Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

 Visitor : 775583
 
[knowledge] water well std  
 

 

ในการเจาะแบบหมุนจำเป็นต้องใช้ผงโคลน  โดยผสมระหว่างน้ำและผลโคลน เช่น เบนโทไนท์   แบไรท์  ดินเหนียวและสารอินทรีย์อื่นๆ  ในอัตราส่วนที่เหมาะสม  การใช้โคลนผงที่ดีควรจะคำนึงถึง น้ำหนักของโคลนผง ความหนืด และต้องมีสารแขสนลอยน้อย  ทั้งนี้เพื่อจะทำให้หัวเจาะทำงานได้สะดวก  ส่วนสารอินทรีย์ที่เติมเข้าไปเพื่อจะทำให้โคลนที่ติดผนังบ่อ (mud cake)  แตกออกได้ง่ายภายใน 2 หรือ 3 วัน  ผงโคลนผสมกับน้ำจะต่อเข้าไปทาง Kelly  และก้านเจาะ ออกไปทางหัวเจาะ  นอกจากนี้ยังป้องกันไม่ให้บ่อพัง  และจะไหลออกทางปากบ่อ  ไหลเข้าบ่อพักน้ำโคลน  น้ำโคลนที่เหลือก็จะสูบเข้าบ่อเพื่อใช้อีก  ดังรูปที่ 2.7  ซึ่งจะไหลหมุนเวียนกันต่อไป  ลักษณะการเจาะแบบนี้เรียกว่า  การเจาะหมุนแบบธรรมดา (Direct rotary drilling method)

การเจาะบ่อด้วยเครื่องเจาะแบบหมุน  มีเทคนิคยุ่งยากมากกว่าการเจาะแบบกระแทก  เนื่องจากเครื่องเจาะมีขนาดใหญ่  เจาะได้ลึกมาก  แต่ในปัจจุบันมีการปรับปรุงเทคนิคต่างๆ ให้ดีขึ้นมากและเป็นที่นิยมในการเจาะบ่อลึก  เช่น การเจาะน้ำมัน และเจาะบ่อบาดาลลึก

 

 

 

 

รูปที่ 2.7  แสดงการหมุนเวียนของน้ำโคลนของระบบการเจาะหมุนแบบธรรมดา

 

การเจาะแบบหมุนมีทั้งข้อดีและข้อเสีย  ข้อดีคือ  สามารถเจาะได้รวดเร็วในแหล่งหินร่วน  เช่น กรวด ทราย โดยมากไม่มีปัญหาเรื่องบ่อพัง  เพราะน้ำโคลนที่สูบอัดลงไปจะฉาบผนังบ่อไว้  ไม่ต้องใช้ท่อกรุในการเจาะ  ส่วนข้อเสียคือ  ถ้าเจาะในหินแข็งสู้เครื่องเจาะแบบกระแทกไม่ได้  จึงไม่สามารถในหินแข็งมากๆ ได้  โดยต้องใช้ความเร็วในการเจาะสูง  การเจาะจะใช้น้ำมาก  จึงไม่เหมาะสมในกรเจาะในท้องที่ที่หาน้ำได้ยาก  หรือเจาะในชั้นหินที่มีโพรง  เช่น  หินปูน ที่น้ำอาจสูญหายได้ง่าย

 

  • การเจาะแบบหมุนโดยให้น้ำไหลเวียนกลับ  (Reverse Rotary)

เครื่องเจาะแบบหมุนนี้  เป็นเครื่องที่ดัดแปลงมาจากวิธีการหมุนแบบธรรมดา  ดังที่ได้กล่าวมาตอนต้น  การเจาะหมุนแบบธรรมดา โดยการอัดน้ำโคลนที่มีแรงดันสูงด้วยเครื่องสูบน้ำผ่านลงไปทางก้านเจาะและหัวเจาะ  แล้วไหลกลับมาพร้อมกับอุ้มเศษหินขึ้นมาทางช่องว่างระหว่างก้านเจาะกับผนังบ่อ  แต่เครื่องเจาะแบบ Reverse Rotary  จะปล่อยให้น้ำไหลกับลงไปเองทางช่องว่างระหว่างผนังบ่อกับก้านเจาะ  แล้วดูดน้ำพร้อมทั้งเศษหินขึ้นมาทางก้านเจาะเพื่อปล่อยลงในบ่อเก็บน้ำ  เมื่อเศษหินตกตะกอนในบ่อพัก  น้ำใสรวมทั้งเศษดินและหินเล็กๆที่ยังไม่ตกตะกอน  ก็จะปล่อยลงข้างบ่อให้ไหลกลับลงในบ่ออีก  ดังรูปที่ 2.8  แล้วถูกดูดขึ้นมาตามก้านเจาะ  ด้วยเหตุนี้เครื่องเจาะประเภทนี้จึงต้องมีก้านเจาะขนาดใหญ่  ปกติแล้วไม่น้อยกว่า 15 เซนติเมตร  และหัวเจาะขนาดใหญ่  เพื่อให้มีรูโตพอที่จะดูดเศษหินก้อนโตๆขึ้นมาได้หมด  ส่วนประกอบของเครื่องเจาะเหมือนกับเครื่องเจาะธรรมดาทุกประการ  ยกเว้นแต่หัวเจาะซึ่งจะมีรูปร่างเหมาะสมเฉพาะการเจาะในหินร่วน  และเครื่องสูบน้ำเปลี่ยนเป็นแบบสูบหอยโข่ง  เพราะมีแรงดันสูงและสูบน้ำได้ปริมาณมาก

ส่วนดีและส่วนเสียของการเจาะแบบ Reverse  Rotary  คือ

ส่วนดี

  1. เจาะได้บ่อขนาดใหญ่  (122 –152 เซนติเมตร)
  2. มักจะได้น้ำมากกว่าเครื่องเจาะหมุนแบบธรรมดา
  3. ไม่ต้องใส่ท่อกรุกันพัง
  4. ถ้าบ่อพังอาจจะใช้น้ำโคลนจากดินเหนียวตามท้องนาได้

 

ส่วนเสีย

  1. เจาะได้เฉพาะในหินร่วน
  2. ต้องใช้น้ำมากในการเจาะ  เพราะต้องให้น้ำเต็มบ่ออยู่ตลอดเวลา
  3. ไม่ค่อยมีอุปกรณ์ครบครันในการพัฒนาบ่อ

 

 

 

 

รูปที่ 2.8  แสดงถึงระบบการไหลของน้ำ  โดยการเจาะหมุนแบบการไหลของน้ำกลับ (Reverse  Rotary)  หรือ เศษดินหินและน้ำถูกดูดขึ้นมาทางก้านเจาะ (Johnson, 1980)

 

  • การเจาะแบบหมุนใช้ลม  (Air  Rotary Drilling)

การเจาะด้วยเครื่องแบบหมุนใช้ลมอัด  มีลักษณะคล้ายกับเครื่องเจาะหมุนแบบใช้น้ำโคลน  แต่ใช้ลมเป่าแทนน้ำ  การเจาะหมุนโดยใช้ลมเป็นที่นิยมกันมากในการเจาะบ่อบาดาล  (Johnson, 1980)  Air compressor  จะอัดลมลงไปในก้านเจาะผ่านไปยังหัวเจาะ  โดยใช้ลมอัดที่มีความเร็วสูง  จะเป่าเอาเศษหินขึ้นมาตามผนังบ่อและก้านเจาะ  ดังรูปที่ 2.9  ลักษณะของหัวเจาะ สามารถใช้แบบเดียวกันกับการเจาะหมุนแบบธรรมดาได้

 

 

 

 

รูปที่ 2.9  ลักษณะรูปด้านข้างของการเจาะหมุนแบบใช้ลมเป่า (N.W.W.A., 1982)

 

การเจาะหมุนโดยใช้ลม  ใช้ได้ในกรณีที่เป็นหินแข็ง  ปกติจะเจาะบ่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็ก  โดยไม่จำเป็นต้องใช้ผงโคลน  การเจาะโดยวิธีนี้สมารถเจาะลงไปได้ลึกถึง 150 เมตร  ในบางกรณีทีเจาะผ่านชั้นดินหินที่ปิดทับ  (Overburden)  ชั้นน้ำอาจจะต้องใช้ท่อกรุ  เพื่อป้องกันบ่อพัง  หลังจากนั้นก็ใช้ลมเป่า  สามารถเจาะได้ดีผ่านชั้นหินที่มีรอยแตกและมีน้ำน้อย  หัวเจาะสามารถใช้ได้คงทนถาวรกว่าใช้ผลโคลน  (N.W.W.A., 1982)  ในบางครั้งเมื่อเจาะพบน้ำ  จะทำให้ตัวอย่างเหนียวก็อาจจะต้องเติมน้ำลงไปผสม  เพื่อจะให้ตัวอย่างเป่าขึ้นมาได้สะดวก

ความเร็วของการเจาะขึ้นอยู่กับชนิดของหิน  การเจาะโดยใช้ลมสามารถเจาะได้รวดเร็วกว่าการเจาะชนิดอื่นๆ  ถ้าบ่อใหญ่มากควรจะหลีกเลี่ยง  ปกติจะใช้เจาะบ่อขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 15 ถึง

 20 เซนติเมตร ใช้แรงลมอัดประมาณ 100 ถึง 110 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  บางครั้งอาจจะต้องใช้ลมอัดโดยเครื่อง Air compressor  ถึง 200 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  เพื่อจะเป่าเศษหินขึ้นมา

               

2.5  การเจาะแบบผสม

                การวิวัฒนาการของเครื่องเจาะเป็นไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพดียิ่งๆขึ้นมาก  แต่เครื่องเจาะแต่ละประเภทก็ยังมีข้อเสียไม่อาจจะแก้ไขได้ เช่น  เครื่องเจาะแบบกระแทก  สามารถเจาะได้ในหินทุกประเภทก็จริง  แต่เจาะได้ช้าและมีปัญหาเรื่องบ่อพัง  ส่วนเครื่องเจาะหมุนธรรมดาจะเจาะได้เร็ว  แต่ในหินแข็งมากๆจะเจาะไม่เข้า  เครื่องเจาะหมุนแบบReverse  Rotary  นั้น  เจาะได้บ่อขนาดใหญ่ก็จริง  แต่เจาะได้เฉพาะในหินร่วนเป็นต้น  ผู้ใช้เครื่องเจาะส่วนใหญ่โดยเฉพาะช่างเจาะนั้นต้องการจะได้เครื่องเจาะแบบที่สามารถเจาะได้ในหินทุกชนิดทุกประเภทได้รวดเร็วและได้บ่อขนาดใหญ่ๆ  แต่เสียค่าใช้จ่ายน้อย  ฉะนั้นในปัจจุบันการออกแบบหรือผลิตเครื่องเจาะ  จึงพยายามรวมการเจาะหลายวิธีไว้ตามความเหมาะสม  โดยการน้ำเครื่องเจาะมากกว่า 1 แบบ มาผสมกัน  บางแบบก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจ  แต่บางแบบก็ยังไม่นิยมกันนัก (เจริญ เพียรเจริญ, 2510)  เพราะมีจุดอ่อนหลายอย่างในทางปฏิบัติ  ทำให้งานล่าช้ากว่าเดิมหรือเสียค่าใช้จ่ายมากขึ้น  การเจาะผสม เช่น การผสมของเครื่องเจาะหมุนกับเครื่องเจาะกระแทก  เครื่องเจาะหมุนธรรมดากับเครื่องเจาะหมุน Reverse  Rotary  และเครื่องเจาะหมุนแบบใช้น้ำกับใช้ลม ตัวอย่างเช่น  เครื่องเจาะ Down Hole Hammer (DHH)  เป็นต้น

                การเจาะแบบ Down Hole Hammers (DHH)

                การเจาะโดยวิธีนี้ เป็นการเจาะแบบผสมแบบหมุนและกระแทกโดยใช้ลมเป่าหัวเจาะลักษณะการทำงาน  หัวเจาะมีการกระแทก และหมุนช้าๆ  โดยขับน้ำและลมอัดลงก้านเจาะ  การกระแทกขึ้นลงของหัวเจาะโดยใช้ลมอัด  ลักษณะของหัวเจาะแสดงไว้ในรูปที่ 2.10

 

 

 

 

รูปที่ 2.10  หัวเจาะแบบ Down Hole Hammers

 

การเจาะแบบ Down Hole Hammer  ใช้ได้ผลดีมากในกรณีที่เป็นหินแข็ง  DHH จะมีกำลังในการเจาะขึ้นอยู่กับลมอัด  ปกติหัวค้อน (หัวเจาะ)  จะให้แรงอัดได้ 7 บาร์ หรือ 100 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  การกระแทกประมาณ 15 ครั้งต่อวินาที  ถ้าลูกสูบกระแทกหัวเจาะด้วยแรงอัด 14 บาร์ หรือ 250 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  หัวเจาะกระแทกประมาณ 23 ครั้งต่อวินาที  น้ำหนักของลูกสูบประมาณ 5 กิโลกรัม  ยกขึ้นแต่ละครั้งสูง 50 เซนติเมตร  กระแทกหัวเจาะ  การเจาะ DHH  ในบ่อบาดาลลมอัดจะต้องมากกว่าแรงดันของน้ำ  เมื่อหัวเจาะอยู่ใต้ระดับน้ำบาดาล  แรงดันของน้ำ (back pressure)  จะต้านทานลมอัดลงบนฆ้อนหรือหัวเจาะ  ทำให้สูญเสียแรงลมอัด หัวเจาะจมอยู่ในน้ำ 10 เมตร  จะสูญเสียแรงอัดเนื่องจากแรงดันของน้ำประมาณ 1 บาร์ หรือ 14.5 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  ถ้าหัวเจาะใช้แรงอัดได้ 6 บาร์ หรือ 87 ปอนด์ต่อตางนิ้ว  โดยการใช้ลมอัดประมาณ 14 บาร์ หรือ 250 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  ดังนั้นจะเหลือแรงอัดเจาะลงไปได้ถึง 8 บาร์ หรือสามารถเจาะลึกลงไปได้ต่ำกว่าระดับน้ำบาดาล (Water table) ถึง 80 เมตร

ความเร็วของลมเคลื่อนที่จากหัวค้อนผ่านผนังบ่อและก้านเจาะ ซึ่งพาเศษหินขึ้นมาบนผิวดิน ได้สูงถึง 1220 เมตรต่อนาที  ถ้าใช้ลมเคลื่อนที่ขึ้นมาช้ากว่า 850 เมตรต่อนาที ไม่ควรจะดำเนินการเจาะต่อ  เพราะถ้าความเร็วต่ำกว่านี้จะไม่สามารถพยุงเอาเศษหินขึ้นมาได้  ในบางกรณีสามารถเร่งความเร็วของลมได้สูงมากถึง2290 เมตรต่อนาที

หลักการพิจารณาในการเพิ่มความเร็วของดินหินขึ้นมาจากบ่อ

  1. เปลี่ยนหัวเจาะให้ใหญ่ขึ้นหรือลดขนาดของการเจาะให้เล็กลง ทำให้ความเร็วช้าลง
  2. ลดขนาดของหัวเจาะ หรือเพิ่มขนาดของก้านเจาะให้ใหญ่ขึ้นจะทำให้ความเร็วสูงขึ้น

การคำนวณความเร็วของลมเป่าขึ้น (up hole velocity) สามารถคำนวณได้จากสูตรง่ายๆ ดังนี้

ความเร็วของลมรอบๆบ่อ (เมตร/นาที) = ลมอัดที่ใช้ทั้งหมดซึ่งอ่านจากหน้าปัด (เมตร3/นาที) x 106

                                                                                                พื้นที่ช่องว่างรอบๆบ่อ (มิลลิเมตร2)

 

  พื้นที่ช่องว่างรอบบ่อ                              =  พื้นที่หน้าตัดของบ่อทั้งหมด –พื้นที่ของก้านเจาะ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

บทที่ 3

ผงโคลน (Drilling Mud)

 

3.1 บทนำ

                ผงโคลนเป็นสิ่งสำคัญในการเจาะบ่อน้ำบาดาล  การศึกษาถึงความรู้เบื้องต้นของผงโคลนเป็นสิ่งจำเป็น  เพื่อจะทำให้ลดปัญหาต่างๆ ที่จะเกิดขึ้นในการเจาะและพัฒนาบ่อบาดาล  บางครั้งช่างเจาะส่วนใหญ่คิดว่าผงโคลนนั้นจะนำมาใช้ก็ต่อเมื่อการเจาะบ่อมีปัญหาเท่านั้น  แต่ไม่ใช่ในการป้องกันปัญหา  น้ำโคลนเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีหน้าที่การนำเศษดินหินจากบ่อขึ้นมาและป้องกันบ่อพังเท่านั้น  ส่วนประกอบ ประสิทธิภาพ ความปลอดภัย ค่าใช้จ่าย และความเร็วของการเจาะบ่อจะสำเร็จได้ควรเป็นเรื่องที่น่าจะศึกษา  เพื่อให้เกิดประโยชน์ในการเจาะ สร้าง และพัฒนาบ่อมากที่สุดเท่าที่จะทำได้

 

  • หน้าที่ของผงโคลน

การเจาะบ่อบาดาลโดยเครื่องเจาะแบบหมุน  การหมุนเวียนของของเหลวและตัวอย่างดิน หิน นั้น ผงโคลนทำหน้าที่พิเศษหลายประการ กล่าวคือ

  1. ลดแรงกดดันในแนวดิ่งของหินเนื่องจากน้ำหนักหัวเจาะ
  2. เพื่อจะนำพาเอาเศษหิน ดิน จากก้นบ่อขึ้นมายังปากบ่อ
  3. เพื่อแยกเอาตัวอย่างอกจากของเหลว
  4. กันผนังบ่อพังในขณะดำเนินการเจาะ
  5. ทำให้หัวเจาะมีอุณหภูมิลดลงหรือเย็นลง
  6. ป้องกันของเหลวหรือน้ำไหลผ่านชั้นหินที่มีรูพรุน
  7. ลดการสูญเสียน้ำโคลนหรือของเหลวที่ใช้ในการเจาะเข้าสู่ชันหินที่มีความพรุนสูง
  8. ช่วยลดอัตราการสึกหรอของหัวเจาะและอุปกรณ์การเจาะ
  9. เป็นตัวหล่อลื่นสำหรับเครื่องสูบน้ำโคลน หัวเจาะ และสายสลิงที่ใช้ดึงหัวเจาะ
  10. ช่วยในการเก็บตัวอย่างและตีความหมายของสภาพธรณีวิทยา เช่น ตัวอย่างเศษดิน หิน หรือแท่งตัวอย่าง รวมทั้งการตีความหมายทางด้านหยั่งธรณีหลุมเจาะ (Geophysical logging)

ของเหลวที่ใช้ในการเจาะมีได้ 3 สถานะ คือ แก๊ส น้ำ และน้ำมัน  ลักษณะของแก๊สจะเป็นอากาศแห้ง  ซึ่งอากาศแห้งนี้จะประกอบด้วย  หยอดน้ำหรือโคลนซึ่งพาขึ้นมาเป็นเกล็ดๆ  คล้ายหินหรือโฟม  โฟมเหนียวซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งแรง เช่น สารอินทรีย์โพลีเมอร์ และเบนโทไนท์ สถานภาพของของเหลวเป็นน้ำ ประกอบด้วย  สารที่ละลายหลายชนิด  เช่น แอลคอไรด์ เกลือ และสารแขวนลอยที่เป็นของแข็งบางชนิด  เพื่อจะใช้เพิ่มเติมในน้ำโคลน  สถานภาพของของเหลวที่เป็นน้ำมัน  เป็นน้ำมันที่มีสารละลายเจือปนน้ำที่มีความข้น  สารที่ไปละลายปนอยู่ในน้ำ  ส่วนศัพท์คำว่าโคลน (mud)  หมายถึง  สารซึ่งมีส่วนประกอบของสารแขวนลอยซึ่งเป็นของแข็งในของเหลว  ส่วนคำว่าน้ำโคลน (water mud) เป็นน้ำโคลนซึ่งปกติใช้ในการเจาะ

 

  • ส่วนผสมของผงโคลน  (The composition of drilling mud)

ผงโคลนที่ใช้กันทั่วไปซึ่งใช้น้ำเป็นส่วนประกอบ  ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ

  1. สถานภาพของของเหลวหรือน้ำ
  2. สารแขวนลอยซึ่งมีปฏิกิริยาต่อกัน ประกอบด้วย เม็ดทราย วัสดุที่มีน้ำหนักและของแข็งอื่นๆที่ไม่ค่อยเกิดปฏิกิริยากับน้ำ

น้ำมันที่มีความหนืดเป็นส่วนของผงโคลนชนิดง่ายของสารผสมน้ำ  ซึ่งใช้เติมลงในน้ำประมาณ 2-3 หยด  เพื่อให้ผงโคลนหนืด  ส่วนผสมของผงโคลนส่วนใหญ่ ได้แก่ สารแขสนลอยเล็กๆบางส่วนของน้ำโคลนจะเติมเบนโทไนท์และดินเหนียวลงไปเพื่อให้ผงโคลนเกิดปฏิกิริยาดีขึ้น

ส่วนผสมของน้ำโคลนขึ้นอยู่กับความต้องการของชนิดของการเจาะ  น้ำโคลนไม่จำเป็น ต้องใช้สารประกอบที่ยุ่งยากมากนัก  ในการเจาะบ่อบางครั้งใช้น้ำขุ่นก็อาจจะแทนน้ำโคลนได้  ในบางพื้นที่ที่เจาะใช้น้ำอาจจะเติมดินเหนียวหรือดินดานลงไปละลายในน้ำเป็นน้ำโคลนได้ดี

 

  • คุณสมบัติทางธรรมชาติของดินเหนียวและหินดินดาน(The nature of clays and shales)

เนื่องจากดินเหนียวมีคุณสมบัติของการพองตัวและมีลักษณะเป็นวุ้นเมื่อถูกน้ำ  สามารถทำให้ของเหลวมีความหนืด คล้ายน้ำผึ้งหรือน้ำมันหล่อลื่น  คุณสมบัติของดินเหนียวในธรรมชาติจะพองตัวและอุ้มน้ำได้ต่างกันดังแสดงในรูปที่ 3.1  เส้นกราฟทางซ้ายมือ Wyomingbentonite  เป็นดินเหนียวบริสุทธิ์ชนิดหนึ่งของแร่ดินเหนียว (montmorillonite) ส่วนกราฟทางด้านขวามือเป็นดินเหนียวที่ต้องใช้ปริมาณผสมมาก  หรือเรียกว่าให้ผลของน้ำโคลนค่อนข้างต่ำ ซึ่งจะต้องใช้สารแขวนลอยมาก  ถึงจะมีความหนืดได้เท่าๆกัน  เปรียบเทียบจากกราฟทางด้านซ้ายมือ  และต้องใช้สารผสมมากกว่าและอมน้ำได้เล็กน้อย  แต่มีความหนืดเพิ่มขึ้นไปมาก  ในการเจาะเพื่อให้ดินเหนียวเกาะหรือกันผนังบ่อพังบางครั้งต้องใช้กรรมวิธีทางเคมีช่วยปรับปรุงคุณภาพของดินเหนียวซึ่งผสมเป็นน้ำโคลน

 

 

 

 

รูปที่ 3.1  ผลผลิตและคุณภาพของดินเหนียวชนิดต่างๆ

 

ผลของการใช้ดินเหนียวและดินดาน

จำนวนของของแข็งที่ใช้ผสมหรือเพิ่มเติมลงไปในน้ำ เพื่อให้น้ำขุ่นสามารถสูบน้ำโคลนขึ้นมาได้นั้น  ขึ้นอยู่กับขนาดของสารที่เติม  เช่น  ถ้าใช้สารเติมเป็นเบนโทไนท์  ใช้สารแขวนลอยเติมสัก 7 ถึง 9%  เป็นอย่างมาก  ใช้น้ำหนักของผงโคลนประมาณ 8.8 ปอนด์ต่อน้ำ 1 แกลลอน (ดูรูปซ้ายมือสุดของของรูปที่ 3.1)  ดินเหนียวประเภทนี้เรยกว่าให้ผลสูงมาก  ผลผลิตของดินเหนียวสามารถอธิบายได้ว่า  ใช้โคลนจำนวนกี่บาเรล  ซึ่งมีความหนืด 15 เซนติฟอส (cp)  ซึ่งเตรียมจากดินเหนียว 1 ตัน  ถ้าดินเหนียวชนิดนั้นให้ผลผลิตต่ำ  ซึ่งจะต้องใช้ดินเหนียวผสมมากขึ้น เช่น 25 ถึง 50%  ของปริมาณ  และใช้ถึง 9.8 ถึง 12 ปอนด์ต่อน้ำ 1 แกลลอน

การใช้น้ำไม่กระด้างผสมดินเหนียว  จะทำให้ดินเหนียวมีคุณภาพอุ้มน้ำได้ดี ถ้าใช้น้ำกระด้างและน้ำกร่อยเติมผสมจะทำให้คุณภาพของดินเหนียวต่ำลง  การใช้น้ำคุณภาพต่างๆ กันผสมดินเหนียว  จะทำให้เป็นกำหนดการเลือกใช้ชนิดของดินเหนียวด้วย  ถ้าใช้น้ำผสมเกลือประมาณ 5% หรือมากกว่า Wyomingbentonite จะสูญเสียความเป็นวุ้นและความหนืด

 

  • การผสมผงโคลน-การทดสอบน้ำโคลน

การเติมเบนโทไนท์หรือดินเหนียวลงไปในน้ำโคลน  จะต้องค่อยๆเติมลงไปทีละน้อยๆ จนถึงจุดที่ต้องการ  การเจาะที่ใช้น้ำโคลนจะสำเร็จได้ผลดีขึ้นอยู่กับคุณภาพของน้ำโคลนการใช้เครื่องมือหรืออุปกรณ์และวิธีการตรวจสอบคุณสมบัติของน้ำโคลน  จะกล่าวในหัวข้อต่อไป  การตรวจสอบคุณสมบัติของน้ำโคลนจะทำการวัดโดยช่างเจาะ  เช่น ชั่งน้ำหนัก  ใช้กรวยวัดความหนืดการกรอง  บางครั้งวัดปริมาณของทราย  ความเป็นกรด-ด่างและปริมาณของเกลือ  การตรวจสอบคุณภาพของผงโคลนขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของช่างเจาะ  หรือวิศวกรน้ำโคลนว่าควรจะตรวจคุณภาพข้อไหน  เพื่อจะให้เหมาะสมกับสภาพของบ่อที่กำลังเจาะอยู่

 

  • การหาความหนาแน่นหรือน้ำหนักของโคลน

ความหนาแน่นหมายถึงน้ำหนักของสารต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรหน่วยของความหนาแน่นเป็นปอนด์/แกลลอน  ปอนด์/ลูกบาศก์ฟุต  ถ้าเป็นความถ่วงจำเพาะใช้หน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้วต่อโคลนในบ่อ 1,000 ฟุต  หน่วยนี้เป็นหน่วยที่นิยมใช้กันมาก  ทั้งนี้สามารถคำนวณระดับน้ำโคลนในบ่อ  ในความลึกต่างๆ ได้และให้สอดคล้องกับแรงดันของเครื่องสูบ

การชั่งน้ำหนักของน้ำโคลน

เครื่องชั่งผงโคลน ประกอบด้วยฐานรองรับ  ถ้วย ฝา และมาตราส่วน น้ำหนัก  ซึ่งเป็นแบบมีลูกตุ้มน้ำหนักเลื่อนไปมาได้  วิธีการชั่ง

  1. เติมผงโคลนใส่ถ้วยให้เต็ม
  2. ปิดฝาถ้วยและค่อยๆวางบนตาชั่งโดยหมุนฝาให้แน่น
  3. ใช้นิ้วมือปิดช่องที่ฝาไว้  ล้างเช็ดโคลนที่ล้นออกมา
  4. ปรับลูกตุ้มน้ำหนักบนแขนมาตราส่วนให้สมดุล
  5. อ่านน้ำหนักของโคลนจากเข็มของแขนที่ปรับลูกตุ้ม
  6. คำนวณความหนาแน่นของโคลนออกมาเป็นหน่วย เช่น ปอนด์/แกลลอน  ปอนด์/ลบ.ฟุต  หรือ ปอนด์/ตร.นิ้ว  ต่อความลึก 1000 ฟุต  หรือ (300 เมตร)

เมื่อทำการวัดผงโคลนเสร็จทุกครั้งควรจะล้างถ้วยให้สะอาด

 

  • ความหนืด (Viscosity)

ความหนืดของการไหลหมายถึงความต้านทานต่อการไหลของของเหลวนั้นๆ ความหนืดของของเหลวขึ้นอยู่กับสถานะของของเหลว  ขนาดและรูปร่างของสารแขวนลอยที่อยู่ในของเหลวนั้น  วิธีการวัดความหนืดใช้กรวยหรือ Marsh Funnel (ดังในรูปที่ 3.2)  เป็นวิธีการประมาณความหนืดของน้ำโคลน  โดยใช้นิ้วมือปิดทางออกของกรวยด้านล่าง  เทน้ำโคลนใส่กรวยผ่านตะแกรง  เมื่อผงโคลนผ่านตะแกรงในกรวย  เปิดรูให้ผงโคลนไหลผ่าน  จับความเร็วของดคลน และตวงผงโคลน 1 คว้อต (quart)  หรือ 1.14 ลิตร  ความหนืดของน้ำจืดที่อุณหภูมิ 70 องศาฟาเรนไฮด์  จะวัดได้ 27 วินาที/คว้อต  สำหรับการวัดความหนืดของน้ำโคลนที่ยุ่งยากและซับซ้อน  จะใช้เครื่องวัดที่เรียกว่า Rheometer ซึ่งสามารถแยกส่วนประกอบและความเข้มข้นของน้ำโคลนได้  แต่เครื่องมือชนิดนี้ราคาแพงมาก  จึงไม่เหมาะสำหรับงานเจาะน้ำบาดาล

 

 

 

 

รูปที่ 3.2  การวัดความหนืดของน้ำโคลนโดยใช้กรวย (Marsh Funnel)

 

  • ความแข็งแรงของสภาพความเป็นวุ้นของน้ำโคลน (Gel Strength)

เมื่อน้ำโคลนหยุดไหลแสดงว่า  แรงยึดระหว่างสารแขสนลอยในน้ำโคลนเกาะตัวกัน  ทำให้โคลนเกิดการอัดตัวกัน (Gel stress)  เป็นลักษณะคล้ายวุ้น  แรงที่จะทำให้วุ้นของน้ำโคลนแตกตัวได้จะเป็น gel strength  แรงนี้จะทำการยึดเม็ดทรายหรือสารแขวนลอยในน้ำโคลนให้ยึดติดกัน  ถ้า gel strength สูง  เครื่องสูบของน้ำโคลนก็จำเป็นจะต้องใช้กำลังมาก  ดังนั้น การที่น้ำโคลนสร้างลักษณะความเป็นวุ้นได้เร็ว  ก็จะช่วยให้เศษดินและหินที่ได้จากการเจาะและพาขึ้นมาตะกอนได้ช้าลง

 

 

  • ความเป็นกรดและด่างของน้ำโคลน (pH)

ค่า pH  ของของเหลวสามารถวัดโดยใช้กระดาษวัดความเป็นกรดและด่าง (Baroid  Hydroin Dispenser)  ถ้าสภาพของของเหลวเป็นกรด  ค่า pH อยู่ระหว่าง 0 ถึง 7 ถ้าค่า pH 7 ถึง 14  ถือว่าอยู่ในสภาพเป็นด่าง  ถ้า pH เท่ากับ 7  ถือว่าของเหลวเป็นกลาง  การวัด pH ด้วยกระดาษโดยการเทียบแถบสี  มีข้อควรระวังในการวัด pH  ของน้ำโคลน  คือถ้าน้ำโคลนมีคลอไรด์ (Cl) มากกว่า 10,000 ส่วนในล้านส่วน (ppm) จะทำให้แถบสีเปลี่ยนไป ซึ่งอาจจะวัดค่า pH ไมได้ถูกต้อง  ทั้งนี้เนื่องจากแถบสีนั้นเกิดจากสีของอินทรียวัตถุที่เจือปน

 

  • ส่วนผสมของทราย  (Sand content)

การหาส่วนผสมของทรายในน้ำโคลนนั้น ทำได้ง่ายๆ โดยใช้น้ำโคลนเทลงไปในหลอดแก้วถึงระดับหนึ่ง  แล้วเขย่า  แล้วเทผงโคลนผ่านตะแกรงเบอร์ 200 หลังจากนั้นใช้น้ำสะอาดล้างตะอกรงกรอง  แล้วคว่ำหลอดแก้วให้ทรายตกตะกอน  สามารถวัดปริมาตรของทรายที่ตกตะกอนได้  ดังในรูปที่ 3.3

 

 

 

 

รูปที่ 3.3  เครื่องมือวัดปริมาตรของทรายในน้ำโคลน

 

  • การวิเคราะห์สารเคมีของน้ำโคลน

สารเคมีที่ควรจะทำการทดสอบของน้ำโคลน คือ

  1. คลอไรด์  ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดความเค็มของน้ำโคลน จะวัดออกมาเป็นส่วนในล้านส่วน (ppm)  ของคลอไรด์ไอออน (Cl-)
  2. ความเป็นกรด-ด่าง  โดยใช้กระดาษ pH
  3. ความกระด้างของน้ำโคลน โดยวัดปริมาณของธาตุแมกนีเซียมและแคลเซียม

 

การวิเคราะห์เหล่านี้อาจจะทำในสนามได้โดยใช้อุปกรณ์เคมี

  • คุณสมบัติของน้ำที่ใช้ผสมผงโคลน (Make-up Water)

น้ำที่ใช้ผสมผงโคลนควรจะเป็นน้ำที่สะอาด  กล่าวคือ

  1. น้ำควรมีค่า pH อยู่ระหว่าง 8-9 ถ้ามี pH ต่ำหรือ อยู่ในสภาพเป็นกรดควรเติมโซดาไฟลงไป
  2. ถ้าน้ำมีความกระด้างสูง ให้เติมโซดาไฟลงไปจนค่าของแคลเซียมมีสภาพเป็นลบ
  3. ความเค็มของน้ำ การทดสอบเกลือคลอไรด์ใช้สารซิลเวอร์ไนเตรด  แต่ถ้าน้ำโคลนเป็นเบนโทไนท์ อาจจะไม่สามารถหาปริมาณคลอไรด์ได้  ถ้าคลอไรด์มีมากกว่า 5000 ppm และไม่สามารถจะกำจัดออกจากน้ำได้  น้ำเกลือสามารถเพิ่มน้ำหนักของผงโคลนได้ดี  ก่อนเติมน้ำเกลือลงในน้ำ  ควรจะผสมสารเคมีเคมีโพลิเมอร์ก่อนแล้วค่อยเติมน้ำเกลือลงไป

 

  • สารเคมีที่ใช้เติมน้ำโคลนในขณะทำการเจาะ

การเลือกสารเคมีเพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำโคลนนั้น  บางครั้งเกิดความยุ่งยาก เนื่องจากชนิดของโคลนและสารมีมากมาย  เพื่อสะดวกในการปฏิบัติงาน  ขีดจำกัดของสารบางชนิดพอขะสรุปได้ดังนี้

 1.   แบไรท์ (Barite)  เป็นผงแร่ที่มีน้ำหนักมาก  ใช้เติมน้ำโคลนให้มีน้ำหนักมากขึ้นหรือมีน้ำหนักมากกว่า 11 ปอนด์/แกลลอน

2.  เบนโทไนท์และดินเหนียว  สำหรับเพิ่มความหนืด และสารแขวนลอยและใช้ค้ำยันผนังบ่อ

3.  สารเคมีที่ละลายในน้ำโคลน  เพิ่มความเป็นวุ้นของโคลน และป้องกันการสูญเสียน้ำโคลนจากการเจาะ

4.  สารเคมีบางชนิด  ใช้ป้องกันปัญหาที่เกิดขึ้นเนื่องจากการเจาะ เช่น ใช้หล่อลื่น ทำให้ดินและหินขึ้นมาจากบ่อเป็นต้น

สารเคมีหรือผงโคลนโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติและรายละเอียดตามฉลากใช้บรรจุ ซึ่งขึ้นอยู่กับบริษัทผู้ผลิต

 

  • ปัญหาทั่วไปที่พบในการขุดเจาะบ่อ
  • ปัญหาของการเจาะที่เกิดจากการใช้น้ำโคลน

การใช้ผงโคลนหรือน้ำโคลนในการเจาะควรใช้ให้เกิดผลดีต่อการเจาะมากที่สุดเท่าที่จะทำได้  และประหยัดค่าใช้จ่าย  ทั้งนี้เพื่อป้องกันสภาวะที่เจอปนควรจะต้องระมัดระวัง

  1. การเก็บรักษาผงโคลน
  2. ระบบการใช้ผงโคลน เช่น การผสม การเติม ก่อนสูบลงไปในบ่อเจาะ
  3. ความปลอดภัยในการใช้สารเคมีที่ใช้ผสมน้ำโคลน
  4. การจดบันทึกและข้อมูลเกี่ยวกับน้ำโคลน

ปัญหาบางประการอาจจะเกิดขึ้นได้ในการเจาะที่ใช้น้ำโคลน ในบางพื้นที่ เช่น

  1. การเจาะในหินดินดานที่ทำให้เกิดการลื่นไถลออกจากหลุมเจาะ
  2. น้ำโคลนสูญหายในขณะเจาะ
  3. บ่อที่มีอุณหภูมิสูง
  4. บ่อที่เจาะ มีแรงดันเนื่องจากชั้นดิน หิน ด้านล่างสูง
  5. การระเบิดหรือแรงดันของหัวเจาะและเครื่องจักร

 

ปัญหาที่พบโดยทั่วไปในการขุดเจาะบ่อน้ำ

3.5.2  ผนังบ่อพัง (Caving Hole)  การเจาะในชั้นหินที่ไม่แข็ง  ทำให้ผนังบ่อพังได้ง่าย  ในขณะที่ดึงก้านเจาะขึ้น จะช่วยเสริมช่องว่างระหว่างก้านเจาะและหัวเจาะ  ไปค้ำยันผนังบ่อเป็นแผ่นบางๆ ฉาบผนังบ่อ  การใช้โพลิเมอร์และเกลือแกงผสมผงโคลน  นอกจากจะทำให้ผนังบ่อแข็งแรงขึ้น ยังช่วยให้เศษดินและหินซึ่งได้จากการเจาะขึ้นมาได้ดีอีกด้วย

 

3.5.3  หัวเจาะและก้านเจาะติด (Stuck rods)  ในขณะทำการเจาะ  น้ำโคลนใช้หล่อลื่นได้ดี  เมื่อหยุดเจาะก็ใช้น้ำโคลนที่มีส่วนประกอบสารแขวนลอยมากๆ และสูญเสียน้ำได้เร็ว  อาจจะทำให้หัวเจาะและก้านเจาะยึดติดกับผงโคลนไม่สมารถหมุนหรือถอดออกได้  การแก้ปัญหาการติดของหัวเจาะและก้านเจาะ  สามารถทำได้โดยการผสมน้ำลงไป  ทำให้ผงโคลนนั้นเปียกขึ้นหรือใช้เติมน้ำมันหล่อลื่นลงไปยังก้านเจาะ  เพื่อจะลดแรงเสียดทานระหว่างหัวเจาะและผงโคลน

 

3.5.4  การสูญเสียน้ำโคลน

การสูญเสียน้ำโคลนในการเจาะสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยลดแรงดันของเครื่องเจาะลง  และปฏิบัติดังนี้

  1. ยกหัวเจาะขึ้นลงอย่างช้าๆ
  2. ยกซ้ำอีกทีในบริเวณที่ยังติดขัด
  3. หมุนก้านเจาะไปมา และเริ่มเปิดเครื่องปั้มลมหรือน้ำช้าๆ และเพิ่มอัตราการเร่งของปั้มขึ้นเรื่อยๆ
  4. ติดตั้งเครื่องปั้มในอัตราเร่งน้อยที่สุด
  5. ถ้าการเจาะใช้น้ำให้เติมน้ำโคลนลงไป  แต่ถ้าการเจาะใช้น้ำโคลนแต่พบว่าน้ำโคลนเริ่มสูญหาย  ให้ค่อยๆเติมสารเคมีลงไปในน้ำโคลนทีละนิดๆ ก่อนที่จะเกิดการสูญเสียน้ำโคลนจำนวนมาก
  6. อย่าใช้แรงกดมากและเร็วมากในชั้นหินอ่อน
  7. รักษาความหนาแน่ของน้ำโคลนให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้
  8. รักษาความหนืดและ gel strength ของน้ำโคลนให้ต่ำที่สุด

 

 

บทที่ 4

วิธีการคัดเลือกและออกแบบท่อกรุ ท่อกรองและการอัดกรวดกรุในบ่อบาดาล

 

  • บทนำ

การคัดเลือกและออกแบบท่อกรุ ท่อกรอง และการอัดกรวดกรุในบ่อบาดาล  ขึ้นอยู่กับลักษณะทางธรณีวิทยาของชั้นหินในบริเวณนั้นๆ  ซึ่งข้อมูลที่นำมาคัดเลือกและออกแบบท่อกรุ ท่อกรอง รวมทั้งจะทำการอัดกรวดกรุได้มาจากข้อมูลหลุมเจาะ  ทำให้ทราบถึงลำดับชั้นหินจากพื้นผิวดินลึกลงข้างล่าง  จนกระทั่งถึงชั้นหินอุ้มน้ำ  ตัวอย่างทั้งหมดเก็บขึ้นมาทำให้ทราบถึงชั้นหินแต่ละชนิดที่ระดับความลึกเท่าใด  ดังนั้นในการออกแบบก็อาศัยข้อมูลเหล่านี้เป็นตัวช่วย  อนึ่ง ในการออกแบบขนาดรูเปิดน้ำเข้า (slot opening)  อาศัยผลการวิเคราะห์ตัวอย่างเม็ดตะกอนของชั้นหินอุ้มน้ำ  การออกแบบท่อกรุจะต้องคำนึงปริมาณน้ำที่ต้องการ  และขนาดท่อกรุควรจะให้ใหญ่กว่าจานลูกสูบที่หย่อนลงในบ่อ  ส่วนการออกแบบท่อกรองและขนาดช่องรูเปิดน้ำเข้าของท่อกรองต้องทราบชนิดของชั้นหินอุ้มน้ำว่าเป็นหินแข็งหรือหินร่วน  ถ้าเป็นหินแข็งและน้ำกักเก็บในรอยแตกที่ต่อเนื่องของหินและแน่ใจว่าผนังบ่อสามารถคงทนต่อการกัดเซาะน้ำได้  ในกรณีนี้อาจไม่ต้องลงท่อกรองจะปล่อยเป็นบ่อเปลือย  อาจจะลงท่อกรุเฉพาะช่วงบนๆ ที่มีปัญหาเรื่องผนังบ่อพัง  ถ้าหากชั้นหินอุ้มน้ำเป็นชั้นหินร่วน  จำเป็นต้องใส่ท่อกรองเพื่อกันตะกอนไหลเข้าบ่อเนื่องจากการพาของน้ำ  การออกแบบช่องรูเปิดน้ำเข้าต้องนำตะกอนชั้นหินอุ้มน้ำมาทำการวิเคราะห์การกระจายขนาด  แล้วออกแบบช่อรูเปิดน้ำเข้าให้เหมาะสม สามารถให้น้ำเข้าบ่อได้มากที่สุด  โดยเม็ดตะกอนไม่สามารถเข้าบ่อได้หรือเข้าได้น้อยที่สุด  ถ้าหากชั้นหินร่วนอุ้มน้ำประกอบไปด้วยเม็ดตะกอนขนาดเล็กมากมาย& 

by admin : 2011-01-28 11:10:15

 
117/43 Moo. Luentong II Village, Ladphao-Wanghin Rd. Ladphao, Bangkok 10230 Tel No: (+66) 02-9317773 Fax No: (+66) 02-5386056