ความเสียหายที่ดูเหมือนจะเป็นปัญหา 3 อย่างที่แตกต่างกัน แต่ไม่ใช่: ภายในบริเวณที่มีการกัดกร่อนรุนแรงที่สุดของก้านเจาะ
ถ้าคุณถามช่างเจาะว่าทำไมข้อต่อท่อถึงชำรุด คุณจะได้คำตอบอย่างใดอย่างหนึ่งในสามอย่างนี้: มันแตกร้าว, มันถูกกัดเซาะ, หรือ มันแยกออกจากกัน คำอธิบายสามแบบที่แตกต่างกัน ภาพในจินตนาการสามแบบ และวิธีการแก้ไขปัญหาสามแบบที่แตกต่างกัน
นี่คือสิ่งที่ไม่มีใครบอกคุณจนกว่าพวกเขาจะทำการวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา: ความล้มเหลวทั้งสามแบบนั้นเป็นความล้มเหลวแบบเดียวกัน กลไกเดียว แต่ปรากฏสามแบบ และจากการวิจัยของแผนกผลิตภัณฑ์ท่อของบริษัทปิโตรเลียมแห่งชาติจีน กลไกเดียวนี้เป็นสาเหตุของความล้มเหลวของชุดเจาะถึง 70%
ตำแหน่ง: บริเวณที่ท่อเปลี่ยนรูปทรง
ท่อเจาะทุกท่อจะมีส่วนที่หนาขึ้นภายใน — ส่วนที่หนาขึ้นที่ปลายแต่ละด้านตรงจุดที่ตัวท่อเชื่อมต่อกับข้อต่อเครื่องมือ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในจะค่อยๆ ลดลงผ่านส่วนที่เรียวลง ส่วนเชื่อมต่อนี้เองที่เป็นจุดที่เกิดปัญหา
ทำไมถึงอยู่ตรงนั้น? มีสองเหตุผลครับ ประการแรก มันเป็นจุดที่ไม่ต่อเนื่องทางเรขาคณิต หน้าตัดเปลี่ยนไป ความแข็งแกร่งเปลี่ยนไป และความเค้นจะกระจุกตัวอยู่ที่จุดเปลี่ยนนั้น ภายใต้แรงกระทำรวมจากการเจาะ — แรงดึงตามแนวแกน แรงดัด และการสั่นสะเทือนแบบบิด — บริเวณรอยต่อจะมีความเค้นเฉพาะที่สูงสุดในรอยต่อทั้งหมด
ประการที่สอง มันเป็นจุดที่ไม่ต่อเนื่องของการไหล ของเหลวในการเจาะจะเร่งความเร็วขึ้นเมื่อไหลผ่านเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่แคบลง และรูปแบบการไหลจะกลายเป็นแบบปั่นป่วนตรงจุดเปลี่ยนผ่าน การไหลแบบปั่นป่วนจะกัดกร่อนพื้นผิว สารเคลือบป้องกันใดๆ หรือฟิล์มยับยั้งการกัดกร่อนใดๆ จะถูกขัดออกเร็วที่สุดตรงจุดที่พื้นผิวมีความเปราะบางที่สุดอยู่แล้ว
ลักษณะที่ปรากฏ: รอยแตก รอยด่าง หรือรอยแยก
ความล้มเหลวอาจปรากฏได้สามรูปแบบ แต่ลำดับเหตุการณ์จะเหมือนกันเสมอ
ขั้นตอนที่หนึ่ง: รอยแตกมันเริ่มจากก้นหลุมเล็กๆ ที่เกิดจากการกัดกร่อนบนพื้นผิวด้านใน ตรงบริเวณรอยต่อ หลุมนี้เป็นจุดรวมความเค้น ภายใต้การรับแรงแบบวนซ้ำ รอยแตกร้าวจากความล้าจะเริ่มเกิดขึ้นที่ก้นหลุมและขยายตัว ในขั้นตอนนี้ ท่อจะดูปกติดีจากภายนอก คุณจะตรวจพบได้ก็ต่อเมื่อตรวจสอบภายในเท่านั้น
ขั้นตอนที่สอง: การชะล้างรอยแตกนั้นทะลุผ่านผนัง โคลนเจาะที่อยู่ภายใต้แรงดันหลายพัน พีเอสไอ พบรอยแตกและดันทะลุเข้าไป การไหลของโคลนผ่านรอยแตกแคบๆ นั้นเร็วมาก เร็วพอที่จะกัดเซาะผนังรอยแตกและขยายให้กลายเป็นรู นี่คือสิ่งที่ผู้ปฏิบัติงานเห็น: รอยรั่วเล็กๆ ที่ปรากฏขึ้นอย่างกะทันหันและขยายใหญ่ขึ้นขณะที่คุณเฝ้าดูมาตรวัดแรงดัน
ขั้นตอนที่สาม: การจากลามีรูรั่วหลายจุดเชื่อมต่อกัน เหล็กส่วนที่เหลืออยู่ระหว่างรูเหล่านั้นไม่สามารถรับน้ำหนักได้ ท่อจึงแตกออกเป็นสองส่วน ข้อต่อที่ดูดีในการเชื่อมต่อครั้งล่าสุด ตอนนี้แตกเป็นสองชิ้น โดยชิ้นหนึ่งอยู่ด้านล่าง
ข้อคิดที่สำคัญคือ: เมื่อถึงเวลาที่คุณจะเห็นรอยกัดเซาะ รอยแตกนั้นก็เกิดขึ้นแล้ว และรอยแตกนั้นเริ่มต้นจากจุดที่เกิดจากการกัดกร่อน ซึ่งเริ่มขึ้นเมื่อท่อถูกเก็บไว้ในขณะที่ยังเปียกอยู่
สาเหตุหลัก: การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในแร็ค
ส่วนที่ทำให้หลายคนประหลาดใจก็คือ การกัดกร่อนที่ทำให้ท่อเจาะแตกในที่สุดนั้น มักไม่ได้เกิดขึ้นขณะที่ท่อกำลังถูกเจาะอยู่ แต่เกิดขึ้นขณะที่ท่อถูกวางพักไว้ในชั้นวางระหว่างการใช้งานแต่ละครั้ง
เมื่อท่อถูกดึงขึ้นมาจากหลุมเจาะ ด้านในของท่อจะถูกเคลือบด้วยโคลนเจาะและของเหลวจากชั้นหินใต้ดิน สารตกค้างเหล่านั้นมีฤทธิ์กัดกร่อน ประกอบด้วยคลอไรด์ ซัลไฟด์ กรดอินทรีย์ และออกซิเจนที่ละลายอยู่ หากท่อถูกใส่เข้าไปในแท่นวางโดยไม่ทำความสะอาด สารตกค้างเหล่านั้นจะตกค้างอยู่ในรูเจาะ มันจะแห้งตัว เข้มข้นขึ้น และกัดกร่อนเหล็ก
พื้นผิวด้านในบริเวณรอยต่อที่เกิดการบิดเบี้ยวมีความเปราะบางเป็นพิเศษ เนื่องจากสารเคลือบภายใน—หากท่อมี—มักจะบางหรือหายไปแล้ว เนื่องจากถูกขัดออกไปโดยแรงปั่นป่วนระหว่างการเจาะ เหล็กเปลือยที่เคลือบด้วยสารตกค้างที่กัดกร่อน เมื่อสัมผัสกับออกซิเจน จะเกิดเป็นวงจรการกัดกร่อนแบบเปิด ซึ่งจะไม่หยุดจนกว่าท่อจะถูกใส่กลับเข้าไปในรู ซึ่งในเวลานั้นการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมได้เริ่มขึ้นแล้ว
การป้องกันที่ได้ผล
คุณไม่สามารถกำจัดความเค้นที่เกิดขึ้นบริเวณจุดเปลี่ยนผ่านได้ เพราะมันเป็นคุณสมบัติที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการออกแบบท่อ คุณไม่สามารถกำจัดศักยภาพในการกัดกร่อนของของเหลวในการเจาะได้ เพราะมันเป็นคุณสมบัติที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของกระบวนการ สิ่งที่คุณควบคุมได้คือการควบคุมให้ท่อถูกเก็บรักษาในสภาพที่สะอาดและแห้ง
ขั้นตอนนั้นง่าย แต่ไม่ค่อยมีใครทำตามอย่างครบถ้วน: ล้างภายในท่อก่อนที่จะจัดเก็บ ใช้น้ำสะอาดล้างเพื่อขจัดคราบน้ำมันเจาะที่ตกค้าง จากนั้นทำให้แห้งโดยใช้ลมเป่าผ่านรูจนกว่าจะไม่มีน้ำไหลออกมา สำหรับการเก็บรักษาในระยะยาว ให้เคลือบภายในด้วยน้ำมันกันสนิม ปิดปลายท่อด้วยวัสดุป้องกัน
ท่อที่ถูกเก็บรักษาในสภาพสะอาดและแห้ง จะไม่เกิดการกัดกร่อนซึ่งจะนำไปสู่รอยแตก การกัดเซาะ และการแยกตัวในที่สุด ส่วนท่อที่สกปรกและเปียกชื้นนั้น จะทำให้เกิดความเสียหายตั้งแต่แรกเริ่ม
การตรวจจับ
เมื่อท่อเริ่มใช้งานแล้ว การกัดกร่อนภายในบริเวณรอยต่อที่เกิดจากการเสียรูปจะตรวจพบได้ด้วยการตรวจสอบเท่านั้น การตรวจสอบภายนอกแบบมาตรฐานจะไม่พบความเสียหายดังกล่าว เนื่องจากความเสียหายเกิดขึ้นที่ด้านในของท่อ การตรวจสอบการรั่วไหลของสนามแม่เหล็ก (เอ็มเอฟแอล) จะตรวจจับการสึกกร่อนของผนังท่อจากการกัดกร่อน การตรวจสอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะตรวจจับรอยแตก แต่ทั้งสองวิธีนี้ก็ไม่สมบูรณ์แบบในบริเวณรอยต่อ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโปรแกรมการตรวจสอบจึงมักใช้วิธีการหลายวิธีและกำหนดตารางการตรวจสอบภายในตามชั่วโมงการใช้งานมากกว่าสภาพที่มองเห็นได้
ท่อที่ดูเหมือนปกติดีจากภายนอกและบางส่วนบริเวณรอยต่อ ไม่ใช่ความเสียหายที่ไม่ทราบสาเหตุ แต่เป็นความเสียหายจากการกัดกร่อนที่ค่อยๆ เกิดขึ้นมาเป็นเวลาหลายเดือน โดยที่ไม่มีใครสังเกตเห็นหากไม่ได้สังเกตอย่างละเอียด
ภาพรวมใหญ่
70% ของความล้มเหลวของท่อเจาะ เกิดขึ้นในตำแหน่งเดียวกัน กลไกเดียวกัน และสาเหตุหลักที่ป้องกันได้ รอยแตก การกัดเซาะ และการแยกตัว ล้วนเป็นเรื่องเดียวกัน เพียงแต่เกิดขึ้นในปริมาณที่แตกต่างกัน เรื่องราวเริ่มต้นด้วยท่อเปียกในแท่นวาง และจบลงด้วยการดึงท่อที่ติดขัดออก และหลุมเจาะที่สูญเปล่า
วิธีแก้ปัญหาไม่ใช่การใช้ท่อเกรดดีกว่าหรือโปรแกรมตรวจสอบที่เข้มงวดกว่าเดิม แม้ว่าทั้งสองอย่างจะช่วยได้ก็ตาม วิธีแก้ปัญหาที่แท้จริงคือการจัดเก็บอย่างมีระเบียบวินัย โดยตระหนักว่าภายในท่อมีความสำคัญพอๆ กับภายนอก และบริเวณรอยต่อมีความสำคัญที่สุด ทำความสะอาด เช็ดให้แห้ง และปกป้องมัน ท่อจะทำหน้าที่ที่เหลือเอง
