ซีเมนต์ไม่เกาะท่อกรุ ปัญหาปวดตับ … Poor or No Cement bond

• Facebook
• Twitter
• Line

ซีเมนต์ไม่เกาะท่อกรุ ทำไงดี ปัญหาปวดตับ โถๆ อุตส่าห์ขุดมาจวนจะเสร็จอยู่แล้ว เหลือปิดจ๊อบนี่แหละ เหมือนง่ายเนอะ ก็แค่ปั๊มซีเมนต์ลงไป มันจะไปยากอะไร

ก่อนอื่น ใครยังไม่ทราบว่าการทำซีเมนต์หลุม ทำไปทำไม เพราะอะไร ทำอย่างไร แนะนำอย่างแรงให้ไปอ่านตอนเก่าๆก่อนนะครับ ตามลิงค์ข้างล่างนี้ไปเลยครับ

เทคนิคการปั๊มซีเมนต์ ให้ไปอยู่หลังท่อกรุ เราทำกันอย่างไร

TOC Top Of Cement หลักการคำนวน เราคำนวนอะไรกันอย่างไร

การคำนวนปริมาตรซีเมนต์หลุมน้ำมันอย่างง่ายๆ

2 ลิงค์ข้างล่างเป็นภาษาอังกฤษ อธิบายละเอียดลงไปอีกนิดว่า ปั๊มซีเมนต์กันอย่างไร และ ซีเมนต์ไปเพื่ออะไร สำคัญอย่างไร

How Does Cementing Work?

Oil Well Cementing (Purpose and its importance)

เอาล่ะครับ เมื่ออ่านจบหมดทั้ง  5 ลิงค์แล้ว ก็ถือว่า มีความรู้พื้นฐานพอ (prerequisite) ที่จะอ่านต่อไปแล้วล่ะ

ซีเมนต์ไม่เกาะท่อกรุ

ทั้งหมดที่ว่ามาในลิงค์ต่างๆนั่นเราตั้งสมมุติฐานว่าโลกสวย คือ ปั๊มซีเมนต์ลงไปแล้ว มันเกาะแน่นเหนียวหนึบกับท่อกรุและชั้นหิน

แฉกเช่นเดียวกับการออกแบบทางวิศวกรรม และ การทำงานจริง มันไม่ค่อยไปได้ด้วยกันเท่าไร วันนี้จะมาชวนคุยเรื่อง ซีเมนต์ไม่เกาะท่อกรุ

แล้วก็จะตบตูด เอ๊ย ตบท้ายด้วยว่า เราจะรู้ได้ไงว่าซีเมนต์มันไม่เกาะท่อกรุ

ก่อนอื่นผมจะตั้งสมมติฐานก่อนนะครับว่า ซีเมนต์ของเราทั้งตัวซีเมนต์ ส่วนผสม และ กระบวนการผสม คุณภาพได้ตามสเป็ค เพราะไม่งั้นก็ไม่ต้องทำติ่งทำแมวอะไรต่อแล้ว จริงไหมครับ 555

ท่อกรุไม่ได้อยู่กลางหลุม

ท่อกรุในโลกของความเป็นจริงไม่ได้อยู่กลางหลุมแบบที่เราวาดรูปแบบนี้นี่นา

ต่อให้หลุมตรงๆก็เถอะครับ ลองมโนกันดูนะ หลุมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 8.5 นิ้ว ยาวสัก 3 กม. เอาท่อกรุขนาด 7 นิ้ว ยาวๆเท่าๆกัน สอดลงไป โอกาสที่ไม่กลางหลุมแป๊ะๆก็โขอยู่ แถมถ้าเป็นหลุมเอียงอีก ก็ตกท้องช้างซิครับ

ก็ออกมาราวๆรูปข้างบนนั่นแหละ ซีเมนต์ด้านล่างมันก็นะ ก็เป็นแบบบางกรอบ ซีเมนต์ด้านบนก็จะเป็นแบบหนานุ่ม 555

แล้วจะแก้ไงดี ซีเมนต์ไม่เกาะท่อกรุ … วิธีแก้ไม่ยากครับ เราก็ใส่อะไรสักอย่างที่ไปพยุงท่อกรุให้อยู่กลางหลุมซิครับ

เราเรียกเจ้านี่ว่า centralizer เจ้านี่ก็มีหลายยี่ห้อ หลายเทคนิค และ รูปทรง มีทั้งแบบแข็งปั๊ก (rigid หรือ solid) กับ แบบยืดได้หดได้ (flexible)

แน่นอนว่า ข้อดี ข้อเสีย การใช้งาน และ ราคา ก็แตกต่างกันไป

งั้นพวกเราอาจจะคิดว่า หวานหมูล่ะซิ ใส่ไอ้เจ้านี่เยอะๆแล้ว จบข่าว

หุหุ โลกไม่สวยครับ เจ้านี่น่ะ มันจะต้องสัมผัสกับผนังหลุม มันมีลักษณะเป็นสปริง หรือ แหนบสปริงรถยนต์น่ะครับ มันเพิ่มแรงเสียดทานในการเอาท่อกรุหย่อนลงหลุม

อย่าลืมว่าเวลาเราเอาท่อกรุหย่อนลงหลุม เราไม่ได้เอาอะไรกดมันลงไปนะครับ เรา”หย่อน” มันลงไป หมายความว่า มันลงไปด้วยน้ำหนักของตัวมันเอง ถ้าใส่ centralizer มากไปก็หย่อนไม่ลงอะดิ

เราก็ต้องใส่พอประมาณ เอาให้พอพยงท่อกรุให้อยู่ตรงกลางหลุมในช่วงที่เราปลื้ม โดยมากก็มี 2 – 3  ช่วง

เช่น ก้นๆหลุมสัก 200 ม.สุดท้าย ยึดก้นหลุมเอาไว้ให้มั่นคง และ ช่วงที่ผ่านชั้นหินแหล่งกักเก็บ เพราะต้องการไม่ให้ปิโตรเลียมไหลข้ามไปมาระหว่างชั้นหินแหล่งกักเก็บ – cross flow (ในกรณีที่จะผลิตจากหลายๆชั้นหินฯ – selective production) และสุดท้าย ช่วงที่ไปซ้อนทับกับท่อกรุก่อนหน้า อันนี้ก็เพื่อให้กั้นไม่ให้ความดันอะไรก็ตามจากในหลุม ทะลุขึ้นไปปากหลุม

งงเช็ดเป็ดกันเลยซิ มาดูรูปดีกว่า 555

แน่นอนว่า เพื่อไม่ให้เสียฟอร์มวิศวกร เราก็ต้องมีสูตรมีไร ในการคำนวนว่า ท่อกรุอยู่กลางหลุมพอไหม ฝืดไปไหม บลาๆ ซึ่งเดี๋ยวนี้ก็เป็นซอฟแวร์กันหมดแล้วครับ

ทีนี้ที่ซีเมนต์ไม่ดี ไม่เกาะ ก็เพราะเลือก centralizer ไม่เหมาะกับงาน เน้นราคาเข้าว่า คิดว่าอะไรก็น่าจะได้ ใส่ลงไป ท่อกรุกดทับแบบแต๊ดแต๋กดติดท้องช้างไรงี้ หรือ ใช้จำนวนน้อย เหนียว ว่างั้น อะไรทำนองนี้

บางที ทำไงก็ไม่สามารถจัดให้ท่อกรุอยู่กลางหลุมได้ เราก็อาจจะต้องทบทวนเปลี่ยนแนวหลุมใหม่ให้เอียงน้อยลง (inclination) หรือ คดน้อยลง (dog leg)

ล้างน้ำโคลนออกจากท่อกรุไม่หมด

ซีเมนต์เนี้ยมันชอบน้ำ (water wet) ถ้าพื้นผิวท่อกรุมีน้ำมัน (เช่น น้ำโคลนแบบองค์ประกอบหลักเป็นน้ำมัน) หรือ มีเศษซากส่วนผสมของน้ำโคลน เช่น ผงหิน (แบไรต์) ผงโคลน (เบนโทไนต์) ไปเกาะ ไปจับจองพื้นที่ไว้แล้วเนี้ย ซีเมนต์มักจะไม่ไปแจมด้วย

วิธีแก้ … ในกระบวนการปั๊ม เราก็ต้องปั๊มเอาสารเคมีชะล้างนำหน้าซีเมนต์ไปก่อน แล้วค่อยปั๊มซีเมนต์ตามตูดไป เจ้าสารเคมีที่ใช้ชะล้างเนี้ย เราเรียกว่า spacer

ปัจจัยที่จะทำให้เจ้า spacer ทำงานได้แจ่มๆมันก็ไม่มีไรมาก มี 2 อย่างหลักๆ

ประการแรก ประสิทธิภาพของเจ้าสารเคมี spacer นั้นๆ ว่ามันล้างน้ำโคลนชนิดที่เจ้าท่อกรุลงไปจุ่มอยู่ได้ดีแค่ไหน อันนี้พิสูจน์ทราบไม่ยาก เราสามารถทำการทดสอบได้ในห้องทดลอง ก็ว่ากันไปว่าจะใช้แบบ spacer เดียว หรือ 2 – 3 spacer ปั๊มไล่กันเป็นโบกี้รถไฟ (spacer train) ก็ขึ้นกับบ.ที่รับทำซีเมนต์จะนำเสนอ

เราเรียกว่า compatibility test

ประการที่สอง เวลาที่ spacer นั่นสัมผัสกับท่อกรุ (contact time) แน่นอนว่า ยิ่งนานยิ่งดี ตัวแปรที่กำหนดเจ้านี่ก็มี 2 อย่าง ความเร็วในการปั๊ม กับ ปริมาตร spacer ที่ใช้

แหง๋ล่ะ ถ้าจะประหยัดปริมาตร spacer แล้วต้องการเวลาสัมผัสเยอะๆ ก็ปั๊มช้าๆดิ 555

แต่ช้าก่อนๆ ชีวิตไม่ง่ายอย่างนั้นครับ เพราะ ถ้าปั๊มช้ารูปแบบการไหลก็ไม่สวย เพราะจะกลายเป็น block flow อย่างอืด หรือ กระเถิบมาเป็น laminar flow (อารมณ์ไหลแบบเรียบๆ) แต่ที่เราต้องการคือการไหลแบบ turbulent (ไหลแบบสะเปะสะป่ะถล่มทลาย)

แน่นอนว่าไหลแบบ turbulent เนี้ยประสิทธิภาพเชิงกลในการไหลห่วย แต่ดีต่อใจ เอ๊ย ดีต่อการล้างเอาน้ำโคลนออกจากท่อกรุ ก็นะได้อย่างเสียอย่าง

ถ้าจะเอาปั๊มเร็วเพื่อให้ได้ turbulent flow และ เอาเวลาสัมผัสเยอะๆ ปริมาตร spacer ก็ต้องเยอะ จริงไหมครับ ซึ่งก็หลายตังค์อยู่ spacer ดีๆก็ราคาไม่ถูกนะ

แน่นอนว่าเรามีสูตรมีซอฟแวร์เพื่อที่จะหาจุดที่พอดีๆ พอจ่ายไหว ทุกอย่างพอไปได้แม้ไม่เริ่ดเลอ perfect นี่แหละครับ งานวิศวกรรมของเรา ท้ายสุดแล้วมันก็หนีไม่พ้นเรื่องเงินๆทองๆ

ส่วนการที่ซีเมนต์ไม่ดีไม่เกาะท่อกรุจากปัจจัยนี้ก็ไม่พ้นการประหยัดไม่เข้าเรื่องนี่แหละครับ เข้าตำรา เสียน้อยเสียยากเเสียทั้งหลุมเสียง่าย … หุหุ

ก๊าซแทรก

อีกปัญหาปวดตับ โดยเฉพาะหลุมก๊าซ คือ ก๊าซมันแทรกเข้ามาระหว่างที่ซีเมนต์มันกำลังจะแข็งตัว ออกพุง เอ๊ย ออกตัว ก่อนนะว่าที่จะจำอวดต่อไปนี้ (จำมาอวดนั่นแหละ) ผมจำขี้ปากวิศวกรซีเมนต์ (cementing engineer) มาอีกที

คืองี้ ตอนที่ซีเมนต์มันยังเป็นของเหลวเนี้ย มันก็ไม่ต่างกับน้ำโคลนหรือของเหลวอื่นๆที่ความดัน ณ.จุดใดๆ เท่ากับ ความหนาแน่น คูณ ความลึกในแนวดิ่งจากผิวระดับ (ในที่นี้ก็คือแนวดิ่งจากปากหลุม) แล้วเจ้าความดันเนี้ย มันก็กันก๊าซในชั้นหินกักเก็บเอาไว้ ไม่ให้แหยมเข้ามาในหลุม

ทีนี้ อีตอนที่ซีเมนต์มันจะเปลี่ยนสภาพจากของเหลวไปเป็นของแข็ง (setting) นี่แหละที่ของเหลวซีเมนต์จะเสียคุณสมบัติความดันที่ว่า ทำให้ก๊าซในชั้นหินฯแทรกเข้ามาปนในซีเมนต์ ทำให้ซีเมนต์คุณภาพห่วยลง มีผลทำให้ซีเมนต์เกาะท่อกรุ และ ชั้นหินได้ไม่ดี หรือ ไม่เกาะเอาเสียเลย

วิธีแก้ก็ตรงไปตรงมา กำปั้นทุบดิน คือ ทำไงก็ได้ให้เวลาที่ซีเมนต์เปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็งนั้นใช้เวลาน้อยสุดๆ เรียกว่า right angle setting คือ ผัวะเดียวของเหลวแปลงร่างเป็นของแข็งทันที ก๊าซจะได้แทรกเข้ามาน้อยๆหรือไม่แทรกเลย

นักเคมีของบ.ทำซีเมนต์แต่ล่ะบ.ก็รังสรรค์สูตรวิเศษ (gas tight additive) กันมาขายบ.น้ำมัน ก็ว่ากันไป ก็ต้องไปพิสูจน์ทราบกันในห้องทดสอบ ที่อุณหภูมิที่ใช้งานจริง บลาๆ ก็ว่ากันไป

ปัญหาปวดไข่ดันของวิศวกรซีเมนต์ในกรณีนี้ คือ เจ้า gas tight additive เนี้ย มันไม่ค่อยเสถียรที่อุณหภูมิสูงๆ (แน่นอนว่าหลุมก๊าซอุณหภมิสูงกว่าหลุมน้ำมัน) และ มันหนืดชมัด คือพอผสมลงไปแล้วซีเมนต์เหลวจะหนืดเหนียวง่าย ทำให้ปั๊มยากขึ้น และ ถ้าคุมปริมาณผสมได้ไม่แม่นแป๊ะๆ ซีเมนต์อาจจะแข็งตัวก่อนเวลาที่กำหนดไว้ (premature set) หรือ แข็งตัวแบบฉับพลัน (flash set)

ขยับท่อกรุสักหน่อยดีไหมตอนกำลังปั๊มซีเมนต์

บรรเจิดครับไอเดียนี้ ฟังดูสมเหตุผล การขยับดึงขึ้นหย่อนลงสัก 1 -2  ม. (reciprocate) จะได้ทำให้ซีเมนต์ไหลไปได้ทั่วถึง ไม่เกิดจุดอับ จุดบอด แต่ในทางปฏิบัติ ไม่ค่อยมีใครทำครับ เพราะ ดึงขึ้นมาแล้วเสี่ยงที่จะหย่อนไม่ลงไง 555 มิหนำซ้ำ centralizer จะพาลหลุดออกมาแจมติดขัด (stuck)

ยังไม่นับว่า หลุมยาว(ลึก)ขนาด 1 -3 กม. (หรือจะเท่าไรก็ช่าง) แถมเอียงๆ ดึงที่ปากหลุม 1 – 2 ม. ก็คงได้แค่ขยับท่อกรุนิดหน่อยที่ก้นหลุม เพราะที่เห็นขยับที่ปากหลุมน่ะ ท่อกรุมันยืดจ้าาา วิธีนี้ได้ไม่คุ้มเสีย(เสี่ยง) ว่างั้นเถอะ

ปกติๆก็มีวิธีแก้ไขกันราวๆนี้น่ะครับ แต่ถ้าเข้าตาจน ว่างานนี้ยังๆซีเมนต์ต้องดี (critical cement job) เราก็อาจจะออกนอกกรอบบ้าง เช่น ขัดผิวท่อกรุให้มันสาก โดยการเอาทรายไปพ่น (sand blast) ผิวสากๆซีเมนต์น่าจะเกาะดีนะ อะไรทำนองนี้ ปกติเราก็คงไม่ทำกันขนาดนี้หรอกครับ

ปิดท้าย

จะรู้ได้ไงว่าซีเมนต์ที่เสร็จแล้วนั้นดีหรือไม่ดี

เอาง่ายๆเลยครับ เราทำสิ่งที่เรียกว่า annulas test คือ ปั๊มลงไปในช่องว่างระหว่างท่อกรุเหนือซีเมนต์ อย่างรูปข้างล่าง ถ้าปั๊มไม่ลง (leak) ก็แปลว่าเริ่ด ผ่านค่าาาา …

แน่นอนว่าคงมีคนค้าน (เหมือนผมตอนที่มาทำงานวิศวกรรหลุมเจาะนี้ใหม่ๆ) ว่ามันทดสอบสวนทางกับที่เราต้องการนี่ครับ เราต้องการให้ซีเมนต์นี้กั้นปิโตรเลียมจากก้นหลุมไม่ให้ขึ้นมาปากหลุมนี่จ๊ะ ทำไมตอนทดสอบ เราไปทดสอบปั๊มสวนทางกันล่ะ

ถ้าปั๊มสวนลงไปแล้วมันไม่รั่ว ไม่ได้แปลว่าถ้าความดันมันมาจากก้นหลุมแล้วมันจะกั้นได้ (จริงป่ะ)

คือว่ามันก็จริงอ่ะครับ แต่โอกาสที่จะเกิดปรากฏการณ์แบบ one way valve หรือ check valve นั้น ยากมากๆ แต่ถ้าจะต้องการทดสอบสถานการณ์จริงๆ ก็ทำได้ แต่ยุ่งยากในทางปฏิบัติมากๆ

เราต้องทำให้ความดันที่อยู่เหนือซีเมนต์(ปริเวณสีฟ้า)น้อยกว่า ความดันที่เกิดจากปิโตรฯในแหล่งผลิต(สีเหลือง)แทรกมาโผล่เหนือซีเมนต์(ถ้าซีเมนต์ไม่ดี)

เราจะต้องเอาของเหลวสีฟ้าออกไป ซึ่งของเหลวสีฟ้านี้โดยมากก็จะเป็น spacer นั่นแหละครับ (เพราะมันนำหน้าซีเมนต์อยู่ไงเวลาที่เราทำซีเมนต์) แล้วแทนที่ด้วยของเหลวอะไรสักอย่างที่หนักน้อยลง เช่น น้ำมัน

เราคำนวนได้ครับว่า ของเหลวนั้นต้องหนักเท่าไร ถึงจะน้อยกว่าความดันจากแหล่งผลิต ไม่ยาก สมการความดันธรรมด๊าธรรมดา

ถ้าวัดความดันแล้วไม่เห็นอะไร แปลว่าซีเมนต์เอาอยู่ แต่ถ้าวัดแล้วเห็นความดันขึ้นมา แปลว่าซีเมนต์ห่วย … จบข่าว

แต่จะเอา spacer ออกไปได้ไงนี่ซิ เอาหลอดดูดกาแฟมาดูดออกไปเหรอ ใกล้เคียงครับอะไรเทือกๆนั้น อาจจะเป็น coil tubing โอ้ววว พระเจ้าจอร์จ งานช้าง

อย่ากระนั้นเลย เอาแบบเบสิกๆ ปั๊มจากข้างบนลงไปทดสอบน่ะดีแล้ว 555

แต่ก็นะวิธีนี้ มันก็บอกได้แค่คุณภาพซีเมนต์ที่จุดใดจุดหนึ่งว่าโอเคนะ กั้นไว้ได้ แต่ไม่ได้บอกว่า คุณภาพซีเมนต์ตลอดท่อกรุเป็นไง

ถ้าอยากรู้ขนาดนั้นก็ต้องควักกระเป๋าจ่ายหน่อยครับ ไปจ้างบ.ที่มีเครื่องมือ cement evaluation มาสำรวจ ก็ตระกูล CBL VDL CET USIT อะไรทำนองนั้น ก็ตามลิงค์คลิ๊กที่รูปข้างล่างเลยครับ แจ่ม …

https://nongferndaddy.com/cbt-cet-usit-ccl/

สรุป

เอาล่ะครับ คิดว่าน่าจะพอได้ไอเดียกันไปบ้างแล้วนะครับว่าทำไมซีเมนต์มันไม่เกาะท่อกรุ และ จะแก้กันอย่างไร

หลักๆก็ถ้าท่อกรุไม่อยู่กลางหลุม เราก็เลือกใช้ centralizer ให้พอเหมาะพอดี ทั้ง ชนิด จำนวนที่จะติด และ จุดที่จะติด ต่อมาก็ spacer คุณภาพ ยี่ห้อ อัตราการปั๊ม เวลาที่จะให้ spacer สัมผัสกับท่อกรุ รูปแบบของการไหล

สุดท้ายก็หาสูตรเคมีดีๆราคาเหมาะๆ ทำให้ซีเมนต์เปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็งไวๆก๊าซจะได้ไม่แทรกเข้ามา

การทดสอบคุณภาพซีเมนต์ก็ง่ายๆ ปั๊มสวนมันลงไปจากข้างบน ถ้าปั๊มไม่ลง (leak) แปลว่าดี แต่มันก็อาจจะดีเฉพาะช่วงใดช่วงหนึ่งเท่านั้น ถ้าอยากรู้ละเอียดตลอดช่วงท่อกรุก็ต้องโน้นเลย cement evaluation service

สุดท้าย

ขอฝากน้องๆรุ่นหลังๆไว้ ในฐานะวิศวกร(ที่ต้องดูด้านราคาค่าหลุมด้วย) เราจำเป็นที่จะต้องชั่งน้ำหนักให้ดี ยึดมั่นในหลักการทางวิศวกรรม ให้หลักการวิศวกรรมชี้นำการตัดสินใจการทำงาน โดยรักษาราคาหลุมให้พอรับได้ ไม่ใช่เอาราคาหลุมเป็นหลักแล้วผ่อนปรนหลักการทางวิศวกรรม

มันจะเข้าตำรา เสียน้อยเสียยาก เสียทั้งหลุมเสียง่าย …

จบ …

• Facebook
• Twitter
• Line