Drillability EP2 – เราจบ EP1 ที่พลังงานที่เราต้องใช้ทำลายหินปริมาณหนึ่งๆ หน่วยเป็น จูล (หน่วยพลังงาน) ซึ่งก็ยังลอยๆอยู่บนเมฆ ยังจับต้องยากอยู่
EP นี้เราจะทำให้จับต้องได้ขึ้นอีกนิด จริงๆมันก็ไม่มีอะไรมากไปกว่าฟิสิกส์พื้นๆ ที่แปลง พลังงาน แรง ระยะทาง กลับไปมา
ด้วยความสะดวก เราจะไม่พูดถึงพลังงาน ให้เข้าใจยาก เราจะพูดถึงความดันที่เราต้องใช้ทำลายชั้นหิน (CS Compressive Strength หน่วยเป็น แรง/พื้นที่) ดีกว่าไหม เข้าใจง่ายกว่า สนใจแค่พื้นที่หน้าตัดของหินที่จะทำลายโดยไม่ต้องสนใจปริมาตรของหินที่จะทำลาย
Drillability EP2
Let’s fail the rock
ตอนที่เราขุดหินนั้น มีความดัน 3 อย่างที่กดลงบนหินใต้หัวเจาะ
1. ความดันจากน้ำหนักที่กดลงบนหัวเจาะ มัน คือ WOB/พ.ท.ก้นหลุม ตรงไปตรงมา
WOB = Weight On Bit
2. แรงดันจากน้ำหนักน้ำโคลนขณะปั๊ม ที่เราเรียกว่า Dynamic Mud Weight ก็คือเอา Static Mud Weight ที่วัดได้ที่ปากหลุมนั่นแหละ + ECD (Equivalent Circulating Density น้ำหนักเสมือนที่เกิดจากการที่น้ำโคลนไหลปะทะก้นหลุม)
แรงดันจากน้ำหนักน้ำโคลนขณะปั๊ม Dynamic Mud Weight (SG) x ความลึกในแนวดิ่ง (ม.) หน่วยเป็น หน่วยความดัน เหมือนหน่วยแรงดันในข้อ 1. ข้างบน เราก็เอามาบวกกันได้ จริงไหม
ความดันนี้เราเรียก Hydraulic Pressure
น้ำโคลน drilling mud drilling fluid คืออะไร มาทำความรู้จักกันครับ
3. ส่วนสุดท้าย ยากหน่อย จะพยายามอธิบายนะ ส่วนนี้ คือ ความดัน (แรง/พื้นที่) ที่เกิดจากการที่หัวเจาะหมุน
ถ้าเราหมุนแท่งอะไรสักอย่าง เราต้องออกแรงบิด (TQ) ใช่ไหม แล้ว มันจะหมุนด้วยความเร็วรอบ (RPM) หนึ่งๆ
TQ หน่วยเป็น ระยะทาง x แรง (เช่น ft.lbs)
ความเร็วรอบ RPM หน่วยเป็น จำนวนรอบ (ซึ่งจริงๆก็ค่าคงที่แหละ)/เวลา
TQ x RPM = แรง x ระยะทาง x จำนวนรอบ/เวลา = แรง x ระยะทาง / เวลา = พลังงาน / เวลา = กำลังงาน นั่นเอง
ทีนี้ตอนเราขุดหลุม หัวเจาะก็จะกัดหินแล้วเคลื่อนที่เข้าไปในเนื้อหิน ด้วยความเร็วหนึ่ง ที่เราเรียกว่า อัตราการขุด (ROP Rate Of Penetration) หน่วยเป็น ระยะทาง / เวลา
TQ x RPM หน่วยเป็น แรง x (ระยะทาง / เวลา)
เอา ROP ไปหาร TQ x RPM เราจะได้ แรงที่หัวเจาะกัดหินแล้วทำให้หัวเจาะเคลื่อนที่เข้าไปในเนื้อหิน
TQ x RPM / ROP = แรง x (ระยะทาง / เวลา) / (ระยะทาง / เวลา) = แรง
เอาก็เอาพื้นที่ก้นหลุมมาหารเราก็ได้ความดัน
ดังนั้น ความดันของส่วนที่ 3 นี้ คือ (TQ x RPM)/(ROP x พื้นที่ก้นหลุม)
สรุปว่า ความดันที่เราต้องใช้ทำลายหินรวมกันทั้ง 3 ส่วนนี้ ต้องมากกว่า CS
WOB/พ.ท.ก้นหลุม + Dynamic Mud Weight (SG) x ความลึกในแนวดิ่ง (ม.) + (TQ x RPM)/(ROP x พ.ท.ก้นหลุม) ต้อง > CS ของหิน
ถ้าเออ ออ มาถึงตรงนี้ โดยไม่คิดอะไรเลย ก็อาจจะเห็นด้วย แต่ถ้าคิดสักนิด จะได้กลิ่นอะไรทะแม่งๆ กวนต่อมสงสัย
… แต่โอ้ย เหนื่อย แก่แย้ว พอก่อน EP นี้ ไว้ต่อ EP3 ล่ะกัน