Basic horizontal well design ออกแบบหลุมนอนเบื้องต้น

• Facebook
• Twitter
• Line

Basic horizontal well design ออกแบบหลุมนอนเบื้องต้น – แต่ก่อนโน้นนนน (นานมาก) ตอนผมเริ่มทำงานใหม่ๆ ส่วนใหญ่เราก็ขุดหลุมตรงๆกัน (vertical well) การขุดหลุมเอียง (deviated well) เป็นอะไรที่ใหม่มากๆ

ขุดเอียงสัก 45 องศา (จากแนวดิ่ง) ก็เป็นอะไรที่ท้าทายเทคโนโลยีสมัยนั้น พอใกล้ๆ 50 – 60 องศา เราเริ่มคิดว่าเป็นขีดจำกัดทางเทคนิค (technical limit)

เมื่อเราพัฒนาวัสดุ อุปกรณ์ต่างๆ ให้ก้าวข้ามขีดจำกัดต่างๆ เราก็สามารถขุดหลุมได้เอียงมากขึ้นเรื่อยๆ

พวกเราที่เข้ามาทำงานช่วงหลังๆนี้อาจจะคิดว่า ก็เป็นเรื่องปกติ เราเข้ามาทำงานก็เห็นขุดหลุมเอียง หลุมร้อน หลุมนอน กัน แต่สำหรับไดโนเสาร์ที่ขุดมาตั้งแต่หลุมตรงอย่างผมนี่ ต้องเรียกว่าล้ำกว่าวันที่ผมเข้ามาทำงานมากๆ

Basic horizontal well design

ออกแบบหลุมนอนเบื้องต้น

ผมจะไม่ลงลึกว่า วัสดุ อุปกรณ์ เทคโนโลยีต่างๆ (เช่น PDM น้ำโคลน ซีเมนต์ ฯลฯ) พัฒนามาอย่างไร เพราะไม่ใช่เนื้อหาของตอนนี้

เนื้อหาตอนนี้เราจะเน้นเรื่อง Basic horizontal well design

AGS PDM RSS Turbine Slick เยอะเกิ้น เมื่อไหร่จะใช้อะไร (ดีว่ะ)

เรามาคุยกันเรื่องการออกแบบหลุมนอนง่ายๆสักหลุมดีกว่า

โดดมาที่โจทย์ของเพื่อนนักธรณีจอมชี้เป้าของเรา

โจทย์

ช่วงที่หลุมนอนต้องยาว 600 ม. และ อยู่ลึกลงไปจากแนวดิ่ง 3000 ม.

โจทย์แค่นี้เอง สมมุติว่าไม่มีอุปสรรคทั้งใต้ดินบนดินอะไรทั้งนั้น และ สมมติว่าเป็นงานบนบก (ง่ายขึ้นไปอีกหน่อย เรากำลังพูดถึงเบสิกๆอ่ะ อย่าทำให้ชีวิตยาก 555)

แนวคิด (conceptual)

เป้าประสงค์พื้นๆ คือ หลุมของผมก็ควรจะสั้นที่สุด เพราะจะได้ไม่เสียเวลา และ เงิน มาก ใช่ไหมครับ

ผมเอากำปั้นทุบดินเลย หลุมผมก็ควรจะออกมาราวๆนี้ เจาะลงไปตรงๆ 3000 ม. แล้วหักศอกเอาดื้อๆ ต่อไปอีก 600 ม. ก็ตอบโจทย์แล้ว

หลุมผมก็จะสั้นที่สุด คือ ยาวแค่ 3600 ม. จริงป่ะ ปัญหาคือ เราขุดหักศอกเอาดื้อแบบนั้นมันไม่ได้อ่ะ

แนวหลุม

เนื่องจากโจทย์บอกว่า ไม่มีอุปสรรคทั้งบนดิน และ ใต้ดิน แปลว่า ผมสามารถวางแท่นเจาะของผมที่ไหนก็ได้

ดังนั้น แนวหลุมที่ง่ายที่สุด คือ ผมต้องวางแท่นเจาะ ให้เป็นแนวเดียวกับแนวหลุมนอนของโจทย์ จริงไหมครับ เพราะผมจะได้ไม่ต้องเลี้ยวซ้ายเลี้ยวขวาไง

เหมือน sniper ที่ต้องยิงให้กระสุนลอด 2 รู เขาก็ต้องวางแนวลำกล้องปืนให้เป็นแนวเดียวกับเส้นตรงที่ผ่านเป้า 2 รูนั่น (กระสุนออกจากลำกล้องแล้วมันเลี้ยวไม่ได้นิ)

Build rate

เอาล่ะ ผมเลือกวางแท่นเจาะให้อยู่ในแนวเดียวกับหลุมนอนแล้ว ขั้นต่อไปก็มาจัดการกับการหักศอกของหลุม (ที่มันเป็นไปไม่ได้)

การขุดหักศอกหลุมเนี้ย แปลว่า องศาเอียงเปลี่ยนจาก 0 (แนวดิ่ง) ไปเป็นแนวนอน (90 องศา) โดยไม่ใช้ระยะทางขุดเลย จริงไหมครับ ดังนั้น อัตราการเปลี่ยนองศาเอียงจึงมหาศาล (90 – 0 ) องศา / 0 เมตร = infinity

อัตราการเปลี่ยนองศาเอียง (จากน้อยไปมาก) จากแนวดิ่งนี้ เราเรียกว่า build rate

(ถ้าเปลี่ยนจากมากไปน้อย เราเรียก drop rate)

เราแก้ปัญหานี้โดยยอมเสียระยะทางหน่อย ค่อยๆให้หลุมเอียงขึ้นทีล่ะน้อย แทนที่ build rate จะเป็น infinity เราก็ยอมให้มันมีค่าได้

เช่น องศาเอียงเปลี่ยนจาก 0 (แนวดิ่ง) ไปเป็นแนวนอน (90 องศา) โดยใช้ระยะขุด 1000 ม. build rate ก็จะ เท่ากับ (90-0) องศา / 1000 ม. ก็ = 9/100 หรือ 0.09 นั่นเอง

หน่วยของ build rate ในระบบเมตริก ที่เรานิยมใช้กัน ก็มี องศา/10 ม. หรือ องศา/100 ม.

พอเราให้หลุมโค้งได้บ้างไรบ้าง (ไม่ต้องหักศอก) หลุมเราก็จะหน้าตาประมาณนี้

ในที่นี้ผมจะใช้หน่วย องศา/10 ม. ดังนั้น สูตรส่วนโค้งของหลุมก็จะเท่ากับ 90 x 10 / build rate

ถ้าเราเอาส่วนโค้งของหลุม (L2) คูณ 4 ก็จะเป็นวงกลม แก้สมการกดเครื่องคิดเลขเอาก็จะหา R ได้ จริงไหม

ส่วนต้นของหลุมที่นอน เราเรียก heel ที่แปลว่า ส้นเท้านั่นแหละ และ ส่วนปลาย (ก้นหลุม) เราเรียก toe แปลว่า หัวแม่เท้า (มองดีๆมันก็เหมือนรูปเท้าคนนิ)

รัศมี R คือ ระยะปากหลุมที่กระเถิบออกไปจาก heel และ ก็คือ ระยะในแนวดิ่งที่สั้นลง ด้วยเช่นกัน

สังเกตุว่า ยิ่ง build rate น้อยๆ รัศมี R ยิ่งมาก หลุมจะยิ่งยาว และ ปากหลุมจะยิ่งห่างจาก heel ไปเรื่อยๆ

ผมลองเปลี่ยน build rate ไปเรื่อยๆ แล้วดูซิ จะเกิดอะไรขึ้นกับหลุมสมมุติของผม

ข้อสังเกตุเล็กๆ คือ ทุกๆ 0.5 องศา / 10 ม. ที่เพิ่มขึ้น ความยาวหลุมที่เพิ่มไม่เป็นสัดส่วนเท่ากัน

ยิ่ง build rate สูงๆ การขยับขึ้น หรือ ลง ของ build rate ไม่ทำให้ความยาวหลุมเปลี่ยนไปมากนัก พูดง่ายๆ คือ ความสัมพันธ์ระหว่าง build rate กับ ความยาวหลุม ไม่เป็นเชิงเส้นนั่นเอง (ดูคอลัมภ์สุดท้าย)

เช่น ลดจาก build rate หักศอก (infinity) เป็น 3 องศา / 10 ม. (ลดตั้งเยอะ) ความยาวหลุมเพิ่ม 3% แต่ ลดจาก build rate 1 องศา / 10 ม. เป็น 0.5 องศา / 10 ม. (ลดแค่ 0.5) ความยาวหลุมเพิ่มตั้ง 8.3%

ผมลองคำนวนกลับว่า เอ๊ะ ถ้าให้ รัศมี R เท่ากับความลึกในแนวดิ่งของเป้า (3000 ม.) นั่นคือ L1 = 0 ไม่ต้องขุดแนวดิ่งเลย (เริ่มขุดปุ๊บ ก็ build เฉียงปั๊บ) build rate จะเป็นเท่าไร … คำตอบคือ 0.2 ซึ่งจะทำให้หลุมสมมุติผมยาวที่สุด คือ 5312 ม. (ดูบรรทัดล่างสุด)

กราฟข้างล่างนี่ผมพล๊อตให้ดูเล่นๆ ให้เห็นว่า build rate กับ ความยาวหลุม (L1+L2+L3) และ ระยะห่างจากปากหลุม – ก้นหลุม (L3+R) มันไม่สัมพันธ์เชิงเส้นกัน

การขุดที่ build rate สูงๆน่ะ ก็เหมือน ออกแบบรถที่วงเลี้ยวแคบๆ อุปกรณ์ เครื่องเคราอะไร ต่างๆ ต้องดี แต่เวลาเลี้ยว จะต้องการพื้นถนน และ ยาง ที่เอื้อต่อการเลี้ยววงแคบด้วย ป่วยการที่ออกแบบรถวงเลี้ยวแคบ แต่ ถนนขรุขระ ลื่น ยางไม่ดี รถก็เลี้ยววงแคบไม่ได้ (แหกโค้ง)

นอกจากนั้นแล้ว เลี้ยววงแคบ เราขับเร็วไม่ได้ เพราะจะหลุดโค้งได้ง่าย ต้องประคองๆช้าๆไป

บวกกับความสัมพันธ์ที่ไม่เชิงเส้นของวงเลี้ยว (build rate) และ ความยาวหลุมแล้ว การจะเอาแต่ build rate มากๆ เพื่อให้หลุมสั้นๆ จะได้ขุดเร็วราคาถูก ไม่ใช่ทางออกที่ดีแน่ๆ เพราะจะไปเจอปัญหาอื่นที่ปวดตับมากกว่า

สู้เราออกแบบหลุมให้ build rate พอดีๆ อุปกรณ์ไม่ต้องเริ่ดหรูมาก มีของในตลาด ค่าเช่าไม่แพง อะไหล่เยอะ ผู้รับเหมาไม่เล่นตัว แล้วเราขุดได้เร็วหน่อย แบบนี้น่าจะเป็นทางออกที่กลมกล่อมในทางปฏิบัติ 🙂

กลับไปดูที่ตารางอีกที

ที่ผมไฮไลท์สีเทาไว้ตรง 1 องศา / 10 ม. นั่นแหละ คือ happy medium ที่เรามักเลือกใช้ บวก/ลบ ก็นิดหน่อย ปรับเอาตามข้อจำกัดในแต่ล่ะงาน

เพื่อให้เห็นภาพชัดขึ้น ผมเอา 1 องศา / 10 ม. นี้เป็นตัวอย่างเลยนะ

ปัดตัวเลขให้กลมๆนะ รัศมี R 600 ม. ปากหลุมห่างจาก toe (ก้นหลุม) 1200 ม. เรามาดูกัน

ผมสมมติว่า นักธรณีให้โจทย์เป็น toe (ก้นหลุม) ต้องอยู่ใต้อนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ แนวนอนของหลุมยาว 600 ม. (L3) ลึกลงไป 3000 ม. (L0) และ ลอดไปตามแนวถนนราชวิถี

ปากหลุมจะไปอยู่ตรงไหน (จุดที่ผมจะเอาแท่นเจาะไปตั้ง)

จากโจทย์ ผมต้องเอาแท่นเจาะผมไปไว้ที่ สถาบันประสาทฯ

การทำงานก็ คือ …

ขั้นแรก ผมขุดลงไปดิ่งๆ 2430 ม. (L1)

ขั้นที่สอง หันหัวเจาะไปทางอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ เริ่มขยับให้หลุมเอียงออกจากแนวดิ่งด้วยอัตรา 1 องศา / 10 ม. เป็นระยะทาง 900 ม. (L2)

จบการตีโค้ง (build) ได้ 900 ม. หลุมผมก็จะนอน (เอียง 90 องศาจากแนวดิ่ง) พอดี๊พอดี ตอนนั้นหัวเจาะผมก็จะนอนขนานไปกับพื้นโลก (heel) เหนือหัวเจาะผมขึ้นไป (3000 ม.) ถึงผิวโลกก็จะเป็น รพ. พระมงกุฏฯ

ขั้นที่สาม แล้วผมก็ขุดนอนๆต่อไปอีก 600 ม. (L3) ก้นหลุมผม (toe) ก็จะอยู่ใต้อนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิพอดิบพอดี

จบงาน หลุมผมก็จะยาว ราวๆ 2430 (L1) + 900 (L2) + 600 (L3) = 3930 ม. ซึ่งก็จะยาวกว่าหลุมอุดมคติ (หักศอก) 3930 – 3600 = 330 ม. ก็โอเคแหละ พอไหวๆ

1200 ม. = ระยะปากหลุม ถึง toe (ก้นหลุม) นี่ขนาดไหน ก็ดูเส้นรอบวงประสีแดง ดูก็ได้ครับ ก็ราวๆจากอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ ไป รพ.ประสาท หรือ ร.พ. รามา หรือ ปากซอยพหลฯ 2 หรือ ตลาดประตูน้ำ หรือ ไม่ก็ สนามกีฬาไทยญี่ปุ่นดินแดง โน้น

ขึ้นกับว่า แนวหลุมนอนที่นักธรณีให้มาอยู่ในแนวทิศไหน เราก็เอาแท่นเราไปวางไว้ที่เส้นประสีแดงในทิศนั้นๆ

เช่น ถ้าแนวเป้านอนอยู่ใต้แนวถนนพหลโยธิน เราก็เอาแท่นเจาะเราไปวางไว้ที่ปากซอย พหลฯ 2 เป็นต้น

แหม ว่าจะแอบคุยเรื่อง อุปสรรค และ ความท้าทาย ส่งท้าย คงไม่ไหวล่ะ บทความมันยาวเกิน คราวหน้าล่ะกัน

สรุป

simple is the best … งานขุดหลุมนอนนั้นโดยตัวมันเอง ท้าทายมากพออยู่แล้ว อย่าพยายามทำอะไรที่เพิ่มความท้ายทายมากเกินจำเป็น

ความเริ่ดหรู ดูไฮเทค แฟนซี ของสินค้า และ บริการ มักจะตามมาด้วยความซับซ้อน ไม่ยืดหยุ่น ความเสี่ยง และ ราคา (ที่เยอะสิ่ง)

หลายๆครั้งที่อุปสรรค ความท้าทายต่างๆ จบได้ด้วยการจับเข่าคุยแบบใจเขาใจเรากับผู้ออกโจทย์ (นักธรณี) พยายามให้โจทย์อยู่บนพื้นฐานของความเป็นจริงทางปฏิบัติทั้งทางวิศวกรรม และ ทางเศรษฐศาสตร์ ทั้งของเขาและของเรา

ถ้าวางเป้า (กว้าง ยาว ทิศ และ ลึก) + วางแนวหลุม (well profile) ให้ดีๆ งานประกอบต่อเนื่องอื่นๆก็จะง่ายขึ้นมาก

… กลับมาที่เดิมครับ … back to basic … ติดกระดุมเม็ดแรกต้องใช้เวลาขบคิดให้มากๆ ไม่งั้น กระดุมเม็ดถัดไปมันจะเป็นนรก 555

จบน้าาา … 🙂

• Facebook
• Twitter
• Line