Kick Tolerance ให้ก๊าซเข้ามาได้เท่าไร ก่อนจะ blow out ใส่หน้าเรา

• Facebook
• Twitter
• Line

Kick Tolerance ให้ก๊าซเข้ามาได้เท่าไร ก่อนจะ blow out ใส่หน้าเรา – นิยามของ kick tolerance ก็ตรงตัวแบบบ้านๆก็ประมาณนั้นเลยครับ

อารัมภบทสักหน่อย

ถ้าความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลนน้อยกว่าความดันของชั้นหินเมื่อไร ของไหลจากชั้นหินก็จะแว็บเข้ามาในหลุม โดยมากก็เข้ามาที่ก้นหลุมนั่นแหละ เพราะความดันของชั้นหินก้นหลุมสูงที่สุด ของไหลที่แว็บเข้ามาอาจจะเป็น ของเหลว หรือ ก๊าซก็ได้

ต่อไปนี้ผมขอเรียกมันว่า influx

ทำไมน้ำหนักของน้ำโคลนน้อยกว่าความดันของชั้นหิน

ก็มีสองสาเหตุใหญ่ๆ

คือ น้ำโคลนเสียน้ำหนัก เพราะอะไรก็แล้วแต่ เช่น การปรับสภาพไม่ดี คำนวนผิดพลาด บลาๆ 108 1009 สาเหตุ

และ ความดันชั้นหินมากเกินกว่าที่คาดไว้ อาจจะเป็นเพราะความไม่แน่นอน (uncertainty) ในการประมาณค่าความดันในชั้นหิน (pore pressure prediction) อันนี้ก็นับว่าพลาดโดยสุจริตทางวิชาการ กับ พลาดแบบคำนวนผิด ใช้ตัวแบบผิด เลือกหลุมอ้างอิงผิด พลาดแบบนี้น่าเอาไปพาดตักตีก้น

Extended Leak Off Test Frac Gradient Pore pressure prediction

เอาล่ะเรารู้แล้วว่า ถ้าเราเผลอให้น้ำหนักน้ำโคลนน้อยกว่าความดันชั้นหินขณะขุด influx ก็จะเข้ามาที่ก้นหลุม influx ที่ว่า นี้ ถ้าเป็นน้ำ หรือ น้ำมันก็ไม่เท่าไร เพราะความหนาแน่นมันก็พอๆกับน้ำโคลน ถ้าเข้ามาน้อยๆก็ไม่เป็นไร น้ำหนักน้ำโคลนก็พอจะกดมันอยู่ใม่ให้ออกฤทธิ์ออกเดช

แต่ถ้าเป็นก๊าซล่ะ ก๊าซเบากว่าน้ำโคลนตั้งเยอะ แม้เข้ามาไม่มากแต่มันจะขยายตัว ก็ยิ่งทำให้น้ำหนักของน้ำโคลนเสียไป คราวนี้ของไหลที่จ่อรออยู่ในชั้นหินก็เตรียมเฮโลสาระพาเข้ามาแจมกับเพื่อนๆที่เข้ามาในหลุม

เมื่อ influx เข้ามาเรื่อยๆ ถ้าปิดหลุมทัน ก็จะทำให้ความดันที่ปลายท่อกรุด้านล่าง (casing shoe) หรือ ที่ปากหลุมเพิ่มมากขึ้นๆ จนชั้นหินที่ปลายท่อกรุแตก น้ำโคลนก็ไหลออกนอกหลุม (internal blow out) เข้าไปในชั้นหินตรงที่ปลายท่อกรุ หรือ ถ้าผิดหลุมไม่ทัน น้ำโคลนถูกดันพุ่งกระฉูดที่ปากหลุม (blow out) เกินความสามารถ (pressure rating) ของ BOP (อุปกรณ์ป้องกันการพลุ่ง)

คำถามคือ เรายอมให้ก๊าซเข้ามาในหลุมได้(ปริมาตร)เท่าไร ก่อนที่หลุมจะ blow out ใส่หน้าเราที่ปากหลุม หรือ ก่อนที่ชั้นหินที่ปลายท่อกรุแตกแล้วเสียน้ำโคลน

เจ้าปริมาตรที่ว่าข้างบนนี่แหละ เราเรียกเป็นศัพท์วิชาการในวงการเราว่า kick tolerance

ตอนแรกผมว่าจะเขียนเองจากความรู้ความเข้าใจที่ทำงานมา แต่คิดอีกที ทำไมต้องลำบาก มีคนเขียนไว้แล้วก็ลอกมาเลยดีกว่าไหม 555

เอาเป็นว่าผมย่อยมาให้จากเว็บไซด์นี้ Drilling formula ล่ะกันครับ แหล่งหากินเจ้าเก่าของผม

http://www.drillingformulas.com/kick-tolerance-concept-and-calculation-for-well-design/

Kick Tolerance

ให้ก๊าซเข้ามาได้เท่าไร ก่อนจะ blow out ใส่หน้าเรา

เราเริ่มด้วยนิยามแบบเป็นทางการก่อนก็แล้วกัน

“Kick tolerance is the maximum gas volume for a given degree of underbalance which the circulation can be performed without exceeding the weakest formation in the wellbore.”

Kick tolerance คือ ปริมาตรก๊าซที่มากที่สุดที่เข้ามาในหลุม ณ. ความต่างของความดันระหว่างชั้นหินและน้ำหนักน้ำโคลนหนึ่งที่เรายังสามารถหมุนเวียนน้ำโคลนได้โดยไม่เกินจุดที่อ่อนที่สุดของชั้นหินในหลุม

แปลแล้วงง กลับไปอ่านภาษาอังกฤษเข้าใจดีกว่าเยอะ 555 🙂

3 คำที่ต้องรู้ (และเข้าใจ) ก่อนไปต่อ … Kick intensity, Kick Volume and Maximum Allowable Shut In Casing Pressure” (MASICP)

เพื่อนๆที่รู้แล้วก็อย่าเพิ่งเบื่อนะครับ ขออธิบายเพิ่มให้กับมือใหม่นิสนุง

Kick intensity

มันคือความดันที่แตกต่างระหว่าง ความดันของชั้นหินที่เราคาดเอาไว้ที่ความลึกนั้นๆ กับ ความดันของน้ำโคลนที่เราวางแผนว่าจะใช้

ความดันที่ว่านั้นปกติหน่วยจะเป็น psi แต่ส่วนใหญ่ที่เรานิยมใช้กันจะเป็น EMW (Equivalent Mud Weight) คือ เทียบเท่าเป็นความหนาแน่นของน้ำโคลน ซึ่งหน่วยจะเป็นหน่วยความหนาแน่น เช่น

น้ำโคลน (หรือของเหลวอะไรก็ช่าง) ความหนาแน่น 10 ppg (ปอนด์ต่อแกลลอน – pound per gallon) อยู่ในหลุมลึก 1000 ฟุต ที่ก้นหลุมจะมีความดัน = 0.052 x 1000 ft x 10 ppb = 520 psi

สังเกตุว่า ถ้าย้ายข้างเอา ft มาหาร psi หน้าตาสูตรมันจะออกมาแบบนี้

0.052 x ppb = psi/ft

นั่นแปลว่า ถ้าเอา 0.052 คูณ ความหนาแน่นของของไหลใดๆที่มีหน่วยเป็น ppg ผลลัพท์คือ อัตราส่วนการเพิ่มขึ้นของความดัน หน่วยเป็น psi ต่อ ฟุต ค่าๆนี้เราเรียกว่า pressure gradient

เช่น ของเหลวความหนาแน่น 10 ppg จะมี pressure gradient = 0.052 x 10 = 0.52 psi/ft ถ้าของเหลวนี้อยู่ในหลุมลึก 1000 ฟุต ที่ก้นหลุมก็จะมีความดัน 0.52 x 1000 = 520 psi เป็นต้น

ถ้าคนที่คุ้นหน่วยเมตริกก็จะใช้สูตร ความดัน (psi) = 1.42 x ความลึก (m) x ความหนาแน่นของเหลว (SG ก็ g/cc นั่นแหละ)

ดังนั้น kick intensity = Max formation pressure (EMW) – mud weight

เช่น formation pressure สูงสุด = 13.5 ppg EMWเราใช้น้ำโคลนความหนาแน่น (ทั่วไปเราใช้คำว่าหนักแทน ไม่ค่อยถูกหลักฟิสิกส์เท่าไร แต่ก็ใช้กัน) 13 ppg

kick intensity = 13.5 – 13 = 0.5 ppg

พูดง่ายๆ kick intensity ที่ความลึกใดๆ คือ หลุม under balance อยู่เท่าไร ที่ความลึกนั้นนั่นเอง

งั้นผมถามโง่ๆ ว่าทำไมเราไม่ออกแบบหลุมเราให้มี kick intensity เป็น ศูนย์ล่ะ

ก็เรารู้อยู่แล้วว่าความดันหลุมจะสูงสุดเท่าไรที่ความลึกเท่าไรและความไม่แน่นอนของการประมาณโดยสุจริตคามหลักวิชาการเป็นเท่าใด เราก็วางแผนใช้น้ำโคลนให้หนักกว่าที่คาดการณ์ซิครับ

คำตอบแบบกำปั้นทุบดินคือ ใช่ครับ แต่ในทางปฏิบัติ ที่เรามานั่งคำนวน kick tolerance นี่ก็เพราะเราต้องการจำลองสถานการณ์ที่ว่า ถ้าเราขุดหลุมด้วยน้ำโคลนที่หนักกว่าความดันชั้นหินแบบสมเหตุผลแล้ว เช่น ความดันชั้นหิน 12 ppg เราก็ใช้น้ำโคลน 13 ppg แต่ถ้าคราวซวย เกิดชั้นหินมีความดัน 13.5 ppg ล่ะ เราก็จะ under blance (ขาดไป) 0.5 ppg

ดังนั้นพุูดภาษาบ้านๆ kick intensity คือ ตัวเลขที่บอกว่า เราจะให้เราซวยได้แค่ไหนในระหว่างขุดเจาะ

เราได้ kick intensity มาจากไหน

เปิดคู่มือการทำงานของบ.เลยครับ แต่ล่ะบ.จะมีค่าๆนี้ให้ใช้ในแต่ล่ะสถานการ์ของการขุดเจาะ โดยมากจะขึ้นกับประเภทของหลุม เช่น หลุมสำรวจ ก็จะกำหนดให้ใช้ kick intensity 1 ppg (ซวยได้ 1 ppg เป็นต้น) ถ้าหลุมพัฒนา ก็อาจจะแค่ 0.5 ppg

แน่นอนว่า ในการขุดหลุมสำรวจ เราให้เราซวยได้มากกว่าในการขุดหลุมพัฒนา เพราะถ้าเรายอมให้เราซวยได้มากกว่า เราก็จะป้องกันมันได้ดีกว่า (คอยดูต่อไปครับว่าผมหมายความว่าอย่างไร)

พูดให้ง่ายๆไปอีก kick intensity ก็คือ design factor หรือ safety factor อย่างหนึ่ง หรือ ตัวเลขกันเหนียว เผื่อเหลือเผื่อขาด นั่นแหละ

(ต่อไปนี้เวลาพูดหนึ่งความดัน ผมอาจจะจะใช้ 2 หน่วย ปนๆกัน คือ psi และ EMW ข้อดีของการใช้หน่วย EMW คือ เป็นค่าสัมพัทธ์ อยากรู้ความดันเป็น psi เท่าไรก็เอาความลึกไปคำนวนเอาตามสูตร แต่ถ้าใช้หน่วยเป็น psi ก็จะคือที่กำหนดความลึกเอาไว้แล้ว)

Kick Volume

ไม่มีไรมาก แปลตรงๆว่า คือปริมาณ influx ที่เข้ามาในหลุม และ อย่าที่เกริ่นไปแล้ว ในการคำนวนเรื่องการควบคุมหลุม (well control) เราจะสมมุติให้ influx นี้ เป็นก๊าซ เพราะว่าจะเป็นกรณีนี่แย่ที่สุดที่จะเกิดขึ้นได้ (ทำให้น้ำโคลนเสียน้ำหนักไปได้มากที่สุด เพราะมันเบาที่สุด)

Well Control แบบเบื้องต้น ง่ายๆ ชิลๆ ตามผมมาครับ เข้าใจได้ไม่ยาก

Maximum Allowable Shut In Casing Pressure (MASICP)

MASICP คือ ความดันในท่อกรุที่ปากหลุมที่มากที่สุดที่ทำให้ชั้นหินใต้ท่อกรุ (casing shoe) แตกรั่ว

ผมแปลได้งงบรรลัยเลย ไปอ่านภาษาอังกฤษดีกว่าเนอะ

Weakest formation point in the open hole is assumed to be at the shoe depth of the previous casing. The well bore will be fractured if a summation of hydrostatic and surface pressure exceeds the weakest pressure (Leak Off Test pressure). The maximum surface pressure before breaking the formation is called “Maximum Allowable Shut In Casing Pressure” (MASICP).

พูดถึงตรงนี้ต้องให้กลับไปอ่านเรื่อง SBT FIT LOT กันก่อน

SBT FIT LOT มันคืออะไร ต่างกันอย่างไร รู้ไปทำไม ช่วยอะไรเราได้

เอาล่ะ รู้จักพระเอกนางเอกตัวอิฉากันครับแล้ว (Kick intensity, Kick Volume and Maximum Allowable Shut In Casing Pressure) เราไปดูกันว่า เราจะคำนวนหา kick tolerance ได้อย่างไร

ผมขอยกตัวอย่างจาก Drilling Formula เลยล่ะกัน ขี้เกียจคิดตัวเลขใหม่ แต่จะตัดเอามาเป็นตอนๆ ไม่เหมือนต้นฉบับนัก เพื่อความเข้าใจเป็นขั้นๆไป

Previous casing shoe (9-5/8” casing) at 6,000’ MD/ 6,000’ TVD

Predicted formation pressure at TD (10,000’MD/10,000’TVD) = 14.0 ppg (ในชีวิตจริง วิศวกรรแหล่งกักเก็บ หรือ นักธรณีบอกเรามา)

Pore pressure uncertainty = 1.0 ppg (ในชีวิตจริง วิศวกรรแหล่งกักเก็บ หรือ นักธรณีบอกเรามา ไม่ก็เปิดคู่มือมาตราฐานการออกแบบหลุมเจาะของบ.เราเองว่า หลุมแบบนี้ให้มีความไม่แน่นอนได้เท่าไร)

Planned mud weight = 14.5 ppg (0.754 psi/ft) (ในชีวิตจริง เรานี่แหละคำนวนเอง)

Gas gradient = 0.1 psi/ft ( ในชีวิตจริง วิศวกรรแหล่งกักเก็บ หรือ นักธรณีบอกเรามา สังเกตุว่า โจทย์บอกมาเป็น pressure gradient ไม่ใช่ความหนาแน่นเป็น ppg แต่มันก็คืออย่างเดียวกัน จะได้ไหม 0.052 x ppg = psi/ft นั่นคือ 0.1 psi/ft = 0.052 x ppg อยากรู้ ppg ของก๊าซที่โจทย์ให้ก็จับ psi/ft หาร  0.052 ก็จะได้ 1.92 ppg)

LOT = 16.0 ppg EMW (สังเกตุหน่วยว่าเป็น ppg ไม่ใช่ psi ด้วยเหตุผลอย่างที่เรียนไปแล้วตอนต้น)

หน้าตาหลุมก็จะประมาณนี้

ความดันชั้นหิน 14.0 ppg ความไม่แน่นอน 1 ppg แสดงว่า ความดันชั้นหินที่อาจจะเจอได้คือ 14.0 + 1.0 = 15 ppg

เราจะใช้น้ำโคลนความหนาแน่น 14.5 ppg ในการขุด

Kick intensity = 15.0 – 14.5 = 0.5 ppg

แสดงว่าที่ก้นหลุม (ลึก 10000 ฟุต) ความดันนอกหลุมมากกว่าในหลุมอยู่ 0.5 ppg EMW แปลงกลับเป็น psi ก็ได้เท่ากับ 0.052 x 10000 x 0.5 = 260 psi … ขีดเส้นใต้ พักเอาไว้ก่อน

LOT = 16 ppg ที่ปลายท่อกรุด้านล่าง (casing shoe) แปลว่าอะไร

แปลว่า ถ้ามีของเหลวในท่อกรุที่มีความหนาแน่น 16 ppg อยู่เต็มท่อล่ะก็ ความดันเนื่องจากน้ำหนักของเหลวนั้นจะทำให้ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตกพลั๊วะพอดี

แต่จริงๆในท่อกรุมีน้ำโคลนที่มีความหนาแน่น 14.5 ppg ดังนั้น ความดันเนื่องจากน้ำหนักของเหลวนั้นจะยังไม่ทำให้ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตก

น้ำโคลนยังขาดความหนาแน่นอยู่ 16.0 – 14.5 = 1.5 ppg ถึงจะทำให้ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตก

นั่นแปลว่า ถ้าผมปั๊มความดันค่าๆหนึ่งที่ปากหลุม สมมุติว่า x psi  ที่ความดันนี้เทียบเท่ากับความหนาแน่นน้ำโคลนที่ขาดไป (1.5 ppg) ณ.ความลึกที่ปลายท่อกรุ (casing shoe depth ) ผมก็จะทำให้ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตกได้ จริงไหมครับ

(โจทย์บอกว่า casing shoe อยู่ที่ 6000 ฟุต)

ความดัน x psi ที่ว่านี้ ก็คือ 0.052 x 1.5 x  6000 = 468 psi … ขีดเส้นใต้ พักเอาไว้ก่อน

(สูตร Maximum Allowable Shut In Casing Pressure (MASICP) = (LOT – MW) x 0.052 x Shoe TVD)

เอาล่ะตอนนี้เราเอา underblance 260 psi ที่ขีดเส้นพักเอาไว้มาเทียบกับ MASICP 468 psi กัน

underblance 260 psi แปลว่าอะไร

แปลว่า ความดัน(เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำโคลน)ในหลุมที่ก้นหลุมน้อยกว่าความดัน(เนื่องจากของไหลในชั้นหิน)นอกหลุมที่ก้นหลุมอยู่ 260 psi

ถ้าเราปิดปากหลุมอยู่ แล้วเราเอา pressure gauge (มาตราวัดความดัน) ไปวัดคววามดันที่ปากหลุม เราจะอ่านมาตราวัดได้ 260 psi จริงไหม

MASICP 468 psi แปลว่าอะไร

แปลว่า ถ้าเราอัดความดันที่ปากหลุม 468 psi ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างจะแตก

สรุป (เบื้องต้น)

Kick intensity = 15.0 – 14.5 = 0.5 ppg ทำให้หลุม underbalance 260 psi แต่ยังไม่ทำให้ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตก เพราะ (260 < 468 psi)

ค่อยๆคิดตามนะครับ ต่อไปนี้สำคัญ และ ชวนให้งงเป็นยิ่ง

underbalance 260 psi ยังไม่ทำให้ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตก เพราะมันน้อยกว่า MASICP 468 psi แสดงว่า ถ้าหลุม underbalance เพิ่มอีก 468 – 260 = 208 psi คราวนี้ล่ะชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตกแหง๋ๆ

208 psi นี่แหละ สำมะคัญ เราจะใช้ค่าๆนี้มาหาว่าก๊าซต้องเข้ามายึดปริมาตราในหลุมเท่าไรที่ทำให้ก๊าซในหลุมสูงพอที่จะทำให้น้ำโคลนเสียความดัน “เพิ่มอีก” ขนาดนี้ (208 psi)

อ่านที่ผมทำตัวหนาทึบอีกรอบให้เข้าใจ

น้ำโคลนจะเสียความหนาแน่นไปได้ก็เมื่อมีของไหลที่ความหนาแน่นน้อยกว่าเข้ามาใช่ไหม

มามโนกันหน่อย

ภาพแรก หลุมเต็มไปด้วยน้ำโคลน ความดันก้นหลุม = 0.052 x 10000 x MW

ภาพที่สอง มีก๊าซเข้ามายึดก้นหลุมความสูง hg แสดงว่า น้ำโคลนเหลือความสูงแค่ 1000 – hg จริงป่ะ

ดังนั้น ความดันน้ำโคลนในภาพมโนที่สอง = 0.052 x MW x (10000 – hg)

และ ความดันก๊าซที่สูง hg ก็จะ = 0.052 x ความหนาแน่นก๊าซ x hg

ดังนั้น ความดันก้นหลุมในภาพมโนที่สองก็คือ ความดันน้ำโคลน(ที่สูง 10000 – hg) + ความดันก๊าซที่สูง hg

= [0.052 x MW x (10000 – hg)] + [0.052 x ความหนาแน่นก๊าซ x hg]

ความดันที่ลดลง (208 psi) คือความดันก้นหลุมของภาพมโนแรก – ความดันก้นหลุมของภาพมโนที่สอง (เอาสีส้ม – สีม่วง)

208 = 0.052 x 10000 x MW – [[0.052 x MW x (10000 – hg)] + [0.052 x ความหนาแน่นก๊าซ x hg]]

เรารู้มาแล้วว่า ถ้าเอา 0.052 x ความหนาแน่น จะได้ pressure gradient

208 = 10000 x mud gradient – 10000 x mud gradient + mud gradient x hg – gas gradient x hg

208 = 10000 x mud gradient – 10000 x mud gradient + mud gradient x hg – gas gradient x hg

ที่ระบายสีแดง แปลว่าเจ๊ากันไป เหลือแค่

208 = hg x (mud gradient – gas gradient)

hg = 208/(mud gradient – gas gradient)

โจทย์ให้ mud gradient กับ gas gradient มาเสร็จสรรพ

ความสูงของก๊าซ (hg) ที่ก้นหลุม = 208/(0.754 – 0.1) = 318 ฟุต

เย้ๆ รู้แล้วว่า ความสูงของก๊าซที่ก้นหลุมต้อง 318 ฟุต ถึงจะมีความดันลดลงอีก 208 psi อันจะทำให้ ชั้นหินที่ปลายท่อกรุด้านล่างแตก

โอยยย … ยุ่งดีไหม ที่ผมพยายามอธิบายมาทั้งหมด เพื่อให้พวกเราเข้าใจในฟิสิกส์ของสิ่งที่เกิดขึ้น ก่อนจะบอกว่าจริงๆแล้ว เราก็ใช้สูตร ใช้ตารางคำนวน หรือ software น่ะ

เปลี่ยนความสูงของก๊าซให้เป็นปริมาตร

เรานั่งอยู่บนปากหลุม เราจะรู้ได้ไงว่า เมื่อไร ก๊าซจะเข้ามาจนได้ความสูงที่ก้นหลุม 318 ฟุต เรามุดหลุมลงไปวัดความสูงนี้ไม่ได้นี่นา เราวัดได้แต่ปริมาตรน้ำโคลนที่ล้นเกินมาที่ปากบ่ออันเนื่องมาจากการที่ก๊าซเข้ามา ดังนั้นสิ่งที่เราต้องทำคือ เปลี่ยน 318 ฟุต ให้เป็นปริมาตร

ซึ่งเราต้องคำนวน 2 กรณี คือ กรณีที่ก๊าซอยู่ที่ก้นหลุม กับ ตอนที่ก๊าซมาจ่ออยู่ด้านล่างใต้ปลายท่อกรุ

เราจะทำได้ เราจะต้องรู้ข้อมูลเหล่านี้เพิ่ม ซึ่งเราก็ต้องรู้อยู่แล้วดิ เพราะว่าเราเป็นคนออกแบบหลุม ก้านเจาะ และ BHA เองนิ

Hole size = 8-1/2” Drill Pipe = 5” BHA + Drill Collar = 7” Length of BHA+Drill Collar = 400 ft

Annular capacity between open hole and BHA = 0.0226 bbl/ft

Annular capacity between open hole and 5” DP = 0.0459 bbl/ft

เอากรณีแรกก๊าซอยู่ที่ก้นหลุมก่อน

ปริมาตรก๊าซสีแดงๆนั่นก็คือ Annular capacity between open hole and BHA x Height of gas kick = 0.0226 bbl/ft x 318 ft = 7.2 bbl (บาเรล) … ขีดเส้นใต้พักเอาไว้ก่อน

กรณีที่สอง ตอนที่ก๊าซมาจ่ออยู่ด้านล่างใต้ปลายท่อกรุ

ปริมาตรก๊าซสีแดงๆนั่นก็คือ Annular capacity between open hole and 5″ DP x Height of gas kick = 0.0459 bbl/ft x 318 ft = 14.6 bbl (บาเรล)

แต่เดี๋ยว เดี๋ยวก่อน ช้าก่อน นั่นเป็นปริมาตก๊าซที่จ่ออยู่ด้านล่างใต้ปลายท่อกรุนี่นา

แต่เวลาเราวัดจากปริมาตรน้ำโคลนที่ล้นเกินที่ปากหลุม เราวัดตอนก๊าซก้อนนี้มันเข้ามาที่ก้นหลุมนิ ดังนั้น เราต้องเปลี่ยนปริมาตรก๊าซก้อน 14.6 bbl นี้ ให้ไปอยู่ที่ก้นหลุมซิว่ามันจะมีปริมาตรเท่าไร เพราะนั้นจะคือปริมาณที่เราวัดมันจริงๆตอนมันแอบเข้ามา จริงไหม

ทำไงดี … จำฟิสิกส์ม.ปลายได้ไหม กฏของก็าซ P1V1/T2 = P2V2/T2

ในที่นี้เราติต่าง (จริงๆก็แบบนั้นเป็นส่วนใหญ่ในทางปฏิบัติ) ว่า T1 = T2 ดังนั้น P1V1 = P2V2

*เราสมมุติให้ก๊าซ ไม่เปลี่ยน compressibility ที่ความดันต่างกัน และ ก๊าซไม่ละลาย (solubility) เข้าไปปนกับน้ำโคลน อีกด้วย การสมมุติแบบนี้ ทำให้ได้ค่าปริมาตรที่รับได้ น้อยกว่า ถ้าเอา compressibility และ solubility ของก๊าซมาคิดด้วย นั่นคือ เราได้ค่าที่ปลอดภัย – conservative แต่ถ้าคิดแบบนี้ทำให้ได้ค่าที่น้อยจนทำงานกันไม่ได้ ค่อยคำนวนใหม่โดยเอา compressibility และ solubility ของก๊าซมาคิดด้วย (ซึ่งจะทำให้ได้ค่ามากขึ้น)

… มาต่อๆ

ให้ 1 แทนตำแหน่งด้านล่างใต้ปลายท่อกรุ และ 2 แทนตำแหน่งที่ก้นหลุม

P1 = LOT pressure = 0.052 x 16 x 6,000 = 4992 psi โจทย์บอกมาหมดเลย เลื่อนจอขึ้นไปดูได้

V1 = 14.6 bbl ก็เพิ่งคำนวนได้ตะกี้นี้เองสดๆร้อนๆ

โจทย์บอกความดันชั้นหิน 14 ppg + กับความไม่แน่นอนอีก 1 ppg แสดงว่าตอนก๊าซเข้ามา ความดันก็ต้อง 14 + 1 = 15 ppg ใช่ป่ะ เราก็เอาเลขนี้แหละมาคำนวนหา P2 โดยใช้สูตรหากินเรานี่แหละ

P2 = ความดันตอนก๊าซเข้ามาที่ก้นหลุม = 0.052 x 15 x 10,000 = 7,800 psi

ดังนั้น V2 (ปริมาตรก๊าซ 14.6 bbl) ที่ก้นหลุม = (14.6 x 4992) ÷ 7800 = 9.3 bbl

ในทางปฏิบัติ การเปลี่ยนปริมาตรของก๊าซเนี้ย เราใช้ซอฟแวร์ ใช้โปรแกรมครับ เพราะว่ามีปัจจัยอื่นอีก เช่น ถ้าหลุมมีอุณหภูมิที่ไม่เท่ากันจริงๆ คุณสมบัติการขยายหรือหดตัวของก๊าซ (compressibility factor (Z)) ไม่สมบูรณ์ ชนิดของก๊าซ ความชื้นในก๊าซ บลาๆ เราก็คงใช้สูตร PVT แบบเบสิกๆไม่ได้ แต่ถ้าเป็นหลุมพัฒนาที่เรารู้ค่าก๊าซทุกอย่างหมดแล้ว เราก็สามารถใช้สูตรธรรมดากับตารางคำนวนก็พอไหว

มาดูเรื่องของเรากันต่อ …

9.3 bbl แปลว่า ถ้าก๊าซปริมาตร 9.3 bbl เข้ามาที่ก้นหลุมแล้วมันจะมีความสูง 9.3 / 0.0226 = 411 ฟุต (Annular capacity between open hole and BHA = 0.0226 bbl/ft) ก๊าซก้อนนี้เมื่อมันลอยขึ้นไปจ่ออยู่ด้านล่างใต้ปลายท่อกรุมันจะสูง 318 ฟุต ซึ่งทำให้เกิดความดัน under balance ส่วนต่าง 208 psi อันจะทำให้ชั้นหินที่อยู่ปลายท่อกรุด้านล่างแตกได้

ดังนั้น เมื่อเทียบกันแล้วกับกรณีแรกที่เราขีดเส้นใต้พักไว้ ก๊าซ 7.2 bbl ที่ทำให้เกิดความสูงก๊าซที่ก้นหลุม 318 ฟุต ซึ่งก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้ชั้นหินแตกได้ ไม่ต้องรอถึง 9.3 bbl หรอกจ้าาาา

ดังนั้น kick tolerance ที่เราจะต้องคอยวัดจากน้ำโคลนที่ไหลเกินมาที่ปากหลุมคือ 7.2 bbl ครับผม

Blow out

ทั้งหมดนั้นเราพูดถึง internal blow out คือ ชั้นหินใต้ท่อกรุด้านล่างแตก น้ำโคลน หรือ influx รั่วออกไปที่ชั้นหิน รั่วแล้วไปไหนล่ะ ผมก็ไม่รู้ อาจจะไปที่หลุมข้างๆ แหล่งกักเก็บข้างๆ หรือ อาจจะไหลไล่ไปตามขอบท่อกรุด้านนอกจนไปโผล่ที่ใต้แท่นหลุมผลิตเป็น blow out จริงๆ หรือ ไปโผล่ที่ชั้นน้ำบาดาล แม่น้ำ ลำคลอง

ดังนั้น ชั้นหินใต้ท่อกรุด้านล่าง (csing shoe) นั้น จึงทำหน้าที่ประหนึ่ง safety relief valve) ทำให้ น้ำโคลน หรือ influx ไม่ไปโผล่ที่ปากหลุม

แล้วทำไมเราจึงเห็นกรณี blow out พุ่งพรวดๆ จากปากหลุม กันอยู่ล่ะ

ที่เป็น internal blow out ได้ เพราะปิดหลุมทันไงครับ กลับไปดูสมมติฐานที่เราคำนวนกัน เราบอกว่าเราปิดปากหลุม แล้วก็คำนวนค่าโน้นค่านี่ ใช่ไหมครับ

ทีนี้ถ้าเราปิดปากหลุมไม่ทัน ไม่ว่าจะเพราะอะไรก็ตาม เช่น คำนวน kick tolerance ผิด  (มากกว่าที่ควร ก็เลยชะล่าใจ) ระบบวัดน้ำโคลนที่ล้นออกมาเสีย ทำให้วัดได้ผิด (น้อยกว่าที่ควร ก็ชะล่าใจอีก) คนเฝ้าระวังนั่งหลับ เผลอเรอ ฯลฯ influx มันก็ลอยละลิ่วมาโผล่ที่ปากลุมไงครับ

ถ้า influx เข้ามาเกิน kick tolerance แล้วเราปิดหลุมทัน จุดที่อ่อนที่สุดก็ใกล้ท่อกรุช่วงล่าง มันก็จะทำหน้าที่เป็น relief valve ไป

การวัด kick tolerance

อย่างที่คุยให้ฟังไปแล้วว่าเราวัดด้วยปริมาณน้ำโคลนที่ล้น หรือ เกินออกมา วัดกันที่ปากหลุม ทีนี้ก็ขึ้นกับเครื่องเคราและอุปกรณ์ต่างๆที่ปากหลุมล่ะว่าจะวัดได้แม่นสุดเท่าไร เช่น ต่ำกว่า 5 barrel วัดไม่ได้นะ เครื่องวัด ระบบการวัดมองไม่เห็น ไม่สามารถวัดได้ หรือ ความคลาดเคลื่อนของการวัดเริ่มจะมากขึ้นถ้าวัดอะไรที่น้อยๆขนาดนั้น เหมือนเอาไม้บรรทัดสเกลใหญ่ๆไปวัดของชิ้นเล็กๆ

เนื่องจากธรรมชาติของการวัดน้ำโคลนที่ล้นเกินออกมา เราวัดด้วยระดับน้ำโคลนในถังน้ำโคลน คือ ถ้าไหลเข้าถัง(มาจากในหลุม) กับ ถูกดูดออกเอาไปบำบัดแล้วปั๊มลงหลุมใหม่ พอๆกัน สูสีๆ ระดับน้ำโคลนในถังจะเขยิบไม่มากนัก ระบบการวัดด้วยลูกลอย หรือ เสียง หรือ อะไรก็แล้วแต่ก็พอวัดได้

มันก็มีอยู่ 2 ปัจจัยที่กำหนด ค่าต่ำสุดของ kick tolerance ที่จะวัดได้

1. ถังน้ำโคลนจะต้องนิ่งๆ ถ้าแกว่งไปมา ระดับน้ำโคลนในถังมันก็กระเพื่อม ยิ่งกระเพื่มมาก ยิ่งทำให้วัดแม่นได้ยาก นั่นคือ แท่นเจาะจำพวกลอยน้ำไงครับ drill ship Tender assisted หรือ Semi-sub แท่นโคลงตลอด แต่ถ้าเป็น jack up ประเด็นนี้ก็ไม่เกี่ยว เพราะเวลาขุด เราเอาขาลง ยกแท่นลอยขึ้นเหนือน้ำทะเล ความนิ่งก็ราวๆแท่นบกนั่นแหละ
2. ขนาด และ รูปทรงของถัง มโนนิดนะ ถัง 2 ใบ ใบแรก ทรงกระบอกพื้นที่ฐานเล็ก ความสูงมาก กับ ถังใบที่สอง พื้นที่ฐานใหญ่ ความสูงไม่มาก ถ้ามีปริมาตรน้ำโคลนไหลเข้ามากกว่าไหลออก เท่าๆกัน เช่น 3 barrels ถ้าอ่านค่าด้วยระดับน้ำโคลนที่สูงขึ้น ถังใบไหนจะอ่านค่าได้แม่นกว่ากัน

เห็นไหมครับ ถ้าเราเอาถังใบที่สอง ไปแกว่งๆโยนๆ การจะวัดระดับน้ำโคลนที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงให้แม่นๆนี่ยากชมัดเลย

ดังนั้น จะออกแบบหลุมก็ต้องคำนึงถึงปัญจัยพวกนี้ด้วย นอกจากที่เรามักจะไปมุ่งที่ แรงดึง แรงบิด ขนาดปั๊ม บลาๆ เรื่องความแม่นยำในการวัด kick tolerance ก็สำคัญไม่แพ้กันเลย

ดังนั้น ถ้าเราออกแบบหลุมแล้วคำนวนค่า kick tolerance ออกมาได้น้อยกว่าค่าที่แท่นขุดเจาะจะวัดได้ เช่น ในกรณีนี้ แท่นเจาะวัดได้แม่นอย่างต่ำแค่ 5 barrels แล้วเราคำนวน kick tolerance ออกมาได้ 4 barrels เราก็ไม่สามารถใช้แท่นเจาะนั้นเจาะได้ เราต้องออกแบบหลุมใหม่หรือเปลี่ยนแท่นเจาะฯ

เปลี่ยนแท่นเจาะคงยาก เพราะเรามักทำสัญญากันระยะยาว แถมต้องไปตบตีกับผู้ใหญ่และฝ่ายจัดซื้อ 555 งั้นเราเปลี่ยน kick tolerance ดีก่าเนอะ ทำไงดีล่ะ

คำตอบอยู่ในบทสรุปครับ

สรุป

สรุปง่ายๆ kick tolerance = MASICP – underbalance เนื่องจาก kick intensity

ปัจจัยที่มีผลต่อ kick tolerance

1. kick intensity ยิ่งมาก kick tolerance ยิ่งน้อย
   1. kick intensity คือ ผลต่างความดันชั้นหินที่มากที่สุด กับ ความดันเนื่องจากน้ำหนักน้ำโคลนที่เราใช้ขุด
2. Maximum Allowable Shut In Casing Pressure (MASICP) = (LOT – MW) x 0.052 x Shoe TVD … MASICP ยิ่งมาก kick tolerance ยิ่งมาก
   1. ชั้นหินใต้ท่อกรุตอนล่าง (formation at casing shoe) ยิ่งแข็ง LOT ยิ่งสูง MASICP ยิ่งมาก kick tolerance ยิ่งมาก
   2. ความหนาแน่นของน้ำโคลนที่ใช้ขุดยิ่งน้อย MASICP ยิ่งมาก kick tolerance ยิ่งมาก
   3. ท่อกรุยิ่งลึก TVD มาก MASICP ยิ่งมาก kick tolerance ยิ่งมาก
3. พื้นที่วงแหวนระหว่าง BHA หรือ Drill pipe กับหลุม (Annulas area) ยิ่งมาก kick tolerance ยิ่งมาก
   1. หลุมใหญ่ kick tolerance ยิ่งมาก
   2. BHA และ DP เล็ก kick tolerance ยิ่งมาก

ก็ไปหาวิธีเพิ่ม kick tolerance เอาก็แล้วกันพี่น้อง … 🙂

ปล. ปกติเราก็ใช้ซอฟแวร์ ใช้โปรแกรมน่ะครับ แต่เราก็ต้องรู้ที่มาที่ไปเสียก่อน ไม่งั้นเราอาจจะหลงทางได้ …

ผมทราบดีว่า มันยาก และ ออกจะงงๆสำหรับเพื่อนๆที่ไม่มีพื้นฐานมาทางนี้ แต่อย่าางไรก็ตาม ผมก็อยากเขียนเอาไว้ เพื่อให้พวกเราได้ทราบเป็นแนวๆในเชิงแนวคิดก็พอว่าเราทำงานอะไรกันอย่างไร เราเป็นวิศวกรนะ ไม่ใช่วิศวกะ (คือ กะ กะ เอา 555)

สวัสดีปีใหม่ 2020 คร๊าบบบบบบบบบบบ …..

• Facebook
• Twitter
• Line