เครื่องมือสำคัญ 10 อันดับแรกสำหรับการขุดเจาะบ่อ

ประเภทของเครื่องมือใต้ดินที่ใช้กันทั่วไปในงานเจาะและผลิตน้ำมันนอกชายฝั่ง ได้แก่: แพคเกอร์, วาล์วกันกลับแบบแข็ง (SSSV), ปลอกเลื่อน (หัวนม), แมนเดรลแบบมีช่องด้านข้าง, หัวนมรองรับ, ข้อต่อไหล, ข้อต่อระเบิด, วาล์วทดสอบ, วาล์วระบายน้ำ, แมนเดรล, ปลั๊ก เป็นต้น

1. พนักงานบรรจุหีบห่อ

ตัวกั้น (Packer) เป็นหนึ่งในเครื่องมือสำคัญที่สุดในท่อผลิตใต้หลุมเจาะ และหน้าที่หลักของมันมีดังต่อไปนี้:

แยกชั้นการผลิตเพื่อป้องกันการชนกันและการรบกวนของของเหลวและความดันระหว่างชั้นต่างๆ

การแยกของเหลวที่ใช้ในการฆ่าเชื้อและของเหลวที่ใช้ในการผลิต;

ตอบสนองความต้องการต่างๆ ในการผลิตน้ำมัน (ก๊าซ) และการซ่อมบำรุงเรือ;

รักษาสารหล่อลื่นในช่องว่างระหว่างท่อกรุเพื่อป้องกันท่อกรุและรับประกันการผลิตที่ปลอดภัย

อุปกรณ์กันรั่วที่ใช้ในการขุดเจาะและผลิตน้ำมัน (ก๊าซ) นอกชายฝั่ง สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ แบบถอดได้และแบบถาวร และตามวิธีการติดตั้ง สามารถแบ่งออกได้เป็น การติดตั้งแบบไฮดรอลิก การติดตั้งแบบกลไก และการติดตั้งแบบใช้สายเคเบิล อุปกรณ์กันรั่วสามารถแบ่งออกได้หลายประเภท และควรเลือกใช้ให้เหมาะสมกับความต้องการในการผลิตจริง ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของอุปกรณ์กันรั่วคือ แผ่นรองรับและยาง และบางชนิดไม่มีแผ่นรองรับ (อุปกรณ์กันรั่วสำหรับบ่อเปิด) อุปกรณ์กันรั่วมีหลายประเภท โดยหน้าที่หลักคือการรองรับระหว่างแผ่นรองรับกับท่อ และการปิดผนึกระหว่างแผ่นรองรับกับท่อเพื่อปิดผนึกตำแหน่งที่กำหนด

2. วาล์วนิรภัยใต้ดิน

วาล์วนิรภัยใต้ดินเป็นอุปกรณ์ควบคุมการไหลของของเหลวที่ผิดปกติในบ่อ เช่น เหตุไฟไหม้บนแท่นผลิตน้ำมันนอกชายฝั่ง ท่อส่งน้ำมันแตก การระเบิด การควบคุมบ่อน้ำมันไม่ได้เนื่องจากแผ่นดินไหว เป็นต้น โดยวาล์วนิรภัยใต้ดินจะปิดโดยอัตโนมัติเพื่อควบคุมการไหลของของเหลวในบ่อ

1) การจำแนกประเภทของวาล์วนิรภัย:

• วาล์วนิรภัยแบบดึงกลับได้ทำจากลวดเหล็ก
• วาล์วนิรภัยแบบพกพาสำหรับท่อน้ำมัน
• วาล์วนิรภัยในช่องว่างระหว่างท่อ (Casing annulus safety valve) วาล์วนิรภัยที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือ วาล์วนิรภัยแบบพกพาสำหรับท่อ (Tubing portable safety valve)

2) หลักการปฏิบัติ

น้ำมันไฮดรอลิกถูกส่งผ่านแรงดันจากพื้นดินไปยังรูส่งแรงดัน ผ่านท่อควบคุมแรงดันไฮดรอลิกไปยังลูกสูบ ดันลูกสูบลงและบีบอัดสปริง ทำให้วาล์วเปิดออก หากแรงดันควบคุมไฮดรอลิกคงที่ วาล์วนิรภัยจะอยู่ในสถานะเปิด เมื่อปล่อยแรงดัน แรงดันในท่อควบคุมไฮดรอลิกจะถูกดันขึ้นด้านบนด้วยแรงตึงของสปริง ทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น และแผ่นวาล์วจะอยู่ในสถานะปิด

3. ปลอกเลื่อน

1) ปลอกเลื่อนสามารถปิดหรือเชื่อมต่อระหว่างสายการผลิตกับช่องว่างวงแหวนได้โดยอาศัยการทำงานร่วมกันระหว่างปลอกด้านในและด้านนอก หน้าที่หลักของปลอกเลื่อนมีดังต่อไปนี้:

• การกระตุ้นให้เกิดการระเบิดหลังจากการขุดเจาะบ่อเสร็จสมบูรณ์
• การฆ่าเชื้อโดยระบบไหลเวียนโลหิต;
• แก๊สลิฟต์
• ปั๊มเจ็ทแบบนั่ง
• บ่อน้ำมันหลายชั้นสามารถใช้สำหรับการผลิตแยกส่วน การทดสอบแบบหลายชั้น การฉีดแบบหลายชั้น ฯลฯ
• การทำเหมืองแบบผสมผสานหลายชั้น;
• เสียบปลั๊กเข้าไปในบ่อเพื่อปิดบ่อหรือเพื่อทดสอบแรงดันของท่อส่ง
• สารเคมีหมุนเวียนป้องกันการกัดกร่อน เป็นต้น

2) หลักการทำงาน

ปลอกเลื่อนจะปิดหรือเชื่อมต่อทางเดินระหว่างท่อน้ำมันและช่องว่างวงแหวนโดยการเคลื่อนปลอกด้านใน เมื่อช่องของปลอกด้านในหันเข้าหาทางเดินของตัวปลอกเลื่อน ทางเดินจะอยู่ในสถานะเปิด เมื่อทั้งสองส่วนหันเข้าหากัน ปลอกเลื่อนจะปิด มีกระบอกทำงานอยู่ที่ส่วนบนของปลอกเลื่อน ซึ่งใช้สำหรับยึดอุปกรณ์ควบคุมการไหลใต้ดินที่เกี่ยวข้องกับปลอกเลื่อน มีพื้นผิวปิดผนึกที่ด้านบนและด้านล่างของปลอกด้านใน ซึ่งสามารถทำงานร่วมกับวัสดุปิดผนึกของอุปกรณ์ใต้ดินเพื่อการปิดผนึก เชื่อมต่อเครื่องมือสวิตช์ปลอกเลื่อนเข้ากับชุดเครื่องมือพื้นฐาน และดำเนินการควบคุมด้วยลวดเหล็ก ปลอกเลื่อนสามารถเปิดและปิดได้ บางรุ่นต้องใช้แรงกระแทกลงด้านล่างเพื่อเลื่อนปลอกลงเพื่อเปิดปลอกเลื่อน ในขณะที่บางรุ่นต้องใช้แรงกระแทกขึ้นด้านบนเพื่อให้ปลอกด้านในเคลื่อนขึ้นเพื่อเปิดปลอกเลื่อน

4.หัวนม

1) การจำแนกประเภทและการใช้งานของหัวต่อใช้งาน (Working Nipple)

การจำแนกประเภทของหัวนม:

(1) ตามวิธีการกำหนดตำแหน่ง มี 3 ประเภท ได้แก่ การเลือก, ห้ามเข้าด้านบน และ ห้ามเข้าด้านล่าง ดังแสดงในรูปที่ a, b และ c

แกนหมุนบางชนิดอาจมีทั้งแบบปรับได้และแบบมีตัวหยุดด้านบน (ดังแสดงในรูป ข) แบบปรับได้หมายความว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของแกนหมุนไม่มีส่วนลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และเครื่องมือที่มีขนาดเดียวกันสามารถผ่านได้ ดังนั้นจึงสามารถใส่แกนหมุนขนาดเดียวกันหลายอันลงในท่อเดียวกันได้ ส่วนแบบมีตัวหยุดด้านบนหมายความว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของแกนหมุนที่ปิดผนึกนั้นมีตัวหยุดที่มีขั้นเคลื่อนที่อยู่ที่ส่วนลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางด้านบน ในขณะที่ส่วนลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวหยุดด้านล่างอยู่ที่ด้านล่าง ส่วนปิดผนึกของปลั๊กไม่สามารถผ่านได้ และโดยทั่วไปแล้วตัวหยุดด้านล่างจะติดตั้งอยู่ที่ด้านล่างของท่อเดียวกัน เพื่อใช้เป็นตัวยึดเครื่องมือและป้องกันไม่ให้เครื่องมือแบบลวดตกลงไปที่ก้นบ่อ

(2) ตามแรงดันใช้งาน: มีแรงดันปกติและแรงดันสูง โดยแรงดันปกติใช้สำหรับบ่อทั่วไป และแรงดันสูงใช้สำหรับบ่อน้ำมันและก๊าซแรงดันสูง

การประยุกต์ใช้จุกนม:

• นั่งลงในเครื่องอัดเสียง
• นั่งอยู่ในอุโมงค์ใต้ดินเพื่อควบคุมวาล์วนิรภัยโดยอัตโนมัติ
• นั่งลงในวาล์วกันกลับ

ติดตั้งอุปกรณ์ลดแรงดัน (choke nozzle) เพื่อลดแรงดันที่ปากบ่อ

• ทำงานร่วมกับหัวต่อขัดเงา ติดตั้งปลอกแยกหรือข้อต่อสั้น ซ่อมแซมท่อน้ำมันที่เสียหายหรือท่อหนาใกล้ชั้นน้ำมัน
• นั่งลงและแขวนเครื่องมือวัดในหลุมเจาะ
• สามารถป้องกันไม่ให้ชุดเครื่องมือตกไปอยู่ที่ก้นบ่อระหว่างการปฏิบัติงานด้วยสายเคเบิลได้

5. แกนหมุนสำหรับกระเป๋าข้าง

1) โครงสร้างเชิงฟังก์ชัน

แมนเดรลแบบมีช่องใส่ด้านข้าง (Side Pocket Mandrel) เป็นหนึ่งในเครื่องมือสำคัญสำหรับงานเจาะบ่อบาดาล โดยจะใช้ร่วมกับวาล์วแก๊สลิฟต์แบบต่างๆ เพื่อให้ได้วิธีการแก๊สลิฟต์ที่แตกต่างกัน สามารถใช้งานหัวฉีดน้ำขนาดต่างๆ และฉีดของเหลวเป็นชั้นๆ ได้ โครงสร้างของมันแสดงในรูป ประกอบด้วยสองส่วน คือ ท่อฐานและกระบอกเยื้องศูนย์ ขนาดของท่อฐานเท่ากับขนาดของท่อน้ำมัน ส่วนบนมีปลอกกำหนดตำแหน่ง และกระบอกเยื้องศูนย์มีหัวระบุเครื่องมือ ร่องล็อค กระบอกซีล และรูสื่อสารภายนอก

2) คุณสมบัติของแกนจับชิ้นงานแบบมีช่องใส่ด้านข้าง:

การจัดวางตำแหน่ง: ทำให้เครื่องมือใต้ดินทุกชนิดมีลักษณะเยื้องศูนย์และจัดวางตำแหน่งให้ถูกต้องแม่นยำภายในกระบอกเยื้องศูนย์

ลักษณะเฉพาะ: เครื่องมือเจาะหลุมขนาดที่เหมาะสมจะถูกสอดเข้าไปในกระบอกเจาะแบบเยื้องศูนย์ ในขณะที่เครื่องมือขนาดใหญ่กว่าจะลอดผ่านท่อฐาน

สามารถใช้แรงดันทดสอบที่สูงขึ้นได้

2) หน้าที่ของแกนดันแบบมีช่องใส่ด้านข้าง: การยกด้วยแก๊ส, การฉีดสารเคมี, การฉีดน้ำ, การฆ่าเชื้อด้วยการหมุนเวียน ฯลฯ

6. ปลั๊ก

เมื่อไม่มีวาล์วนิรภัยใต้ดินหรือวาล์วนิรภัยทำงานล้มเหลว ลวดเหล็กจะทำงาน และปลั๊กที่มีขนาดเหมาะสมจะถูกหย่อนลงไปในกระบอกสูบทำงานเพื่อปิดบ่อ การทดสอบแรงดันของท่อและการติดตั้งตัวอุดไฮดรอลิกในระหว่างการเจาะบ่อหรือการซ่อมบำรุงบ่อ

7. วาล์วยกแก๊ส

วาล์วแก๊สลิฟต์จะถูกลดระดับลงไปในกระบอกสูบทำงานแบบเยื้องศูนย์ ซึ่งสามารถทำให้เกิดวิธีการผลิตแก๊สลิฟต์ที่แตกต่างกันได้ เช่น แก๊สลิฟต์แบบต่อเนื่อง หรือแก๊สลิฟต์แบบไม่ต่อเนื่อง

8. การเชื่อมต่อการไหล

ท่อเชื่อมต่อการไหล (Flow coupling) จริงๆ แล้วเป็นท่อที่มีความหนาขึ้น โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในเท่ากับท่อน้ำมัน แต่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกใหญ่กว่าเล็กน้อย และมักใช้สำหรับปลายบนและปลายล่างของวาล์วนิรภัย สำหรับบ่อน้ำมันและก๊าซที่มีผลผลิตสูง บ่อน้ำมันที่มีผลผลิตทั่วไปสามารถเลือกใช้หรือไม่ใช้ก็ได้ เมื่อน้ำมันและก๊าซที่มีผลผลิตสูงไหลผ่านวาล์วนิรภัย จะทำให้เกิดการบีบอัดเนื่องจากการลดลงของเส้นผ่านศูนย์กลาง ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนจากกระแสน้ำวนและการสึกหรอที่ปลายบนและปลายล่าง

9. วาล์วระบายน้ำมัน

โดยทั่วไป วาล์วระบายน้ำมันจะติดตั้งอยู่เหนือวาล์วกันกลับ 1-2 ท่อน้ำมัน ทำหน้าที่เป็นช่องระบายของเหลวในท่อน้ำมันเมื่อยกปั๊มขึ้นเพื่อตรวจสอบ เพื่อลดภาระของแท่นขุดเจาะและป้องกันไม่ให้ของเหลวจากบ่อน้ำมันปนเปื้อนบนดาดฟ้าแท่นและสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันมีวาล์วระบายน้ำมันอยู่สองประเภท ได้แก่ วาล์วระบายแบบใช้ก้านและวาล์วระบายแบบไฮดรอลิกแบบใช้ลูกบอล แบบแรกเหมาะสำหรับน้ำมันบางและบ่อน้ำมันหนักที่มีปริมาณน้ำสูง ส่วนแบบหลังใช้สำหรับบ่อน้ำมันหนักที่มีปริมาณน้ำต่ำและมีอัตราความสำเร็จสูง

10. ที่ขูดท่อ

1) วัตถุประสงค์: ใช้สำหรับกำจัดก้อนซีเมนต์ ปลอกซีเมนต์ ขี้ผึ้งแข็ง ผลึกเกลือหรือคราบต่างๆ เศษจากการเจาะ และเหล็กออกไซด์ รวมถึงสิ่งสกปรกอื่นๆ ที่ตกค้างอยู่บนผนังด้านในของท่อกรุ และเพื่อให้เครื่องมือต่างๆ ที่ใช้ในหลุมเจาะสามารถเข้าถึงได้อย่างสะดวก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ช่องว่างระหว่างเครื่องมือในหลุมเจาะกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อกรุมีขนาดเล็ก ขั้นตอนต่อไปของการก่อสร้างควรดำเนินการหลังจากทำการขูดทำความสะอาดอย่างเพียงพอแล้ว

2) โครงสร้าง: ประกอบด้วยตัวเครื่อง แผ่นใบมีด บล็อกยึด บล็อกกด และชิ้นส่วนอื่นๆ

3) หลักการทำงาน: ก่อนลงบ่อ ขนาดการติดตั้งสูงสุดของชิ้นส่วนขนาดใหญ่ของใบมีดขูดจะต้องใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อกรุ หลังจากลงบ่อแล้ว ใบมีดจะถูกกดลงโดยสปริง และสปริงจะให้แรงดันป้อนในแนวรัศมี เมื่อขูดวัสดุแข็ง จะต้องขูดหลายครั้งเพื่อให้ถึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อกรุ ใบมีดขูดเชื่อมต่อกับปลายด้านล่างของท่อส่งใต้ดิน และการเคลื่อนที่ขึ้นลงของท่อส่งใต้ดินจะเป็นแรงดันป้อนในแนวแกนระหว่างกระบวนการหย่อนลง

จากโครงสร้างของใบมีด จะเห็นได้ว่าใบมีดเกลียวแต่ละใบมีคมตัดรูปโค้งสองด้านทั้งด้านในและด้านนอก ใบมีดรูปทรงแถบกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิวของเครื่องขูดตามแนวเกลียวซ้าย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อโคลนที่ไหลกลับขึ้นมาด้านบนเพื่อพัดพาเศษวัสดุที่ถูกขูดออกไป