พบปัญหาการสูญเสียการไหลเวียนของของเหลวและการแตกของหลุมเจาะบ่อยครั้งขณะทำการเจาะใช่หรือไม่? คุณได้ระบุสาเหตุที่แท้จริงแล้วหรือยัง?
การเจาะเป็นกระบวนการหลักในการสำรวจทางธรณีวิทยา การทำเหมือง การก่อสร้างฐานรากเสาเข็ม และสาขาวิศวกรรมอื่นๆ อย่างไรก็ตาม โครงการต่างๆ มักประสบปัญหาการแตกของหลุมเจาะและ “การสูญเสียระหว่างการเจาะ” (การสูญเสียของเหลวในการเจาะอย่างรวดเร็ว) ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการสูญเสียโคลนปริมาณมากและการยุบตัวของหลุมเจาะเท่านั้น แต่ยังทำให้กำหนดการล่าช้า เพิ่มต้นทุน และอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของหลุมเจาะและความปลอดภัยในการก่อสร้างในภายหลัง บทความนี้วิเคราะห์สาเหตุหลักของการสูญเสียการไหลเวียนของของเหลวในการเจาะโดยอิงจากประสบการณ์ภาคสนาม และเสนอมาตรการแก้ไขที่ตรงเป้าหมายเพื่อเป็นแนวทางสำหรับโครงการที่คล้ายคลึงกัน
สาเหตุหลักของการสูญเสียการไหลเวียนของของเหลว การสูญเสียการไหลเวียนของของเหลวนั้นไม่ค่อยเกิดจากปัจจัยเดียว แต่โดยทั่วไปแล้วเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสภาพของชั้นหินและวิธีการปฏิบัติงาน สาเหตุสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
ปัจจัยทางธรณีวิทยา — ข้อจำกัดโดยธรรมชาติของชั้นหิน ชั้นหินเองเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการสูญเสียการไหลเวียนของโคลนเจาะ เมื่อการเจาะตัดผ่านหน่วยทางธรณีวิทยาบางประเภท ความเสี่ยงของการสูญเสียโคลนเจาะจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก:
ชั้นทรายร่วน: ความพรุนระหว่างเม็ดทรายขนาดใหญ่และการเชื่อมประสานที่อ่อนแอ ทำให้ของเหลวในการเจาะซึมผ่านช่องว่างได้ง่ายและรวดเร็ว การสูญเสียจะเกิดขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในทรายละเอียดและชั้นดินตะกอน
มวลหินที่มีรอยแตก: หินคาร์บอเนต หินแกรนิต และหินอื่นๆ ที่มีรอยแตก รอยต่อ หรือโพรงที่เกิดจากการละลาย มีทางเดินที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งทำให้โคลนสามารถไหลออกไปได้อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ "การสูญเสียระหว่างการเจาะ"
หน่วยหินที่ไม่เอื้ออำนวยอื่นๆ ได้แก่ หินกรวด หินที่มีรอยแตก และหินที่ถูกบดอัด มีโครงสร้างที่หลวมและไม่มั่นคง ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งเสริมการสูญเสียของเหลวเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความเสี่ยงต่อการยุบตัวของหลุมเจาะ ทำให้การก่อสร้างยากลำบากยิ่งขึ้น
ปัจจัยในการดำเนินงาน — อิทธิพลที่ควบคุมได้ในการก่อสร้าง แม้ในสภาพทางธรณีวิทยาที่เอื้ออำนวย การดำเนินงานที่ไม่เหมาะสมก็อาจทำให้เกิดการสูญเสียการไหลเวียนของของเหลวได้ ประเด็นการดำเนินงานที่สำคัญที่สุดมีสองประการ ได้แก่:
ความเร็วในการเจาะที่สูงเกินไป: การเร่งการเจาะอย่างรวดเร็วโดยใช้ความเร็วในการหมุนหรือการเจาะที่สูงเกินไปจะทำให้ผนังหลุมเจาะเกิดการรบกวนอย่างรุนแรง ทำลายเสถียรภาพในบริเวณใกล้เคียง ทำให้เกิดรอยแตกหรือการหลุดร่อน และทำให้ของเหลวในการเจาะรั่วไหลออกมา
คุณสมบัติของน้ำยาเจาะที่ไม่เหมาะสม: น้ำยาเจาะเป็นด่านป้องกันสำคัญในหลุมเจาะ หากความหนืดต่ำเกินไปจะไม่สามารถสร้างชั้นกรองที่มีประสิทธิภาพได้ หากความหนาแน่นไม่เพียงพอจะไม่สามารถรักษาสมดุลแรงดันของชั้นหินได้ สภาวะใดสภาวะหนึ่งจะขัดขวางการปิดผนึกรูพรุนและรอยแตกอย่างมีประสิทธิภาพ และนำไปสู่การสูญเสีย
มาตรการแก้ไขที่ตรงเป้าหมาย การแก้ไขปัญหาการไหลเวียนของเลือดที่ไม่เพียงพอจำเป็นต้องใช้วิธี “ป้องกันก่อน แล้วจึงแก้ไข” โดยใช้การบำบัดแบบหลายชั้นและค่อยเป็นค่อยไป เพื่อจัดการกับปัญหาที่ต้นเหตุ
ปรับคุณสมบัติของน้ำยาเจาะให้เหมาะสมเพื่อเสริมความแข็งแกร่งในการป้องกันหลุมเจาะ น้ำยาเจาะเป็นด่านแรกในการป้องกันการสูญเสีย การปรับสูตรของน้ำยาเจาะสามารถช่วยปรับปรุงการปิดผนึกและการรองรับโครงสร้างได้อย่างมีนัยสำคัญ:
เพิ่มความหนืดและความหนาแน่น: เติมเบนโทไนต์ อนุพันธ์ของเซลลูโลส โพลีอะคริลาไมด์ และสารเติมแต่งที่คล้ายกันเพื่อเพิ่มความหนืด เพื่อให้ของเหลวสามารถยึดเกาะกับผนังหลุมเจาะได้ดีขึ้นและก่อตัวเป็นชั้นกรอง เพิ่มความหนาแน่นในระดับปานกลางเพื่อให้มีแรงดันในการปิดผนึกที่มากขึ้นต่อรูพรุนและรอยแตกของชั้นหิน
การปรับปรุงแก้ไขเฉพาะจุด: สำหรับบริเวณที่เป็นทรายร่วน ให้เติมวัสดุที่มีเส้นใย เช่น ขี้เลื่อยหรือแกลบ เพื่อช่วยในการแขวนลอยและอุดรอยแตก สำหรับบริเวณที่เป็นรอยแตก ให้เติมสารที่แข็งตัวเร็ว (ซีเมนต์ โซเดียมซิลิเกต) เพื่อให้ของเหลวสามารถแข็งตัวในรอยแตกและสร้างการปิดผนึกได้อย่างรวดเร็ว
ใส่สารอุดรอยรั่วเพื่อปิดจุดรั่วซึม เมื่อเกิดการรั่วซึม ให้รีบใส่สารอุดรอยรั่วเข้าไปในรูพรุนและรอยแตกโดยตรง เพื่อปิดกั้นทางเดินของของเหลว:
วัสดุอุดรอยรั่วทั่วไป ได้แก่ ดินเหนียว (เบนโทไนต์), ขี้เลื่อย, ซีเมนต์, เส้นใยฝ้าย, เปลือกวอลนัท เป็นต้น ควรเลือกวัสดุตามความรุนแรงของความเสียหาย สำหรับความเสียหายเล็กน้อย ดินเหนียวหรือขี้เลื่อยอาจเพียงพอ สำหรับความเสียหายปานกลาง ควรใช้ส่วนผสมของซีเมนต์และดินเหนียว โดยคุณสมบัติการแข็งตัวของซีเมนต์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการอุดรอยรั่วในระยะยาว
วิธีการวางวัสดุ: ใช้การวางวัสดุแบบเป็นขั้นตอนและเทคนิค "เจาะและอุด" โดยค่อยๆ ป้อนวัสดุเข้าไปในบริเวณที่รั่วซึมพร้อมกับรักษาการไหลเวียนของโคลน เพื่อให้วัสดุถูกลำเลียงไปยังเส้นทางการรั่วซึม เติมเต็มช่องว่าง และก่อตัวเป็นปลั๊กที่มั่นคงซึ่งป้องกันการรั่วซึมเพิ่มเติม
ควบคุมพารามิเตอร์การเจาะเพื่อลดการรบกวนภายในหลุมเจาะ การปฏิบัติงานที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการสูญเสียการไหลเวียนของของเหลวโดยการลดความเสียหายต่อผนังหลุมเจาะให้เหลือน้อยที่สุด:
ลดอัตราการเจาะ: ลดความเร็วรอบและอัตราการป้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเจาะผ่านทรายร่วนหรือชั้นหินแตก ควรใช้แนวทาง "ความเร็วรอบต่ำ การเจาะลึก" เพื่อลดแรงกระแทกของดอกสว่านกับผนังและจำกัดการรบกวน
ให้เวลาสำหรับการก่อตัวของชั้นกรอง: การเจาะที่ช้าลงจะทำให้ของเหลวมีเวลาในการสะสมเป็นชั้นกรองที่สม่ำเสมอและหนาแน่นบนผนังหลุมเจาะ ซึ่งจะช่วยเสริมความแข็งแรงของผนังและอุดรูพรุนขนาดเล็กเพื่อลดความเสี่ยงในการสูญเสีย
การเติมวัสดุและเจาะใหม่ในกรณีที่เกิดความเสียหายรุนแรง เมื่อความเสียหายรุนแรงและวิธีการอุดรูรั่วแบบปกติไม่ได้ผล หรือเมื่อเกิดการยุบตัวของหลุมเจาะในวงกว้าง อาจจำเป็นต้องเติมวัสดุในช่องว่างและเจาะใหม่:
วัสดุที่ใช้ในการอุดรูรั่ว: ควรเลือกใช้ดินเหนียว ปูนซีเมนต์เหลว หรือส่วนผสมของดินเหนียวและปูนซีเมนต์ ดินเหนียวมีราคาถูกและมีประสิทธิภาพในการอุดรูรั่ว ส่วนปูนซีเมนต์เหลวจะแข็งตัวเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับผนังรูรั่วได้ดี
ขั้นตอนการเติมและเจาะซ้ำ: เติมวัสดุที่เลือกไว้ลงในส่วนที่เสียหายและบริเวณเหนือส่วนที่เสียหายจนกว่าส่วนที่ได้รับผลกระทบจะเต็ม ปล่อยให้วัสดุแข็งตัวอย่างเพียงพอ (โดยทั่วไป 24-48 ชั่วโมง ปรับตามวัสดุและสภาพของชั้นหิน) เพื่อให้เกิดการปิดผนึกที่มั่นคง จากนั้นจึงเริ่มการเจาะใหม่ ในการเจาะซ้ำ ให้ปรับน้ำยาเจาะและควบคุมการเจาะให้เหมาะสมอีกครั้งเพื่อป้องกันการเกิดซ้ำ
สรุป การแตกของหลุมเจาะและการสูญเสียระหว่างการเจาะเป็นเรื่องปกติ และเกิดขึ้นจากทั้งสภาพของชั้นหิน (ทรายหลวม โซนรอยแตก) และปัจจัยที่ควบคุมได้ (ความเร็วในการเจาะสูงเกินไป ประสิทธิภาพของของเหลวในการเจาะไม่ดี) เพื่อจัดการความเสี่ยงอย่างมีประสิทธิภาพ ควรทำการสำรวจชั้นหินก่อนการก่อสร้างเพื่อคาดการณ์โซนที่มีแนวโน้มจะเกิดการสูญเสีย ในระหว่างการก่อสร้าง ควรป้องกันการสูญเสียโดยการปรับคุณสมบัติของของเหลวให้เหมาะสมและควบคุมพารามิเตอร์การเจาะ และหากเกิดการสูญเสีย ควรดำเนินการแก้ไขอย่างเป็นลำดับขั้น ซึ่งรวมถึงการอุด การเติม และหากจำเป็นก็ทำการเจาะใหม่ การใช้แนวคิด “ป้องกันก่อน แก้ไขทีหลัง” และการปรับมาตรการให้เหมาะสมกับลักษณะของชั้นหินและสภาพความเป็นจริงในภาคสนามเป็นสิ่งสำคัญในการเอาชนะปัญหาการสูญเสียการไหลเวียนของของเหลว การทำให้การเจาะเป็นไปอย่างราบรื่น และการปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพในการก่อสร้าง
