Well Control แบบเบื้องต้น ง่ายๆ ชิลๆ

Well control คืออะไร แปลตามตัวคือการควบคุมหลุมในกรณีที่มีของไหลความดันสูงเข้ามาในหลุม ทำให้ที่ปากหลุมมีความดันสูงกว่าที่สามารถควบคุมได้ด้วยน้ำหนักน้ำโคลนปกติ … งงเช็ด … 555 ไม่เป็นไร ตามผมมา

ปกติเวลาเราเจาะหลุมเนี้ย เราเอาน้ำโคลนที่หนักขนาดหนึ่งที่คำนวนไว้ ใส่ลงไปในหลุม เพื่อกดความดันของของเหลวในชั้นหินที่ก้นหลุม ถ้าทุกอย่างมันเป็นไปตามแผนมันก็ดีไป ขุดไปร้องเพลงไปไรไป แต่ถ้ามีของไหลความดันสูงเล็ดลอดเข้ามาในหลุม (influx ต่อไปนี้ขอใช้คำนี้แทนนะครับ มันสั้นหน่อย หมายถึง น้ำ น้ำมัน หรือ ก๊าซ หรือ ปนๆกันมั่วๆ ที่มีความดันสูงกว่าน้ำหนักน้ำโคลนที่กดอยู่ในขณะนั้น) นั่นก็จะเป็นภาวะไม่ปกติทันที่ ทำให้ความดันที่ปากหลุมเพิ่มขึ้น

อะไรล่ะที่ทำให้เกิดเหตุการณ์ที่มี influx เข้ามาในหลุม สาเหตุเดียวเลย คือความดันของของเหลวในชั้นหินเกิดมากกว่าความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลน แล้วอะไรล่ะที่ทำให้เกิดเหตุการณ์แบบนั้นได้

  1. เติมน้ำโคลนลงหลุมไม่ทันตอนถอดก้านเจาะขึ้น – นึกภาพนะครับ มีก้านเจาะอยู่ในหลุม น้ำโคลนเต็มหลุม พอดึงก้านเจาะขึ้น 30 เมตร (1 stand) ปริมาตรของเหล็กที่ยาว 30 เมตร ก็จะหายไปจากหลุมจริงไหมครับ ดังนั้นน้ำโคลนก็จะพร่องไปเท่ากับปริมาตรของก้านเจาะ 30 เมตรที่ดึงขึ้นมา คนงานก็จะเติมน้ำโคลนน้ำหนักเท่าๆกันลงไปเพื่อชดเชยปริมาตรน้ำโคลนที่หายไปจนเต็มหลุม เพื่อรักษาความดันที่ก้นหลุมไว้ เพราะความดันที่ก้นหลุมแปรผันกับน้ำหนักน้ำโคลนและความสูงของระดับน้ำโคลน คราวนี้ ถ้าคนงานเติมไม่ทัน หรือ หลับใน เติมน้อยไป ระดับน้ำโคลนก็ลดลง ไม่เต็มปากหลุม ความดันก้นหลุมก็น้อยกว่าที่วิศวกรคำนวนไว้ ความดันชั้นหินก็จะชนะความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลน influx ก็จะเล็ดลอดเข้ามา ส่วนคนงานที่รับผิดชอบการเติมหลุมก็ไปรอที่ฐานจอดฮ. กลับไปขายลูกชิ้นปิ้งบนฝั่งตามเดิม
  2. ดึงก้านเจาะขึ้นเร็วเกินไป – นึกถึงเวลาเราดึงก้านกระบอกเข็มฉีดยา ถ้าดึงเร็วเกินไป จะเกิดความดันต่ำที่ปลายก้าน ที่เรียกว่า swab effect หรือ piston effect คือมันจะเหมือนลูกสูบนั่นแหละ ดึงก้านขึ้นมาเร็วเกินไป น้ำโคลนไหลลงไปแทนที่ปริมาตรที่เพิ่มขึ้นใต้หัวเจาะไม่ทัน ความดันใต้หัวเจาะมันก็ต่ำ ยิ่งดึงก้านขึ้นเร็ว ความดันใต้หัวเจาะก็จะต่ำมาก จนความดันชั้นหินก็จะชนะความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลน influx ก็จะเล็ดลอดเข้ามา … จบงานนี้ driller ก็กลับไปขายซาลาเปาไข่เค็มที่เดิม
  3. ขุดไปเจอความดันชั้นชหินที่สูงเกิดว่าที่คาดไว้ – อันนี้เรียกว่า เซอร์ไพรซ์ครับ ช่วยไม่ได้จริงๆ ดันขุดไปเจาะความดันที่สูงกว่าที่คิดไว้ น้ำหนักน้ำโคลนที่ใช้ขุดไม่พอก็นะ ความดันชั้นหินก็จะชนะความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลน influx ก็จะเล็ดลอดเข้ามา … ส่วนนักธรณีที่ประมาณการความดันชั้นหินมาให้ ได้รับการโปรโมทเป็น manager ไป จะได้ไม่ต้องมาทำงานเทคนิคให้วิศวกรขุดเจาะเดือดร้อน 555
  4. น้ำหนักน้ำโคลนไม่พอ – คล้ายๆข้อ 3 แต่อันนี้เนื่องจาก mud engineer ผสมสูตรผิดพลาด อาจจะลืมชดเชยปัจจับอุณหมูมิ barite (ผงหินที่ให้น้ำหนัก) มีไม่พอ ฯลฯ วิศวกรน้ำโคลนก็จ่อคิวกลับฝั่งไปขายหมูปิ้ง หรือ อาจจะถูกโปรโมทเป็น manager แล้วแต่บ.ต้นสังกัดจะกรุณา
  5. เกิดการสูญเสียน้ำโคลนไปในชั้นหินขณะเจาะ – ชั้นหินบนๆเกิดเปราะ หรือ อะไรก็ตาม ทำให้น้ำโคลนไหลออกไปนอกหลุม ระดับน้ำโคลนก็จะต่ำลงจากปากบ่อ ถ้าเติมคืนไม่ทัน (มักจะไม่ทัน เพราะมันหายไปเร็วมาก) หรือ มีน้ำโคลนไม่พอเติม ระดับน้ำโคลนก็ลดลง ไม่เต็มปากหลุม ความดันก้นหลุมก็น้อยกว่าที่วิศวกรคำนวนไว้ ความดันชั้นหินก็จะชนะความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลน influx ก็จะเล็ดลอดเข้ามา
  6. มีก๊าซจากหลุมซึมเข้ามาในน้ำโคลน – บางทีก็มีก๊าซซึมๆเข้ามาจากส่วนใดส่วนหนึ่งของหลุม มาผสมกับน้ำโคลน ทำให้ความหนาแน่นของน้ำโคลนลดลง ถึงแม้ระดับน้ำโคลนจะคงที่เต็มปากหลุม แต่ความหนาแน่นลด ความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลนที่ก้นหลุม ก็น้อยลงอยู่ดีเพราะ ความดันที่ก้นหลุมแปรผันกับน้ำหนักน้ำโคลนและความสูงของระดับน้ำโคลน

โดยสถิติครึ่งหนึ่งของสาเหตุมาจาก 2 ข้อแรกครับ … มึนกันไปยังครับ …. พักเบรคคั่นสายตากันหน่อย …

 

 

สมมุติว่า influx เข้ามาจ๊ะเอ๋กับเราที่ก้นหลุมแล้วล่ะ ทำไง … เราก็ปิดปากหลุมซิครับ กักมันไว้ที่ก้นหลุมก่อน แล้วค่อยคิดหาทางกำจัดมัน ปิดปากหลุมเราก็ปิดที่ก้านเจาะ และ ปิดที่ท่อกรุ วัดความดันที่สองจุดนี้

SIDPP Shut In Drill Pipe Presure (ความดันตอนปิดหลุมที่ก้านเจาะ)

SICP Shut In Casing Presure (ความดันตอนปิดหลุมที่ท่อกรุ)

ตกลงกันตรงนี้นะครับว่าผมขอใช้ SIDDP กับ SICP สั้นๆ ขี้เกียจพิมพ์ยาว

หน้าตาหลุมตอน Influx เข้ามาก็จะเป็นแบบนี้ …

schematic

ฮาร์คอร์บางท่านอาจจะถามว่า อ้าว พี่ๆ influx มันไม่ไหลเข้าไปในก้านเจาะเหรอ คือว่าเขามี วาวล์ทางเดียวติดในก้านเจาะเหนือหัวเจาะนิดหน่อย กั้นเอาไว้ ทำให้เราปั๊มน้ำโคลนออกได้ แต่น้ำโคลนหรืออะไรก็ตามจะไหลย้อนเข้ามาในก้านเจาะไม่ได้

ก็จะถามอีกว่า อ้าว ถ้าวาล๋วตัวนี้ปิด แล้วพี่จะรู้ SIDPP ได้ไง … อันนี้ถามฉลาดครับ ใช่ครับ เราก็วัดไม่ได้ เพราะปลายก้านเจาะด้านล่างมันโดนปิดเสียแล้วนี่นา SIDPP ก็ต้องเท่ากับศูนย์ คืองี้ครับ เราก็หา SIDPP ทางอ้อม โดยการออกแรงการปั๊มน้ำโคลนลงไปเพื่อให้พอดีที่จะเปิดวาว์ลทางเดียวตัวนั้น นั่นแปลว่าอะไร แปลว่าความดันที่เราปั๊มลงไปน้อยที่สุดที่จะเอาชนะคือเปิดวาว์ลทางเดียวได้ มันก็คือความดัน SIDPP นั่นเอง จริงป่ะ

SIDPP คือความดันที่ก้านเจาะที่ปากหลุม = ความดัน influx ที่ก้นหลุม ลบด้วยความดันเนื่องจากน้ำหนักน้ำโคลนความสูง TD (ดูรูปประกอบ)

SICP คือความดันที่ท่อกรุที่ปากหลุม = ความดัน influx ที่ก้นหลุม ลบด้วยความดันเนื่องจากน้ำหนักน้ำโคลนความสูง TD – h (ดูรูปประกอบ)

เราจะเอา Influx ออกจากหลุมได้ไง —> เราจะต้องรู้ชนิดของ influx เสียก่อน —> เราจะรู้ชนิดของ influx ได้ไง —> เราก็ต้องรู้ความหนาแน่นของ Influx เสียก่อน

กฏทางฟิสิกส์เลยครับ เปิดตำราดูได้

ความหนาแน่นก๊าซราวๆน้อยกว่า 3 ppg (ปอนด์ต่อแกลลอน) ความหนาแน่นน้ำมันราวๆ 7.0-8.3 ppg ความหนาแน่นน้ำราวๆ  8.3 ppg

แต่ชีวิตจริง influx มันไม่ได้เข้ามาแบบสวยใสไร้ส่วนผสม มันก็มั่วๆกันเข้ามาทั้ง 3 อย่างแหละ เราคำนวนความหนาแน่นได้เท่าไรก็ประมาณการส่วนผสมได้ เช่นถ้าน้อยกว่า 3 ppg ก็ก๊าซแหง๋ๆ ถ้า 3 – 9 ppg ก็มั่วๆปนๆกันไปทั้ง 3 อย่าง ถ้า 9 -10 ppg ก็น้ำเกลือ (ที่มา Well Control School – IDT ONGC หน้า 45)

เอาล่ะพี่น้อง แล้วเราจะคำนวนความหนาแน่น Influx กันได้ไง ไปหยิบตำราฟิสิกส์ม.ปลายมาเปิดดูหน้าเกี่ยวกับความดัน

ความดันหน่วยเป็น PSI = 0.052 x ความลึกหน่อยเป็นฟุต x ความหนาแน่นของเหลวหน่วยเป็น ppg

จากรูปความดันที่ก้นหลุม ไม่ว่าจะคำนวนจากด้านในก้านขุด หรือ คำนวนจากด้านท่อกรุจะต้องเท่ากัน จริงปะๆ … ติ๊กต๊อกๆๆๆๆ …. ฟื้นฟิสิกส์กันหน่อย จริงซิครับ ก็มันจุดเดียวกันนี่นา

ความดันที่ก้นหลุมคำนวนจากด้านในก้านขุด = SIDPP + (0.052 x ppg น้ำโคลน x ความสูง TD)

ความดันที่ก้นหลุมคำนวนจากด้านท่อกรุ = SICP + (0.052 x ppg น้ำโคลน x ความสูง TD-h) + (0.052 x ppg influx x ความสูง h)

อะไรที่เรารู้บ้าง —>  SIDPP อ่านค่าจากเกจความดันปากหลุม, SICP อ่านค่าจากเกจความดันปากหลุม, ppg น้ำโคลน ถามวิศวกรน้ำโคลน ถ้าตอบไม่ได้ก็ว.เรียกฮ.ส่งกลับฝั่งไปบี้เห็บหมา, ความสูง TD ถาม driller ถ้าตอบไม่ได้ ปลดลงไปเป็น roughsneck

อะไรที่เราไม่รู้บ้าง —> h กับ ppg influx (ซึ่งตัวนี้แหละที่เราต้องการหา)

งั้นเราจะรู้ h ได้ไง … คืองี้ๆ เวลา influx มันไหลเข้ามาที่ก้นหลุมเนี้ย มันจะไปดันน้ำโคลน(ปริมาตรเท่ากับ Influx ที่ไหลเข้ามา) ให้ไหลล้นออกจากปากหลุม เราก็วัดปริมาตรน้ำโคลนที่ล้นออกมา ซึ่งก็จะเท่ากับปริมาตรของ influx นั่นคือเรารู้ปริมาตร influx ส่วนสีแดงๆในรูปข้างบน

เรารู้ขนาดหลุม (ก็สมมุติให้เท่ากับขนาดหัวเจาะ หัวเจาะขนาดไหนก็คววรขุดหลุมได้ขนาดนั้น อาจจะใหญ่กว่านิดหน่อย แต่ไม่มีนัยสำคัญในกรณีนี้) เรารู้ขนาด drill collar ก็เราใส่ลงไปเองนี่นา แสดงว่าเรารู้พื้นที่วงแหวนระหว่าง drill collar กับผนังหลุม จริงๆป่ะ ถ้าคำนวนไม่ได้ อายเด็กม.3 นะครับ 555

รู้ปริมาตร influx รู้ พื้นที่วงแหวนระหว่าง drill collar กับผนังหลุม จับหารกันก็ได้ h

งานนี้เป็นธุระโดยตรงของ drilling engineer ถ้าคำนวนหา h หา ความหนาแน่นของ influx แล้ว ระบุชนิดของ influx ไม่ได้ ก็นะ โปรโมทเลื่อนขั้นมันไปเป็น drilling manager เลย 555 ให้มันพ้นๆงานด้านเทคนิคไปบริหารซะ เผื่อจะทำได้ดีกว่า หุหุ

เอาล่ะ เรามาดูกันว่า ถ้า Influx ที่เป็นก๊าซ (ตัวนี้รับมือยากสุด) มันเข้ามาที่ก้นหลุมแล้ว ถ้าเราไม่ปิดปากหลุมจะเกิดอะไรขึ้น รูปข้างล่างนี้จะอธิบายอย่างง่ายๆ ไม่มีก้านเจาะในหลุม ขนาดหลุมเท่ากันตลอด เพื่อให้เข้าใจภาพใหญ่กันก่อน

opwell-gas-migration

จะเห็นว่า

  1. ปริมาตรก๊าซจะขยายตัวมากขึ้นโดยธรรมชาติของมันจริงไหมครับ และมันก็จะลอยขึ้น เพราะมันเบากว่าน้ำโคลน
  2. น้ำโคลนก็จะล้นออกจากปากหลุมเนื่องจากปริมาตก๊าซที่ขยายตัวไปแทนที่น้ำโคลนในหลุม
  3. ความดันที่ก้นหลุมก็จะลดลงๆตามระยะทางที่ก๊าซลอยและขยายตัว (ไปคำนวนเอาเอง ง่ายๆ)
  4. ความดันภายใน influx ลดลง เพราะปริมาตเพิ่มขึ้น ตามกฏของก๊าซ P1V1/T1 = P2V2/T2 คืนครูฟิสิกส์ไปหมดหรือยังครับ
  5. ความดันที่ปากหลุมคงที่ ก็แหง๋ล่ะ ก็เปิดปากหลุมอยู่ มันก็ความดันบรรยากาศนะซิครับ

พวกเราอาจจะบอกว่า อ้าว ก็ง่ายๆ ก็ปล่อยให้ influx ออกไปด้วยวิธีนี้ซิ พอ influx มันลอยถึงปากหลุมมันก็ไปไหนของมันก็ช่าง จบข่าว ไม่ใช่ครับๆ ดูความดันก้นหลุมซิครับว่า มันลดลงเรื่อยๆ เห็นป่ะ แปลว่าอะไร แปลว่า influx ชุดใหม่ ก็จะไหลเข้ามาจอยกันๆ เรื่อยๆ ไม่จบไม่สิ้นเสียที …. อืม … เห็นปัญหาของวิธีนี้ยัง

มาดูอีกวิธี ให้ Influx ลอยขึ้นมา แต่ปิดปากหลุม อะไรจะเกิดขึ้น

 

clwell-gas-migration

  1.  ความดันใน influx ไม่เปลี่ยน ก็มันระบบปิดนี่ โดนกดอยู่ในปริมาตรจำกัด แต่เนื่องจาก influx มันเบา มันก็ลอยขึ้น
  2. ความดันก้นหลุมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆตามระยะที่ Influx ลอยขึ้นไป … แหง๋ล่ะครับ คำนวนดูซิ ความดัน = 0.052 x ppg x h
  3. ความดันปากหลุมสูงขึ้นตลอดเลย … นี่ก็เหมือนกัน สูตรเดียวกันกับข้างบน

งั้นก็ใช้วิธีนี้ดิ ปิดปากหลุมแล้วให้ influx ลอยขึ้นมา พอมันลอยขึ้นมาถึงปากหลุมก็เปิดปากหลุมไล่มันออกไป … ช้าก่อนๆ โยม … เห็นความดันก้นหลุมไหม มันเพิ่มขึ้นเร็วมาก เป็นเกือบสองเท่าของตอนแรก ชั้นหินทนไม่ไหวแน่ เมื่อทนไม่ไหว ชั้นหินจะแตก แล้วน้ำโคลนก็จะไหลออกไปจากระบบ(หลุม) ระดับน้ำโคลนก็จะลดลง จนถึงระดับหนึ่งความดันที่ก้นหลุมเนื่องจากน้ำหนักน้ำโคลนก็ไม่พอที่จะต้านความดันในชั้นหิน influx ชุดใหม่ก็ทะเล็ดเข้ามาเยือน

… เฮ้อ … ชีวิตวิศวกรขุดเจาะนี่ จะเปิดปาก(หลุม)ก็ไม่ได้ จะปิดปาก(หลุม)ก็ไม่ได้อีก … จะเอาไงดี … เรามีวิธีครับ

โปรดติดตามตอนต่อไป … 🙂 555

เกร็ดเล็กน้อยส่งท้าย … เรื่อง Well Control เนี้ย วงการฯถือว่าเป็นเรื่องสำคัญมากๆ มีการอบรม มีการสอบทฤษฎี จากผู้ให้อบรมฯภายนอก มีมาตราฐานสากลที่ต้องผ่าน เหมือนใบอนุญาติทำงานอย่างหนึ่ง ผู้ที่ทำงานขุดเจาะทุกระดับ ต้องผ่านการอบรมนี้ และ ต้องมีใบอนุญาติ ไล่จาก drilling manager, drilling engineer, rig superintendent, company man, OIM, tool pusher, tour pusher, driller, assistant driller, derrick man  แต่ล่ะตำแหน่งก็มีความลึกเนื้อหาของการอบรม การสอบทฤษฎีและปฏิบัติที่ต่างกัน เพราะเน้นงานต่างกัน เช่น drilling engineer ก็เน้นคำนวนเยอะหน่อย company man driller ก็เน้นปฏิบัติมากหน่อย ระดับ manager ก็ไปนั่งกินกาแฟหลับใน เอ๊ย ก็เบาๆทั้งทฤษฎีและปฏิบัติ

นอกจากนี้ยังแบ่งประเภทการอบรมออกเป็นแบบทำงานประจำ ต้องอบรมและสอบทุกๆกี่ปีผมก็จำไม่ได้ แล้วก็มีแบบมาอัพเดท (refresh course) สำหรับคนที่ไม่ได้ทำงานประจำ อ้อ ประเภทการอบรมและใบอนุญาติ แยกเป็นแท่นบก แท่นนอกชายฝั่ง และแท่นน้ำลึกด้วยนะ

สถาบันที่เปิดสอนมีเป็นร้อยทั่วโลก แต่มาตราฐานที่ยอมรับ แบ่งเป็นสองค่าย คือ IWCF International Well Control Forum กับ น้องใหม่ IADC WCI Well Control Institute

ผมได้ใบอนุญาติมาหมดทุกประเภทแล้ว (ของค่าย IWCF นะครับ ค่าย IADC เพิ่มมีมาไม่กี่ปีนี่เอง) แต่หมดอายุไปทุกใบแล้ว 555 ให้ไปอบรมสอบใหม่นี่ ไม่แน่ใจแล้วว่าจะผ่านไหม หุหุ

(ที่มาของรูปและเนื้อหา Well Control School IDT ONGC http://www.ongcindia.com)

 

Leave a Reply

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