กฎระเบียบการขุดเจาะ เป็นเรื่องที่สำคัญมากเรื่องหนึ่ง จากบริบทที่ผมแอบอ่านมาก่อนแล้ว ผมตีความว่า เป็นกฏที่เกี่ยวกับความปลอดภัยที่ป้องกันไม่ให้ปิโตรเลียมแรงดันสูงพุ่งขึ้นออกมานอกปากหลุม โดยเน้นความรู้ความเข้าใจไปที่อุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง (BOP – Blow Out Preventer) และ อุปกรณ์อื่นๆที่ใช้งานกันบนแท่นเจาะที่เกี่ยวข้องกับการปิดปากหลุมในกรณีฉุกเฉิน
กฎระเบียบการขุดเจาะ
เรามาดูกันว่ามีอะไรบ้าง
1.5) รักษา และ ปฏิบัติตาม กฎระเบียบการขุดเจาะ อย่างเคร่งครัด
ก) ออกแบบหลุมปิโตรเลียม โดยให้หลุมเจาะมีความแข็งแรงทนทานไม่เกิดการรั่วซึมของของเหลวใต้ผิวดินไม่ว่าจะเป็น ปิโตรเลียม น้ำเค็มใต้ดิน หรือสารปนเปื้อนอื่นที่ใช้ในการเจาะหลุมปิโตรเลียม ขึ้นสู่พื้นดิน และ ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวม
ข) แนะนำการเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง เพื่อให้หลุมเจาะมีความปลอดภัยเมื่ออยู่ในขั้นตอนการเจาะ และ มีความเข้าใจในคุณสมบัติ และความสามารถของก้านเจาะและอุปกรณ์รูปแบบต่างๆ ที่ติดอยู่ที่ก้นหลุมเพื่อใช้งาน
ค) ออกแบบฐานรับและติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง และกำหนดวิธีการทดสอบอุปกรณ์ และคำนวณน้ำหนักเพื่อการตัดก้านเจาะและปิดผนึกหลุมใต้ดินเมื่อเกิดปัญหาการพลุ่งที่ไม่สามารถควบคุมด้วยกระบวนการทางการใช้น้ำหนักน้ำโคลนได้
ง) ออกแบบอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ในแท่นเจาะ เพื่อดำเนินงานและควบคุมการเจาะหลุมปิโตรเลียม และ บำรุงรักษาหลุมปิโตรเลียมให้สมบูรณ์เพื่อการใช้งานปิโตรเลียม
ออกแบบหลุมปิโตรเลียม
ก) ออกแบบหลุมปิโตรเลียม โดยให้หลุมเจาะมีความแข็งแรงทนทานไม่เกิดการรั่วซึมของของเหลวใต้ผิวดินไม่ว่าจะเป็น ปิโตรเลียม น้ำเค็มใต้ดิน หรือสารปนเปื้อนอื่นที่ใช้ในการเจาะหลุมปิโตรเลียม ขึ้นสู่พื้นดิน และ ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวม
กฎระเบียบการขุดเจาะ ข้อนี้ไม่มีอะไรมากครับ เน้นไปที่การออกแบบเป็นหลัก ยังไม่แตะเรื่องอุปกรณ์ใดๆ พูดง่ายๆคือ ออกแบบหลุมให้แข็งแรง ไม่ให้รั่ว ไม่ว่าอะไร ก็ไม่ให้รั่วเข้ามาในหลุม ถ้ารั่วเข้ามาก็อย่าให้มันลอยขึ้นมาที่ปากหลุม
ผมได้อธิบายไปแล้วว่า เราจะ ออกแบบท่อกรุ และ น้ำโคลน อย่างไร ถึงจะไม่ให้อะไรมันรั่วเข้ามา และ ถ้ามันรั่วเข้ามาเราก็ต้องควบคุมให้มันอยู่นิ่งๆ แล้วเอามันออกไปแบบนุ่มนวลๆ
ถือเหมาว่าข้อนี้เราได้คุยกันไปแล้วนะ
การเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง
ข) แนะนำการเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง เพื่อให้หลุมเจาะมีความปลอดภัยเมื่ออยู่ในขั้นตอนการเจาะ และ มีความเข้าใจในคุณสมบัติ และความสามารถของก้านเจาะและอุปกรณ์รูปแบบต่างๆ ที่ติดอยู่ที่ก้นหลุมเพื่อใช้งาน
ข้อ ข. นี้น่าจะเป็นหัวใจหลักของ กฎระเบียบการขุดเจาะ ที่สภาวิศวกรต้องการพูดถึงในที่นี้ น่าจะต้องใช้เวลาและพื้นที่เยอะหน่อยในการอธิบายกัน
ผมตีความตามตัวอักษรแล้ว น่าจะต้องพูดถึงอุปกรณ์ย่อยๆลงไปอีกอย่างน้อยก็ 3 ชิ้น คือ อุปกร์ป้องกันการพลุ่ง ก้านเจาะ และ อุปกรณ์รูปแบบต่างๆที่อยู่ก้นหลุม มาเรามาว่ากันเรียงตัวเลย
อุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง หรือ BOP (Blow Out Preventer)
BOP ไม่ได้มีชิ้นเดียวโดดๆ มันประกอบไปด้วยส่วนต่างๆเอามาตั้งเรียงต่อๆกันเป็นชั้นๆเหมือนขนมชั้น (stack) ซึ่งแบ่งย่อยออกเป็น 2 กลุ่ม หลักๆ คือ Annular Preventer กับ Ram
ไปดูกันทีล่ะตัว
Annular preventer
เจ้า Annular Preventer นี้มีหลายชื่อครับ เช่น Bag, Hydril ที่เรียกว่า Bag ที่แปลว่าถุงนั้น ก็เพราะรูปร่างมันเหมือนถุงอะไรสักอย่างนั่งแหมะอยู่บนยอดสุดของชุด BOP
ส่วน Hydril นั้นเป็นชื่อเก่าสมัยโบราณ ซึ่งตอนนี้ไม่ค่อยมีใครเรียก (เพราะคนที่นิยมเรียกตายตามความเก่าชื่อไปหมดแล้ว 555) ชื่อนี้มันมาจากยี่ห้อน่ะครับ เหมือนเราเรียก มาม่า แทนบะหมี่สำเร็จรูป นั่นแหละ
หน้าตามันประมาณนี้ครับ
ตอนนี้ก็มี หลายรุ่น หลายยี่ห้อ มีการใช้งาน และ ลูกเล่นมากมาย แตกต่างกันไป แต่หลักการทำงานใหญ่ๆของมันจะเหมือนกันคือ มียางรูปร่างเป็นวงแหวน (หมายเลข 107 ในรูป) และมี วงแหวนเหล็กรูปสามเหลี่ยม (หมายเลข 117) อยู่ด้านล่าง
ตอนจะใช้งานก็จะปั๊มน้ำมันไฮดรอลิกส์เข้าไปใต้วงแหวนเหล็ก วงแหวนเหล็กก็จะเลื่อนขึ้นไปดันวงแหวนยางอัดเข้ากับโครง (body) ยางก็บวมออกด้านใน อะไรที่อยู่ข้างในวงแหวนยางก็จะโดนบีบ ดูคลิปเลยครับ จะได้เห็นภาพ
เราใช้ Annular Preventer ในการปิดช่องว่างระหว่างก้านเจาะกับปากหลุม หรือ ท่อกรุกับปากหลุม สมัยก่อนผมถูกสอนว่า Annular Preventer ใช้ปิดหลุมเปล่าๆไม่ได้ เพราะวงแหวนยางมันไม่สามารถบวมพองออกมาจนปิดหลุมเปล่าๆได้หมด ต้องมีก้านเจาะ หรือ ท่อกรุอยู่ที่ปากหลุม แต่สมัยนี้ Annular Preventer พัฒนาขึ้นมาก สามารถปิดหลุมเปล่าๆได้ (แม้จะไม่สนิทดีนัก แต่ก็สามารถ)
เราวาง Annular Preventerเเอาไว้บนสุด (เอาไว้จะอธิบายเรื่องการจัดเรียงอีกทีเมื่ออธิบายทุกชิ้นที่ประกอบขึ้นเป็น BOP จบแล้ว)
เวลาเราปิดหลุมตามขั้นตอนปกติยามฉุกเฉิน เราจะปิด Annular Preventer ก่อน
Ram
ไม่รู้จะแปลเจ้านี้ว่าไง ดูรูปล่ะกัน
เอาว่ามันมี 3 ชนิดใหญ่ๆ
- Blind Ram
ดูรูปข้างบนนะ ถ้าเอาชิ้น a เขาไปใส่ เราจะเรียกว่า blind ram เพราะว่าเราจะใช้มันปิดหลุมโล่งๆได้ เวลาปิดเราทำได้ 2 วิธี คือ
วิธีแรกโหดหน่อย ใช้มือหมุนแกนสองข้างเข้าไปด้วยมือหมุนปกติๆกลมๆใหญ่ๆคล้ายๆที่ใช้หมุนวาวล์ตัวโตๆรั่นแหละ นึกถึงพวงมาลัยรถสิบล้อ (ไม่มีแสดงในรูป) ตอนจะเปิดหลุมก็หมุนกลับทิศกัน พูดเลย ผมก็ไม่เคยใช้วิธีนี้ 555
วิธีที่สอง ใช้ปั๊มน้ำมันไฮดรอลิกส์ เข้าไปที่สูกสูบที่ติดอยู่กับก้านที่ใช้มือหมุนนั่นแหละ ตอนจะเปิดหลุมก็ปั๊มน้ำมันฯเข้าไปอีกข้างของลูกสูบ
จะสังเกตุว่าอุปกรณ์ความปลอดภัยทุกประเภทบนแท่นจะ จะมีมากกว่า 1 วิธีเสมอในการให้มันทำงาน
- Pipe Ram
ดูรูปข้างบนเหมือนเดิมนะ ถ้าเอาชิ้น b เขาไปใส่ เราจะเรียกว่า pipe ram เพราะว่าเราจะใช้มันปิดคร่อมก้านเจาะได้ เวลาเรากำลังขุดๆอยู่ หรือ ทำอะไรก็ตามที่มีก้านเจาะอยู่ในหลุม เราก็สามารถใช้เจ้านี่ปิดหลุมได้
จะสังเกตุว่าขนาดของเจ้าชิ้น b (เราเรียก ram block) เนี้ย ขึ้นอยู่กับขนาดของก้านเจาะ แปลว่าทุกๆครั้งที่เปลี่ยนขนาดก้านเจาะ เราต้องถอด blind ram ออกมาเปลี่ยนเจ้า ram block ทุกครั้ง งานช้างครับ ไม่ปลื้มๆ ใช้เวลาเป็นชั่วโมงๆ
ดังนั้นปัจจุบันเราจึงประดิษฐ์สิ่งที่เรียกว่า variable ram ขึ้นมา
พูดง่ายๆก็คือ เปลี่ยนหน้ายางที่ใช้จับก้านเจาะ ให้รับได้กับขนาดก้านเจาะหลายๆขนาด แต่ไม่ว่าจะอย่างไร เราก็ไม่สามารถใช้ pipe ram ปิดหลุมเปล่าๆได้เหมือน blind ram หรือ Annular preventer
- Shear Ram
เราก็เพียงเปลี่ยน block มาเป็นแบบ c
ใบมีดที่ใช้ตัดนี่มีหลายแบบมากๆ ขึ้นกับก้านเจาะที่จะใช้ตัดครับ
จะสังเกตุว่า shear ram นี่ เวลามันตัดแล้ว มันไม่สามารถปิดหลุม(seal)ได้ มันมีหน้าที่แค่ตัด นั่นแปลว่า เวลาใช้งาน ก็ต้่องมี blind ram ซ้อนอยู่ข้างบนอีกทีหนึ่ง คือ พอตัดก้านเจาะเสร็จ ดึงก้านเจาะที่โดนตัดขึ้นมาให้พ้น blind ram แล้วจึงปิด blind ram อีกที
มันก็ยุ่งเนอะแบบนี้ ก็เลยมีคนประดิษฐ์ shear blind ram ขึ้น คือ ตัดเสร็จแล้วก็ปิดหลุมได้ด้วย ก็คือ มียางอยู่หลังใบมีดด้วย พอมีดตัด แล้วจะมีกลไกจะผลักก้านเจาะที่ถูกตัดแล้วให้ขึ้นไปข้างบน และ ลงไปข้างล่าง แล้วยางก็เข้ามาประกบปิดหลุม
ที่เอามาให้ดูนี่เป็นแค่แบบเดียวนะครับ มีหลายแบบมากๆ แต่หลักการก็ประมาณนี้ คือมีมีดกับมียางซ้อนกันอยู่
BOP stack
จากหน้าที่ของส่วนประกอบต่างๆของ BOP ที่ว่ามา ทำให้เรามโนการจัดเรียง (stack) แบบพื้นฐานได้ราวๆนี้ ไล่จากบนลงล่างนะ
Annular preventer – pipe ram – blind ram – shear ram
ตรรกกะพื้นฐานคือ เมื่อเกิดอะไรขึ้น เราก็ปิด Annular preventer โอบรอบก้านเจาะก่อนเลย เพราะมันปิดเปิดได้ง่ายเร็ว และ ทนความดันได้ต่ำที่สุดในระหว่างเพื่อนๆอีก 3 rams
ถ้า Annular preventer เอาไม่อยู่ ก็ค่อยปิด pipe ram ที่อยู่ข้างใต้ Annular prevent ถึงช๊อตนี้ทุกอย่างก็น่าจะโอเค เพราะเราสามารถปั๊มน้ำโคลนหนักๆ (kill mud) ลงก้านเจาะ แล้วไล่เอา influx (สิ่งแปลกปลอม) ที่เข้ามาก้นหลุม ขึ้นมาตามวิชา well control ที่ผมได้อธิบายไปแล้วในตอนก่อนหน้าที่ว่าด้วยการควบคุมหลุม
แต่ถ้าไม่ว่าด้วยเหตุผลอะไรก็ตาม เราต้องปิดหลุมชนิดที่ฉุกเฉินจริงๆ เราสามารถปิด shear ram ที่อยู่ตัวล่างสุด นั่นคือเราตัดทุกอย่างที่อยู่ปากหลุม safe หลุมเอาไว้ก่อน เรื่องอื่นเอาไว้ทีหลัง เมื่อปิด shear ram แล้ว เราก็ดึงก้านเจาะที่ขาดให้ขึ้นมา (โดยเร็ว) แล้วปิด blind ram (ที่เราจงใจติดเอาไว้เหนือ shear ram)
ที่ยกตัวอย่างให้ข้างบนนั่น เป็นแบบที่เบสิกๆ ในการทำงานจริง เราสามารถติดตั้งเจ้า 4 ตัวนี้ได้หลากหลายแบบมาก ขึ้นกับหลายปัจจัย เช่น
- บางครั้งก็ต้องติดตั้งให้เอื้อกับการเอาก้านเจาะลงหลุมภายใต้แรงดันจากในหลุม ที่เราเรียกว่า strip in เอาไว้จะอธิบายเรื่องนี้อีกทีต่างหาก ติดเอาไว้ก่อน
- ความสามารถในการกับเก็บความดัน (pressure rating) จะต้องมากกว่าความดันที่มากที่สุดที่จะมาโผล่ที่ปากหลุมในกรณีที่น้ำโคลนไม่สามารถควบคุมหลุมได้ ก็คล้ายๆกับการคำนวน burst pressure ของท่อกรุในตอนที่แล้วน่ะครับ
- การใส่ BOP เยอะ มากไป เผื่อโน้นเผื่อนี้ แบบไม่จำเป็น ทำให้ชั้น BOP สูงขึ้น หนักขึ้น ทำงานยากขึ้นในการติดตั้งบน (nipple up) และ ถอดออก (nipple down) จากปากหลุม (WellHead) อ้อ แล้วยังค่าเช่าแพงอีกด้วย
- แล้วก็ต้องคิดถึง เรื่องก๊าซไข่เน่า กับ อุณหภูมิน้ำโคลนสูงสุดที่จะโผล่มาที่ปากหลุมด้วย เพราะยาง และ เหล็ก แต่ล่ะอย่างทนได้ไม่เท่ากัน เปิด แคตตาล๊อก BOP ดูเอาได้ ไม่ต่างจากการเลือกวัศดุทางวิศวกรรมอื่นๆเท่าไร
- การเลือกใช้งานที่ดีที่สุดคือ พอเหมาะกับงาน สเป็คเหมาะกับการใช้งานจริงที่จะเกิดขึ้น (ไม่เผื่อเว่อร์วัง)
เอาล่ะครับ หลักๆก็มีเท่านั้น แต่มีพิเศษสุดๆแถมให้รู้จักกันอีกชิ้นครับ
การจะติดตั้ง BOP ได้เนี้ย มันต้องมีฐานรองรับที่ปากหลุม ที่เราเรียกว่า WellHead ซึ่งเจ้า WellHead เนี้ยมันต้องติดอยู่บนท่อกรุของชั้นบนสุดหรือที่เรียกว่า Surface casing
คราวนี้ คำถามคือ ตอนขุดหลุมช่วงแรก เพื่อที่จะเอาท่อกรุแรกลงนั้น เราขุดกันยังไง เพราะตอนนั้น เราไม่มีท่อกรุช่วงแรก เมื่อไม่มีท่อกรุช่วงแรกก็ไม่มี Wellhaed เมื่อไม่มี WellHead ก็ไม่มีฐานให้วาง BOP
อืม … น่าคิด
คืองี้ครับ ตอนขุดหลุมช่วงแรก ความดันที่ใต้ดินใต้หินนั้นไม่มาก น้ำโคลนเอาอยู่ แต่ถ้าเจอก๊าซหรือน้ำที่โดนกักไว้ความดันสูงๆที่ความลึกไม่มาก (shallow gas/ water flow หรือ เรียกรวมๆไปว่า shallow hazard หรือ shallow anormaly)
โดยมากเรากับนักธรณีจะคุยกันแล้วว่า ตรงที่จะขุดไม่มีอะไรพวกนี้ คือ เราพยามเลี่ยงๆไม่วางแท่นเจาะตรงที่ต้องเจาะผ่าน shallow anormally
แต่ถ้าหวยคือเจาะไปเจอ ออกเราก็ต้องสามารถรับมือได้
เรามีอุปกรณ์ชิ้นหนึ่ง เรียกว่า diverter หน้าตามันจะเหมือน annular preventer เลยครับ แต่มีท่อออกมาข้างๆ อาจจะท่อเดียวหรือ สองท่อ แล้วแต่แบบ ดูรูปเลย
หน้าที่มันคือ ปิดช่องว่างระหว่างก้านขุดกับปากหลุม ไม่ให้อะไรขึ้นมาบนแท่น แต่ให้มันไปพุ่งโผล่ข้างๆแท่น ที่มันมีสองท่อ คือ แล้วแต่ทิศทางลม เปิดให้ไปพุ่งออกด้านที่ลมไม่พัดกลับเข้ามาที่แท่น
จะเห็นว่าเจ้า diverter นี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้กักความดันเหมือน annular preventer ถึงแม้ว่าหลักการทำงานจะคล้ายๆกัน บางคนอาจจะถามว่า แล้วทำไมต้องให้ shallow gas มันไหลออกมา ทำไมไม่ปิดหลุมอย่างปกติ
ผมก็จำขี้ปากนักธรณีมาอีกที
คืองี้ เจ้า shallow gas เนี้ย มันถูกธรรมชาติกักเก็บไว้ที่ความลึกไม่มาก โครงสร้างของชั้นหินที่กักมันเอาไว้นั้น ไม่แข็งแรงนัก ถ้าไม่มีอะไรไปรบกวนมัน มันก็อยู่ของมันมาด้วยดีเป็นล้านๆปี วันหนึ่งมีมนุษย์เอาอะไรไปจิ้มมัน มันก็ขยายตัวออกมา เกิดการขยับ การเคลื่อนไหว เปลี่ยนแหลงความดันขึ้น
โครงสร้างที่กักมันเอาไว้ก็อ่อน ก็ปริ รั่ว พัง ทำให้พื้นหินดินที่อยู่ข้างบน (ใต้แท่นเรา ไม่ว่าในน้ำหรือบนบก) ยุบยวบลงไป ก๊าซก็จะเล็ดลอย หรือ พุ่งขึ้นมา อาจจะทำให้แท่นยุบลงไปในดิน หรือ แท่นล้มลงมาติดไฟ (ในกรณีแท่นบก) หรือ เกิดฟองก๊าซขึ้นมาในทะเล พลั๊กๆ ดูเหมือนทะเลเดือดรอบๆแท่น ถ้ารุนแรงมาก แท่นอาจจะจมไปเลยก็ได้
แต่ถ้าเราทะยอยๆให้มันออก (ใช้ diverter) พื้นดินหิน ก็ยังพอคงสภาพไว้ได้ นั่นคือเหตุผลที่เราไม่ไปบีบกักมันเอาไว้โดยใช้ annular preventer
เอารูปตัวอย่างมาให้ดูว่า เวลามันเกิดขึ้น น่ากลัวขนาดไหน
แต่ถ้าเราไปขุดที่น้ำลึกๆ Deep water drilling เราจะไม่ค่อยห่วงเรื่องนี้เท่าไร เพราะปากหลุมมันอยู่ที่ก้นทะเล ลึกลงไปเป็นร้อยๆเมตร ถ้ามีอะไรขึ้นมา ก๊าซที่ขึ้นมาก็โดนกระแสน้ำทะเลหอบพัดไปไกลแท่นแน่ๆ แต่ถ้าน้ำตื้นไม่กี่สิบเมตรอย่างอ่าวไทยนี่ น่ากลัวครับ
เอาล่ะ มาไกลมากเลย ถ้าพูดถึง BOP แล้วไม่พูดถึง ชุดควบคุมการเปิดปิด (Koomy unit – ชื่อยี่ห้อน่ะครับ แต่เรียกกันจนติดปาก เหมือนมาม่านั่นแหละ) ก็เหมือนกินมะม่วงดิบแต่ไม่มีน้ำปลาหวาน
เรามีอุปกรณ์ BOP ตั้งเป็นขนมชั้นเยอะแยะ แต่ล่ะชิ้น ก็ต้องใช้น้ำมันไฮดรอลิกส์เป็นตัวขับลูกสูบให้เปิดให้ปิด ทั้งหมดต้องทำงานสัมพันธ์กันแบบห้ามผิดพลาด เพราะ ขัดข้องติดขัดแม้แต่วินาทีเดียว แท่นไหม้เป็นจุลได้ แถมยังต้องมีระบบสำรองอะไรอีกมากมาย เช่น เวลาไฟฟ้าดับ ปั๊มไม่ทำงาน ฯลฯ
ชุดควบคุมนี้จะต้องมีแหล่งพลังงานสำรองที่มั่นใจได้ ทำงานได้ด้วยตัวเอง ไม่ต้องพึ่งพาพลังงาน หรือ พึงการควบคุมจากอุปกรณ์ของแท่นเจาะ
หน้าตามันจะประมาณรูปข้างบนนี้ครับ ข้างในเต็มไปด้วยท่อ ท่อ แท้งค์ ปั๊ม วาวล์ เกจ โอ้ย สารพัด การใช้งานก็คือเอาไปต่อกับส่วนต่างๆของ BOP ไม่ใช่ต่ออะไรตรงไหนก็ได้นะครับ มันมีวิธีและจุดที่จะต่อของมัน
ส่วนหลักๆมันก็มีไม่กี่อย่าง มีถังเก็บลมสำรอง มีแท้งค์เก็บน้ำมันไฮดรอลิกส์ มีปั๊มลม ปั๊มไฟฟ้า มีวาวล์ ประมาณนี้แหละ
อ๋อ ในรูปมีท่อสองเส้นชื่อ kill line กับ choke line เออ แล้วเรามีมันไว้ทำไม
ทั้งสองเส่้นนั้น เหมือนกันเดี๊ยะ แค่ใช้ชื่อต่างกัน เพราะใช้งานต่างกัน มันเป็๋นท่อขนาดสามนิ้ว บวกลบนิดหน่อยแล้วแต่สเป็ค
kill line มีไว้ปั๊มน้ำโคลนหนักๆ (kill mud) ลงไปในหลุมหลังจากเราปิด ram(s )แล้ว ส่วน choke line มีไว้ควบคุมให้น้ำโคลน หรือของไหลในหลุมออกมานอกหลุมได้ตามอัตราการไหล หรือ ความดันที่ต้องการ (control pressure and flow) พูดง่ายๆคือ ปลายอีกข้างของ choke line ชุดวาว์ลและ choke manifold นั่นเอง
แถมออกนอกเรื่องไปไกลเลย กลับมาที่ kommy unit ของเราต่อ
เจ้านี่เนี่ยคือไม้เบื่อไม้เมากับผมเป็นอย่างมากตอนที่ต้องไปสอบเอาใบ cert ของ IWCF (International Well Control Forum) เพราะ IWCF ให้สอบเรื่องวงจรลมและไฮดรอลิกส์ของไอ้เจ้านี่ด้วย ดูหน้าตามันเสียก่อนครับ แล้วจะรู้ว่า คนสอบต้องปวดตับแค่ไหน
ต้องจำให้ได้ว่าอะไรอยู่ตรงไหน สายไหนเป็นสายไหน ต้องคำนวนความจุถังเก็บลม ปริมาตรถังเก็บน้ำมันไฮดรอลิกส์ ให้ได้ ต่อสายให้ถูก โอ้ยยย อีกเยอะ จะบ้าตาย
Soft shut in กับ Hard shut in ต่างกันอย่างไร
Hard shut in – ระหว่างที่ขุดเราจะปิด choke valve (HRC) เอาไว้ พอเรารู้ว่ามี influx เข้ามาที่ก้นหลุม เราก็ปิด annular preventer หรือ pipe ram ทันที … จบแค่นั้นเลย ข้อดีคือ เร็วดี ปลอดภัย ปริมาณ influx เข้ามาในหลุมไม่มาก พอไม่มากเราก็ไล่เอาออกได้ง่าย แต่ชั้นหินข้างล่างอาจจะปริแตกได้จาก แรงกระแทกของความดัน pressure surge หรือ ที่รู้จักกันในชื่อ water hammer
Soft shut in – ระหว่างที่ขุดเราจะเปิด choke valve (HRC) เอาไว้ พอเรารู้ว่ามี influx เข้ามาที่ก้นหลุม เราก็ปิด annular preventer หรือ ปิด pipe ram แล้วค่อยมาปิด choke valve ที่หลังสุด ข้อดีข้อเสีย ก็ตรงกันข้ามกัย hard shut in ครับ
สำหรับผม ถ้าอยู่หน้างาน hard shut in ลูกเดียวเลยครับ จังหวะนั้น หลุม และ คน ปลอดภัยไว้ก่อน ชั้นหินแตก พัง ค่อย ไปว่ากันทีหลังครับ
อ่านเพิ่มเติม
http://petrowiki.org/Shut-in_procedures_for_well_control
Well control course
ในวงการฯมี 2 หลักสูตรที่เป็นที่ยอมรับกันคือ IWCF และ IADC WelLCAP ซึ่งผมจะไม่ลงรายละเอียดล่ะว่า ต่างกันอย่างไร ขึ้นอยู่กับแต่ล่ะบริษัทน้ำมัน ว่าจะให้ใช้หลักสูตรไหน
สมัยก่อนต้องบินไปเรียนกันต่างประเทศ ค่าคอร์ส ค่าเครื่องบิน ค่าโรงแรง หลายแสนอยู่ เดี๋ยวนี้มาเปิดที่บ้านเราแล้ว เท่าที่ผมทราบก็มี http://www.pttco.org/ กับ http://www.tpti.org/ แต่ก็ยังแพงอยู่ถ้าควักตังค์เรียกเอง ส่วนมาก บ.น้ำมันส่งเสียให้เรียนครับ
ใครจะเป็น drilling engineer ไม่ว่าจะสายบู๊หน้างาน หรือ สายบุ๋นในออฟฟิต ก็ต้องสอบครับ ไม่มีล่ะเว้น อารมณ์ประมาณใบขับขี่นะครับ แล้วไม่ใช่สอบครั้งเดียวจบ ได้ใบ cert ตลอดชีพ ต้องต่ออายุ ทุกๆกี่ปีจำไม่ได้แล้ว ก่อนต่ออายุก็ต้องไปเข้าชั้นเรียน มีทั้งสอบทฤษฎี สอบปฏิบัติ
ข่าวดีคือ ระดับ Entry level นี้ สถาวิศวกรฯไม่ให้สอบ ไม่งั้น พวกเรามือใหม่คางเหลือแน่ๆ
จบซะทีเรื่อง BOP
ก้านเจาะ
เรื่องก้านเจาะนี่ ผมก็ไม่รู้ว่าสภาวิศวกรฯเอามาไว้ตรงนี้ทำไม คงมองในภาพรวมๆในเรื่องของ well barrier มัง คือ อะไรที่ทำหน้าที่กักเก็บความดันในหลุมขณะเจาะ ก็เอามาหมด มันก็จริงครับ สมเหตุผลอยู่ ก้านเจาะก็เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์กักความดัน ถ้าเกิดต้องปิด BOP ขึ้นมา
แต่ก็โชคดีของผมที่ไม่ต้องเขียนใหม่ เพราะเคยเขียนไว้แล้วเรื่อง ท่อขุด หรือ ก้านเจาะ ตามไปอ่านได้
ท่อขุด Drill Pipe ท่อเหล็กธรรมดาที่ไม่ธรรมดา
อุปกรณ์รูปแบบต่างๆที่ติดอยู่ที่ก้นหลุม
เอาล่ะ ตอนนี้เราก็มาถึงอุปกรณ์ชิ้นสุดท้ายในการกักความดันไว้ในหลุม ถ้าต้องปิด BOP ในขณะเจาะ ชิ้นนี้ต้องดูรูปครับ
Float
มันคือ วาวล์ทางเดียว (one way valve) ชิ้นหนึ่ง ที่ใส่ไว้ในท่อสั้นๆ (เรียกว่า float sub หรือ ที่เขียนย่อๆว่า FS ใน Drilling report น่ะครับ) มีสองแบบ แบบปีกผีเสื้อ (flapper) และ แบบปลั๊ก (plunger) ดูในรูปเลยครับ
หน้าที่มันก็เบสิกๆครับ คือให้น้ำโคลนไหลได้ทางเดียว คือไหลจากในก้านเจาะออกไปทางหัวเจาะ เวลาเกิดมี influx ของไหลความดันสูงแปลกปลอมจากชั้นหินเข้ามาที่ก้นหลุม จะได้ไม่ไหลย้อนเข้ามาในก้านเจาะ ซึ่งความดันที่ว่าจะไปโผล่ออกมาที่ขาออกของปั๊มที่ใช้ปั๊มน้ำโคลน (mud pump)
ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง และ วิธีการทดสอบ
ค) ออกแบบฐานรับและติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง และกำหนดวิธีการทดสอบอุปกรณ์ และ คำนวณน้ำหนักเพื่อการตัดก้านเจาะและปิดผนึกหลุมใต้ดินเมื่อเกิดปัญหาการพลุ่งที่ไม่สามารถควบคุมด้วยกระบวนการทางการใช้น้ำหนักน้ำโคลนได้
ข้อ ค. นี้มีข้อย่อยอีกเยอะ
ออกแบบฐานรับและติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง – ข้อนี้ผมยังตีความเดาใจท่านสภาวิศวกรไม่ถูกครับ ขอล่ะไว้ก่อน ไม่ทราบว่าท่านหมายความว่าอะไร
กำหนดวิธีการทดสอบอุปกรณ์ – ข้อนี้ง่ายมากครับ เพราะ API (American Petroleum Institute) ได้กำหนดไว้แล้ว ก็ทำตามนั้น ดูในลิงค์ข้างล่างเลยครับ
คำนวณน้ำหนักเพื่อการตัดก้านเจาะและปิดผนึกหลุม – เรื่องนี้ต้อคุยกันเพิ่มหน่อย
ผมตีความโจทย์ข้อนี้ตามตัวอักษรว่า “คำนวนน้ำหนักที่ใช้ตัดก้านเจาะ” ผมก็คิดไปถึง shear ram เพราะเป็น ram ชนิดเดียวที่ตัดก้านเจาะได้ แล้วให้คำนวนน้ำหนักที่ใช้ตัด
น้ำหนักเป็นอีกชื่อของแรงซึ่งมีหน่วยเป็นนิวตัน หรือ กิโลกรัม (อนุโลมแม้ไม่ตรงนัก เพราะกิโลกรัมเป็นหน่วยของมวล ซึ่งทางฟิสิกส์ก็รู้ดีว่าไม่เหมือนกัน)
พอตีความแบบนี้ ผมก็มึนครับ เพราะไม่เคยคำนวนมาก่อนว่า ก้านเจาะขนาดเท่านี้ๆ หนาเท่านี้ๆ ใช้แรงในการตัดให้ขาด กี่ตัน กี่ปอนด์
ก็เลยต้องเทียบเคียงกับที่เคยเรียนมาใน Well control ว่าน่าจะหมายถึงอะไรได้บ้าง ก็เลยนึกถึงการคำนวนหาแรงดันน้ำมันไฮดรอลิกส์ที่ใช้สำหรับปิดหลุม (ไม่ว่าจะปิดด้วย ram ประเภทไหน หรือ ปิดด้วย annular preventer ก็คำนวนแบบเดียวกัน) แล้วเอาค่าแรงดันน้ำมันไฮดรอลิกส์ที่ใช้สำหรับปิดหลุม ที่คำนวนได้ ไปกำหนดขนาดของ koomy unit อีกที
ก็มีแต่การคำนวนนี้เท่านั้นที่เทียบเคียงโจทย์นี้ได้ งั้นเรามาดูกันว่า คำนวนกันอย่างไร
Ram ทุกประเภท และ annular preventer ทำงานด้วยหลักการเดียวกันคือใช้ลูกสูบครับ ดูรูปประกอบ
จะเห็นว่า ลูกสูบนั้นมีสองด้าน คือ ด้านหน้า (ที่ติดกับน้ำโคลนในหลุม) และ ด้านหลัง (ที่ติดกับน้ำมันไฮดรอลิกส์)
ให้น้ำโคลนมีความดัน P1 และ มีพื้นที่หน้าตัดลูกสูบ A1
ให้น้ำมันไฮดรอลิกส์มีความดัน P2 และ มีพื้นที่หน้าตัดลูกสูบ A2
ลูกสูบจะเลื่อน ram block ไปปิดหลุมได้ แรงจากฝั่งน้ำมันไฮดรอลิกส์ ต้องอย่างน้อยเท่ากับแรงด้านน้ำโคลนใช่ไหมครับ
P2/A2 = P2/A1
หรือ
A1/A2 = P2/P1
เจ้า A1/A2 เนี่ย เราเรียกว่า closing ratio พูดภาษาบ้านๆก็คือ พื้นที่หน้าตัดลูกสูบ หารด้วยพื้นที่หน้าตัดก้านสูบ นั่นเอง
A1/A2 เนี่ย เป็นค่าคงที่ประจำอุปกรณ์นั้นๆจริงไหมครับ เพราะอุปกรณ์นั้นๆมันถูกสร้างมาแล้วนี่
ส่วน P1 คือความดันน้ำโคลนที่ปากหลุมที่คาดว่าเยอะสุดๆแล้วนะถ้า influx มันโผล่มาจ๊ะเอ๋กับ BOP (เคยสอนวิธีคำนวนแล้วในเรื่องการออกแบบท่อกรุ และ well control)
งั้นก็แก้สมการหา P2 เอาเองก็แล้วกัน ซึ่ง P2 ก็คือ ความดันน้ำมันไฮดรอลิกส์ที่ได้มาจาก Koomy unit ที่เพียงพอที่จะปิดหลุมได้อย่างปลอดภัย
ไปดูตัวอย่างการคำนวนที่เว็บนี้ก็แล้วกันครับ —> Drilling Formula
อุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ในแท่นเจาะ
ง) ออกแบบอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ในแท่นเจาะ เพื่อดำเนินงานและควบคุมการเจาะหลุมปิโตรเลียม และ บำรุงรักษาหลุมปิโตรเลียมให้สมบูรณ์เพื่อการใช้งานปิโตรเลียม
หัวข้อนิดเดียว แต่คลุมอุปกรณ์ที่ใช้บนแท่นขุดเจาะทั้งหมด ผมคงเขียนไล่ไปทีล่ะตัวไม่ไหว และ ก็มีเว็บไซด์ต่างๆได้เขียนเรื่องนี้ไว้ได้ดีอยู่แล้ว
Don’t invent a new wheel ครับ เอาลิงค์มาให้เลยครับ แน่นอนว่าเป็นภาษาอังกฤษ ถือโอกาสฝึกฝนภาษาฯไปในตัวเลยครับ ศึกษาเอาจากลิงค์นะครับ เลือกลิงค์ที่อธิบายง่ายๆให้แล้ว สงสัยตรงไหนก็ถามมา nongferndaddy@hotmail.com
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_components_of_oil_drilling_rigs
Rig equipment drilling Formula
ยาวมากเลยครับตอนนี้ สะใจฮาร์คอร์เลย หวังว่าคงได้ประโยชน์ และ เข้าใจเรื่อง BOP และ อื่่นๆที่เกี่ยวเนื่องไปบ้าง ไม่มากก็น้อยนะครับ
เพื่อนๆในวงการ อ่านแล้วอาจจะคิดว่าบางจุดบางตอนไม่ถูกต้อง 100% ก็อยากจะแก้ตัว เอ๊ย ชี้แจงว่า ผมพยายาม แปล และ พยายามให้คนนอกวงการที่พอมีความรู้วิศวกรรมเข้าใจได้เท่านั้น ไม่ได้ลงลึกละเอียดมากมายอะไรครับ
จบตอนนี้แต่เพียงเท่านี้ดีกว่า …
ราตรีสวัสดิ์ (ตอนเขียนจบนี่ เป็นตอนกลางคืนน่ะครับ)