Tangible results show big data transform. Oilfield เราถึงเวลาเปลี่ยนแปลง?

• Facebook
• Twitter
• Line

Tangible results show big data transform. Oilfield เราถึงเวลาเปลี่ยนแปลง? – IADC (International Association of Drilling Contractors) เป็นการรวมตัวของผู้รับเหมาในวงการเราที่เป็นที่น่าเชื่อถือ มีบทความทางวิชาการ (technical paper) และ การจัดอบรมสัมนา นิทรรศการ อะไรต่างๆมากมายที่น่าสนใจ เข้าไปดูในเว็บไซด์ได้ครับ

วันนี้บังเอิญว่างๆได้อ่านบทความหนึ่งที่ได้มีการบรรยายไว้ที่งาน OTC 2019 (Offshore Technical Conference) เกี่ยวกับการนำเอา big data มาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในการขุดเจาะสำรวจและผลิตปิโตรเลียม โดย Clay Williams, National Oilwell Varco (NOV) Chairman, President and CEO

ก็เลยเอามาเล่าแบ่งปันกันว่าตอนนี้โลกของเราไปถึงไหนต่อไหนกันแล้ว …

Tangible results show big data transform.

Oilfield เราถึงเวลาเปลี่ยนแปลง?

ที่มา … http://www.drillingcontractor.org/tangible-results-show-big-data-is-already-transforming-todays-oilfield-52378

คุณ Clay Williams ยกตัวอย่าง 3 เรื่องที่ NOV ได้ทำเอาไว้ (ผมย่อมาให้ฟังล่ะกัน ถ้าอยากอ่านฉบับเต็มก็ในลิงค์ข้างบนครับ มีรายละเอียดน่าสนใจมากมาย) ถึงจะเป็นการโฆษณาแฝง แต่ถ้าเราทำใจให้กลางๆ เราก็สามารถแยกแยะ เอาส่วนที่ดีๆเป็นประโยชน์มาประดับสมองเราได้

Stuck Pipe Prediction

เล่าตามท้องเรื่องก่อนนะครับ … (เดี๋ยวจะมีภาคความเห็นผมต่อท้ายทีหลัง)

ขั้นตอนหนึ่งของการขุดหลุมน้ำมันที่เรียกว่า shale oil บนบกในอเมริกานั้น จะต้องเอา coil tubing ติดหัวเจาะ ลงไปขุด bridge plug

หน้าตา coil tubing ก็ประมาณนี้ครับ

มันก็คือท่อสแตนเลสขนาด นิ้วกว่าๆม้วนๆใส่ drum แล้วเอาหัวขุดกับไฮดรอลิคมอเตอร์ติดไว้ตรงปลาย หย่อยลงไปในหลุม แล้วปั๊มของเหลวลงไปปั่นหัวขุด นั่นแหละครับ (อธิบายแบบย่อๆสุดๆ)

แต่ก่อนจะไปเล่าถึงปัญหาและการแก้ไข ขอเล่าให้ฟังเรื่อง stuck pipe ซะหน่อย จะได้เข้าใจบริบทกัน

Stuck pipe

ภาษาบ้านๆเราเรียกว่า ก้านติด นั่นแหละครับ

ปกติแล้วคำว่า stuck pipe เรารวมไปถึงท่อทุกประเภท เช่น ท่อกรุ และ ท่อผลิตด้วย มันคืออาการที่ดึงท่อหรือก้านเจาะขึ้นมาไม่ได้ (แต่อาจจะหย่อนลงไปได้ แต่ถ้าหย่อนลงไม่ได้ด้วย เราจะเรียกว่า pipe held up/ hold up)

ถ้าเปิดตำรา หรือ กูเกิล จะเห็นว่า อาการท่อติดเนี้ยแบ่งเป็นหลายประเภท แต่ในบริบทนี้ ผมแบ่งของผมเองเป็น 2 ประเภท ไม่มีในตำราไหนแน่นวลลลลล

แบบค่อยเป็นค่อยไป

การติดแบบนี้จะมีสัญญานล่วงหน้าบอกใบ้ให้เรารู้ว่า เฮ้ย ถ้า(มึง)ไม่ทำอะไรสักอย่าง เดี๋ยวกู(ก้าน)จะติดนะเว้ย 

หลุมไม่สะอาด (poor hole cleaning)

กรณีที่การติดของก้านเจาะ/หัวเจาะแบบนี้เกิดขึ้น เพราะมีเศษหินที่เกิดจากการขุดตกค้างที่ก้นหลุมสะสมมากเกิดไปจนก้านเจาะหัวเจาะติด (cutting overload – poor hole cleaning) ซึ่งอาจจะเป็นเพราะ ปั๊มน้ำโคลนไม่เร็วหรือมากพอ (insufficient flow) ทำให้เอาเศษหินขึ้นมาไม่ทัน

ไม่ก็ขุดเร็วเกิ้น การขุดเร็วทำให้เกิดเศษหินเยอะกว่าน้ำโคลนจะเอาเศษหินขึ้นไปปากหลุมทัน

การติดแบบนี้ ค่อนข้างทำนายได้ เพราะการเจาะมันจะฝืดขึ้นเรื่อยๆ (แรงบิด – torque – ค่อยๆเยอะขึ้น เพราะต้องเอาชนะแรงเสียดทานของเศษหินที่ถมก้านเจาะที่ก้นหลุม) ดึงก้านขึ้น ก็ใช้แรงมากขึ้น (drag) หรือ ที่เรียกว่า torque and drag เยอะขึ้น นั่นเอง

ถ้ายังไม่สามารถเอาเศษหินที่เกิดจากการเจาะออกไปจากก้นหลุมได้ torque and drag ก็จะเพิ่มเรื่อยๆจนถึงจุดหนึ่งมันก็ติดแหง็ก นั่นแหละ

ก้านเจาะ/ท่อ ถูกน้ำโคลนอัดติดพนังหลุม

กรณีนี้ ก้านหรือท่อติดเกิดจากน้ำหนักน้ำโคลนในหลุมมากกว่าความดันในชั้นหินมากๆจนดันให้ก้านเจาะติดผนังหลุม ที่เราเรียกว่า differential stuck

การติดแบบนี้ ท่อหรือก้านเจาะจะค่อยๆถูกดูดไปติดผนังหลุมทีล่ะนิดๆ จนในที่สุด จะขยับไม่ได้เลย

การติดสองแบบนี้ (hole cleaning , differentical) ทำนายทายทักได้ เพราะว่า มันค่อยๆหนืด torque and drag ค่อยๆเพิ่มๆ

โดยทั่วๆไป เราจำลอง torque n drag ไว้ก่อนแล้ว (T&D simulation) ว่า ตลอดช่วงการขุด torque n drag ความจะหน้าตาเป็นไง เราก็สามารถใช้ค่าที่จำลองไว้มาเป็นไม้บรรทัดได้ว่า ขณะนี้สถานการณ์เป็นไง จวนจะติดหรือยังเป็นต้น

เช่นตัวอย่างข้างบนนี้ก็จำลอง Hook load (แรงที่ใช้ในการดึงก้านเจาะ) ไว้หลายๆสถานการณ์ แล้วพอเจาะจริงก็เอามาจุดๆเทียบดูว่า เป็นไปตามสถานการณ์ไหน แล้วมันล้อไปกับค่าที่จำลองได้ไหม

ถ้าค่าจริงๆมันแหล่มออกมา แปลว่า มีอะไรไม่ชอบมาพากลล่ะ หยุดการเจาะด่วน แล้ว ไปหาสาเหตุ แล้วก็แก้กันไปตามเหตุปัจจัยที่เจอ (หรือเดา 555)

แบบไม่มีปี่มีขลุ่ย

แต่ถ้าเป็นการที่ก้านเจาะหัวเจาะติดด้วยกรณีอื่นๆ เช่น ชั้นหินถล่มลงมา (caving) หลุมสึกด้านเดียว (Key seat), Shale swelling, Wellbore collapse Plastic-flowing formation (i.e., salt), Bridging ฯลฯ จะไม่สามารถทำนายได้เลย เพราะจู่ๆมันก็(ซวย)เกิดขึ้นเอง

แถมหน่อยว่า ถ้าท่อติดแล้วต้องทำอย่างไร และ เอาจริงๆการติดมีกี่แบบ รู้ได้อย่างไรว่าติดที่ตรงไหน แก้ปัญหาอย่างไร บลาๆ ตามลิงค์เลยครับ

Stuck Point Free Point indicator (SIT/ FPIT) และ BO (Back Off)

Stuck Point Free Point indicator (SIT/ FPIT) และ BO (Back Off)

กลับมาที่เรื่องของคุณ Clay Williams คุยว่า NOV ช่วยได้เรื่องนี้ โดยยกกรณีของ coil tubing ที่มีมอเตอร์กับหัวเจาะอยู่ในหลุม

ปัญหาก็คือบางครั้งทั้งหัวขุด หรือ มอเตอร์ มันเกิดติด (stuck) อยู่ในหลุม หมุนก็ไม่ได้ ดึงก็ไม่ขึ้น ทำให้ต้องดึงให้ขาดและทิ้งมอเตอร์และหัวขุดไว้ก้นหลุม เดือดร้อน ต้องหาวิธีกู้ (fishing) ขึ้นมา แน่นอนว่า เงินทั้งนั้นที่เสียไป น้ำมันก็ไม่ได้ตามที่วางแผนไว้ ไหนจะเสียเงินเสียเวลากู้ขึ้นมาอีก บลาๆ

NOV กับพรรคพวก (บ.software) เอาอุปกรณ์ตรวจวัดต่างๆ (sensors) ติดไว้ที่มอเตอร์และหัวเจาะ เพื่อวัดค่าต่างๆระหว่าการขุด เช่น แรงบิด อัตราการไหลของเหลวที่ใช้เจาะ แรงดึง แรงกด บลาๆ แล้ว เอาค่าเหล่านั้นมาประมวลผล เพื่อที่จะบอกว่า coil tubing ที่กำลังขุดๆอยู่นั่น มีความเสี่ยงแค่ไหนที่จะติด

เมื่อรู้ว่าเสี่ยงที่จะติด ก็จะได้ เปลี่ยนวิธีการที่ขุดซะ เลี่ยงจะได้ไม่ติด อะไรทำนองนั้น

เนื่องจากเป็นผลงานของ บ.ตัวเอง (NOV) คุณ Clay Williams ก็บอกว่าหลังจากนั้นแล้ว ก็ไม่ coil tubing ก็ไม่ติดอีกเลย

เนื้อหาก็ประมาณนี้ รายละเอียดตัวเลขต่างๆที่น่าสนใจ ไปอ่านเพิ่มเติมเอาเองในลิงค์ข้างบนที่ให้ไว้

ส่วนที่ผมจะขยายความให้ความเห็นเพิ่มก็คือ หลักการนี้ไม่ได้ใช้กับ coil tubing อย่างเดียว ใช้กับการขุดปรกติๆโดยใช้ก้านเจาะก็ได้ เรามีอุปกรณ์ตรวจวัดต่างๆ (sensors) ติดไว้ที่มอเตอร์และหัวเจาะชั้นหินอยู่แล้ว

แต่ประเด็นก็คือการทำนายความเสี่ยงที่จะติดแบบนี้มีข้อจำกัดบางประการ

อย่างแรกเลย จะทำนายทายทักได้ เฉพาะการติดแบบแรก (แบบค่อยเป็นค่อยไป) ไม่สามารถใช้กับการติดแบบหลังได้

อย่างที่สอง การทำนายทายทักนั้น ทำโดยแบ่งข้อมูลในอดีตออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกเอามาสร้างตัวแบบทำนาย (predictive model) อีกส่วนเอาไว้ทดสอบตัวแบบที่คิดขึ้นมาได้

แล้วเอาข้อมูลที่ได้จากเครื่องวัดต่างๆ (อัตราการไหล แรงบิด ความเร็วรอบ ฯลฯ + ก้านเจาะติดหรือไม่) เข้าไปหาความสัมพันธ์เชิงสถิติหลายๆแบบ (models – decision tree, neural network, deep learning, etc.) ใช้สารพัดเทคนิค เพื่อจะดูว่า ผลที่ได้จากการวัด (ตัวแปร) อะไร มีพฤติกรรมแบบไหน แล้ว ก้านเจาะถึงจะติด

อารมณ์เดียวกับ ใช้อุณหภูมิ ความชื้น ระดับแสงสว่าง ฯลฯ + ฝนตกหรือไม่ตก ในอดีตมาทำนายว่า อุณหภูมิ ความชื้น ระดับแสงสว่าง ฯลฯ แบบวันนี้ ฝนจะตกไหม?

ปัญหาแรกคือ การใช้ตัวแบบที่ได้มานี้จะใช้ได้ผล ก็ต่อเมื่อ อุปกรณ์ hardware ต่างๆนั้น ไม่เปลี่ยนไปจากข้อมูลที่เอามาใช้สร้างตัวแบบ เช่น ก้านเจาะ (ในกรณีนี้ ขนาด coil tubing) มอเตอร์ หัวเจาะ องค์ประกอบต่างๆต้องเหมือนเดิม ถ้าเปลี่ยนองค์ประกอบไป ตัวแบบนี้ก็มักจะใช้ไม่ได้

ปัญหาที่สองคือ การทำนาย มักจะไม่ได้ทำนายออกมาว่า ติด หรือ ไม่ติด แต่จะทำนายออกมาเป็นดัชนีความเสี่ยง เช่น 0 – 5 แล้วให้คนทำงานไปตัดสินใจเอาเองว่า ดัชนีความเสี่ยงแค่ไหน ถึงจะหยุดทำงาน หรือ เปลี่ยนตัวแปรในการขุด ดังนั้นในทางปฏิบัติ เราก็มักจะเลือกต่ำๆกันเหนียวไว้ก่อน เพราะผลที่ก้านติดมันเสียหาย(เงิน)มาก

เช่น พอดัชนีความเสี่ยงถึง 4.0 ก็พอล่ะ ลดแรงกดหัวเจาะลง หรือ หยุดการเจาะ ปั๊มน้ำโคลนสัก 2 ชม. เพื่อเอาเศษหินขึ้นมา หรือ ขุดต่อ แต่ขุดให้ช้าลง หรือ ขยับก้านเจาะสองสามที (reciprocate) เพื่อเขย่าๆให้เศษหินขึ้นมากับน้ำโคลนได้ง่ายขึ้น ฯลฯ

ซึ่งการกระทำทั้งหมดนั่น ทำให้เจาะช้าลง

จึงมักจะไม่มีใครกล้าการขยับระดับความเสี่ยงขึ้นไปเพื่อทดสอบว่า จริงแล้วดัชนีความเสี่ยงแค่ไหนน้าาาา ถึงจะโอเค สามารถขุดต่อไปได้โดยก้านไม่ติด ไม่มีใครอยากเอาคอไปพาดเขียงว่างั้น ถ้าดีก็ไม่มีใครชม ก็รู้ว่าเขยิบดัชนีความเสี่ยงขึ้นมาได้นะ จาก 4.0 เป็น 4.2 ก็ยังไหวอยู่ ส่วนขยับจาก 4.0 มาเป็น 4.2 แล้ว ลดเวลาการหยุดขุดที่ไม่จำเป็นได้เท่าไร อาจจะไม่มีการคิดกันต่อ หรือ คิดกันต่อ แต่ผลออกมาน้อยมาก

คือ มันไม่เห็นผลประโยชน์ทันทีทันได้ ถ้าพลาดก็เห็นผลชัดเจน คือก้านติด เสียงเงินเป็นล้านกู้ขึ้นมา คนที่รับผิดชอบอาจจะพลาดการเลื่อนขั้นเลื่อนเงินเดือน

พูดง่ายๆคือ การมี predictive model จะทำให้การเจาะ conservative (ปลอดภัยไว้ก่อน จนขาดโอกาสที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานให้ดีขึ้น) อีกทั้ง พอมีเทคโนโลยีเครื่องไม้เครื่องมือใหม่ๆ ก็ต้องลงทุนทำตัวแบบนี้อีก (ไม่ได้ทำกันง่ายๆนะครับ เสียเงินและเวลาเยอะอยู่)

พออ่านมาถึงตอนนี้ก็คงพอเข้าใจแล้วนะครับว่าทำไม คุณ Clay Williams บอกว่าหลังจากนั้นแล้ว ก็ไม่ coil tubing ก็ไม่ติดอีกเลย ก็แหง๋ล่ะครับ ใครจะกล้าเสี่ยงล่ะ พอ torque and drag อืดๆหน่อยๆ ก็หยุดเจาะแล้ว circulate หน่อย เจาะช้าหน่อย ดีกว่า

ในความเห็นผมมันเหมือนมี 3 ปรากฏการณ์ประกอบกัน ที่ให้ผลว่า ทำไมก้านถึงไม่ติดอีกเลย คือ 1. ฟิสิกส์ 2. สถิติ 3.จิตวิทยา เหมือนไปติดไฟเหลืองไฟแดง หรือ ติดป้ายดักจับความเร็วเอาไว้ เป็นระยะๆ คนก็ขับรถช้าลงไปเอง 555

ดังนั้น ถ้าไปอ่านกรณีศึกษาเรื่อง Stuck pipe Predictiion ก็มักจะเจอคำกล่าวอ้างทำนองนี้ว่า ถ้าแต่เอามาใช้นะ ท่อ/ก้าน ไม่ติดอีกเลย แต่มักจะไม่บอกต่อว่า เจาะช้าลงกว่าเดิมไหม หยุดเจาะโดยไม่จำเป็นบ่อยแค่ไหน

คือ เกิดสิ่งที่เรียกว่า false positive ผลบวกที่ผิดพลาด ซึ่งคือผลทดสอบหรือผลตรวจสอบที่ออกมาว่าเป็นบวกแต่นั้นเป็นผลที่ไม่ถูกต้อง เช่น เมื่อเราตรวจสอบการตั้งครรภ์ ซึ่งให้ผล ออกว่าเป็นบวก(นั้นก็คือเราได้ตั้งครรภ์) แต่จริง ๆ แล้วเราไม่ได้ตั้งครรภ์ ผล false positive ทำให้เราไปซื้อผ้าอ้อม ซื้อนมผงมาเตรียมไว้ หรือ เตรียมยกขันหมากไปขอแต่งงาน

กรณี stuck pipe นั้น false positive คือ ผลออกมาว่าเสี่ยงสูงที่ก้านจะติด เราเลย หยุดเจาะ เจาะช้า หรือ ทำอะไรที่ทำให้เสียเวลาการเจาะไปโดยที่จริงๆแล้วก้านมันไม่ติด ซึ่งอุตสาหกรรมเราจะยอมรับ false positive มากกว่า false negative คือ ทายว่าก้านไม่ติด แต่จริงๆแล้ว ก้านติด (ก็เลยซวยไป)

เพราะว่า ในแุตสาหกรรมเราโดยทั่วๆไป ราคาของ false negative จะแพงกว่า false positive มากๆ นั่นเอง

Predictive maintenance

เรื่องที่สองที่ คุณ Clay Williams ยกตัวอย่าง ก็ไม่มีอะไรมาก เป็นการเปลี่ยนการซ่อมบำรุงแบบตามระยะเวลาแน่นอนมาเป็นแบบทำนายว่าอีกกี่อาทิตย์จะพังแล้วค่อยซ่อม การทำแบบนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ มีมานานแล้วในวงการบิน อุตสาหกรรมโรงกลั่น และ อื่นๆ กูเกิลคำว่า predictive maintenance ก็เจอตัวอย่างเพียบ

Auto driller

เรื่องสุดท้ายที่ คุณ Clay Williams นำเสนอ คือ การติดตั้ง software ให้แท่นเจาะทำงานง่ายๆซ้ำๆบางอย่างได้เอง อารมณ์ auto pilot นั่นแหละ

ซึ่งโดยหลักการแล้วไม่ได้ใหม่อะไร ในการขุดชั้นหิน เราทำมานานแล้ว เราโปรแกรมให้แท่นเจาะค่อยๆหย่อนก้านเจาะลงไปโดยที่ให้น้ำหนักที่กดลงบนหัวเจาะ (WOB – Weight On Bit) คงที่ เป็นการถนอมหัวเจาะให้เจาะได้นานๆโดยไม่ต้องถอนก้านเจาะขึ้นมาเปลี่ยนหัวเจาะ และ เป็นการรักษาความเร็วในการเจาะให้คงที ไม่ใช่ว่าพอ driller เปลี่ยนกะ เปลี่ยนคนทีนึง ประสิทธิภาพการเจาะเปลี่ยน

แต่ที่ คุณ Clay Williams นำเสนอคือ ขึ้นตอนอื่นที่ไม่ใช้ขณะเจาะ เช่น tag bottom ซึ่งมีขึ้นตอนย่อยๆ 13 ขั้นตอน เช่น เริ่มปั๊มน้ำโคลน หยุดปั๊ม ค่อยๆหมุนก้านช้าจนหยุด กดหัวเจาะลง บลาๆ ผมแค่สมมติขั้นตอนเหล่านี้ขึ้นมาให้เห็นภาพเฉยๆ คือ ทุกๆครั้งที่ tag bottom ก็จะทำแบบนี้ 13 ครั้ง งั้นก็โปรแกรมให้มันทำเองเสียเลย driller จะได้เอาเวลาไปดูแลหรือทำอย่างอื่น

ก่อนจาก

อยากฝากไว้ว่าโลกเทคโนโลยีเราก้าวไปไกลมากๆ อุตสาหกรรมเรา (เมื่อเทียบกับอุตสาหกรรมอื่น) นั้น ยังตามหลังอยู่อีกเยอะ เราต้องยอมรับที่จะเปลี่ยนแปลงวิธีการทำงาน วิธีการคิด การตัดสินใจ จะต้อง คิด ทำ และ ตัดสินใจบนพื้นฐานข้อมูลให้มากๆ ประสบการณ์นั้นสำคัญก็จริง แต่เมื่อนำไปใช้ ความจะมีข้อมูลประกอบหนุนหลัง

เช่น ทำวิธี ก. แล้วได้ ข. นะ ผมทำมา 20 ปีแล้ว เชื่อผมเถอะ พูดแบบนี้ก็พูดได้ แต่ในสายตาผู้บริหารรุ่นใหม่จะดูหลวมๆไปหน่อย ควรจะมีข้อมูลหนุนเสียหน่อยว่า โดยสถิติอย่างนั้นอย่างนี้แล้ว ทำ ก. แล้ว ได้ ข. จริงๆอย่างมีนัยสำคัญ ดูได้จาก … เป็นต้น

ส่วนพวกหัวเก่าไดโนเสาร์ เอะอะอะไรก็จะบอกว่า ทำมาก่อน ทำมาแล้ว แต่พอเด็กน้อยถามหาข้อมูล หรือ หลักฐาน กลับบ่ายเบี่ยง หาว่า ท้าทาย ดูถูก ไม่เคารพเชื่อฟัง ไม่เชื่อใจ ไม่เชื่อฝีมือ บลาๆ คนแบบนี้ก็ปล่อยให้ธรรมชาติกำจัดไปก็แล้วกันครับ เราไม่ต้องไปทำอะไรให้เมื่อยตุ้มหรือให้เป็นที่ขัดระบบอาวุโสในองค์กรหรอก เดี๋ยวก็สูญพันธุ์ไปเอง 555 🙂

• Facebook
• Twitter
• Line