CBT CET USIT CCL เครื่องมือวัดคุณภาพซีเมนต์ในหลุมเจาะ

CBT CET USIT CCL เครื่องมือวัดคุณภาพซีเมนต์ในหลุมเจาะ … จำภาพยนต์เรื่อง DeepWater Horizon กันได้ไหมครับ ประเด็นที่ถกกันอย่างถึงพริกถึงขิง ดิงดองปิงปองกันไปมาระหว่าง BP บ.น้ำมันผู้เป็นเจ้าของหลุม และ บ.ที่เป็นคนทำซีเมนต์คือ Halliburton เรื่องคุณภาพของซีเมนต์ โดยมีพี่ใหญ่สีน้ำเงิน Schlumbakery เอ๊ย Schlumberger (ย่อ SLB) เป็นคนนั่งดู

ถ้ายังจำกันได้ตอนต้นเรื่องที่วิศวกรของ SLB ถูก BP ส่งกลับฝั่งไปโดยไม่ได้ทำการประเมินคุณภาพซีเมนต์ในหลุม

นั่นแหละคือเรื่องที่จะพูดถึงกันวันนี้ เรื่องการประเมินคุณภาพซีเมนต์

CBT CET USIT CCL

อะไรคือคุณภาพของซีเมนต์ ในเรื่องคุณภาพซีเมนต์นี้ เราแคร์อยู่ 2 อย่างคือ คุณภาพการยึดติดกันระหว่าง

1. ท่อกรุกับซีเมนต์ และ
2. ซีเมนต์กับชั้นหิน

เพราะเราไม่ต้องการให้อะไรไหลแทรกไปตามแนวภายนอกท่อกรุ ไม่ว่าจะแทรกไประหว่างท่อกรุกับซีเมนต์ หรือ แทรกไประหว่างซีเมนต์กับชั้นหิน

หลักการวัดการยึดติดกัของซีเมนต์ก็เบสิกโคตรๆครับ

เคยไปวัดแล้ว เคาะระฆัง หรือ ตีฆ้อง ไหมครับ ถ้าเคาะระฆังเฉยๆ ระฆังก็จะดังกังวาลดี เสียงใสกิ๊ก แต่ถ้าเอามือไปจับสัมผัสเอาไว้แล้วเคาะระฆังด้วยความแรงเท่าเดิม เสียงระฆังจะเบาๆ ทึบๆ

นั่นแหละครับ หลักการประเมินการยึดติดของ ซีเมนต์กับท่อกรุ หรือ ซีเมนต์กับชั้นหิน

เครื่องมือจะส่งคลื่นเสียงออกไป ผ่านของเหลวในหลุม ผ่านไปที่ท่อกรุ แล้วก็ย้อนกลับเข้ามาที่ตัวรับสัญญานเสียงที่อยู่ที่อีกจุดหนึ่งของเครื่องมือ ตามรูปข้างล่าง

ที่เห็นเขียนว่า ทางที่สั้นที่สุด (shortest path) หรือ ยาวที่สุด (longest path) นั้น ไม่ได้หมายถึงในเชิงระยะทางนะครับ หมายถึงเวลาในการเดินทางครับ

คลื่นเสียงเดินทางในเหล็กได้ดีกว่าในของเหลว ดังนั้น เส้นทางที่เร็วที่สุดคือ ออกจากตัวส่งสัญญาน (T) ผ่านของเหลว เข้าไปในเหล็ก แล้วกลับเข้ามาในของเหลว แล้วถึงมาที่ตัวรับสัญญาน (R)

แล้วเราก็วัดความแรง (amplitude) ของสัญญาที่ตัวรับ (R) นั้นว่าแรงไหม ถ้าแรงก็เหมือนเราเคาะระฆังเปล่าๆ แปลว่าซีเมนต์เกาะท่อกรุไม่ดี แต่ถ้าสัญญานแผ่วๆ เบาๆ ก็แปลว่าซีเมนต์เกาะท่อกรุดี

ดูตัวอย่างในรูปข้างบน เส้นสีดำนั่นแปลว่าสัญญานแรงดี (ซีเมนต์ยึดห่วย) เส้นทีแดงจุดๆนั่นคือสัญญานแรงไม่ดี (ซีเมนต์ยึดดี)

แล้วคุณภาพการยึดติดระหว่างซีเมนต์กับชั้นหินล่ะ จะรู้ได้อย่างไร

ทำใจดีๆ ต่อจากนี้ไปจะมึนๆนิดๆ 555 🙂

สัญญานคลื่นเสียงที่เข้ามาที่ตัวรับ (R) นั้นประกอบไปด้วยคลื่นที่วิ่งผ่านมา 4 ตัวกลาง ดูตามรูปเลยครับ

1. คลื่นแรกเลยที่มาถึงก่อนคนอื่น คือ คลื่นที่วิ่งว่าท่อกรุมา (casing arrival) อย่างที่ได้อธิบายไปแล้ว เพราะ คลื่นเสียงวิ่งผ่านโลหะได้เร็วจี๋
2. ตามมาติดๆ คือ คลื่นเสียงที่ผ่านชั้นหินมา (formation arrival) เพราะหินมีความหนาแน่นมากรองจากเหล็ก
3. เข้าวินมาที่ 3 คือ คลื่นเสียงที่วิ่งไปเที่ยวในซีเมนต์ (cement arrival) ซีเมนมีความหนาแน่นน้อยกว่าชั้นหินไงครับ
4. ส่วนที่ต้วมเตี้ยมๆมาเป็นที่โหล่ คือ คลื่นเสียงที่วิ่งผ่านของเหลวในหลุม หรือ mud arrival (ทั้งๆที่โดยระยะทางแล้วสั้นสุด) ก็เสียงคลื่นที่ในของเหลวได้ช้ากว่าในของแข็งไง

ดังนั้น พอเอา  4 คลื่นมารวมกัน ก็จะเป็นรูปคลื่นที่เรียกว่า composite ที่เห็นจากจอรับภาพของตัวรับ (R) ก็คือคลื่นรวม composite นี่แหละ (ตามหลักการรวมคลื่นที่สมัยผมเรียนกันตอน ม. 6 เลยครับ ไม่รู้ว่า ม.6 สมัยนี้ยังเรียนเรื่องนี้กันอยู่ไหม)

CBL นั้นวัดกันไปแล้วจากความแรงของสัญญานบวกแรกที่เข้าเส้นชัยมาถึงตัวรับอย่างที่อธิบายไปแล้ว

เจ้าคลื่นที่มาที่สองนี่แหละครับ คือคลื่นที่วิ่งผ่านชั้นหินมา จะเป็นคลื่นที่บอกว่าคุณภาพการยึดติดระหว่างซีเมนต์ และ ชั้นหินเป็นอย่างไร

แต่คราวนี้เราไม่ได้วัดความแรงกันเป็น amplitude กันแบบแรก เพราะว่าคลื่นมันวิ่งกันมามั่วๆ เราจึงใช้วิธีวัดเชิงคุณภาพกะๆเอา โดยใช้วิธีกราฟฟิก

ตรงจุดที่คลื่นที่มาจากชั้นหินมี amplitude สูงมากๆก็ให้เป็นสีดำเข้ม ตรงที่คลื่นมี amplitude น้อยๆก็ให้สีจางๆ ตรงไหนที่ amplitude เป็นลบก็ให้เป็นสีขาวไป … งงเช็ด …

ดูกราฟฟิกให้เข้าใจง่ายๆตามรูปข้างล่างนี้ล่ะกัน เราเรียกกราฟฟิกที่บอกคุณภาพการยึดซีเมนต์กับชั้นหินนี้ว่า VDL (Variable Density Log)

เวียนหัวหรือยัง ถ้ายัง … เราไปกันต่อ …

มาดูของจริงกันครับ

ดูแถวแรกก่อน เขียว แดงจุด กับ ดำ ข้ามๆไป ไม่ต้องไปสนใจ มันคือ ค่ารังสีแกมม่าตามธรรมชาติ ระยะเวลาในการเดินทางของเสียง และ อุณหภูมิตามลำดับ

ส่วนเส้นที่น้ำเงินที่มีขีดขวางๆสั้นๆ ที่ผมจุดๆวงเอาไว้ นั่้นคือ CCL (Casing Collar Locator) บอกว่า ตรงนี้นะคือจุดที่ท่อกรุมันขันเกลี่ยวต่อกัน

CCL นี่ก็ไม่มีอะไรมากเลย แค่ขดลวดแม่เหล็กธรรมดาๆ ถ้ามันเคลื่นที่ผ่านเนื้อเหล็กที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน มันก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสัญญานไฟฟ้าติ๊กขึ้นมาเป็นขีดๆให้เห็น ตรงที่ท่อกรุมันขันเกลียวต่อกันเนื้อเหล็กมันไม่เป็นเนื้อเดียวกันนิ ก็เลยเห็นเส้นขีดขวางติ๊กขึ้นมา

มาดูเรื่องหลักๆของเราดีกว่า

เส้นสีดำในช่องกลาง นั่นแหละ CBL ที่จะบอกว่าซีเมนต์ยึดท่อกรุดีไหม ค่าน้อยคือทางซ้าย ค่ามากอยู่ทางขวา สเกล 0 – 100 หน่วยเป็น mV (มิลิโวล์ท) ส่วนเส้นสีแดงประนั่นก็เช่นกัน เหมือนสีดำเดี้ยะ แต่สเกล 0 – 10 คือแค่ขยายออกมาให้เห็นชัดๆในช่วงที่ค่า CCL ไม่เกิน 10 mV

จะเห็นว่าช่วงที่ 1 นั้น ซีเมนต์ยึดท่อกรุไม่ดี ส่วนช่วงที่ 2 กับ 3 ซีเมนต์ยึดท่อกรุดี

มาดู VDL กันบ้าง ในตัวอย่างจะเห็นว่า VDL ของช่วงที่ 1 ชัดแจ๋ว เป็นเส้นขึ้นมาขาว-ดำ เหมือนทางม้าลาย นั่นคือ คุณภาพการยึดของซีเมนต์กับชั้นหินไม่ดี ส่วน VDL ของช่วงที่ 3 นั้น ดูเบลอๆ แบบนี้ใช้ได้ ถือว่าโอเค ผ่าน ส่วน VDL ของช่วงที่สองก็ถือว่า โอเคนะ ไม่ดีมาก แต่ก็ยึดกับชั้นหินได้อยู่

จะเห็นว่าการยึดติดของซีเมนต์ระหว่างท่อกรุกับซีเมนต์ และ ระหว่างซีเมนต์กับชั้นหิน นั้นไม่จำเป็นต้องดีก็ดีเหมือนกัน ไม่ดีก็ไม่ดีเหมือนกัน คละๆกันไปก็ได้ ดังนั้นต้องระมัดระวังในการอ่าน และ นำไปใช้งาน

ข้อเสียของ CBL VDL อย่างหนึ่งคือ มันอ่านเป็นค่าเฉลี่ยๆ รอบๆท่อกรุ

นั่นแปลว่า ถ้าอ่านออกมาว่าดี ก็ไม่ได้แปลว่าทุกจุดรอบๆท่อกรุจะดีเท่ากันหมด ดังนั้น ถ้าเป็นกรณีที่คุณภาพซีเมนต์สำคัญมากๆ ชี้เป็นชี้ตายความรอดหรือการผลิตของหลุม เราจึงมักต้องจ่ายตังค์เพิ่ม เพื่อใช้เครื่องมือที่เจ๋งกว่านี้

เราเรียกเครื่องมือนี้ว่า CBT (Cement Evaluation Tool) หลักการทำงานเหมือนกัน คือใช้คลื่นเสียงส่งออกไปแล้ววัดเสียงที่สะท้อนกลับ เพียงแต่ตัวส่งสัญญานกับตัวรับสัญญานเป็นตัวเดียวกัน เราเรียกว่า Transducer แทนที่จะเรียกว่า Transmitter (T) หรือ Receiver (R) แบบที่เราเรียกใน CBT

อ้อ ลืมบอกไปว่า CBT เนี้ย มันก็ใช้เครื่องมืออันเดียวกันกับ Sonic Tool ที่เราใช้วัดค่าความเร็วเสียงในชั้นหินแล้วเอาไปคำนวนหาค่าความพรุนนั่นแหละ เครื่องมือเดียวกันเดี๊ยะ แค่โปรแกรมให้มันส่งสัญญาน (firing mode) ที่แตกต่างกันออกไป

หลักการของ CET ก็ประมาณนูปข้างล่างนี้ครับ

แล้วเราก็เอาตัวส่งตัวรับเนี้ยไปแปะๆไว้รอบๆเครื่องมือ หน้าตาเครื่องมือจึงออกมาเหมือนสับปะรดทรงกระบอกผอมๆ มีตารอบตัวไปหมด

คราวนี้ก็จะอ่านค่าการยึดติดของซีเมนต์ได้รอบท่อเลยครับ แต่ก็นะ ยังมีข้อจำกัดอยู่อีก เพราะวัดได้เป็นจุดๆ ทุกๆ 45 องศา หรือ 30 องศา ยังไงนี่แหละ จำไม่ได้ คือ ไม่รอบครบ 360 องศาจริง

ถ้าจะเอาแบบเนียนๆเนี๊ยบๆ 360 องศาจริงๆ ต้องนี่ครับ USIT Ultra Sonic Imaging Tool ใช่ครับ ตามชื่อเลย มันถ่ายภาพโดยใช้คลื่นเสียงครับ เครื่องมือชนิดนี้ พูดอย่างง่ายๆคือ มันเอาเครื่องวัดของ CET มา 1 ตัว ติดไว้กับมอเตอร์ แล้วหมุนไปรอบๆเหมือนไซเรนรถหวอพยาบาลนั่นแหละครับ หน้าตามันก็ประมาณรูปข้างล่างนี้แหละ

หน้าตาของจริงก็ประมาณนี้

เหมือนเอากล้องไปติดมอเตอร์นั่นแหละ คราวนี้ได้ครบ 360 องศาสมใจดังนั้น

ตั้งแต่มี USIT ออกมา แน่นอนว่าค่าเช่าแพงกว่า CET แน่ๆ ก็เลยแย่งตลาดส่วนหนึ่งของ CET ไป แต่บ.น้ำมันที่เบี้ยน้อยหอยน้อยที่จำเป็นต้องดูรอบๆท่อก็ยังพอใช้ๆ CET ในการตัดสินใจได้

เอาน่าเนอะ ทุกอย่างมีราคาของมัน อยากขับรถยุโรปก็ต้องจ่ายราคารถยุโรปซิ จริงไหม 555

USIT ทำอะไรได้บ้าง อย่างแรกเลยก็ตรวจสอบคุณภาพซีเมนต์นั่นแหละตามวัตุประสงค์ดั่งเดิมของมัน แต่มันก็ทำได้มากกว่านั้น มันยังสามารถตรวจสอบท่อกรุได้ด้วยว่า หนาบาง สึกกร่อนไปแค่ไหน แล้วที่สึกกร่อนไปเนี้ย สึกกร่อนจากด้านนอก หรือ ด้านใน

หน้าตา log ก็จะออกมาแบบนี้ สีสันสวยงามจ้าาาา

เรียกว่าดูจากสีก็บอกได้เลยว่าซีเมนต์ตรงไหนเป็นอย่างไร

หรือถ้าอยากดูแบบ 3 มิติก็ยังได้

ว่าแต่มีกะตังค์จ่ายไหมล่ะ 555

ได้ความรู้(หรือเปล่า 555)ไปพอสมควรแล้ว ไล่ไปตั้งแต่

1. ของถูกๆมาตราฐานๆอย่างๆ CBT ที่อ่าน CBL ได้แค่ค่าเฉลี่ยๆ
2. กับ VDL ที่อ่านได้เชิงคุณภาพแบบกะๆเอา
3. CET ที่อ่านได้รอบตัวเป็นตาสับปะรด แต่ยังไม่ถึงใจพระเดชพระคุณ
4. แล้วก็ไปจบที่ USIT อ่านมันได้รอบตัวเลย แต่ก็อัพค่าเช่าขึ้นมาตามความสามารถ

หวังว่าคงเข้าใจการวัดคุณภาพของซีเมนต์ในหลุมได้มากขึ้นนะครับ (หรือยิ่งเล่ายิ่งงงหว่า 555)

ตอนต่อไปจะขออาจหาญคุยให้ฟังเรื่องที่รู้น้อยมากๆ เคยทำงานนี้แค่ 3 ครั้งในชีวิต แต่ก็จะพยายามเล่าให้ฟัง นั่นคือเรื่อง Vertical Seismic หรือ Borehole Seismic

… โปรดติดตาม