Land Tubing in Compression or in Tension

• Facebook
• Twitter
• Line

Land Tubing in Compression or in Tension – อ่านเจอคำนี้ใน DDR (Daily Drilling Report) แล้วเคยสงสัยไหมว่ามันแปลว่าอะไร

Daily Drilling Report รายงานการขุดเจาะประจำวัน

มา มา จะเล่าให้ฟัง … ท่อยาวๆเนี้ย ไม่ว่าท่ออะไรก็ตาม คิดถึงท่อประปาสีฟ้าๆยาวสักเมตรนึงก็ได้ ถ้าเอามาตั้งตรงๆกับพื้น จุดปลายท่อที่ติดกับพื้นมากที่สุด คือ จะรับนน.ของทั้งท่อ ส่วนปลายบนสุดที่ติดกับอากาศจะไม่รับนน.อะไรเลย

Land Tubing in Compression or in Tension

จุดต่างๆในท่อก็เช่นกัน เช่น จุดตรงกลางท่อ ก็จะรับนน.ของท่อที่อยู่เหนือมันขึ้นไป

แปลว่า ทุกจุดของท่อถูกกด (compress) หมดทั่วหน้า แค่ว่ากดมากกดน้อยเท่านั้นแหละ

จุดที่อยู่บนสุดของท่อ ไม่รับนน.อะไรเลย และ ก็ไม่โดนดึงด้วย เราเรียกจุดนั้นว่า จุดสมดุล หรือ Neutral Point

ทีนี้ ถ้าท่อนี้มีปิโตรเลียมร้อนๆไหลผ่าน ท่อนี้ก็จะยืด (thermal expansion) ถ้าปลายท่อด้านบนถูกจับตรึงไม่ให้ขยับ ท่อก็จะเกิดแรงเค้นเนื่องจากการขยายตัวเพราะความร้อน (thermal stress) ถ้าทุกอย่างเนียนนวลเสมอกัน (homogeneous) แรงเค้นก็จะกระจายไปเท่าๆกันทั้งบนและล่าง

เช่น ท่อหนัก 10 กก. ก่อนมีแรงเค้น ข้างล่างสุดรับไปเต็มๆ 10 กก. ข้างบนลอยเฉยๆ ก็ 0 กก. แรงเค้นจากการขยายตัวเพราะความร้อน 4 กก. ข้างล้างก็รับเพิ่ม 2 กก. เป็น 12 กก. ข้างบนที่โดนจับตึงไม่ยอมให้ขยับ ก็จะมีแรงดันขึ้นไป 2 กก. ทั้งๆที่ท่อหนักเท่าเดิมคือ 10 กก. แต่น้ำหนัก(แรง)ปรากฏที่ปลายทั้งสองด้านที่ตรึงกับที่เพิ่มขึ้น(ในทิศทางตรงกันข้าม)

ถ้าแรงเค้นมันมากขึ้นๆ ท่อก็จะโก่ง (buckle) หรือ packer อาจจะรูดเคลื่อน (slip) ข้อต่อท่อ (coupling) อาจจะร้าวรั่ว ฯลฯ นั่นคือเหตุผลที่เราไม่ต่อรางรถไฟให้ชนจนกันพอดี เหลือช่องให้เหล็กรางรถไฟขยายตัวเวลามันร้อน อาจจะเพราะตากแดด หรือ โดนล้อรถไฟเสียดสีตอนรถไฟวิ่งผ่าน

แต่ท่อผลิตเราทำแบบนั้นไม่ได้นิ ข้างล่างก็โดนยึดไว้ด้วย packer ด้านบนก็โดนตรึงไว้ด้วย hanger (ที่อยู่ใน Wellhead) อย่างรูปข้างล่าง

ดังนั้นเวลาติดตั้ง (land tubing) เรจะต้องเผื่อเอาไว้ เช่น ถ้าเราคำนวนแล้วว่าพอมันร้อนมันจะขยายออก 40 ซม. ตอนเราติดตั้งเราก็ยืดมันออก 40 ซม. แล้วค่อยติดตั้งมัน (landing) เข้ากับ wellhead นั่นคือ เราติดตั้งแบบให้มีแรงดึงในท่อ (land in tension)

ทีนี้กลับกันล่ะ ถ้าไม่ใช่หลุมผลิตปิโตรเลียม แต่เป็นหลุมอัดน้ำ (Water Injector) ก็กลับปรากฏการณ์กัน

น้ำเย็น ท่อจะหด ถ้าเราไม่เผื่อท่อหดเลย พออัดน้ำลงไป ท่อก็จะเกิดแรงดึง (tension) packer อาจจะรูดเคลื่อน (slip) ข้อต่อท่ออาจจะร้าวรั่ว hanger seal รั่ว ฯลฯ ปัญหาตามมาอีก

ถ้าคิดว่าท่อมันจะหด 50 ซม. ตอนติดตั้งเราก็กดมันไว้ล่วงหน้าเลย (land in compression) 50 ซม.

ถ้าคิดว่าท่อมันจะยืด 50 ซม. ตอนติดตั้งเราก็ยืดมันไว้ล่วงหน้าเลย (land in tension) 50 ซม.

ที่ว่ามาทั้งหมดนี่ คือ เอาภาพใหญ่ๆให้เข้าใจง่ายๆนะ

ถ้าเป็นหลุมน้ำมัน ขุดมาแบบ fit for purpose จริงๆ แบบ จักรยานไม่มีเกียร์ มันก็ง่าย เพราะน้ำมันอุณหภูมิไม่มาก มีแค่ packer ท่อผลิต และ hanger เป็น text book case ใช้ปากกาเครื่องคิดเลขได้ ชิวๆ

ชีวิตจริงวิศวกรหลุมเจาะต้องคำนวนว่า ในชั่วชีวิตหลุม (well life) เนี้ย ท่อผลิตมันจะยืดจะหด มากสุดเท่าไร

ที่ผมใช้คำว่า “ชั่วชีวิตหลุม” เพราะ หลุมๆหนึ่ง ไม่ใช่ว่า เสร็จแล้วหลุมจะผลิต หรือ อัดน้ำ อย่างเดียว ไปตลอดชีวิตของมัน มีกิจกรรมอีกล้านแปดที่เกี่ยวกับหลุม ที่แล้วแต่จะออกแบบมาให้มันต้องเจออะไรบ้าง เช่น …

• … Well Conversion ตอนแรกผลิต ผลิตหมด แล้วจะเปลี่ยนไปเป็นหลุมอัดน้ำ โดยใช้ท่อผลิตเดิม (ไม่ workover)
• … Coil Tubing intervention คือ ลงไปทำความสะอาดหลุม ทดสอบหลุม อื่นๆ สารพัด
• … ทดสอบผลิต (Well Test) ทดสอบอัดน้ำ (Injection Test) ที่อัตราการผลิต อัตราการอัดน้ำ ต่างๆกัน
• … ทดสอบความดัน (Pressure Test), อัดเคมี (Chemical/ Acid Stimulation) ลงไปล้างหลุม ฯลฯ

โอ้ย .. อีกล้านแปด เดี๋ยวยืด เดี๋ยวหด ไปตลอดชั่วชีวิต

อีกอย่าง completion string ทั้งยวง ไม่ได้มีแต่ท่อผลิตล้วนๆ ยังมี อุปกรณ์การผลิต (completion equipment) อีกล้านแปด ที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (Thermal Expansion Coefficient) ที่ไม่เท่ากัน

สรุป เราซื้อซอฟแวร์มาใช้ครับ เพื่อคำนวนให้เราว่า สาระตะเบ็ดเสร็จแล้ว ชั่วอายุหลุมเนี่ย มันจะยืด หรือ หด มากสุด กี่เมตร กี่เซ็นฯ แล้วตอนติดตั้ง (landing) เราก็เผื่อชดเชยตามนั้น

อย่างที่บอกพวกเราตลอดมาว่า ซอฟแวร์มันก็แค่เครื่องคิดเลขราคาแพง เรากรอกค่าขยะ สมมุติฐานขยะ มันก็คำนวนขยะมาให้เรา

Engineering Sense ต้องมีครับ อะไรสัมพันธ์กับอะไร เชิงเส้น กำลังสอง กำลังสาม แปรตาม แปรผกผัน หรือ ไม่เกี่ยวกันเลย ฯลฯ วิศวกรขุดเจาะต้องแม่น กฏพื้นฐานต่างๆทางฟิสิกส์ ไฮดรอลิกส์ เทอร์โมไดนามิกส์

เหมือน Business Sense ในบทความหนึ่งที่ผมเคยเขียนไว้ เถ้าแก่จะต้องรู้ว่างานวิจัยราคาหลักล้านที่จ้างที่ปรึกษาทำนั้น ผลมันน่าจะถูกหรือน่าจะไม่ถูก

สรุปง่ายๆ … คำนวนก่อนว่า ตลอดชั่วชีวิตหลุมเนี้ย ท่อผลิตจะยืด จะหด มากสุดเท่าไร

ถ้าทั้งทั้งยวง (ท่อผลิต อุปกรณ์ผลิต packer, hanger, ฯลฯ) มันทนได้ ก็ไม่ต้องไปชดเชยอะไรมัน ติดตั้งแบบ neutral ไปต่อไปกดเผื่อ หรือ ยืดเผื่อ

แต่ถ้าดูแล้วว่ามีส่วนหนึ่งที่อ่อนแอสุดทนไม่ได้ในสภาวะที่ยืดสุด หรือ หดสุด เนื่องจากอุณหภูมิ และ ความดัน ระหว่างชั่วชีวิตหลุม ตอนติดตั้งก็เผื่อ

ถ้ามันจะหดกี่เมตร ก็กดเผื่อไปเท่านั้นเมตร

ถ้ามันจะยืดกี่เมตร ก็ยืดเผื่อไปเท่านั้นเมตร

เข้าใจตรงกันเด้อ …

---

• Facebook
• Twitter
• Line