Drillability EP5 – Torque and Drag

• Facebook
• Twitter
• Line

Drillability EP5 – ย้อนกันนิดกันลืม …

EP1 ความแข็งของหิน

EP2 WOB/พ.ท.ก้นหลุม + Dynamic Mud Weight (SG) x ความลึกในแนวดิ่ง (ม.) + (TQ x RPM)/(ROP x พ.ท.ก้นหลุม) ต้อง > CS ของหิน

EP3 การใช้งานสมการที่ได้ใน EP2

EP4 WOB เท่าไร Drill Collar กี่ท่อน ขุดได้ไหม

EP5 นี้ก็จะล้อๆไปกับ EP4 ยังวนๆอยู่ที่ก้านเจาะ

Drillability EP5

Torque and Drag

อย่างที่เรารู้ๆกัน เอาเรา Drill Collar (DC) ลงไปเป็นตุ้มกดหัวเจาะอยู่ก้นหลุม ข้อจำกัดอย่างหนึ่งที่เราจะขุดหลุมไหนไม่ได้นี่ก็ คือ เอา BHA (Bottom Hole Assembly) + ก้านเจาะหย่อนลงไปแล้ว ตอนดึงขึ้น ดึงไม่ขึ้นนี่ซิ หรือ หย่อนลงไปแล้ว ตอนจะขุด อ้าว แรงบิดเกินซะงั้น

ทำไมดึงไม่ขึ้น ก็เพราะนน.ก้านเจาะทั้งหมดถูกกดติดผนังหลุมเนื่องจากความเอียงของหลุม และ นน. ของตัวมันเอง และ เสียดสีอยู่ในหลุมจนแรงที่ต้องใช้ดึง เกินกว่าก้านเจาะจะทนได้ … ก้านเจาะสเป็คเดียวกัน แรงดึงสูงสุดมันก็เท่ากัน ดังนั้น ถ้ามันจะขาด มันก็จะขาดที่ปากหลุมจริงไหมครับ เพราะที่ปากหลุม ก้านเจาะท่อนนั้นรับแรงมากที่สุดแล้ว

นี่ยังไม่นับเผื่อกันเหนียวชักกะเย่อกรณีก้านติดอีกนะ ต้องเผื่อเอาไว้ด้วยว่า ถ้าก้านติดที่ก้นหลุม ต้องเหลือแรงดึงเท่าไรเพื่อจะให้หลุด เช่น นน.ทั้งหมด 50 ตัน ที่ก้นหลุม ซวยเกิดก้านติดที่ก้นหลุม ก็ต้องเผื่ออีกสัก 20 ตัน ก้านเจาะที่ปากหลุมจะต้องรับได้ 70 ตัน เป็นต้น และ ต้องไม่เกิน drawwork system (ระบบกว้าน) ที่จะดึงได้ด้วยนะ ถ้าไม่ได้ก็จบ หลุมนี้ขุดไม่ได้จ้า

แรงบิดก็เช่นกัน จากสมการที่เรารู้ใน EP2 เรารู้ว่าต้องใช้แรงบิดที่หัวเจาะเท่าไร แต่ระหว่างทางที่จะส่งแรงบิดลงไปนี่ซิ โดนแรงเสียดทาน และ ความคดงอของหลุมรัปทานไปเสียบางส่วน เช่น เราต้องใช้ 10000 ฟุตปอนด์ที่หัวเจาะ ถ้าหลุมทำให้เราเสียแรงบิดไป 20000 ฟุตปอนด์ แสดงว่าก้านเจาะเราที่ปากหลุมต้องรับเหนาะๆ 30000 ฟุตปอน์ด Top Drive เรา จัดได้ 35000 ฟุตปอนด์ก็จริง แต่ถ้าจัดไปล่ะก็ก้านขาด เพราะก้านเรารับได้แค่ 28000 ฟุตปอนด์เป็นต้น

ที่บวกไปบวกมา แรงบิดที่ต้องการเกิดมากกว่าที่ Top Drive จะให้ได้ที่ RPM ที่ต้องการก็มี ก็ต้องแผ่ว RPM เอา

ทีนี้เราจะคำนวนแรงดึง หรือ แรงบิด ที่สูญเสียไปอย่างไร …

วิธีคำนวน เราจะตัดก้านเจาะเป็นชิ้นๆ สมมุติว่า 1 เมตร เป็น ชิ้นลอย – free body – แล้วคำนวนแรงเสียดทานที่กระทำกับมันทั้งในแนวก้านเจาะ (axial) ในแรงเสียดทานเชิงมุม (angular)

อีกนั่นแหละ ก็ต้องใช้ Friction Factor สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน เข้ามาคำนวน

รู้นนน. น้ำโคลน รู้มุมเอียงหลุม รู้ทิศทาง (มุมที่เทียบกับทิศเหนือ) รู้ นน. ก้านเจาะ รู้ ROP RPM ก็คำนวนแรงเสียดทานทานทั้ง 2 ชนิดนั่นแหละ

แล้วก็เอาท่อนสั้นๆ 1 เมตรนั่นแหละ ซอยให้มันสั้นลงไปจนใกล้ศูนย์ (differential) แล้วจับมันมารวมกัน (Integral) จากก้นหลุมถึงปากหลุม เราก็จะได้แรงเสียดทาน (drag) และ แรงบิด (torque) ที่ทุกจุดของก้านเจาะจากก้นหลุมถึงปากหลุม

ผมเคยคำนวนมือแล้ว ชาติหนึ่งก็ไม่เสร็จ 555 ใช้ซอฟแวร์ดีกว่า มีเยอะแยะไป แต่ไม่ฟรีนะ ก็ของ บ. services นั่นแหละ

เราสามารถจำลองการทำงานแบบต่างๆ เพื่อจะดูว่า torque และ drag ในแต่ล่ะสถานการณ์นั้น เป็นอย่างไร เช่น ขณะขุดด้วย RPM ค่าต่างๆ ขณะถอนก้านตรงๆ ขณะถอนก้านและหมุนก้านไปด้วย (backream)

Torque and Drag ขุดถึงก็ต้องถอนได้ ขุดลึกแค่ไหน ถอนก้านได้ไหม

เอาจริงๆ สถานการณ์ที่ชี้เป็นชี้ตายก็ คือ 1) torque ตอนที่ขุดถึง TD ก้นหลุม เพราะตรงนั้นคือจุดที่แรงบิดก้านเจาะที่ปากหลุมจะสูงที่สุด และ 2)แรงดึงขึ้นตรงๆ ไม่ปั๊มไม่หมุน ตอนนั้นแรงดึงที่ก้านเจาะปากหลุมตอนนั้นจะสูงที่สุด

Future career เราผิดอะไร ขาดอะไร สายงานแคบมาก ต้องทำอะไรต่อ

จากนั้นเราก็ไปหาเช่าก้านเจาะที่ทนแรงดึงแรงบิดให้ได้มากกว่าที่เราคำนวนได้ แต่ถ้าไม่มีให้เช่าก็จบเห่ แปลว่า ขุดไม่ได้จ้า

อ้อ เวลาเช่ามานะ ไม่ต้องเอามายาวทั้งหลุมหรอกนะ เอามาใช้เฉพาะช่วงบนๆก็พอ (mix string – taper string) คือ เอาของหนาของดีไว้ข้างบน เพราะจะรับนน. และ แรงบิดสูง ได้ ส่วนล่างๆก็สเป็คลดหลั่นลงไป ประหยัด จะใช้อะไรยาวแค่ไหน ก็ดูเอาจากผลการจำลองสถานการณ์แบบต่างๆ

ผมเอาตัวอย่างแบบง่ายๆ มาให้ดูพอเป็นแนวทางว่า torque and drag simulation หน้าตาประมาณไหน

ในรูป จะเห็นว่าในการใช้งานแบบที่จะเลือกก้านเจาะ ค่ามากจะอยู่ข้างบนเสมอ เพราะเราพิจารณา ณ. จุดที่ก้านเจาะลงไปถึงก้นหลุม แค่ต่างๆที่พล๊อตมา จึงเป็นค่าที่เกิดขึ้นที่จุดต่างๆตามแนวก้านเจาะ พูดง่ายๆคือ stress load ที่ก้านเจาะ

นอกจากก้านเจาะแล้ว เรายังจะต้องคำนวน torque and drag สำหรับกรณีที่เราเอาท่อกรุลงหลุมด้วย

เพราะอะไร ก็เพราะว่าบางที เราเอาท่อกรุลงเฉยๆไม่ได้ ติดแง่ ติดมุมของหลุม หรือ mud cake หนาไปหน่อยในบางช่วง หรือ ผนังหลุมลอก (caving) เราจำเป็นต้องหมุนท่อกรุเล็กน้อย เผื่อให้ผ่านช่วงเหล่านั้นไปได้ เราต้องแน่ใจว่า แรงบิดที่เราใส่ลงไปหมุนนั้น ไม่ทำให้เกลียวท่อกรุขาด

แถมเผื่ออีก เผื่อท่อกรุเรามีอันเป็นไป เอาลงหลุมไม่ได้ ต้องถอนขึ้นมา เราจะต้องแน่ใจว่า drag ตอนถอนนั้น ไม่ทำให้เกลียวท่อกรุที่ปากหลุมขาด … แม่นบ่ … ใครคิดว่าเอาท่อกรุลงหลุมเป็นตั๋วเที่ยวเดียว one way job – kiss good bye casing shoe … ผมเห็นมาเยอะแล้ว ถอนกันหน้ามันเชียว หุหุ

---

• Facebook
• Twitter
• Line