อุปกรณ์ในงานการเตรียมหลุมผลิต (The Equipment in completion)

วาล์วนิรภัยใต้หลุมเจาะ (Downhole safety valve)

 

      วาล์วนิรภัยใต้หลุมเจาะ (Downhole safety valve) คือส่วนประกอบหรือกลไกอย่างหนึ่งที่ใช้ในหลุมน้ำมันหรือก๊าซ ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ด้านความปลอดภัยช่วยป้องกันการไหลทะลักขึ้นมาของของเหลวจากแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม (Reservoir) เช่น น้ำมัน ก๊าซหรือน้ำ ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดที่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวด้านบน อุปกรณ์ชนิดนี้มักจะถูกติดตั้งเป็นส่วนประกอบสำคัญในงานการเตรียมหลุมผลิต (Well completion)

         วาล์วพวกนี้โดยทั่วไปเป็นวาล์วดูดแบบลิ้นใบพัดควบคุมทิศทางเดียว (Uni-directional flapper valves) ซึ่งจะมีลิ้นวาล์วเปิดลงด้านล่าง ดังนั้นหากมีการไหลทะลักขึ้นมาของของเหลวจากหลุมเจาะ ของเหลวเหล่านั้นจะดันลิ้นวาล์วขึ้นมาปิด ในขณะที่แรงดันจากข้างนอกพื้นผิวจะผลักให้วาล์วเปิดออก ซึ่งหมายความว่าเมื่อปิดวาล์วจะเป็นการแบ่งโซนของเหลวที่อยู่ในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมเช่น น้ำมัน ก๊าซและน้ำให้ออกจากบริเวณพื้นผิวด้านบน

                วาล์วนิรภัยเหล่านี้ส่วนใหญ่จะถูกควบคุมด้วยแรงไฮดรอลิคจากพื้นผิวด้านบน จะเปิดวาล์วได้โดยการใช้ระบบเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ควบคุมหลุมแบบไฮดรอลิคโดยตรง เมื่อความดันไฮดรอลิคถูกนำลงไปในสายควบคุม แขนของแรงดันไฮดรอลิกด้านหนึ่งที่อยู่ภายในวาล์วจะเลื่อนให้ลิ้นวาล์วเปิดลงด้านล่าง การเคลื่อนไหวนี้เป็นการบีบอัดสปริงขนาดใหญ่และผลักดันให้ลิ้นวาล์วเปิด จะสามารถปล่อยของเหลวอย่างเช่น น้ำโคลน หรือซีเมนต์ไหลลงไปในหลุมได้ แต่เมื่อเอาความดันไฮดรอลิคออก สปริงก็จะผลักแขนแรงดันไฮดรอลิกกลับคืนและทำให้ลิ้นวาล์วปิดระบบ วิธีนี้เป็นวิธีการที่มีความปลอดภัย และเป็นการแยกหลุมเจาะออกจากระบบในกรณีที่มีความผิดพลาดเกิดขึ้นที่ปากหลุม วาล์วชนิดนี้ถูกเรียกกันโดยทั่วไปว่า “Tubing Retrievable Surface Controlled Subsurface Safety Valve” เรียกสั้นๆว่า TR – SCSSV

          

                ประเด็นที่เกี่ยวกับความลึกหรือตำแหน่งที่จะทำการติดตั้งวาล์วนิรภัยใต้หลุมเจาะนี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่า บางทีก็อาจจะติดตั้งไว้สูงเกินไป บางครั้งก็อาจจะต่ำเกินไป แต่สุดท้ายตำแหน่งการติดตั้งที่ได้ต้องได้คำนึงถึงปัจจัยทุกอย่างแล้ว ตามข้อบังคับของ Minerals Management Service (MMS) กำหนดไว้ว่าวาล์วนิรภัยนี้จะต้องติดตั้งไว้ต่ำกว่าระดับความลึกของ Mudline ไม่น้อยกว่า 100 ฟุต สามารถคำนวณหาความลึกของการติดตั้งไว้ตำแหน่งที่ปลอดภัยค่าสูงสุดได้จากสูตร

Setting Depth (ft) = Minimum Closing Pressure/ (1.15xFluid Gradient [psi])

ความลึกของตำแหน่งการติดตั้งวาล์วนิรภัย (Setting Depth)  

ความดันที่น้อยที่สุดที่ใช้ในการปิดระบบกลไกของวาล์วจนเต็ม (Minimum Closing Pressure)

อัตราการเพิ่มน้ำหนักของของเหลวที่อยู่ในช่องว่างระหว่างท่อ (Annulus) ต่อความลึก (Fluid Gradient) 

                  ที่ติดตั้งวาล์วนิรภัยไว้สูงๆ ก็เพื่อที่จะรักษาศักยภาพของการผลิตของแต่ละหลุมให้ได้มากๆ เพราะจะได้ลดการรั่วไหลของผลผลิตที่ได้ และเป็นการควบคุมดูแลเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจจะมีต่อสิ่งแวดล้อมด้วย แต่การติดตั้งวาล์วนิรภัยไว้สูงเกินไปก็มีความเสี่ยงต่อการเกิดอันตรายบนหลุมผลิตได้เพราะพื้นผิวจะถูกแยกจากโซนของการผลิตไม่มากจนกลัวว่าหากเกิดการทะลักของของไหลขึ้นมาอาจจะควบคุมไว้ไม่ได้ แต่ถ้าทำการติดตั้งวาล์วไว้ลึกจนเกินไปก็จะต้องใช้แรงไฮดรอลิคมากขึ้นเพื่อที่จะเปิดให้วาล์วนิรภัยดังกล่าวเปิดทำงานได้

 

ปากหลุมหรือหัวหลุม (Wellhead)  

ปากหลุมหรือหัวหลุม (Wellhead) คือส่วนประกอบที่อยู่ด้านบนของหลุมใช้เก็บความดัน และเป็นโครงสร้างที่แข็งแรงจะเป็นที่แขวนพวกสายท่อกรุ (Casing strings) และเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ระบบป้องกันการพุ่งหรือระเบิดออกจากหลุม (Blowout preventer) หรือ อุปกรณ์การควบคุมการผลิต (Christmas tree)

อันดับแรกปากหลุม หรือหัวหลุม (Wellhead) นั้นมีไว้เป็นที่แขวนและปิดกั้นความดันสำหรับการทำงานของสายท่อกรุ (Casing strings) จากก้นหลุมขึ้นมาจนถึงอุปกรณ์บนพื้นผิวที่ใช้สำหรับควบคุมความดัน (Surface pressure control equipment) ตอนทำการเจาะอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมความดันนี้คืออุปกรณ์ป้องกันการพุ่งหรือระเบิดออกจากหลุม (Blowout preventer, BOP) ถ้าระหว่างทำการขุดเจาะไม่มีน้ำโคลนอยู่ในหลุม ไม่มีท่อกรุ ไม่มีปากหรือหัวหลุมและไม่มีอุปกรณ์ป้องกันดังกล่าวก็จะทำให้เกิดการพุ่งหรือระเบิดความดันออกมาจากหลุมได้ เพราะฉะนั้นหลุมที่เจาะเสร็จแล้วแต่ละหลุมต้องได้รับการเตรียมการไว้เพื่อจัดการกับชั้นหินแหล่งกักเก็บและสายท่อการผลิต ส่วนการควบคุมความดันบนพื้นผิว (Surface pressure control) จะเตรียมไว้โดยการติดตั้งอุปกรณ์การควบคุมการผลิต (Christmas tree) ซึ่งจะถูกทำการติดตั้งไว้ด้านบนสุดพร้อมกับวาล์วแยกออกมาอีกต่างหากและมีโช็ค (Choke) เพื่อควบคุมการไหลระหว่างทำการผลิต

โดยทั่วไปแล้วปากหรือหัวหลุมจะถูกเชื่อมติดกับท่อกรุก้านแรกไว้แล้ว ซึ่งจะถูกซีเมนต์ยึดติดกับหลุมระหว่างการขุดเจาะต่อไป สำหรับหลุมสำรวจ (Exploration wells) ที่เคยถูกสละหลุมทิ้งมาก่อน ปากหลุมนั้นก็อาจจะมีการเก็บกู้ขึ้นมาดำเนินการขุดเจาะต่อไป และนำกลับมาทำการผลิตได้อีก

สำหรับหลุมในทะเลหรือนอกชายฝั่ง ปากหลุมจะถูกติดตั้งบนแท่นผลิต (Production platform) เรียกปากหลุมชนิดนี้ว่า “Surface wellhead” แต่ถ้ามันอยู่ใต้น้ำจะถูกเรียกว่า “Subsea wellhead” หรือ “Mudline wellhead”

หน้าที่ของปากหลุมหรือหัวหลุม (Functions of Wellhead)

1.       ไว้สำหรับเป็นที่แขวนท่อกรุไว้ (ท่อกรุจะถูกติดตั้งไว้อย่างถาวรมั่นคงเพื่อใช้เป็นท่อนำและป้องการกันพังทลายของหลุมระหว่างช่วงที่ทำการเจาะอยู่นั้น)

2.       ไว้สำหรับเป็นที่แขวนก้านผลิต (ก้านผลิตจะสามารถถอนก้านคืนได้จะถูกติดตั้งไว้เพื่อเป็นทางผ่านของผลผลิตเท่านั้น) 

3.       ไว้เพื่อเป็นตัวปิดกั้นความดันและแบ่งโซนระหว่างท่อกรุที่อยู่ด้านบนของหลุมและท่อกรุอื่นๆที่ถูกใช้งานอยู่ด้านล่าง 

4.       มีไว้สำหรับช่วยในการเฝ้าระวังและเป็นทางที่ปั้มจะนำลมเข้าไปในช่องว่างระหว่างท่อกรุกับสายก้านผลิต

5.       มีไว้ต่อกับอุปกรณ์ป้องกันการพุ่งหรือระเบิดออกจากหลุม (Blowout preventer) ระหว่างการเจาะ

6.       มีไว้ต่อกับอุปกรณ์การควบคุมการผลิต (Christmas tree) เพื่อทำการผลิต

7.       มีไว้เป็นทางเข้าของอุปกรณ์หรือเครื่องมือต่างๆที่จะนำมาใช้งานหลุมได้อย่างมั่นใจว่าจะปลอดภัยระหว่างปฏิบัติงาน 

8.       เป็นที่ไว้เชื่อมต่อกับปั้มของหลุม 

 

                  ส่วนประกอบของปากหลุมหรือหัวหลุม

1.       Casing head

2.       Casing spools

3.       Casing hangers

4.       Packoffs (isolation) seals

5.       Bowl protectors/wear bushings

6.       Test plugs

7.       Mudline suspension systems

8.       Tubing heads

9.       Tubing hangers

10.   Tubing head adapters

 

Tags