล่ะ

อีกวิธีคือใช้เครื่องมือเหวี่ยงปั่น (Centifuge) เอาผงหิน (barite) ที่อยู่ในน้ำโคลนออก วิธีนี้ดีตรงที่ไม่เปลืองสารเคมีที่ต้องใส่เพิ่มเหมือนวิธีแรก แต่มันก็เสียตรงที่ปริมาตรเยอะๆนี่ ปั่นกันหน้าเหลืองหน้าเขียว เพราะเครื่องปั่นเหวี่ยงก็รับปริมาตรได้ไม่มาก และ ใช้เวลาปั่นนานครับ

ไม่ว่าจะปรับน้ำหนักน้ำโคลนขึ้น หรือ ลง ด้วยวิธีไหนก็ตาม ก็ต้องใช้เวลาทั้งนั้น อย่างน้อยก็เสียเวลาปรับ และเสียเวลาปั๊มลงไปให้น้ำโคลนใหม่ไปให้ทั่วหลุม (1 full circulation) และ ความแม่นยำก็ไม่มาก % + /- เอาเรื่องอยู่

นี่คือภาวะปกติๆที่เราขุดกันทั้งโลกกว่า 90% ของการขุดหลุม

คราวนี้มันมีชั้นหินบางที่บางประเภทที่ FG มันมันใกล้ชิดกับ PPG (Pore Pressure Gradient) มากๆ ความต่างมันนิดเดียว หรือ ชั้นหินโป่งพองยุบได้แบบลูกโป่งที่เราเรียกว่า Ballooning คือ พอตอนขุดน้ำหนักน้ำโคลนมากหน่อย ชั้นหินมันยุบตัวดูดน้ำโคลนเก็บไว้ส่วนหนึ่ง พอหยุดปั๊ม ความดันน้ำโคลนลด ชั้นหินก็เอาที่มันดูดอมไว้คลายออกมา ทำให้เราที่ยืนขุดอยู่ปากหลุมงงๆว่า เกิด Kick หรือเปล่าเนี้ย เดี๋ยวน้ำโคลนหาย เดี๋ยวก็กลับมา ทำให้ขุดไปปวดต่อมลูกหมากไปเป็นอันมาก

จะเห็นว่า มีช่องติ๊ดเดียวให้ MW พอจะไปแทรกได้ เราเรียกว่า narrow MW window ถ้าพลาดไปด้านสูง ชั้นหินก็แตก หรือ balloon ถ้าพลาดด้านต่ำ ก็นะ kick เข้ามาให้หลุมให้ปวดไข่ดัน

ยังๆ ยังมีอีกแบบ เราเรียกว่า Dual Gradient มักจะเกิดขึ้นกับกรณีขุดในทะเลลึกๆ

ไม่ต้องดูเส้นสีน้ำตาลนะครับ ทำเป็นมองไม่เห็นไปก่อน จะเห็นว่า ถ้าใช้วิธีขุดแบบปกติ เส้น MW สีเขียวๆน่ะ แทบจะขุดไม่ได้เลย เพราะความชันมันต่างกันอย่างมาก

หรือแบบนี้ล่ะ อย่าเพิ่งไปสนใจเส้นสีเหลือง มองข้ามๆไปก่อน ดูว่า ถ้าขุดแบบปกติ เส้น MW สีดำนั่นขุดได้แค่ช่วงสั้นๆ คือช่วงที่สีดำอยู่ในสีเขียว ต้องใส่ท่อกรุ 1 จุดที่เส้นสีดำเข้าพื้นที่เขียว และ ใส่ท่อกรุอีก 1 จุด ตรงที่เส้นสีดำพ้นจากพื้นที่เขียว ขุดได้ช่วงสั้นนิดเดียวเอง

ยังมีอีกหลากหลายสถานการณ์ครับ ที่ใช้การขุดปกติแทบจะไม่ได้เลย หรือ ได้ แต่ต้องเสียเงินเสียเวลามาก เพราะต้องเอาท่อกรุใส่ถี่เหลือเกิน แล้วถึงขุดต่อได้

ก็เลยมีคนคิดขึ้นมาว่า เออ ถ้าเราสามารถควบคุมความดันของน้ำโคลนในหลุมได้ โดยไม่ต้องมาคอยปรับแต่งน้ำหนักน้ำโคลนล่ะ ก็คงดี เพราะทำได้รวดเร็ว และ ความแม่นยำน่าจะดีกว่า นั่นคือที่มาของ MPD Manage Pressure Drilling

ก็เลยทำกันแบบรูปข้างบนนี่แหละครับ แทนที่น้ำโคลนจะไหลออกแบบระบบเปิด ลงบ่อน้ำโคลนไปไรไป ก็เอาอะไรมาอุดช่องว่างระหว่างก้านเจาะและท่อกรุซะ (แต่ก็ต้องให้ก้านเจาะหมุนได้ด้วยนะ เราเรียกอุปกรณ์ชิ้นนี้ว่า RCD ย่อมาจาก Rotating Control Device) แล้วก็เอาวาวล์ไปติดไว้ที่ท่อขาออก ถ้าอยากให้ความดันก้นหลุมสูงขึ้น ก็หรี่วาวล์ เหมือนบีบปลายสายยางรดน้ำต้นไม้นั่นแหละ พอบีบปลายสายยาง ความดันตรงจุดที่สายยางต่อกับก๊อกก็จะสูงขึ้น ถ้าอยากให้ความดันก้นหลุมน้อยลง ก็คลายวาวล์ออก ให้น้ำโคลนไหลออกได้ง่ายขึ้น เราเรียกการหรี่และคลายวาวล์นี้ว่า apply back pressure

จะเห็นได้ว่า ทีนี้เราก็แก้ปัญหาเรื่อง ช่องว่างแคบๆระหว่าง PPG กับ FG หรือ PPG กับ ballonning gradient ได้แล้ว

ส่วน Dual Gradient ก็ ง่ายนิดเดียว เราก็เอาอุปกรณ์ RCD ไปวางไว้ที่ก้นทะเล ตรง sea bed ในรูปข้างล่าง ก็หมดเรื่อง เส้น MW ก็จะเป็นเส้นสีน้ำตาลแบบในรูปข้างล่าง

หรือ เส้นสีเหลืองในรูปข้างล่างนี้เช่นกัน

นอกจากนี้ยังมีเส้น FG PPG แปลกๆอีกมากมายที่ MPD สามารถเอาไปใช้แก้ปัญหาในการขุดได้

สรุปว่าหลักการง่ายๆของ MPD คือ ไปอุดช่องว่างระหว่างก้านเจาะกับท่อกรุ แล้วเอาวาวล์ไปใส่ ปรับวาวล์ตัวนั้น แล้วความชันของเส้น MW ก็จะเปลี่ยนไป ทำให้เราสามารถที่จะขุดหลุมที่ PPG และ FG แปลกๆ แคบๆได้อย่างปลอดภัย

• Facebook
• Twitter
• Line