Mud viscosity and flow regime EP2 ปัญหาปวดหัว drilling engineer

• Facebook
• Twitter
• Line

Mud viscosity and flow regime EP2 ปัญหาปวดหัว drilling engineer – ตอนที่แล้ว EP1 เราพูดถึงความหนืดไปแล้วว่ามันคืออะไร แบ่งเป็นกี่ประเภท น้ำโคลนของเราเป็นของเหลวแบบไหน

Mud viscosity and flow regime EP1 ปัญหาปวดหัว drilling engineer

ความหนืดแต่ล่ะแบบมีที่ใช้อย่างไรในงานของเรา และ ปิดท้ายด้วยเครื่องมือวัดความหนืดน้ำโคลนแบบคลาสิกในวงการ

นั่นคือสภาพที่ของเหลวมันอยู่เฉยๆนิ่งๆ EP2 นี้ จะคุยว่า ถ้ามันเริ่มขยับไหลล่ะ มันจะมีการไหลได้กี่แบบ และ แต่ล่ะแบบมีการใช้งานอย่างไรในการขุดเจาะหลุมของเรา

Mud viscosity and flow regime EP2

ปัญหาปวดหัว drilling engineer

รูปแบบการไหลของของไหลเราเรียกว่า flow regime

การไหลของของไหลแบ่งเป็น 3 รูปแบบใหญ่ๆ

• Block flow (uniform flow)
• Laminar flow
• Turbulent flow

Block flow (Uniform flow)

ถ้าหนึ่งโมเลกุลของของไหลเหมือนทหาร 1 คน uniform flow จะอารมณ์ทหารเดินสวนสนามบนถนนน่ะครับ หน้ากระดานตรงแป๊ะๆ ไม่แซงกัน

การไหลแบบนี้โดยมากจะเป็นการไหลแบบช้าๆ ท่อใหญ่มากๆ หรือ พื้นที่เปิด เช่น อากาศ

Laminar flow

ถ้าหนึ่งโมเลกุลของของไหลเหมือนนักวิ่ง 1 คน มีนักวิ่งหลายๆคนอยู่บนถนน

laminar flow คนวิ่งเร็วให้มาวิ่งกลางถนน คนวิ่งช้าสุดให้ไปอยู่ขอบถนนด้านใดด้านหนึ่งลดหลั่นกันไป ไม่มีใครแซงใคร

ส่วนมากของไหลในท่อจะเป็นแบบนี้ครับ ที่โมเลกุลของไหลที่ช้าสุดจะอยู่ขอบท่อ เพราะ condition boundary ตอนเรา integrate หา velocity profile เราต้องให้ความเร็วโมเลกุลที่ติดท่อ เท่ากับ ศูนย์

Turbulent flow

การไหลแบบนี้จะเหมือนกับฝูงคนกำลังหนีออกจากตึกที่ไฟไหม้ครับ หรือ เหมือนผึ้งแตกรัง

วิ่งสะเปะสะป่ะ ชนโน้นนี่ ชนกันเอง เหยียบกันเอง บางคนก็วิ่งย้อนหลังกลับไปเก็บของ อะไรประมาณนั้น

Application (การนำไปใช้งาน)

เอาเท่าที่ความรู้หางอึ่งผมก็แล้วกันนะครับ

Uniform flow เนี้ย อย่างที่ทราบๆ มันไม่ค่อยเกิดขึ้นในท่อเล็กๆ งานของเรามันก็เกี่ยวกับท่อ กับ หลุม อะไรที่มันเป็นทรงกระบอกยาวๆเสียด้วย

ดังนั้น ถ้าจะเอาที่ใกล้เคียง uniform flow ที่สุดก็น่าจะเป็น laminar flow ที่ปั๊มช้าๆ

เราใช้ตอนที่เราต้องการเทที่ของเหลวอย่างหนึ่งด้วยของเหลวอีกอย่างหนึ่ง (displacement) แบบเนียนๆ คือ ค่อยๆปั๊มของเหลวอย่างหนึ่งลงท่อเพื่อไปผลักของเหลวอย่างหนึ่งออกไปอีกด้าน

นั่นคือทางทฤษฏ๊ เอาเข้าจริง เราก็ไม่ได้ต้องการเนียนอะไรขนาดนั้น เราก็ปั๊มๆไปนั่นแหละ (ฮา)

Laminar flow นี่ เราใช้เยอะกว่า เพราะเป็นการไหลที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ใช้พลังงานน้อยที่สุดแต่ของไหลเคลื่อนที่จะจาก ก. ไป จุด ข. ได้ไวที่สุด

Turbulent flow ใช้ตอนไหนหว่าาา อ้อ นึกออกแล้ว ใช้ตอนให้น้ำโคลนหอบพัดเอาเศษหินที่ได้จากการเจาะขึ้นมาปากหลุมไง

การไหลมันไม่มีประสิทธิภาพในเชิงย้ายของเหลวขากจุด ก. มาจุด ข. เพราะใช้พลังงานปั๊มเยอะ แต่โมเลกุลของเหลวมันวิ่งมั่วไปหมด ไม่ไปข้างหน้าอย่างมีระเบียบ

แต่ในความไม่มีระเบียบนั้น มันก็เคลื่อนที่ไปมาหมุนวนกวาดเอาเศษของแข็ง (เศษหิน) ฝุ่น ต่างๆ ขึ้นมาได้ดี

แล้วจะรู้ได้ไงว่าตอนนี้มันไหลแบบไหน

นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Reynold ได้ทำการทดลองแล้วพบว่า รูปแบบการไหล (flow regime) มีความสัมพันธ์กับ อัตราส่วนระหว่าง แรงเฉื่อย (inertia force) กับ แรงต้านทานที่เกิดจากความหนืด (viscous force)

ตะแกเลยเอาชื่อแกเป็นชื่ออัตราส่วนนี้เสียเลย

Re = แรงเฉื่อย (inertia force) / แรงต้านทานที่เกิดจากความหนืด (viscous force)

ที่เหลือก็แทนค่าไปๆมาๆด้วยคำจำกัดความของ แรงเฉื่อย และ แรงต้านทานฯ ที่ว่า ได้สูตรมาเป็น ตามรูปข้างล่างนี่แหละครับ

• Rho = ความหนาแน่นของของไหล
• Vavg = ความเร็วเฉลี่ยของของไหล
• D = เส้นผ่าศูนย์กลางท่อ
• Mu = Plastic Viscosity (ความหนืด)

แน่นอนว่านี่เป็นสูตรง่ายๆ ของเหลวชนิดเดียว (ไม่แยกขั้น ไม่ผสม) ท่อกลมเดี่ยว แต่ถ้าของเหลวผสม (multiphase flow เช่น น้ำผสมน้ำมัน ผสมก๊าซ) หรือ ท่อซ้อนท่อ ท่อซ้อนอยู่ในหลุม ท่อขนาดต่างๆกันมาต่อกัน บลาๆ

ไม่คำนวนมือหรอกครับ อิอิ ใช้ Hydraulic software เอาดีกว่า 🙂

ดังนั้น เวลาออกแบบการทำงานต่างๆที่ต้องพึ่งการรูปแบบการไหล เราก็ต้องคิดดีๆ ว่าจะให้ของเหลวนั่น ความหนาแน่นเท่าไร ท่อขนาดไหน ความหนืดเท่าไร และ หน้างานต้องปั๊มแรงปั๊มเบาประมาณไหน

เอาล่ะ จบ EP2 ลงจนได้ …

อยากรู้เรื่องอะไรก็ไถ่ถามมาทางอีเมล์ nongferndaddy@hotmail.com กันได้นะครับ 🙂

• Facebook
• Twitter
• Line