Hot well challenge EP2 หลุมร้อนจุงเบย ทำไงดี

• Facebook
• Twitter
• Line

Hot well challenge EP2 หลุมร้อนจุงเบย ทำไงดี – วันนี้จะชวนคุยอีกความท้าทายหนึ่งของการขุดหลุมที่ร้อนๆ

Hot well challenge EP1 หลุมร้อนจุงเบย ทำไงดี

Residual stress

ของแข็งทุกชิ้นมีคุณสมบัติทางการภาพหนึ่งที่ คุณ โทมัส ยัง เป็นคนค้นพบ คือ อัตราส่วนระหว่างความเค้น (stress) กับ ความเครียด (strain) จะมีค่าคงที่ค่าหนึ่ง ค่าๆนั้นเรียกว่า มอดุลัสของยัง (Young’s modulus)

โดยที่ถ้าวัตถุนั้นถูกยืด(หรือหด)มากไปกว่าความเค้นหรือความเครียดวิกฤติ (ขีดจำกัดบน) วัตถุนั้น จะไม่กลับสู่สภาพเดิม หรือ ถ้าเกินไปเยอะ ก็จะพัง ไม่ขาดก็แตก ขึ้นกับว่าโดนดึงหรือโดนกด

ทบทวนฟิสิกส์แค่นี้พอ ที่เหลือไปกูเกิลต่อเอาเอง

Hot well challenge EP2

หลุมร้อนจุงเบย ทำไงดี

ท่อที่ต่อกันด้วยการขันเกลียว เวลามันร้อน ข้อต่อเกลียวมันจะขยายตัว ถ้าเกลียวตัวผู้กับเกลียวตัวเมียขยายตัวเท่ากัน มันก็ยังต่อกันดี ไม่รั่วไม่ซึม

คุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่บอกว่าวัตถุขยายตัวมากน้อยแค่ไหนเมื่อโดนความร้อน คือ สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากอุณหภูมิ (Cofficient of Thermal Expansion) … ยาวเกิ้น ย่อๆว่า CTE ก็แล้วกัน

วัสดุเกลียวตัวผู้กับเกลียวเมียควรเป็นวัสดุเดียวกันดีที่สุด เพราะ CTE เท่ากัน แต่ถ้าจำเป็นต้องเป็นคนล่ะวัสดุ ก็ควรเลือกให้มี CTE ใกล้ๆกัน หรือ เท่ากัน (วัสดุเดียวกัน)

ปกติถ้าหลุมน้ำมันธรรมดา ร้อนนิดร้อนหน่อยก็พอหยวนๆ แต่ถ้าหลุมก๊าซแบบของเรา มันร้อนมากๆ ก็ต้องจู้จี้กันหน่อย

ดังนั้นเหล็กที่ทำท่อกรุแต่ล่ะท่อ และ อุปกรณ์ต้องๆที่ขันเกลียวเข้าด้วยกันกับท่อกรุ (float shoe, float collar, pup joint, casing valves, etx) ก็จะต้องเป็นเหล็กที่มี CTE ใกล้ๆกัน

Casing connection มาดูกันว่าเราต่อท่อกรุเข้ากันได้อย่างไร

จั่วหัวว่า residual stress แล้วมันเกี่ยวตรงไหน

… residual stress คือ ความเค้นที่ค้างอยู่ในตัววัสดุ เพราะวัสดุไม่ได้กลับสู่สถานะธรรมชาติ (natural state)

ก็ตรงที่ถ้า CTE ไม่เท่ากัน เช่น ตัวผู้ขยายมากกว่าตัวเมีย ก็จะเกิดแรงกระทำ(กด)ที่เกลียวทั้งฝั่งตัวผู้และตัวเมีย ที่เราเรียกว่า thermal stress

(Casing ท่อกรุ คืออะไร มีไว้ทำไม เอาลงหลุมยังไง)

Casing ท่อกรุ คืออะไร มีไว้ทำไม เอาลงหลุมยังไง

ถ้าหลุมร้อนไม่มาก thermal stress ก็ไม่เยอะ มันก็ไม่เท่าไร แต่ถ้าร้อนมากๆ มันก็นะ เหมือนง้างคันธนู หรือ กดขดลวดสปริงเอาไว้นานๆ วัสดุเทพแค่ไหนมันก็พัง จะเร็วจะช้า เท่านั้น

นอกจากเรื่องเกลียวแล้ว เรื่องความยาวของท่อกรุที่ต้องใช้ก็เช่นกัน

สมมุติว่า ท่อกรุ 3500 ม. พอเราทิ้งไว้ในหลุมนานๆ มันร้อนขึ้น (ที่ปวดกระบาลคือ แต่ล่ะจุด มันร้อนไม่เท่ากันเพราะมันอยู่ลึกไม่เท่ากัน) มันก็จะยาวมากกว่า 3500 ม. ถูกป่ะ เพราะท่อมันยืด ความร้อนทำให้เหล็กขยายตัวนิ

(วิธีต่อท่อกรุลงหลุม ในอ่าวไทย Running casing in the gulf of Thailand)

วิธีต่อท่อกรุลงหลุม ในอ่าวไทย Running casing gulf of Thailand

ห่วย … แล้วตกลงตอนมันหยุดขยายตัว (steady state) มันจะยาวเท่าไรเนี้ย

เราต้องคำนวนล่ะทีนี้ คำนวนมือไม่ไหวแน่ (มีตัวช่วย เราใช้ software) สมมุติว่ามันจะขยายตัวแล้วยืด 50 เมตร เราก็ใช้ท่อ 3450 ม. ก็พอ

สมมุติว่าเราคำนวนผิดพลาด พอท่อกรุหยุดขยายตัว มันเจือกสั้นกว่า หรือ ยาวกว่า 3500 ม. ก็จะเกิด residual stress

ถ้าหยุดยืดแล้วสั้นกว่า 3500 ม. ก็จะเกิด residual stress ในรูปของแรงดึง (tension) … (เพราะว่าปลายด้านล่างถูกยึดไว้ด้วยซีเมนต์ ปลายด้านบนถูกยึดไว้ด้วย wellhead ซึ่งก็ติดอยู่กับ platform)

ถ้าหยุดยืดแล้วยาวกว่า 3500 ม. ก็จะเกิด residual stress ในรูปของแรงกด (compression)

ถ้า residual stress ไม่มาก ก็พอไหว แต่ถ้ามากไป ก็นะ มีปัญหา เพราะอาจจะขาด หรือ รั่วได้ตรงข้อต่อนั่นแหละ เพราะ residual stress มันค้างอยู่ชั่วนาตาปี

นอกจากนี้ อัตราการสึกกร่อนทางเคมี (corrosion) ของวัสดุขึ้น ยังขึ้นอยู่กับ stress ด้วย คือ ถ้า stress เยอะ วัสดุก็จะกร่อนเร็ว

พอเห็นภาพยังว่า ความร้อนของหลุมก๊าซแบบอ่าวไทยเรา สร้างความท้าทายเฉพาะตัวแค่ไหน ยังไม่หมดนะครับ ยังมีเรื่องอื่นอีก จะทะยอยเอามาเล่าสู่กันฟังในโอกาสต่อไปนะครับ

ก่อนจบ ขอยกตัวอย่าง residual stress ในชีวิตจริงสักเรื่อง

ผมซื้อหูฟังยี่ห้อ platronics รุ่น BG810S มา

ใช้ไปสักพัก ผมเห็นรอยร้าวที่ก้านครอบศีรษะ ตามประสาวิศวกร ผมก็พยายามหาเหตุผลว่าทำไมมันถึงพัง หัวผมก็ไม่ได้ใหญ่เกินมาตราฐาน ที่จะทำให้ก้านครอบมันง้างจนร้าวได้ขนาดนั้น คิดเท่าไรก็คิดไม่ออก ก็ได้แต่คิดว่าเป็น อะไรที่ผลิตพลาดจากขบวนการผลิต (manufacturer defect)

โชคดีที่อยู่ในประกัน เอาไปเปลี่ยนที่ศูนย์บริการแถวซอยอารีย์ ได้อันใหม่มา คิดว่าไม่น่าซวยซ้ำได้ของตกสเป็คมาอีก

แล้วผมก็ใช้บ้าง ไม่ใช้บ้าง สักพักใหญ่ (หลายเดือนอยู่) ก็อาการเดิมอีก คราวนี้ไม่น่าใช่ อะไรที่ผลิตพลาดจากขบวนการผลิต น่าจะเป็นการใช้งานของผมเอง

ผมเลยมาดูแบบละเอียดๆอีกทีว่า มองข้ามอะไรไปหรือเปล่า

ก็เลยเจอสมมุติฐานว่า ตอนผมเก็บเนี้ย ผมไม่ได้หดก้านมันเข้ามาให้อยู่ใน natural state (รูปข้างล่าง)

มันอยู่ในรูปข้างล่างเป็นเวลานานๆ จึงเกิด residual stress ก้านที่ครอบหัวเป็นเวลานาน

residual stress ถึงจะไม่มาก แต่ถ้าอยู่อย่างนั้นนานๆ วัสดุมันก็พังได้เหมือนกัน โดยเฉพาะถ้ามันเป็นพลาสติก

แต่งวดนี้ซวยคือ หมดประกันแย้วววว 🙁

ส่วนตอนต่อไป ผมตั้งใจจะคุยเรื่อง น้ำโคลน กับ ซีเมนต์ ว่าเราปวดกระโหลกกับมันบ้าง และ เราจัดการกับมันอย่างไร ถ้ามีที่เหลือ ก็จะคุยเรื่อง BOP (Blow Out Preventer) ไม่งั้นก็อาจจะต้องยกไปอีกตอน

โปรดติดตาม …

(ง่ายๆเลย สมัครสมาชิก subscribe เอาไว้นะครับ จะมีอีเมล์ไปเตือนเวลาผมโพสต์บทความใหม่)

Hot well challenge EP3 หลุมร้อนจุงเบย ทำไงดี

• Facebook
• Twitter
• Line