ประวัติศาสตร์การใช้ น้ำโคลนในงานขุดเจาะ

หลายคนคงมีความสงสัยว่าทำไมในงานขุดเจาะไม่ว่าจะ งานขุดเจาะน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ งานเจาะบาดาล งานเจาะท่อลอดฝังดิน หรืองานขุดเจาะหลายๆประเภท จริงต้องใช้นำโคลน ประกอบด้วยหลักๆ น้ำจืด + เกลือ + แร่แบไรต์ + Bentonite + โพลีเมอร์ วันนี้เรามีที่มาของการใช้สารเคมีเหล่านี้ให้อ่านกัน

แรกเริ่มเลยครับ สมัยก่อนเราขุดหาปิโตรเลียมแบบเดียวกับขุดบ่อน้ำบาดาลแบบเปิดหน้าดิน พูดให้หรูไปอย่างนั้นเองครับ วิธีทำก็คือเอาจอบเอาเสียมขุดดินเอาดื้อๆ แล้วตั๊วเฮียแดนมังกรเราเป็นคนริเริ่มการขุดที่คล้ายๆกับการขุดที่เราขุดทุกวันนี้ โดยใช้ไม้ไผ่(อีกแล้วพระเอกของตั๊วเฮียเรา) กับ สิ่วทำด้วยเหล็ก (หัวเจาะ)

… นั่นคือ เมื่อ 347 CE !!! หรือปรมาณ 1680 ปีมาแล้ว

ผมจะไม่ลงรายละเอียดนะครับ อ่านเอาเองได้ตามลิงค์นี้ครับ

https://en.wikipedia.org/wiki/Oil_well#History

http://www.visions.az/en/news/366/4ca556e3/

แน่นอนว่าเมื่อแรกเริ่มเราก็ขุดหาปิโตรเลียมกันบนบก ของเหลวที่เราปั๊มเอาลงไปในหลุม หันซ้ายหันขวาไม่เจออะไรนอกจากแหล่งน้ำธรรมชาติ ห้วย หนอง คลอง บึง ทะเลสาบ และ แม่น้ำ จึงเป็นแหล่งน้ำโคลนแรกของพวกเราชาวนักขุด

Shale Claystone Mudstone เจ้าตัวยุ่งประจำหลุม

ในชั้นหินเรามีหินประเภทหนึ่งที่เราเรียกว่า หินตะกอน ภาษาทางธรณีเราเรียกรวมๆกันว่า Sedimentary rock ซึ่งมีประเภทย่อยๆหลายประเภท หนึ่งในนั้นคือ ตระกูลหินดินดานที่เรียกเหมาเข่งว่า Shale ซึ่งถูกแยกย่อยออกไปอีกหลายประเภท ซึ่งเจ้า shale นี้แหละ เป็นส่วนประกอบใหญ่ที่สุดของเปลือกโลกเรา คือประมาณ 70%

มันเป็นหินที่ไม่น่ารักสำหรับลูกช่างขุดเจาะอย่างพวกเรา เพราะมันประกอบไปด้วยตะกอนที่มีลักษณะหลากหลายทางฟิสิกส์  (ความหนาแน่น ความนำไฟฟ้า ความสามารถในการส่งผ่านคลื่อนเสียง และ อื่นๆ )

เราไม่สามารถระบุลักษณะทางฟิสิกส์ของ shale ได้ชัดเจนเหมือน หินชนิดอื่นๆ เช่น หินทราย หินปูน หินแกรนิต ฯลฯ การวัดค่าต่างๆทางฟิสิกส์ของ shale ก็ยากยิ่งสำหรับเครื่องมือหยั่งธรณี (well logging)

หน้าตา Shale ก็ประมาณนี้น่ะครับ

   

แล้วหินพวกนี้มันมาเกี่ยวกับการเจาะ และ น้ำโคลนได้ไง …

ก็เพราะเจ้า shale นี้มีลักษณะที่เด่นอย่างหนึ่งคือ  มันคือหินโคลน เจ้านี่เวลาโดนน้ำจืดจากแหล่งน้ำธรรมชาติที่บรรพบุรุษนักขุดของเราใช้ มันก็จะเละหนืด วนขึ้นมาที่ปากหลุม จะปั๊มลงหลุมอีกทีก็ไม่ลง เพราะเหนียวซะขนาดนั้น ก็ต้องเอาเอาน้ำจืดมาผสม (dilute) ให้หนืดน้อยลง จะได้ปั๊มลงไปใหม่ได้

อ้าว … ถ้ามีน้ำจืดเยอะแยะก็ไม่น่าจะมีปัญหานิ ก็เอามาทั้งแม่น้ำ ทั้งทะเลสาบ ก็ไม่น่ามีปัญหาอะไรนิ ชาวนา ชาวสวน ก็ไม่ต้องมีน้ำใช้ ช่างมัน

ปัญหาแรก คือ จะเอาน้ำโคลนที่ใช้แล้วเยอะแยะไปทิ้งที่ไหน (waste disposal) เรือกสวนไร่นา ป่าเขา ไม่พังพินาศหมดหรือ อะ สมมุติว่า ชั้นไม่แคร์สิ่งแวดล้อม หรือ ซื้อนักการเมืองท้องถิ่นได้หมดแล้ว และ มีซุ้มมือปืนเป็นของตัวเอง ไม่มีใครกล้าหือแน่ๆ แล้วไงต่อ …

ปัญหาที่สองคือ เมื่อเจ้า shale หินโคลน ที่อยู่ในหลุม (เป็นส่วนใหญ่เสียด้วย) โดนขุดออกมาเป็นชิ้นเล็กๆละเอียดยิบ สัมผัสน้ำจืดเข้า มันก็ บวม เละ และ ละลาย ข้นคลัก ทำให้น้ำโคลนหนืดมากมาย นอกจากนี้ shale ที่อยู่ติดผนังหลุมสัมผัสน้ำจืด ก็พองบวม หลุดออกมาจากผนังหลุม พรั่วๆ ผนังหลุมก็ใหญ่โตมโหฬาร น้ำหนักชั้นหินที่กดทับจากข้างบนก็กดจนหลุมถล่มลงมาทับก้านเจาะ จบข่าวเลยทีนี้

เห็นหรือยังล่ะครับว่า ต่อให้ซื้อนักการเมืองท้องถิ่นไว้ในสังกัด และ มีซุ้มมือปืนเป็นของตัวเองก็แก้ปัญหานี้ไม่ได้

ก็เลยต้องจัดการกับปัญหานี้ ระดมสมองกันมานักเคมีและนักธรณีมาแก้ปัญหานี้ครับ คือมันเป็นอย่างนี้ครับ

การยึดเกาะตัวขึ้นมาเป็นหินได้ของเจ้า shale mudstone claystone เนี้ย มันต้องใช้ประจุลบ (negative ion) น้ำจืดเนี้ยมันไม่ค่อยมีประจุลบ

ตามหลักความสมดุลของโลกใบนี้เนี้ย น้ำไหลลงจากจุดที่สูงกว่าลงมาจุดที่ต่ำกว่า และ การไหลจะหยุดเมื่อจุดสองจุดนั้นมีระดับผิวน้ำเท่ากัน ฟ้าผ่าก็เพราะประจุมันต่างกันระหว่างบนเมฆกับที่พื้นดิน มันถึงไหล(ผ่า)ไปหากัน มันจะหยุดไหลหยุดผ่า ก็ต่อเมื่อประจุมันเท่ากัน

หรือนักเรียนหอชายปีนข้ามกำแพงรั้วไปหอหญิง จนกว่า ทั้งสองหอจะมีจำนวนนักเรียนชายและหญิงเท่าๆกัน 555 เกี่ยวไหม

ประจุลบใน shale mudstone claystonee ก็เช่นกัน มันก็ไหลไปอยู่กับน้ำจืด อนุภาคโคลน (clay หรือ shale) มันก็เกาะกันไม่อยู่ ก็พองหลุดออกมาปนกับน้ำ กลายเป็นน้ำโคลนเหลวๆให้เกิดปัญหากับเรานักขุด

เมื่อรู้กลไกแล้วว่ามันเกิดขึ้นได้ไง วิธีแก้ปัญหาง่ายๆครับ นักเคมีเด็กๆก็รู้ คือ เอาประจุลบใส่ลงไปในน้ำจืด

วิธีที่ทำง่าย และ ราคาถูกที่สุดคือ ใส่เกลือลงไปในน้ำจืดไงครับ เกลือในที่นี้เป็นภาษาเคมีทั่วๆไป (โลหะชนิดหนึ่งจับอโลหะด้วยพันธะของอิเลคตรอน) เช่น เกลือแกง ซึ่งก็คือ เกลือโซเดียม (NaCl) เกลือโปตัสเซียม (KCL ปุ๋ยโปตัสเซียมนั่นแหละ) เกลือคัลเซียม (CaCl2)

เกลือที่ว่าก็แตกตัวออกเป็นประจุบวกและ ประจุลบ เช่น Na+ กับ Cl- ลอยเยอะแยะในน้ำจืดนั่น ก็ทำให้น้ำจืดนั่นกลายเป็นน้ำเค็ม (เค็มหมายถึงมีประจุลบ)

ปัญหาต่อมาของการแก้ปัญหาวิธีนี้คือ มันยากที่จะผสมน้ำโคลนให้มีความเข้มข้นของประจุบลบให้พอดีเป๊ะกับความเข็มข้นประจุบใน Shale

ถ้าเข้มข้นไม่พอ ประจุลบใน shale ก็ไหลออกมาอยู่ดี

ถ้าเข้มข้นมากไป ประจุลบในน้ำโคลนก็จะไหลเข้าไปใน shale ทำให้น้ำใน shale (อันมีอยู่น้อยนิด ไม่อธิบายต่อนะว่าเพราะอะไร มันมีเหตุผลของมัน แต่ไม่ใช่ประเด็น เอาว่าน้อยก็น้อยล่ะกัน) ไหลออกมาอยู่ในน้ำโคลน ทำให้ shale นั้น แห้ง แตก เปราะ (เหมือนปลักโคลนหน้าแล้งที่แห้งแห้งเป็นผง) หลุดลอกออกมาผนังหลุมอีก ก็เป็นปัญหาไปอีกแบบ

อุป่ะ … ปัญหาเยอะจริง เอาน่า แต่ยังไงก็ดีกว่าเอาน้ำจืดมาขุดก็แล้วกัน อย่าเรื่องมาก …พอเราย้ายไปขุดในทะเล เราก็ชิวเลยใช่ไหมครับ เพราะน้ำทะเลมันมีเกลือโซเดียมอยู่แล้วแบบมหาศาล ช่วยได้เยอะเลย

 

ทำไงให้น้ำโคลนหนัก

นี่แหลัครับ ที่มาของการใช้แร่แบไรต์ ( BaSo4 ) ไปผสม เพื่อทำเป็นน้ำโคลน

ปัญหาถัดมาของการใช้น้ำจืดใส่สารพัดเกลือขุด ก็คือ มันไม่หนักพอ พอขุดลงไปลึกๆ ความดันของของเหลวในชั้นหินมันเยอะขึ้นๆ(เพราะมันโดนน้ำหนักชั้นหินกดทับมาเป็นล้านๆปีและยังโดนกดทับอยู่ในวินาทีที่โดนขุด)

แน่นอนว่าเกลือที่ละลายลงไปในน้ำจืดมันก็ทำให้น้ำโคลนหนักขึ้นมาได้จิ๊ดนึง แต่มันก็ไม่พอสู้กับความดันในชั้นหิน เราก็ต้องหาอะไรที่หนักโพดๆบดให้ละเอียดป่นๆเป็นผงๆแล้วผสมลงไปในน้ำโคลน แล้วไอ้เจ้าผงเนี้ยมันต้องเฉื่อยทางเคมีทางไฟฟ้าด้วย คือ ไม่นำไฟฟ้าและไม่ไปจู๋จี๋ทางเคมีกับสารเคมีต่างๆในชั้นหินและในน้ำโคลนที่ตัวเองอาศัยอยู่

เชื่อว่าปู่นักเคมีของเราคงลองมาหลายอย่างเหมือนเอดิสันทดลองหาสารที่มาทำเป็นไส้หลอดไฟฟ้าดวงแรกของโลก แล้วคุณปู่เราก็มาจบลงที่ ผงหิน (barite – ภาษากรีก แปลว่าหนัก)

หน้าตาเจ้าแบไรต์มันก้อเหมือนหินธรรมดาๆ นี่แหละแต่มันไม่ธรรมดาที่มันมีความหนักมากกว่าปกติ SG 4.2 ขึ้นไป
แร่แบไรต์ หน้าตาก้อจะประมาณนี้

แก้ไปได้ปัญหางานนี้ ใช้แร่แบไรต์ในการเพิ่มน้ำหนักน้ำโคลน

บริษัท ภัทรกานต์คอร์ปอเรชั่น จำกัด ผู้ผลิตและจัดจำหน่ายแร่แบไรต์ หรือ แบเรียมซัลเฟส ( BaSO4 ) ทั้งชนิดก้อนและแบบบดละเอียด เพื่ออุตสาหกรรมขุดเจาะน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ (DRILLING GRADE) เกรดเคมีเพื่ออุตสาหกรรมยาง, ผ้าเบรก, สี, รวมถึงอุตสาหกรรมอื่น ๆ (CHEMICAL GRADE)

 

ทำไงให้น้ำโคลนหนืด

คืออย่างนี้ครับ หน้าที่หลักสำมะคัญอย่างหนึ่งของน้ำโคลนคือ หอบเอาเศษหินขึ้นมาจากก้นหลมสู่ปากหลุมเพื่อเอาไปใส่ตะแกรงร่อนเอาออก แล้วเอาน้ำโคลนไปบำบัดใช้ใหม่

ทีนี้มันจะหอบเอาเศษหินป่นๆขึ้นมาได้ มันก็ต้องหนืดประมาณหนึ่ง ใช่ไหมครับ ถ้าหนืดน้อยก็หอบขึ้นมาไม่ดีเท่าที่ควร ถ้าหนืดมากไป ปั๊มน้ำโคลนทำงานหนัก ความดันในท่อขุดก็จะสูง ปัญหาล้านแปดก็จะตามมา

ข่าวดีก็คือ เราคำนวนได้ครับว่า ความหนืด (viscosity) ประมาณไหนจะ “ใช่เลย” ผมจะไม่ลงรายละเอียดว่าคำนวนอย่างไร เมื่อเรารู้ว่าว่า “ใช่เลย” นั้น หนืดเท่าไร เราก็ต้องหาอะไรป่นๆผงๆผสมลงในน้ำโคลนแล้วทำให้มันหนืดให้ได้ค่านั้น

คราวๆนี้ปู่นักเคมีเราไม่ต้องเกาสีข้างนานครับ เพราะเรารู้อยู่แล้วว่าอะไรทำให้น้ำโคลนเราหนืด ก็ไอ้โคลนจาก shale นั่นแหละ

กลับมาตอบคำถามไว้เมื่อ 30 ปีก่อน งั้นก็อย่าไปใส่เกลือดิ เดี๋ยวก็หนืดเอง

คำตอบที่ผมได้ก็คือ ใช่ ไม่ใส่เกลือ เดี๋ยวมันก็หนืดเองตามธรรมชาติ แต่ปัญหาคือ เราควบคุมความหนืดนั่นไม่ได้ สรุปคือ มือหนึ่งเราก็ต้องกันไม่ให้มันหนืดตามธรรมชาติ แต่อีกมือหนึ่งเราก็ต้องหาอะไรใส่ลงไปให้มันหนืดได้พอดีๆกับที่เราต้องการ

คุ้นๆไหมครับว่าหลักการนี้เหมือนกับอะไร

เชื้อโรคกับวัคซีนไงครับ วัคซีนมันก็ คือ เชื้อโรค มือหนึ่งเราก็มียาฆ่าเชื้อโรคให้ตายไปจากร่างกาย แต่อีกมือหนึ่งเราก็คัดเอาเชื้อโรคที่เหมาะๆมาเพาะแล้วทำให้อ่อนแรง เอามาฉีดใส่ตัวเราเอง

ความหนืดนี่ก็อารมณ์เดียวกัน มือหนึ่งก็ต้องกันมันไม่ให้หนืดตามธรรมชาติ เพราะมันควบคุมไม่ได้ แล้วจะแว้งมาทำร้ายเรา (เหมือนเชื้อโรคเลย) อีกมือหนึ่งก็ต้องเอาเจ้าโคลนนั่นแหละมาสกัดให้ป่น ควบคุมคุณสมบัติให้ได้ตามต้องการแล้วจงใจผสมลงไปในน้ำโคลนเพื่อให้หนืดได้ใจแบบใช่เลยอย่างที่คำนวนไว้

แล้วอะไรล่ะคือเจ้าโคลนสกัดบริสุทธิ์นั่น

ไม่ยากครับ มันคือหินโคลน (clay stone) บริสุทธิ์ชนิดหนึ่งชื่อว่า Bentonite  bentonite เราก็เอาเจ้าหินโคลนนี่แหละมาป่นให้เป็นผงให้ได้สเป็คที่ต้องการแล้วเอามาผสมลงในน้ำโคลนตามปริมาณที่คำนวนไว้เพื่อให้ได้น้ำโคลนที่มีความหนืดที่ต้องการใช้งาน

Pattarakan Corporation Co., Ltd. is one of leading distributor of Bentonite (Sodium bentonite) that can be used in various industries due to its outstanding viscosity properties. Excellent water absorption and a high expansion rate when exposed to water.

ถ้าไม่ใช้เกลือล่ะจะให้ทำไง

เรื่องมากอีกเนอะ ก็ถ้าใช้เกลือมันกะความความเข้มข้นยากนี่ แก่(เข้ม)ไปก็ปัญหา อ่อน(จาง)ไปก็ปัญหา

แถมพอขุดลงไปเจอชั้นหินอุ้มน้ำ (water bearing formation) ก็ทำให้ความเข้มข้นประจุลบที่เรากะๆไว้ว่าน่าจะพอดี๊พอดีเพี้ยน(จางลง)ไป หรือ ขุดๆไปเจอชั้นหินที่มีเกลือสินเธาว์ธรรมชาติ ก็กลับกันอีก เค็มปี๋เลยที่นี้น้ำโคลนตู ปวดกระบาลเนอะเป็นวิศวกรขุดเจาะเนี้ย ไปขายเต้าทึงดีกว่า … ฮ่วย …

นักเคมีรุ่นต่อมาก็พยายามหาอะไรมาช่วยในกรณีนี้ จึงเกิดสิ่งที่เรียกว่า โพลีเมอร์ ขึ้นมาช่วย เจ้าโพลิมอร์นี่มันจะไป “หุ้ม” (encapsulate) เจ้า shale ที่โดนขุดแตกละเอียดนั้นไม่ให้สัมผัสกับน้ำจืด ทำให้ไม่มีการแลกเปลี่ยนประจุกัน ระหว่าง shale กับ น้ำโคลน

อารมณ์ว่า แทนที่จะเอาเปลี่ยนหอชายหอหญิง เป็นหอรวม ก็จะไม่มีกรณีหอชายเดินข้ามไปหาหอหญิง (ทำให้น้ำโคลนเค็มเท่ากับประจุใน shale) ก็ทำเป็นหอชายหอหญิงเหมือนเดิม แต่คราวนี้ สร้างกำแพงสูงๆสูงขนาดที่ปีนข้ามไปไม่ได้กั้นล้อมรอบหอชาย (shale) เสียเลย 555

นับเป็นการปฏิวัติวงการน้ำโคลนครั้งใหญ่ครั้งหนึ่งในวงการการขุดเจาะของเราครับ เมื่อมีสิ่งที่เรียกว่า รั่ว เอ๊ย โพลีเมอร์นี้เข้ามาช่วยงานหินของเรา เราเรียกเจ้าโพลีเมอร์นี้อีกแบบว่า shale inhibitor (ตัวยับยั่ง shale)

ในทางปฏิบัติ เราก็ทำมันทั้งสองอย่างแหละครับ ใส่ทั้งเกลือ ใส่ทั้งโพลีเมอร์ ช่วยๆกัน เพราะโพลิเมอร์ดีๆเนี้ยมันแพงเอาเรื่องอยู่ ซึ่งโพลีเมอร์ ก็มีออกมาขายกันหลายยี่ห้อ ที่มีคุณภาพ สเป็ค การใช้งาน และ ราคา ที่แตกต่างกันออกไป ไม่ต่างกับ โลชั่นกันแดด สบู่เหลว แชมพูสระผม ฯลฯ นั่นแหละครับ

WBM (Water Base Mud)

น้ำจืด + เกลือ + แบไรต์ + เบนโทไนต์ + โพลีเมอร์ = Water Base Mud

จบไหม อธิบายง่ายๆแบบนี้

เราก็ใช้น้ำโคลนแบบนี้ขุดมาหลายต่อหลายปี หลุมง่ายๆในแหล่งง่ายๆ ขุดยังไงก็เจอ มีปัญหาก็กลบทิ้งขุดหลุมใหม่ข้างๆกัน มันก็สะดวก หลุมแบบนี้ก็ถูกปู่ของปู่ของปู่ขุดไปจนหมด

หลุมที่ลูกหลานเหลนต้องขุดต่อ มันก็จะยากขึ้นๆ ชั้นหินก็แปลกๆมากขึ้น ความเป็น shale ก็หลากหลายมากขึ้น หลุมเดียวกันช่วงการเจาะเดียวกัน มี shale หลายประเภทดังว่านี้อยู่พร้อมหน้าพร้อมตากัน การจะกะเกลือ และ โพลีเมอร์ให้ครอบคลุมก็ยากขึ้น ไหนจะหลุมจะลึกกว่ารุ่นปู่ของปู่ของปู่ เพราะน้ำมันที่ตื้นๆถูกพบ ถูกดูด จับจอง และ ผลิตกันไปหมดแล้ว

จะไปขุดที่ไหนก็ไม่ได้ ก็ต้องดันทุรังขุดมันไป WBM มันก็เริ่มไม่ตอบโจทย์ เพราะ …

หนึ่งล่ะ การจะกะเกลือและโพลีเมอร์ให้พอดิบพอดีเริ่มยากขึ้นเมื่อในหลุมมีสารพัด shale โคจรมาอยู่รวมกัน (ถ้าเป็นสมัยปู่ๆก็เลือกที่จะไม่ขุด เพราะน้ำมันมีเยอะ ไปขุดให้มีปัญหาทำไม ไปหาที่จุดใหม่ดีกว่า แต่รุ่นเรามันก็เลือกไม่ขุดไม่ได้นี่นา)

สองล่ะ พอขุดไปเจอะสารเคมีอะไรในชั้นหินที่มาจ๊ะเอ๋เคมีคอลกับ WBM เจ้า WBM นี่ก็มักจะไม่รักนวลสงวนตัวเปลี่ยนคุณสมบัติให้เพี้ยนไปได้ง่ายมาก ไม่ใจแข็งเอาเสียเลย

และ ที่สำคัญ เหตุผลที่สาม เพราะหลุมยุคหลังๆร้อนขึ้นๆ (เพราะหลุมลึกขึ้นๆ และ มีการขุดหลุมผลิตก๊าซ เนื่องจากน้ำมันเริ่มหายากขึ้นๆ) น้ำที่เป็นองค์ประกอบหลักของ WBM มันก็เดือดสิครับ

พอเดือด มันก็เสียความเป็นน้ำ คุณสมบัติต่างๆก็เพี้ยนมากมายก่ายกอง ถึงแม้ว่านักเคมีจะประดิษฐ์สารเคมีต่างๆมาบรรเทาอาการเพี้ยน มันก็ช่วยได้ระดับหนึ่ง แก้ไม่ตกหรอกครับถ้ายังใช้น้ำ

OBM (Oil Base Mud)

ตัวเลือกแรกๆที่เราเลือกมาใช้ ก็คือน้ำมันดิบที่ได้จากการผลิตนั่นแหละ เพราะมันก็ประเภทเดียวกับเพื่อนมันที่อยู่ในหลุม มันก็น่าจะใช้กันได้ ซึ่งก็โอล่ะในระดับหนึ่ง

แล้วเราก็เปลี่ยนไปเรื่อยๆ เป็นน้ำมันดีเซล น้ำมันเบนซิน น้ำมันเตา น้ำมันสารพัดที่กลั่น ที่ปรับแต่งมาโดยเฉพาะ … ไม่ต่างกับปู่เอดิสันหาไส้หลอดไฟฟ้า

นักเคมีก็พัฒนา shale inhibitor เกลือ แบไรต์ เบนโทไนต์ ให้เหมาะกับน้ำมันประเภทนั้นๆที่เอามาลองใช้ จนทุกวันนี้ก็มีน้ำมันหลายสูตร และ สารแคมีหลายแบบมากๆที่มีใช้กันในอุตสาหกรรมเรา

ทำให้น้ำโคลนเป็นธุรกิจ (และห่วงโซ่ธุรกิจต่อเหนื่อง) ที่มูลค่ามหาศาลเลยทีเดียว เพราะเราใช้น้ำโคลนเป็นปริมาณมากๆในการขุด น้ำโคลนเป็นปัจจัยความเป็นความตายของหลุม ถ้าหลุมเราเป็นหลุมที่ซับซ้อน น้ำลึก ร้อน ชั้นหินประหลาด บลาๆ เรามักไม่เกี่ยงที่จะควักตังค์จ่ายค่าน้ำโคลนระดับพรีเมี่ยม

แต่ถ้าหลุมง่ายๆชิวๆ เราก็เลือกเอาให้เหมาะ เอาน้ำจืดผสมเกลือแกง พอมีปัญหาก็เจือจางเอาไรเอา

OBM ผมก็แปลของผมเอง (ไม่มีใครรับรองอีก) ว่า “น้ำโคลนแบบน้ำมัน”

อย่างที่ผมเกริ่นไว้ตอนต้อน และก็แสดงให้เห็นมาตลอดทางว่า เมื่อเราแก้ปัญหาหนึ่ง เราก็จะเจอปัญหาหนึ่งเสมอ

ปัญหาใหญ่บักเอ้บของ OBM คือ เจ้าน้ำมันนี่แหละครับ มันไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และ แน่นอนว่า เป็นคู่กรณีกับพี่น้อง NGO ทั่วโลก OBM ที่ใช้เสร็จแล้วจะเอาไปทิ้งที่ไหนยังไง

ถึงจะมีวิธีกำจัด มันก็ปวดกระแบนเหน็บในการบริหารจัดการ และ แน่นอนว่าเสียงเงินเยอะอยู่

ยังไม่หมดครับ เคราะห์กรรมของ OBM

ถึงแม้ว่า OBM จะกำจัดปัญหาเรื่องเจ้า Shale ไปได้เยอะอยู่ และ รับมือกันอุณหภูมิได้ดีขึ้นกว่า WBM เยอะ แต่ก็ยังไม่หมดจรด โดยเฉพาะหลุมร้อนจี๋แบบหลุมก๊าซ OBM ยังจะเดือดและเพี้ยนคุณสมบัติได้อยู่

SBM (Synthetic Base Mud)

ในปัญหา ในวิกฤติ ย่อมมีโอกาส นักเคมีเราก็ช่างคิดสรรหาเนอะ ก็สังเคราะห์ของเหลวขึ้นมาใช้แทนน้ำมัน ถ้านึกไม่ออกก็ให้นึกถึงน้ำมันเครื่องสังเคราะห์ที่เราเติมรถยนต์แทนน้ำมันเครื่องปกติสมัยเดิมๆนั่นแหละครับ นักเคมีเราก็ผลิตอะไรทำนองนั้นออกมาให้นักขุดฯเราใช้ครับ

นักเคมีปรับแต่งคุณสมบัติได้เองตามใจชอบเลยครับทีนี้ แม้กระทั่งทำให้ย่อยสลายได้ในธรรมชาติ (biodegradable) และ แน่นอนว่าต้องพัฒนา shale inhibitor เกลือ แบไรต์ เบนโทไนต์ ตามติดตูดกันมา เพราะเราคู่กัน คือ มันต้องใช้งานไปด้วยกัน

ปัญหาที่แท้จริงอย่างเดียวของ SBM คือ แพงโคตร

ปัญหาการเมืองที่มาคู่กันคือ NGO ก็ยังดื้อตาใส เหมารวม SBM เป็น OBM อยู่นั่นแหละ แล้วก็บลาๆไปตามเรื่องตามบทที่เขียนที่ท่องกันมาจากรุ่นสู่รุ่นอย่างนกแก้วนกขุนทอง

(ปล. NGO น่ารักๆและเข้าใจยอมรับเหตุผลและเทคโนโลยีก็มีนะครับ ผมเคยพบเจอ แต่ NGO กลุ่มนี้มักจะไม่ค่อยเจริญเติบโตในสายพานการผลิต NGO เท่านั้นเอง)

น้ำโคลนมันทำร้ายผนังหลุม

เรื่องมันเป็นอย่างนี้ครับ

ปกติเวลาเราขุดเนี้ย ผงแร่แบไรต์ ผงเบนโทไนต์ และ ผงอื่นๆ มันจะเข้าไปอุดช่องว่างของชั้นหินที่ผนังหลุมเพราะว่าความดันเนื่องจากน้ำหนักของน้ำโคลนต้องมากกว่าความดันในชั้นหินใช่ไหมล่ะ ไม่งั้นของไหลในชั้นหินมันก็จะพรวดเข้ามาในหลุม (influx) แล้วไปบานเบอะที่ปากหลุมกลายเป็น Blow out

ทีนี้เวลาเราขุดเสร็จเนี้ย ถ้าแหล่งผลิตแรงดีๆ พอเราลดน้ำหนักน้ำโคลนในหลุม ปิโตรเลียมในแหล่งกักเก็บ ก็จะผลักเอาผงแบไรต์ ผงเบนโทไนต์ และ ผงอื่นๆ ที่เข้าไปอุดช่องว่างของชั้นหินตรงผนังหลุมกระเจิงเข้าไปในหลุม แล้วปิโตรเลียมก็หอบเอาไปปากหลุมได้สะดวกโยธินใช่ไหมล่ะ

แต่ถ้าหลุมที่แหล่งกักเก็บไม่แข็งแรง แรงไม่ดี ผอมแห้งแรงน้อย ก็ไม่สามารถ หรือ สามารถ แต่ผลักออกมาได้ไม่หมดจรด ทำให้การผลิตไม่ดีเท่าที่ควร อันเป็นที่มาของประโยคอมตะที่จั่วหัวไว้ … น้ำโคลนพี่นกมันทำร้ายผนังหลุมหนู …

เมื่อมีปัญหามันก็มีทางแก้ (ถ้ามีเงิน) เบนโทไนต์ ไม่ใช่ปัญหาเท่าไร เพราะมันเป็นผงที่ละเอียดมากๆ ละเอียดเล็กกว่าช่องว่างในพนังหินตั้งเยอะ และ มันก็เบามากด้วย มีอะไรมาผลักมันนิดเดียวมันก็ปลิวแล้ว ไอ้ตัวปัญหาคือ แบไรต์นี่แหละ

เรามีสองทางเลือก

1. ใช้แบไรต์แบบบดละเอียดพิเศษ ซึ่งแน่นอนว่าแพง แต่ทำน้ำหนักน้ำโคลนเท่าแบไรต์ปกติ (ก็แหง๋ล่ะ ความหนาแน่นมันเท่ากัน แค่ขนาดเล็กลงเท่านั้น)
2. ใช้อะไรสักอย่างที่หนัก(ความหนาแน่น)พอเอามาใช้แทนแบไรต์ พอเมื่อใช้เสร็จก็เอาสารเคมีบางอย่างลงไปล้างออกได้ โจทย์นี้มีหลายคำตอบ แต่ที่ง่าย สะดวก ราคาถูก และ ปลอดภัยที่สุดคือ ใช้ผงแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) หรือที่เราเรียกภาษาบ้านๆว่าผงปูนนั่นแหละแทนแบไรต์ เสร็จแล้วก็เอากรดลงไปล้างออกทีหลัง วิธีนี้ ตัวผงปูนราคาถูก แต่ต้องเสียเวลาใช้กรดลงไปล้าง มีค่าเสียเวลาแท่นฯเจาะ และ ค่าน้ำกรด ยังไม่นับปัญหาเรื่องความปลอดภัยในการทำงานกับกรด นอกจากนั้น การทำน้ำหนักอาจจะถูกจำกัด เพราะความหนาแน่นของผงปูนน้อยกว่าผงแบไรต์

ทีนี้จะเลือกใช้วิธีไหนก็พวกเรานักขุดก็ต้องกุมขมับถกกันล่ะ ถ้าวิศวกรแหล่งผลิตเขาไม่ต้องการให้แหล่งกักเก็บที่ผอมแห้งแรงน้อยผลิตได้ เราก็ต้องมืออาชีพพอที่จะรับมือกับความต้องการนั้นให้ได้

ทุกวิธี มีข้อดี ข้อด้อย ข้อจำกัด ข้อควรระวัง …

บ.ผู้รับเหมา (service company) ที่ให้บริการเรื่องน้ำโคลนมักตั้งชื่อให้กับน้ำโคลนประเภทนี้ว่า reservoir drilling fluid แบบว่า ตั้งชื่อให้มีความแตกต่าง ดูหรู ดูแพง มีระดับ แล้วเก็บตังค์แพงๆ 555

นึกๆดูสินค้าและบริการในชีวิตประจำวันของเราก็มีแบบนี้เยอะนะครับ เป็นสินค้าและบริการที่จริงๆแล้วเนื้อในไม่มีอะไรเท่าไร (เผลอๆบางอย่างไม่มีอะไรใหม่เลย) แค่ตั้งชื่อใหม่ ส่วนมากเป็นชื่อภาษาอังกฤษ แล้วก็ปิดป้ายราคาแพงขึ้น …. อ้าว … ผมออกทะเลอีก …

นึกว่าจะจบแล้วใช่ไหม

ชีวิตพวกผม ไม่ง่ายอย่างนั้นครับ …

ใน ประวัติศาสตร์การใช้ น้ำโคลน ในงานขุดเจาะ …

เราก็นึกว่าจะ happy ending everything jingle bell กับ น้ำจืดผสมเกลือ น้ำทะเล WBM OBM แบไรต์ เบนโทไนต์ เกลือสารพัดประเภท และ โพลีเมอร์ ต่างๆ

ชีวิตมันไม่ง่ายแบบนั้น (พวกผมถึงได้มีงานทำอยู่ทุกวันนี้ไง)

ในแหล่งกักเก็บที่ผลิตจนจะหมดอยู่แล้ว ความดันในแหล่งกักเก็บมันจะต่ำมากๆเลย ต่ำขนาดที่ใช้น้ำมันเปล่าๆ(แทนน้ำโคลน)ที่ความหนาแน่น 0.8 SG นิดๆ ขุดก็ยังไม่ได้ เพราะน้ำมันจะไหลพรวดเข้าไปในชั้นหิน เป็นการสูญเสียของเหลวขณะขุดเจาะ (loss circulation)

ก็ต้องหาของไหลความหนาแน่นอะไรล่ะ ที่ต่ำกว่า 0.8 SG

ตัดน้ำทิ้งไปเลย ไม่ใช่ตัวเลือก เพราะน้ำนั้นหนัก 1 SG (ขนาดน้ำมันที่หนัก 0.8 SG หน่อยๆ ยังไม่รอด) … ติ๊กต๊อก ๆ ทบทวนวิชาฟิสิกส์พื้นฐานหน่อยซิ

ก็อากาศไงครับ … งง ล่ะซิ เอาอากาศขุดได้ไง

Foam Drilling

ก็เอาน้ำผสมอากาศแล้วใส่สารลดแรงตึงผิวปั่นให้ฟูตีโป่งให้เป็นโฟมไงครับ

ไม่ต้องงงๆ หนุ่มๆคิดถึงครีมโกนหนวด สาวๆก็คิดถึงอะไรดีล่ะ โฟมล้างหน้า อารมณ์นั้นเลยครับ อยากได้น้ำหนักเท่าไรที่ใช่เลย ก็คำนวนเอาว่า จะใช้น้ำ (1 SG) สารทำโฟมเท่าไร อากาศเท่าไร ก็จะรู้ว่า ได้โฟมออกมาหนักเท่าไร

ไม่ต้องห่วงเรื่อง shale ล่ะทีนี้ ไม่มีน้ำ(มากพอ)ให้บวมตุ่ยเละหลุดลอกออกมา หมดปัญหาไป …

แต่แหม … หน้างานจริงนี่ ถ้าไม่บริหารจัดการ หรือ คำนวนอัตราการไหลที่จุดต่างๆดีๆนี่ เละเป็นโจ๊กเลยนะครับ

Air Drilling

ถ้ายังเบาไม่พอล่ะ ทำไง …

ก็ไม่ต้องผสมน้ำซิครับ เอาอากาศล้วนๆนี่แหละปั๊มลงไปหอบเอาเศษหินขึ้นมา ชีวิตนี้ผมเคยเห็นเป็นบุญตาหนเดียวครับ ไม่ใช่เห็นในฐานะวิศวกรขุดเจาะด้วย เห็นตอนเป็น Wireline Field Engineer ตอนไปรอทำงานหยั่งธรณีให้หลุมๆหนึ่งที่ประเทศอินเดีย

หลุมนั้นอยู่ในป่า เสียงปั๊มดังโคตรๆเลยครับ เพราะต้องให้ปั๊มขนาดช้าง (ไม่ใช่ควายแล้วครับเบอร์นี้) หลายตัวอัดอากาศลงไป ผมคิดว่าเสือสมิง กระทิง แรด ช้าง รวมไปถึง ผีสางนางไม้ คงกระเจิงล่ะครับ เสียงเบอร์นั้น แน่นอนว่า พวกผมต้องมีที่ครอบหูไว้ตลอดเวลา

ถ้ามาขุดแถวลานกระบือบ้านเราคงไม่รอด EIA (Environmental Impact Assessment – การศึกษาผลกรทบสิ่งแวดล้อม) แน่ๆ …

บทสรุป

จะเห็นว่า กว่าจะถึงวันนี้ที่เรามีน้ำโคลนหลากหลายประเภท ตั้งแต่เบสิกสุดๆ แค่เอาน้ำจืดผสมเกลือหรือ น้ำทะเลมาใช้ขุด จนกระทั่งใช้ SBM หรือ จะเอาอากาศมาขุด น้ำโคลนทุกๆชนิดมีข้อดีข้อด้อยของตัวมันเอง วิศวกรที่ดีจะต้องเลือกให้เหมาะกับงานกับเงินในกระเป๋านายจ้าง

มีกฏทองส่วนตัวของผม 2 ข้อ (ในงานออกแบบทางวิศวกรรม) ที่อยากจะแบ่งกัน

1. อย่าขี่ช้างจับตั๊กแตน (เมื่อไม่จำเป็นต้องจ่ายก็อย่าจ่ายเพื่อตามใจใคร)
2. อย่าเสียน้อยเสียยากเสียมากเสียง่าย (เมื่อถึงคราวต้องจ่ายก็ต้องจ่ายอย่าเหนียว)

ไม่มีคำว่า one size fit all สำหรับธุรกิจนี้ครับ …

ประวัติศาสตร์การใช้ น้ำโคลน ในงานขุดเจาะตอนนี้ ผมว่าครอบคลุมประเด็นสำคัญๆเกี่ยวกับน้ำโคลนหมดแล้วนะครับในบทความตอนนี้

ขอขอบคุณเพจ nongferndadd ที่เผยเเพร่บทความจนกระจ่างแจ้ง แจ่มใส ให้เข้าใจ ลึกซึ่ง สำหรับการใช้น้ำโคลน มา ณ ที่นี้ด้วยครับ