Bit balling – causes, prevention and correction – ปัญหาขี้โคลนติดหัวเจาะนี่เป็นปัญหาคลาสิกปัญหาหนึ่งที่เป็นเพื่อนนักขุดหลุมเจาะปิโตรเลียมมาอย่างช้านาน ภาษาเทคนิคเราเรียกกันว่า bit balling
ถ้าใครนึกไม่ออกว่าอาการมันเป็นอย่างไร ลองเอาเสียม หรือ จอบ ไปขุดดินเหนียวตามท้องไร่ท้องนาซิครับ ดินเหนียวมันจะติดเสียมติดจอบหนึบหนับเลย ชาวนาชาวสวนรำคาญมาก วิธีแก้แบบบ้านๆ คือ ขุดไปล้างไป
ถ้ามาดูกันอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ว่า มันเกิดขึ้นได้อย่างไรล่ะ เราอาจจะพอเห็นทางแก้
การที่อะไรมันไปติดกับอะไรนั้น แสดงว่ามันต้องมีแรงอะไรบางอย่างดูดมันเข้าหากันจริงไหมครับ ดินเหนียวนี่ก็ คือ โคลนชนิดหนึ่ง ที่เราเรียกว่า clay อันประกอบไปด้วยสูตรเคมียาวยืด
สรุปง่ายๆตอนจบ คือ ตัวมันเองเจ้าหินเหนียวที่แห้งๆ มันก็คือโคลนดีๆนี่เอง ถ้าโคลนแห้งๆไม่มีน้ำ มันจะมีศักดิ์ไฟฟ้าเคมีเป็นศูนย์ ไม่บวกไม่ลบ แต่เจ้าโคลนชอบน้ำมาก และ เมื่อเปียกน้ำจะตัวมันมีประจุลบ อธิบายยากอ่ะ ต้องเอาสูตรเคมีมากาง ช่างมันเถอะ เอาว่าเป็นจริงตามนั้นล่ะกัน
ในธรรมชาติไม่มีโคลนแห้งหรอกครับ มันก็เปียกๆกันทั้งนั้น ดังนั้นเจ้าโคลนทั่วๆไปตามธรรมชาติจึงมีศักดิ์ไฟฟ้าเคมีเป็นลบ
มาดูฝั่งที่เป็นเหล็ก หรือ โลหะกันบ้าง …
สินแร่เหล็ก หรือ แร่ดิบ ในธรรมชาติ มีศักดิ์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ (คือ มันมีสนิม มีสิ่งเจือปนในธรรมชาติมาเป็นล้านๆปี แลกเปลี่ยนประจุกันไปมาจนเป็นกลาง) แต่เมื่อเราเอามันมาถลุง แปรรูปมันด้วยความร้อน เปลี่ยนโฉมมัน ขึ้นรูปมัน ให้เป็นเหล็กที่เราเอามาใช้ทำเครื่องมือต่างๆได้ (เช่น จอบ เสียม และ หัวเจาะ)
นั่นแปลว่าเราใส่พลังงานเข้าไปในโครงสร้างที่เสถียรมาเป็นล้านๆปี ให้มันแยกออกจากกัน พลังงนั้นนั้นค้างอยู่ในโครงสร้างโมเลกุลเหล็กที่เราถลุงออกมาได้ อีตอนนี้ล่ะ เจ้าเหล็ก หรือ โลหะ มันจะมีศักดิ์ไฟฟ้าเป็นบวก (ซึ่งถ้าเราปล่อยทิ้งไว้ในบรรยากาศ ให้เหล็กทำปฏิกริยาอ๊ออซิเดชั่นกับออกซิเจนซึ่งมีศักดิ์ไฟฟ้าลบ มันก็ขึ้นสนิม คือ เป็นกลาง กร่อนไปเป็นเหล็กสกปรกในธรรมชาติที่มีศักดิ์ไฟฟ้าเป็นศูนย์เหมือนเดิม)
ดังนั้นพอขี้โคลนแห้งในชั้นหิน เจอน้ำจากน้ำโคลน เจอหัวเจาะเหล็ก ลบ จเอ บวก จ๊ะเอ๋ดูดกัน มันก็ติดหนึบ ฉะนี้แล …
ผมเคยเขียนเรื่องนี้ไว้แบบย่อๆทีหนึ่งล่ะ ลองไปหาอ่านดูเอา https://nongferndaddy.com/bit-ball/
วันนี้จะมาเขียนให้ละเอียดขึ้น
Bit balling
Causes, Prevention and Correction
เปลือกโลกตามธรรมชาติของเราเนี้ย มีหินตะกอน (shale, clay) ประกอบอยู่เกือบ 70% แปลว่า จิ้มไปตรงไหนก็เจอ ดังนั้น bit balling นี่ มันก็เลี่ยงไม่ได้หรอก
รู้ได้ไงเมื่อไร bit ball
1-แรงบิดก้านเจาะที่ปากหลุม ที่ความเร็วหมุนก้านเจาะเท่าเดิม (drilling toque) … จะลดลง ก็แหง๋ล่ะ เพราะขี้โคลนไปเกาะหัวเจาะจนบวมตุ๋ยกลมดิ๊กอย่างนั้น ฟันหัวเจาะมันก็ไม่ไปกัดหิน หัวมันก็ลื่น ถ้าหมุนหัวเจาะเร็วเท่าเดิม (RPM) แรงบิดก็ลดลง จริงไหม
2-ความเร็วในการเจาะ (ROP Rate of Penetration) … จะลดลง ก็ฟันหัวเจาะไม่กัดหิน แล้วมันจะขุดไปได้ถึงไหนล่ะ มันก็ขุดช้าลงๆ จนถึงไม่ขุดเลย จอดสนิท
3-ความดันน้ำโคลนที่ก้านเจาะปากหลุม ที่อัตราไหลเท่าเดิม (standpipe pressure) … เพิ่มขึ้น ก็ขี้โคลนไปอุดทางไหลกลับของน้ำโคลน (water way) ที่หัวเจาะซะมิด หรือ เกือบมิด แบบนั้น เหมือนเราไปบีบปลายสายยาง ถ้าพยายามจะปั๊มให้ได้อัตราการไหลเท่าเดิม ความดันก้านเจาะต้นที่ทางปากหลุมก็เพิ่มดิ
Bit Balling เกิดขึ้นได้ไง แล้วจะแก้ไง
1-ชั้นหิน (Formation type) ก็อย่างที่บอกไปแล้ว กำปั้นทุบดิน ขุดลงไปในขี้โคลน มันก็ต้องเจอะแหละ หนีไม่พ้นหรอก
2-น้ำหนักกดหัวเจาะตอนขุด (WOB) กดหนักไป โคลนมันก็ติดขึ้นมาเยอะ ก็กดเบาๆหน่อย ค่อยๆไป อย่าใจร้อน
3-ความดันที่ก้นหลุมเนื่องมาจากน้ำหนักน้ำโคลน (Mud Weight) ยิ่งน้ำโคลนหนัก ก็ยิ่งหนืด ผสมน้ำโคลนให้เบาที่สุดเท่าที่จะเอาชนะความดันในชั้นหินได้ก็พอ ไม่ต้องเผื่อเยอะ
4-หัวเจาะ (Bit Design) คุยกับเพื่อนๆนักธรณีให้บ่อยๆหน่อย ถ้ารู้ว่าต้องเจาะลงไปในหินโคลน หรือ โคลน (clay) ก็เลือกหัวเจาะที่โปร่งๆ มีพื้นที่เยอะๆให้น้ำโคลนไหลกลับ (water way, junk slot area, junk slot volume) เอาแบบจมูก (nozzle) โตๆ หลายๆรูได้ยิ่งดี
5-อัตราการไหลและความดันที่หัวเจาะ (Hydraulic) พอจะเข้าชั้นหินที่น่าจะทำให้เกิด bit ball ก็อัดน้ำโคลนแรงๆ มีปั๊มน้ำโคลน (Mud Pump) กี่ปั๊ม ก็จัดมาให้หมด ไม่ต้องกั๊ก
สรุป คือ เลือกหัวเจาะโปร่งๆ รูโตๆ กด(หัวเจาะ)เบาๆ เป่า(น้ำโคลน)แรงๆ
อีกอย่างที่ช่วยได้ก็ ทำน้ำโคลนให้เค็มๆ ใส่เกลือ (brine – NaCl, CaCl2, Na2SO4, KCL อะไรเทือกๆนี้) ลงไป น้ำจะได้น้อยๆ โคลนโดนน้ำน้อยๆ มันก็ดูดเหล็กน้อยลง
อีกวิธีก็ใส่พวกโพลิเมอร์ลงไป เจ้าโพลิเมอร์นี่มันจะไปห่อหุ้มโมเลกุลโคลนเอาไว้ (encapsulated) ทำให้โคลนไม่ไปโดนน้ำ โคลนมันก็ไม่บวมน้ำ ก็ไม่เป็นประจุลบ ก็ไม่ดูดเหล็ก
อีกทีก็เปลี่ยนไปใช้น้ำโคลนที่เป็นน้ำมัน (OBM – Oil Base Mud) เสียเลย จบๆไป แพงหน่อย เอาเงินแก้ปัญหา 555
ถ้าทำทั้งหมดนั่นก็แล้ว ไรก็แล้ว ยังแก้ไม่ได้ ก็ถอนหัวเจาะขึ้นมาเอาเสียบขูดๆโคลนออก เอาน้ำฉีดๆ ล้างขี้โคลนออก แล้ว ก็เอาลงไปขุดใหม่ ปัญหา Bit Ball นี่ไม่ถึงกับตาย แต่มันรำคาญ และ ทำให้เสียเวลา
เอาล่ะ ผมว่าก็น่าจะประมาณนี้
อ่านเพิ่มเติม https://www.drillingformulas.com/what-you-need-to-know-about-drilling-bit-balling-up-and-how-to-troubleshooting-it/