Microlog ย้อนเวลาหาอดีต Time machine to Resistivity log EP1

• Facebook
• Twitter
• Line

Microlog ย้อนเวลาหาอดีต Time machine to Resistivity log EP1 – มีใครสักคนพูดเอาไว้ว่า ถ้าเราอยากเข้าใจปัจจุบัน และ คาดเดาอนาคต ให้ไปเรียนรู้จากอดีต ผมอาจจะไม่ทันสมัยกับเทคโนโลยีสมัยใหม่ แต่ถ้าเป็นเทคโนโลยีเมื่อวันวานแล้วล่ะก็ ผมไม่เป็นรองใคร 555 🙂

เทคโนโลยีของวันวาน แม้จะไม่เกิดประโยชน์มากมายนักในวันนี้ แต่มันทำให้เราเข้าใจวันนี้ได้ดีขึ้น รวมทั้งเข้าใจว่าทำไมอนาคตมันถึงเป็นอย่างที่มันกำลังจะเป็น … (ความรักก็เช่นกัน … เกี่ยวไหมเนี่ย หุหุ)

วันนี้จะมารื้อความรู้เก่าๆ เอาตั้งแต่เริ่มต้นกันเลยว่าเราวัดความต้านทานจำเพาะของชั้นหินกันอย่างไร ตอนแรกว่าจะรวบเป็นตอนเดียว แต่ก็กลัวว่าจะหนักไป ก็เลยว่าจะเป็นตอนๆ จะกี่ตอนก็ยังไม่รู้ เอาว่า ตอนนี้เป็นตอนที่ 1 ก่อน

ปูพื้นนิดๆก่อน ไม่ต้องสนในเครื่องหมายสัญลักษณ์ต่างๆในรูปข้างล่างนะ ดูสีๆให้เห็นว่ามี 3 ชั้น เป็นพอ

เริ่มจากเวลาเราขุดหลุมลงไปเนี้ย จะมี mud cake (ส่วนที่เป็นเมือกๆกากของแข็งของน้ำโคลน ในสัญลักษณ์จะเขียน mc) แปะอยู่ที่ผนังหลุม เพราะชั้นหินที่ขอบผนังหลุมมันมีรูพรุน ผนังหลุมมันก็เลยทำหน้าที่เหมือนกระดาษกรอง กรองเอาส่วนที่เป็นเม็ดๆของแข็งของน้ำโคลน แปะๆพอกๆอยู่ที่ผนังหลุม แล้วปล่อยให้ส่วนที่เป็นของเหลวใสๆของน้ำโคลน (mud filtrate ในสัญลักษณ์จะเขียน mf)

ดังนั้น ชั้นหินที่ไม่ห่างจากผนังหลุมนัก (ราวๆไม่เกิน 1-2 นิ้ว) ของไหลดั่งเดิมในรูพรุนของชั้นหินบริเวณนั้นจะถูกแทนที่ด้วย mud filtrate เราเรียกบริเวณนี้ว่า Invaded zone บางตำราเรียก flushed zone ให้เข้าใจว่าเป็นบริเวณเดียวกัน

ลึกเข้าในสุด เป็นบริเวณที่ mud filtrate รุกรานเข้าไปไม่ถึง ของไหลก็ยังเป็นของไหลดังเดิมของชั้นหินนั้นๆ (น้ำมัน ก๊าซ น้ำ ปนๆกันไป)

ส่วนชั้นหินที่อยู่ระหว่าง uninvaded กับ flushed zone เราเรียกว่า Transition zone ซึ่งก็คือมั่วๆ ในรูพรุนก็จะมีทั้ง mud filtrate น้ำมัน ก๊าซ น้ำ

ย้ำ ผมยังไม่อธิบายสัญลักษณ์ทั้งหมดในรูปข้างบนนะครับ เดี๋ยวสับสนตาย พยายามเข้าใจเท่าที่ผมอธิบายไปก็พอในเบื้องต้นนี้

แค่นี้ก็คิดว่าพอแล้วที่จะเข้าใจ micro log ไปต่อกันเลย

Microlog

ย้อนเวลาหาอดีต Time machine to Resistivity log EP1

เอาล่ะ สมมุติว่า ผมเอา ขั้วไฟฟ้า(อิเล็กโทรด) 3 ขั้ว (M0 M1 และ M2) ไปแปะไว้ที่ mud cake เรียงเป็นแถวในแนวตั้ง ที่จุดความลึกหนึ่งในหลุมที่เราขุดเอาไว้แล้ว (ในหลุมก็มีน้ำโคลนอยู่นะ)

โดยให้ M0 อยู่ล่างสุด ถัดขึ้นมา 1 นิ้ว เป็น M1 และ ถัดขึ้นมาอีก 1 นิ้ว เป็น M2 เรียงกันแบบนี้เลย แล้วเอาสายดิน (ground) ไปไว้ที่ปากหลุม

Ground

M2

M1

M0

แล้มผมก็

1. ส่งกระแสไฟฟ้าให้ไหลออกจาก ขั้ว M0 ผ่านชั้นหินขึ้นไปโผล่ที่ สายดินที่ปากหลุม
2. วัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้ว M0-M1 (V1)และ M0-M2 (V2)

หน้าตาวงจรไฟฟ้าเสมือนก็จะออกมาแบบรูปข้างล่างนี่เลยครับ

เนื่องจาก M0 – M1 ห่างกันแค่นิ้วเดียว และ mud cake (ที่ชุ่มไปด้วย mud filtrate) มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ (กว่าความต้านทานไฟฟ้าของ flushed zone ที่มี mud filtrate อยู่ในรูพรุน – Rxo) ดังนั้น ความต้านทานไฟฟ้าที่ V1 อ่านได้ ก็คือ Rmc (Mud cake resistivity)

มาดูคู่ M0 – M2 บ้าง คู่นี้เขาห่างกัน 2 นิ้ว วงจรไฟฟ้าเสมือนที่ V2 มองเห็นคือ Rmc + Rxo + Rmc

เมื่อเรารู้ค่า Rmc จาก V1

และ รู้ Rmc+Rxo+Rmc จาก V2

ก็แก้สมการเอา … หา  Rxo ได้ง่ายนิดเดียว

มารู้จักศัพท์แสงกันหน่อยดีกว่า เผื่อว่าไปอ่านที่ไหนจะได้เข้าใจ พอมีหลักการบ้าง

ค่าความต้านทานที่อ่านได้จาก V2 (M0-M2 2 นิ้ว) เรียกว่า micronormal log

ค่าความต้านทานที่อ่านได้จาก V1 (M0-M1 1 นิ้ว) เรียกว่า microinverse log

Microlog คือ ชื่อเรียกรวมของทั้ง micronormal log และ microinverse log

โลกรู้จัก microlog ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1948 (ว้าววว รู้ยัง ผมแก่แค่ไหน หุหุ) ในฐานะเครื่องมือที่บอกว่าชั้นหินไหนมีรูพรุน (permeable)

เอ๊ะ microlog บอกได้ไงหว่า

ก็เพราะว่า ถ้าชั้นหินไหนมีรูพรุน ก็จะเกิด mud cake ที่ผนังหลุมตรงนั้นใช่ป่ะ (มีรูพรุนจึงทำให้ mud filtrate ซึมเข้าชั้นหิน ทิ้ง mud cake ไว้ที่ผนังหลุมไง)

ถ้ามี mud cake ค่า microinverse (1 นิ้ว อ่าน mud cake) จะต้องต่ำกว่า micronormal (2 นิ้ว อ่าน flushed zone)

คราวนี้ ถ้าชั้นหินไหนไม่มีรูพรุน ก็จะไม่เกิด mud cake ที่ผนังหลุมตรงนั้น (ไม่มีรูพรุนจึงไม่ทำให้ mud filtrate ซึมเข้าชั้นหิน จึงไม่ทิ้ง mud cake ไว้ที่ผนังหลุม)

ถ้าไม่มี mud cake ค่า microinverse (1 นิ้ว ก็ไม่อ่าน mud cake แล้วทีนี้) จะเท่ากับหรือใกล้เคียง micronormal (2 นิ้ว อ่าน flushed zone) จริงไหม เพราะทั้ง microinverse และ micronormal มันจะอ่านค่าในบริเวณเดียวกัน (flushed zone) ทันที

เจ๋งป่ะ เทคโนโลยีรุ่นคุณปู่ทวดเรา … !

แล้วไปเกี่ยวกับหาน้ำมันตรงไหน

นั่นนะซิ มาดูกันครับ เยอะอยู่ ใจเย็นๆครับ ไหนๆก็ไหนๆแล้ว ให้ความรู้กันทั้งที เอาให้สุดๆ

โอกาสที่จะมีปิโตรเลียม

ชั้นหินที่มีรูพรุนเป็นการบอกใบ้เบอร์แรกๆว่ามีโอกาสที่จะมีปิโตรเลียมไง

เพราะถ้าชั้นหินไม่มีรูพรุนเสียแล้วก็จบข่าว จริงไหม ส่วนมีรูพรุนแล้ว จะมีอะไรอยู่ในรูพรุนนั้นอีกเรื่องหนึ่ง ก็ต้องมีเครื่องมืออื่นมาบอก และ ชั้นหินที่มีรูพรุนนั้น โดยมากก็เป็นชั้นหินทราย

มี Gamma ray กับ Spontaneous Potential log แล้วนี่

มี gamma ray แล้วนิ ก็บอกได้ว่าเป็น ชั้นหินทรายหรือเปล่า แถม ยังมี Spontaneous Potential log อีก ก็บอกได้เหมือนกันนิว่า ชั้นหินเป็นหินทราย (มีรูพรุนหรือเปล่า) ทำไมยังต้องใช้ microlog ด้วย

คืองี้ครับ

gamma ray ใช้หลักการกัมตภาพรังสีสถิต (ไปวัดมันอย่างที่มันเป็น)

Wireline Logging ตอน Gamma Ray เครื่องมือวัดชิ้นแรกที่เบสิกที่สุด

Spontaneous potential ใช้หลักการเคมีไฟฟ้า (ไปวัดมันอย่างที่มันเป็น)

SP Spontaneous Potential เพราะความบังเอิญ Wireline logging แรกของโลก

ส่วน micro log ใช้การหลักการ external stimuli คือ ส่งอะไรบางอย่าง ในที่นี้คือพลังงานไฟฟ้า เข้าไปกระตุ้นแล้วอ่านค่าตอบสนอง

แต่ล่ะเครื่องมือมีข้อดีข้อด้อยต่างกัน สามารถโดนชั้นหิน(ธรรมชาติ)หลอกได้ จึงต้องใช้ 3 เครื่องมือ (ถ้าเป็นไปได้) ยืนยันซึ่งกันและกันว่า ใช่แน่นะ หรือ ไม่ใช่แน่นะ

(ส่วนข้อดีข้อด้อย ถูกธรรมชาติหลอกอย่างไร เอาไว้ก่อนนะครับ ลึกไปสำหรับตอนนี้)

ปรับแต่งค่า Rt

นอกจากเหตุผล 2 ข้อแรกแล้ว ค่าที่เราต้องการเอาไปใส่ในสมการ Archie เพื่อจะหาน้ำมัน (Sw) คือ Rt (ค่าความต้านทานไฟฟ้าของชั้นหินที่ไม่ได้ถูกรบกวนด้วย mud filtrate – uninvaded zone)

เครื่องมือวัด Rt รุ่นดั้งเดิมนั้น ยังไม่มีประสิทธิภาพมากนัก โดยมักจะอ่านค่า Rxo Rmc เหมารวมเข้าไปอยู่ในค่า Rt ด้วย จึงมักต้องใช้ microlog อ่านค่า Rxo Rmc ต่างหากออกมา เพื่อเอามาปรับค่า Rt ให้ถูกต้องมากขึ้น

Petroleum mobility

ยังมีเหตุผลอีกครับ สมัยนู้น การจะบอกว่าปิโตรเลียมเคลื่อนออกไปได้ดีไม่ดี ยังไม่มีวิธีที่ดีเหมือนปัจจุบัน (ใช้ RFT – Repeat Formation Tester จิ้มปุ๊บรู้ permeability ปั๊บ)

Wireline Logging ตอน วัดความดัน และ เก็บตัวอย่างของเหลว (RFT)

วิธีหนึ่งที่พอจะบอกได้ในสมัยนั้นคือ เทียบค่า water saturation (มีน้ำอยู่ในรูพรุนกี่ % ของปริมาณทั้งหมดของรูพรุนนั้น) ของ flushed zone (Sxo) กับ water saturation ของ uninvaded zone (Sw)

ถ้า Sxo >>> Sw แปลว่า ปิโตรเลียมโดน mud filtrate ไล่ออกไปได้ดี คือมี mud filtrate ใน flushed zone เยอะ เมื่อเทียบกับ uninvaded zone

แต่ถ้า Sxo > Sw ไม่เยอะ แปลว่า ปิโตรเลียมโดน mud filtrate ไล่ออกไปได้ไม่ดีนัก ปิโตรเลียมอาจจะเคลื่อนตัวได้ไม่ดี เนื่องจากคุณสมบัติของปิโตรเลียมนั้นเอง (หนืด) หรือ รูพรุนมันไม่ต่อกันดี (connectivity)

การจะหา Sxo ได้ เราก็ต้องรู้ค่า Rxo เพื่อที่จะเอาไปแทนค่าในสมการ Archie นั่นคืออีก 1 เหตุผลที่ยุคนู้น มีการใช้ microlog ไง

สมการหาน้ำมันตัวพ่อ Archie’s Law มาทำความรู้จักกันครับ

ข้อสังเกตุส่งท้าย

Microlog นั้น เป็นเครื่องมือวัดเชิงปริมาณมากกว่าที่จะเอาแน่เอานอนได้ เพราะกระแสไฟฟ้าถูกปล่อยให้ไหลอย่างอิสระเข้าไปในชั้นหิน ไม่ได้ถูกบีบ (focus) ให้ไหลตรงเข้าไปลึกในชั้นหินเท่าไรนัก พูดง่ายๆคือ ไหลสะเปสะป่ะนั้นแหละ

แต่จะเอาอะไรมาก เรากำลังพูดถึงเทคโนโลยีในปี ค.ศ. 1948 นะครับ

ข้อสังเกตุต่อมาคือ คุณภาพของน้ำโคลน ถ้าน้ำโคลนไม่ดี ไม่เกิด mud cake เท่าไร หรือ ขอบผิวผนังหลุมขรุขระมากๆ (borehole rugosity) จะทำให้ micronormal = microinverse โดยที่ไม่ได้บอกอะไรเลยเกี่ยวกับความพรุนของชั้นหิน ดังนั้น จะต้องพิจารณาคุณสมบัติของน้ำโคลน และ เครื่องมือวัดความกว้างหลุม (caliper log) ประกอบด้วยครับ

การหยั่งธรณีเป็นศาสตร์ที่ไม่ยอมให้เราเชื่อเครื่องมืออะไรแต่เพียงอย่างเดียว ต้องดูเหตุผลทางฟิสิกส์ของแต่ล่ะเครื่องมือประกอบ ค่าที่ได้จากทุกเครื่องมือต้องสอดคล้องกัน อธิบายเหตุและผลไปในทางเดียวกัน เราจึงเชื่อ และ นำเอาค่านั้นไปประมวลผล

ผมใช้หลักการนี้จับความผิดพลาดของเครื่องมือไฮเทคสมัยใหม่หงายเงิบไปเยอะแล้วครับ ต่อให้เครื่องมือไฮเทคแค่ไหน ถ้าอธิบายค่าที่อ่านได้จากหลายๆเครื่องมือประกอบกันไม่ได้ตามหลักฟิสิกส์แล้วล่ะก็ … จบข่าวครับ ผมไม่เชื่อ

สุดท้าย … ผมไม่ได้แก่ขนาดนั้น 555 🙂 ผมเริ่มอาชีพเป็น wireline logging field engineer ที่ Alexandria (Egypt) ในปี 1989 หลังยุค micro log รุ่งเรื่องตั้ง 40 ปี แต่โชคดีที่วิศวกรสนามรุ่นผมมีเวลาอบรมเยอะ ก็เลยได้เรียนรู้ประวัติศาสตร์เครื่องมือต่างๆนิดๆหน่อย พอให้ได้เข้าใจว่า วันนี้เราทำอะไรอยู่ เพราะอะไร

แนะนำให้อ่า่นเพิ่มเติมครับ

Wireline Logging ตอน Resistivity Tool EP1 มันใช้ทำอะไรเอ่ย

Wireline Logging ตอน Resistivity tool EP2 มารู้จักกันว่าทำงานยังไง

https://www.glossary.oilfield.slb.com/en/Terms/m/microlog.aspx

เอาล่ะครับ จบ microlog ตรงนี้ดีกว่าครับ ไม่รู้ว่า ย้อนเวลาหาอดีต Time machine to Resistivity log EP2 จะคลอดตอนไหนนะครับ แต่ก็อยากให้ติดตามกัน เพราะเราจะเข้าใจปัจจุบันได้ ก็โดยการเข้าใจอดีตเท่านั้นล่ะครับ

• Facebook
• Twitter
• Line