ท่อเจาะ

ท่อเจาะคืออะไร?

ท่อเจาะ เป็นส่วนประกอบสำคัญของสายสว่านที่ใช้ในการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ เป็นท่อยาวที่ทอดยาวจากผิวดินไปยังดอกสว่าน โดยส่งผ่านของเหลวสำหรับการเจาะ (โคลน) และพลังงานกลไปยังดอกสว่าน พร้อมทั้งให้การรองรับโครงสร้าง

ฟังก์ชั่นของท่อเจาะคืออะไร?

ส่งของเหลวเจาะ:ท่อเจาะทำหน้าที่เป็นท่อส่งของเหลวสำหรับการเจาะ ซึ่งมีความจำเป็นสำหรับการระบายความร้อนและหล่อลื่นหัวเจาะ การกำจัดหินที่ตัดออก และการรักษาแรงดันในหลุมเจาะ
การส่งผ่านการเคลื่อนที่แบบหมุน:ท่อเจาะจะส่งการเคลื่อนที่แบบหมุนจากโต๊ะหมุนบนพื้นผิวหรือระบบขับเคลื่อนด้านบนไปยังดอกสว่าน ทำให้ดอกสว่านสามารถเจาะเข้าไปในหินได้
ให้การสนับสนุนโครงสร้าง: เพิ่มความแข็งแรงและความแข็งแกร่งให้กับชุดสว่าน โดยรองรับดอกสว่านและส่วนประกอบอื่นๆ ขณะที่เจาะทะลุชั้นผิวดิน
การเชื่อมต่อส่วนประกอบ:ท่อเจาะเชื่อมต่อส่วนต่าง ๆ ของชุดเจาะ รวมทั้งปลอกคอเจาะ ตัวปรับระดับ และเครื่องมือใต้หลุมอื่น ๆ โดยสร้างชุดต่อเนื่องที่ทอดยาวจากผิวดินไปจนถึงก้นหลุม

ท่อเจาะมีกี่ประเภท?

ท่อเจาะมาตรฐาน
วัสดุ: โดยทั่วไปทำจากเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง เช่น AISI 4145H หรือเกรดที่คล้ายกัน
ออกแบบ:มีผนังบางเมื่อเทียบกับปลอกดอกสว่านและมีความแข็งแรงดึงสูงเพื่อทนต่อแรงแนวแกนและแรงบิด
ท่อเจาะน้ำหนักมาก (HWDP)
วัสดุ: คล้ายกับท่อเจาะมาตรฐาน แต่ออกแบบให้มีผนังหนาและมีน้ำหนักมากกว่า
ออกแบบ: ใช้เป็นท่อเปลี่ยนระหว่างท่อเจาะมาตรฐานและปลอกเจาะเพื่อเพิ่มน้ำหนักและความมั่นคง
ท่อเจาะพรีเมี่ยม
วัสดุ: ผลิตจากเหล็กคุณภาพสูงหรือโลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกลเพิ่มขึ้น
ออกแบบ: รวมกระบวนการผลิตและการบำบัดขั้นสูงเพื่อประสิทธิภาพและความทนทานที่ดีขึ้น
ท่อเจาะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก
วัสดุ: ผลิตจากโลหะผสมที่ไม่ใช่แม่เหล็กเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกับเครื่องมือแม่เหล็กแบบรูเจาะ
ออกแบบ: ใช้ในการใช้งานที่ต้องลดการรบกวนทางแม่เหล็กให้เหลือน้อยที่สุด

ข้อมูลจำเพาะและการออกแบบของท่อเจาะมีอะไรบ้าง?

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก/O.D. (OD): โดยปกติจะมีตั้งแต่ 2 7/8 นิ้ว ถึง 5 1/2 นิ้ว ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของหลุมและสภาพการเจาะ
เส้นผ่านศูนย์กลางรูใน (ID): เส้นผ่านศูนย์กลางภายในช่วยให้สามารถไหลเวียนของของเหลวจากการเจาะได้
ความหนาของผนัง: ออกแบบมาเพื่อทนต่อแรงเค้นที่เกิดขึ้นระหว่างการเจาะโดยยังคงรักษาสมดุลระหว่างความแข็งแรงและน้ำหนัก
ความยาว: ความยาวมาตรฐานมักจะอยู่ที่ 30 ถึง 40 ฟุตต่อข้อต่อ แม้ว่าความยาวที่กำหนดเองอาจใช้ตามความต้องการในการปฏิบัติงานก็ตาม
การเชื่อมต่อเธรด: ท่อเจาะเชื่อมต่อกันโดยใช้การเชื่อมต่อแบบเกลียว เช่น เกลียว API (American Petroleum Institute) หรือเกลียวพรีเมียม เพื่อให้มั่นใจถึงการประกอบที่ปลอดภัยและป้องกันการรั่วซึม

การเชื่อมต่อของท่อเจาะมีอะไรบ้าง?

1. REG (การเชื่อมต่อแบบปกติ)

การเชื่อมต่อแบบปกติ (REG) ได้รับการออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อท่อเจาะแบบเอียงด้านใน การเชื่อมต่อนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เล็กที่สุด ส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางท่อเจาะด้านในมีขนาดเล็กกว่าส่วนที่หนากว่าของท่อเจาะ และเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของส่วนที่หนากว่าของท่อเจาะก็จะมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน การเชื่อมต่อ REG ใช้สำหรับการเชื่อมต่อดอกสว่านในงานเจาะ

สถาบันปิโตรเลียมแห่งอเมริกา (API 5CT) ยังคงรักษาข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับการเชื่อมต่อ REG ไว้เนื่องจากมีการใช้งานเฉพาะทางและเหมาะสมกับการเชื่อมต่อบิต

การออกแบบเหมาะกับความต้องการเฉพาะและความท้าทายของการเชื่อมต่อบิต ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการของผู้เชี่ยวชาญด้านการเจาะหลายๆ คน

เนื่องจากดอกสว่านอยู่ที่ส่วนท้ายของสายการเจาะ การเชื่อมต่อ REG จึงพบว่าความเข้มข้นของความเค้นในเกลียวท่อเจาะลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับประเภทการเชื่อมต่ออื่นๆ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลวจากความเมื่อยล้าและเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวม

การเชื่อมต่อ REG มีไว้สำหรับการเชื่อมต่อบิตเป็นหลัก ดังนั้นอาจไม่เหมาะกับการใช้งานเจาะหรือการกำหนดค่าอุปกรณ์อื่นๆ การออกแบบเฉพาะทางจำกัดความสามารถรอบด้านเมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมต่อประเภทอื่นๆ

เนื่องจากการกำหนดค่าการเชื่อมต่อ เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเจาะจึงเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของส่วนที่หนาขึ้นเมื่อใช้การเชื่อมต่อ REG แม้ว่าสิ่งนี้อาจไม่ใช่ปัญหาสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อดอกสว่าน แต่ก็สามารถส่งผลกระทบต่ออัตราการไหลของของไหลและระดับแรงดันในสถานการณ์การเจาะโดยเฉพาะ

2. IF (การเชื่อมต่อแบบฟลัชภายใน)

การเชื่อมต่อแบบฟลัชภายใน (IF) มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่า และเชื่อมต่อกับท่อหมุนภายนอกหรือท่อเจาะแบบหนาทั้งภายในและภายนอก การเชื่อมต่อนี้ก่อให้เกิดข้อต่อท่อเจาะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เท่ากันหรือเกือบเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวท่อ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งของการเชื่อมต่อ IF คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่สม่ำเสมอ ซึ่งช่วยให้มีอัตราการไหลของของเหลวที่สูงขึ้น และลดความเสี่ยงของการจำกัดหรือการอุดตันระหว่างการดำเนินการเจาะ ทำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ศักยภาพในการรวมตัวของความเครียดเป็นข้อเสียที่สำคัญของการเชื่อมต่อแบบ IF การออกแบบการเชื่อมต่อ โดยเฉพาะการออกแบบฟันรูปสามเหลี่ยม อาจทำให้เกิดพื้นที่เฉพาะที่มีความเครียดสูง ซึ่งอาจเพิ่มความเสี่ยงของความล้มเหลวจากความเมื่อยล้าในระยะยาว ส่งผลให้ความสมบูรณ์และความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อลดลง

เนื่องจากปัญหาการกระจุกตัวของความเครียดที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อ IF และการพัฒนาการออกแบบการเชื่อมต่อที่ใหม่กว่าที่ได้รับการปรับปรุง American Petroleum Institute (API) จึงได้เข้ามาแทนที่การเชื่อมต่อ IF

3. FH (การเชื่อมต่อแบบเต็มรู)

การเชื่อมต่อแบบรูเต็ม (FH) จะเชื่อมต่อท่อเจาะแบบหนาทั้งด้านในและด้านนอก โดยสร้างข้อต่อท่อเจาะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในที่ตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางปลายที่หนาขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในและด้านนอกของการเชื่อมต่อจะเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของท่อเจาะ

การเชื่อมต่อ FH มีข้อมูลจำเพาะของเกลียวที่แตกต่างกันสามแบบ ได้แก่ V-0.065, V-0.05 และ V-0.040 โดยมีตัวเลือกสำหรับข้อกำหนดและเงื่อนไขการเจาะที่แตกต่างกัน ความเก่งกาจนี้ทำให้มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในการขุดเจาะต่างๆ ทำให้มีความยืดหยุ่นและปรับเปลี่ยนได้ เช่น ใช้กับปลอกเจาะและดอกสว่าน

ข้อจำกัดประการหนึ่งของการเชื่อมต่อ FH คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เล็กกว่าเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ แม้ว่านี่อาจไม่ใช่ปัญหาสำคัญในงานเจาะหลายๆ งาน แต่ก็อาจส่งผลกระทบต่ออัตราการไหลของของเหลวเจาะได้

นอกจากนี้ แม้ว่าจะมีรุ่นให้เลือกถึงสามรุ่น แต่ข้อต่อ FH ก็มีข้อกำหนดเกลียวที่น้อยกว่าข้อต่อท่อเจาะอื่นๆ ซึ่งอาจจำกัดความสามารถในการปรับให้เข้ากับสภาพการเจาะหรือการกำหนดค่าอุปกรณ์บางอย่างได้ จึงจำเป็นต้องเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้และประสิทธิภาพ

4. NC (การเชื่อมต่อแบบมีหมายเลข)

การเชื่อมต่อแบบมีหมายเลข (NC) ถูกสร้างขึ้นสำหรับท่อเจาะที่มีความแข็งแรงผลผลิตอย่างน้อย 75,000 PSI หรือมากกว่า ซึ่งมักเรียกว่าท่อเจาะที่มีความแข็งแรงสูง เนื่องจากมีการออกแบบที่แข็งแกร่งและข้อกำหนดด้านความเข้ากันได้ API จึงแนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อ NC สำหรับท่อเจาะที่มีความแข็งแรงสูง

NC ได้รับการออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อพินและกล่องที่มีการกำหนดเกลียวเท่ากัน เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อจะปลอดภัยและเชื่อถือได้ NC สามารถใช้แทนกันได้หากรหัสเกรดตรงกัน ซึ่งหมายความว่าเกลียวมีขนาดใกล้เคียงกันและเกลียวต่างชนิดกันสามารถใช้งานร่วมกันได้

ข้อต่อ NC ตั้งแต่ NC10 ถึง NC77 มีขนาดและการกำหนดค่าต่างๆ ให้เลือกเพื่อให้เหมาะกับความต้องการและเงื่อนไขการเจาะที่แตกต่างกัน ข้อต่อเหล่านี้เหมาะสำหรับการรับแรงบิด แรงดัน และการเคลื่อนไหวของแท่นขุดเจาะต่างๆ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความทนทานและความน่าเชื่อถือในการขุดเจาะที่ต้องใช้ความพยายามมาก

อย่างไรก็ตาม ประเภทเธรดหรือระยะพิทช์ที่ไม่ตรงกันอาจทำให้เกิดปัญหาการเชื่อมต่อ ส่งผลให้ความสมบูรณ์และความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบกับผู้ผลิตข้อต่อเครื่องมือเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อ NC และประเภทเกลียวเข้ากันได้

แม้ว่าการเชื่อมต่อ NC จะมีความหลากหลายและใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็ได้รับการออกแบบสำหรับท่อเจาะที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งมีกำลังรับผลผลิตขั้นต่ำ 75,000 PSI หรือสูงกว่า ซึ่งจำกัดการใช้งานเฉพาะเจาะจงซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความแข็งแรงสูง

การใช้งานของท่อเจาะมีอะไรบ้าง?

การขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ: ใช้ในการขุดเจาะแบบหมุนเพื่อเจาะผ่านชั้นหินและเข้าถึงแหล่งกักเก็บไฮโดรคาร์บอน
การขุดเจาะธรณีเทคนิค: มีส่วนร่วมในการสำรวจธรณีเทคนิคเพื่อสำรวจสภาพดินและหิน
การขุดเจาะบ่อน้ำ: ใช้ขุดบ่อน้ำเพื่อเข้าถึงน้ำใต้ดิน