Barite sag ปัญหาปวดตับ ขุดหลุมนอน ตอนที่ 2

• Facebook
• Twitter
• Line

Barite sag ปัญหาปวดตับ ขุดหลุมนอน ตอนที่ 2 – ในบรรดาปัญหาปวดตับนี่ barite sag เป็นอะไรที่พวกเรากลัวมาก เพราะมันอาจจะทำให้หลุมพลุ่งขึ้นมาได้

โดยมากก็จะเกิดกับหลุมร้อนๆ เอียงๆ เสียด้วย ทำไมนะเหรอครับ ตามมาๆ จะเล่าให้ฟัง

Hole cleaning ปัญหาปวดตับ ขุดหลุมนอน ตอนที่ 1

Barite sag

ปัญหาปวดตับ ขุดหลุมนอน ตอนที่ 2

ก่อนอื่นมาทำความรู้จักพระเอก (หรือ ผู้ร้าย หว่า) ของเราก่อน barite

Barite

barite คือ ผงหินดีๆนี่แหละครับ เป็นผงหินที่มีความหนาแน่นสูง และ สม่ำเสมอ ดูๆผ่านๆก็เหมือนแป้งสีเทาๆ เวลาส่งมาแท่นเจาะก็จะใส่กระสอบ ใส่ถุง หรือ ใส่ไซโล ลงเรือ ใส่หลังรถบรรทุก ส่งมาเป็นตันๆ

เราก็เอาผงๆนี่แหละมาผสมใส่น้ำโคลน ให้น้ำโคลนมีความหนาแน่นตามต้องการ

กฏของ Pascal บอกว่า (เอาเวอร์ชั่นบ้านๆนะ) ของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว จะทำให้ของเหลวมีความดันมากขึ้นเป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของของแข็งนั้น

มาดูตัวอย่างเบสิกๆกัน

ของเหลวในแก้ว ปริมาตร v1 มวล m1 ความหนาแน่น d1 = m1/v1

วิชาฟิสิกส์ม.ปลายบอกว่า ความดันของของเหลวที่ก้นแก้ว p1 = d1 x g x h1 (เมื่อ h1 = ความสูงของระดับน้ำในแก้ว และ g = แรงโน้มถ่วงของโลก)

ของแข็งก้อนหนึ่ง ปริมาตร v2 มวล m2 ความหนาแน่น d2 = m2/v2

ถ้าผมเอาก้อนของแข็งนี่หย่อนลงในแก้วที่ว่า ระหว่างก้อนของแข็งยังไม่ตกลงสัมผัสก้นแก้ว ระบบจะมี ปริมาตร v1+v2 มวล m1+m2 ความหนาแน่น d3 = (m1+m2)/(v1+v2) โดยที่ d3 > d1 จริงป่ะ

ความดันของของเหลวที่ก้นแก้ว p3 = d3 x g x h1 โดยที่ p3 > p1 จริงป่ะ

ปู่ Pascal บอกว่า พอก้อนของแข็งตกปุ๊ถึงก้นแก้ว ความดันของของเหลวที่ก้นแก้วก็กลายเป็น p1 เหมือนเดิม (อาจจะมากกว่า p1 ตอนแรกนิดหน่อย เพราะระดับ h1 มันสูงขึ้นเล็กน้อย เพราะมีปริมาณของแข็งไปแทนที่ของเหลวอยู่นิดหน่อย)

Sag

ในที่นี้ แปลว่า ตกตะกอน มโนตามผมมานะครับ เอาขี้โคลนแห้งผงๆสักหยิบมือ ใส่แก้ว เติมน้ำ เขย่าๆ เราก็จะได้น้ำสีเทาๆขุ่นๆ วางทิ้งไว้สักพัก เศษขี้โคลนผงที่เป็นของแข็งก็จะตกตะกอนอยู่ก้นแก้ว นั่นแหละครับ sag

ดังนั้น พอผง barite ตกปุ๊ (sag) ลงก้นหลุม หรือ ส่วนล่างของหลุม (กรณีหลุมนอน) ความหนาแน่นของน้ำโคลนอันเนื่องจากผงโคลนก็หายวับไปในพริบตา

นั่นอาจจะทำให้ความดันของของไหลในชั้นหินชนะความดันอันเนื่องจากความหนาแน่นของน้ำโคลน

คราวนี้ก็ไม่สวยล่ะ ของไหลจากชั้นหิน ก็จะเข้ามาในหลุม (influx) แล้วก็ไปจู้ฮุกกรู๊อยู่ปากหลุม เป็น well control หรือ blowout (หลุมพลุ่ง)

ในยามปกติ

หลุมไม่เอียงมาก ไม่ร้อนมาก ไม่ทิ้งหลุมไว้นาน นี่คือ ในยามปกติ

แค่ไหนเอียงมาก แค่ไหนร้อนมาก แค่ไหนนานมาก ไว้ลงรายละเอียดกันในเรื่องการคำนวน ซึ่งจะไม่กล่าวถึงในที่นี้ เพราะเดี๋ยวรู้มากแล้วมาแย่งงานผม 😛

ในยามไม่ปกติ

เรามาทำความเข้าในเหตุผลเบื้องหลัง หลุมไม่เอียงมาก ไม่ร้อนมาก ไม่ทิ้งหลุมไว้นาน กันทีล่ะเรื่อง

เอียงมาก – … ปัจจัย ระยะทาง ยิ่งเอียงมาก ระยะตกลงถึงก้นหลุม หรือ ส่วนล่างของหลุมยิ่งน้อย ผงหินก็ร่วงลงเร็ว น้ำโคลนสูญเสียความหนาแน่นเร็ว

ทิ้งหลุมไว้นาน – … ปัจจัยเวลา ยิ่งนาน ผงหินร่วงยิ่งลง ถึงก้นหลุม หรือ ส่วนล่างของหลุม น้ำโคลนสูญเสียความหนาแน่นเร็ว

ร้อนมาก – … ปัจจัยความหนืดของน้ำโคลน ยิ่งร้อน สารเคมีที่ทำให้น้ำโคลนหนืดเสื่อมสภาพ หรือ เสียสภาพไปเลย ผงหินก็ร่วงลงเร็ว น้ำโคลนสูญเสียความหนาแน่นเร็ว

Stoke law

เวลาของแข็งร่วงลงในของไหลเนี้ย พฤติกรรม (ความเร็ว) ในการร่วงของมัน เป็นไปตามกฏของสโตรค์นี่แหละครับ

สูตรว่าไว้ตามนี้ครับ

Fd ก็แรงเสียดทาน ถ้าลอยนิ่งๆ ก็แปลว่า Fd = น้ำหนักของของแข็ง (Fg) ก็ mg ของนิวตันนั่นแหละ

ในสูตร ก็จะเห็นมี ปัจจัยความเร็ว กับ ความหนืด ใช่ป่ะ ความเร็ว ก็ระยะทางหารเวลา มันก็คือ เอาปัจจัยระยะทาง (ความเอียง) หาร ปัจจัยทิ้งหลุมไว้นาน (เวลา) นั่นแหละ

ส่วนความหนืดนั่นก็ตรงไปตรงมา ที่เป็นผลจากความร้อน สูตรเคมีของน้ำโคลนจะบอกว่า ร้อนมากแค่ไหน เสียความหนืดไปเท่าไร เหลือเท่าไร ไลน์ถามวิศวกรน้ำโคลนเอา

R เส้นผ่าศูนย์กลางของแข็งก็ค่าเฉลี่ยเม็ดผงหิน เราก็รู้จาก spec sheet ของโรงงานที่ขายผงหินให้เรา

เห็นป่ะ ทุกอย่างคำนวนได้หมด ถ้ากำหนด 2 ปัจจัย ก็สามารถคำนวนอีกปัจจัยที่เหลือได้ว่าควรไม่เกินเท่าไร

เช่น ออกแบบมาหลุมเอียงเท่านี้ จำเป็นต้องทิ้งหลุมไว้นานขนาดนี้ ความหนืดน้ำโคลนจะต้องอย่างน้อยเท่าไร เป็นต้น

ว้า … เผลอบอกความลับไปแล้ว อย่ามาแย่งงานผมน้าาา 🙂

Static sag vs. Dynamic sag

คิดเผินๆว่า เอ๊ะ การตกตะกอนเนี้ย ควรจะมีเฉพาะกรณี static คือ ของไหลอยู่นี่งๆไม่ไหลไม่ขยับ เพราะถ้าของไหล มันไหล ผงหินก็ไม่น่าจะตกปุ๊ลงมาก้นหลุม จริงไหม หรือ ถ้าร่วงลงมาขณะไหลก็น่าจะใช้เวลานานกว่ากรณีของไหลหยุดนิ่ง

โดยมากก็อย่างนั้นแหละ แต่มันมีบางกรณีที่ dynamic sag มันแย่กว่า static sag

จำเรื่อง Rheology ได้ไหมครับ ถ้าจำไม่ได้ ตาม 2 ลิงค์ ข้างล่างนี้ไปนะครับ

Hole cleaning ปัญหาปวดตับ ขุดหลุมนอน ตอนที่ 1

Mud viscosity and flow regime ปัญหาปวดหัว drilling engineer

ของไหลที่เคลื่อนที่เร็วต่างกัน ความหนืดจะต่างกัน

ความหนืดเมื่อของเหลวหยุดนิ่ง > เมื่อของเหลวไหลช้า > ของเหลวไหลเร็ว

ตอนน้ำโคลนหยุดนิ่ง ความหนืด (Yp – gel strength) จะทำงาน คือ มันช่วยพยุงผง barite เอาไว้

ตอนน้ำโคลนไหลเร็ว ความหนืดลดลงก็จริง แต่พลังงานจากการไหลจะพยุงผง barite พยุงเอาไว้

ช่วงไหลช้า เอื่อยๆ นี่ซิ ปวดตับ ความหนืดก็ลดลง แถมพลังงานจากการไหลก็ไม่พอที่จะพยุง สถาวะแบบนี้นี่แหละที่ทำให้ผง barite ร่วงเร็ว ในบางกรณี เร็วกว่าแบบ static sag ด้วยซ้ำ

ดังนั้น เวลาทดสอบสูตรน้ำโคลนที่ใช้กับหลุมเอียงมากๆ โดยเฉพาะ หลุมนอน หลุมร้อนๆ ต้องทิ้งหลุมไว้นาน (เกิด static sag) เช่น ต้องหยั่งธรณีโดยใช้สายเคเบิ้ล (wireline logging) หรือ กรณีที่ต้องปั๊มไหลเอื่อยๆเป็นเวลานาน (เกิด dynamic sag) เราต้องออกแบบและทดสอบน้ำโคลนใน 2 กรณี นี้ด้วยเสมอๆ เอาให้ชัวร์ว่าสูตรน้ำโคลนจะรับมือกับเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นระหว่างการขุดเจาะหลุมได้

แล้วทำไมต้องปั๊มช้าๆเป็นเวลานาน … มีหลายกรณีครับ ผมยกตัวอย่าง 2 กรณี

กรณีแรก คือ ความต่างของความดันชั้นหิน (pore pressure) กับ ความดันที่จะทำให้ชั้นหินแตก (frac pressure) น้อยมากๆ

เราต้องใช้แรงดันจากการปั๊มน้ำโคลนหนุนช่วยความดันจากความความหนาแน่นน้ำโคลน (ECD = Equivalent Circulation Density) ในขณะที่เราถอนก้าน เนื่องจากไม่สามารถเพิ่มน้ำหนักน้ำโคลน (trip margin) ก่อนถอนก้านแบบการถอนการปกติๆได้

Trip margin – ทำไมเราต้องเพิ่มน้ำหนักน้ำโคลนก่อนถอนก้าน

กรณีที่สอง คือ ตอนเราจะเปลี่ยนน้ำโคลนในหลุมให้หนักกว่าเดิม (displace to kill mud) เพื่อควบคุมหลุมตอน well control ที่เราเรียก SCR (Slow Circulating Rate)

หลักการสำคัญในการควบคุมหลุมคือ เราต้องทำให้ความดันก้นหลุมคงที่ ถ้าเราปั๊มแรง แรงดันจากการปั๊มจะไปหนุนแรงดันจากน้ำหนักน้ำโคลน (ECD) ทำให้ความดันก้นหลุมเพิ่มอย่างมีนัยสำคัญ (mud loss ก็จะตามมา)

ดังนั้น ตอนเราจะเปลี่ยนน้ำโคลนหนัก (kill mud) เราต้องปั๊มแผ่วๆ เนียนๆ เนิบๆ อย่าให้ก้นหลุมสะด้ง ว่างั้นเถอะ เราจึงต้องปั๊มช้าๆ เอื่อยๆ

สรุป

เราคุยปัญหาปวดตับในการขุหลุมนอนอันเนื่องจากน้ำโคลนไปแล้ว 2 เรื่อง คือ Hole cleaning และ Barite sag

ยังมีอีก 1 เรื่อง ที่ปวดตับไม่แพ้กันที่เกี่ยวกับน้ำโคลนในการเจาะหลุมเอียงๆ หรือ หลุมนอน อุบไว้ก่อน อิอิ ไว้ว่างๆ อารมณ์ดีๆ ขยันพิมพ์จะมาต่อ

… โปรดติดตาม

ปล. บอกใบ้ ยั่วไว้ก่อน เกี่ยวกับ Flow regime, Yp, ECD ครับ

• Facebook
• Twitter
• Line