Hazards of Gas Lift Compressor (GLC)

แสดงความเห็นโดยpongsakorn monturatเขียนแล้วในไม่มีหมวดหมู่

Gas Lift Compressor คือ เครื่องจักรที่ทำหน้าที่อัดก๊าซธรรมชาติให้มีความดันสูงมาก เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานในการฉีดก๊าซนั้นกลับลงไปในหลุมผลิต (Re-injection) สำหรับกระตุ้นให้น้ำมันดิบไหลขึ้นมาบนแท่นผลิตได้

หน้าที่ ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของ Gas Lift Compressor มีดังนี้:

  • ลดความหนาแน่นของของเหลวในหลุม (Aeration): ก๊าซความดันสูงที่ได้จาก Compressor จะถูกฉีดลงไปผสมกับน้ำมันดิบที่ก้นหลุม ทำให้เกิดเป็นฟองก๊าซปะปนในของเหลว ซึ่งจะช่วยลดความหนืดและความถ่วงจำเพาะ (Specific gravity) ของน้ำมันลง ผลลัพธ์คือแรงดันของชั้นหิน (Reservoir pressure) ที่แม้จะลดต่ำลงมากแล้ว ก็ยังสามารถดันน้ำมันที่เบาขึ้นนี้ให้ไหลขึ้นสู่พื้นผิวได้
  • การกระตุ้นหลุมในระยะเริ่มต้น (Kickoff): ในกรณีที่เป็น “หลุมตาย” (Dead well) หรือหลุมที่ไม่สามารถไหลได้เอง การเริ่มต้นอัดก๊าซเพื่อกระตุ้นหลุม (Kickoff) จะต้องใช้ความดันจาก Compressor ที่สูงกว่าความดันที่ใช้เดินเครื่องแบบปกติ (Steady production) เป็นอย่างมาก ซึ่งบางครั้งอาจต้องใช้ชุด Compressor แบบเคลื่อนที่ (Mobile compressor trailers) มาช่วยปฏิบัติงานเฉพาะกิจในขั้นตอนนี้

Injection Point of Gas Lift Compressor (GLC)

จุดฉีดก๊าซเข้าสู่ระบบ (Injection point) จากเครื่องอัดก๊าซสำหรับระบบแก๊สลิฟต์ (Gas Lift Compressor) จะมีตำแหน่งหลักๆ ตามการออกแบบดังนี้ครับ:

1. การฉีดเข้าช่องว่างระหว่างท่อ (Annulus) โดยทั่วไปก๊าซความดันสูงจะถูกอัดฉีดลงไปใน ช่องว่างระหว่างท่อกรุ (Casing) และท่อผลิต (Production tubing) ผ่านทางจุดเชื่อมต่อบริเวณปากหลุมผลิต (Wellhead)

2. จุดเข้าสู่ภายในท่อผลิต (Production Tubing) ก๊าซที่ไหลลงไปสะสมในช่องว่าง Annulus จะถูกฉีดเข้าสู่ภายในท่อผลิตผ่านทาง วาล์วแก๊สลิฟต์ (Gas lift valves) หรือช่องพอร์ตที่ติดตั้งไว้ตามระดับความลึกต่างๆ ของท่อผลิต โดยมักจะเน้นฉีดเข้าที่ส่วนล่างหรือใกล้กับระดับก้นหลุมมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ก๊าซที่ฉีดเข้าไปนี้จะไปผสมกับของเหลวเพื่อลดความหนาแน่นและช่วยยกตัวของเหลวขึ้นสู่ผิวน้ำ

3. การฉีดเข้าที่ฐานของท่อ Riser (Riser Gas Lift) สำหรับแท่นผลิตแบบลอยน้ำ (เช่น FPSO) ในแหล่งน้ำลึก ซึ่งคอลัมน์ของเหลวในท่อ Riser มีแรงดันต้านสูงมาก ก๊าซอาจถูกนำไปฉีดเข้าที่ ฐานของท่อ Riser (Base of the riser) บริเวณพื้นทะเลโดยตรง เพื่อช่วยลดน้ำหนักของของเหลวในท่อ Riser

Hazards จากการติดตั้ง GLC บน Wellhead Platform

อันตรายจากความร้อนและกลุ่มไอเสีย (Thermal and Exhaust Plume Hazards)

  • ลมร้อนที่ระบายออกจากชุดหล่อเย็น (Air cooler) หรือท่อไอเสีย ของคอมเพรสเซอร์ อาจพัดไปปะทะกับเส้นทางหนีภัย (Escape routes) หรือห้องควบคุมเครน (Crane cabin) ซึ่งสร้างอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานได้
  • การออกแบบตะแกรงระบายความร้อนจะต้องเป็นแบบปรับมุม (Angled grating) เพื่อเบี่ยงเบนกระแสลมร้อนให้พ้นจากบริเวณฝาครอบปากหลุม (Well hatches)
  • กลุ่มไอเสียร้อน (Thermal plume) จากเครื่องยนต์ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์มีส่วนทำให้ความหนาแน่นของอากาศบริเวณนั้นลดลงอย่างฉับพลัน ซึ่งเป็นอันตรายร้ายแรงต่อเฮลิคอปเตอร์ที่กำลังบินขึ้นหรือลงจอด หากเฮลิคอปเตอร์บินเข้าไปในกลุ่มไอเสียนี้ อาจทำให้สูญเสียแรงยกและตกลงมาได้

ความเสี่ยงจากการรั่วไหลของก๊าซแรงดันสูงและการระเบิด (High Pressure Gas Leaks and Explosions)

  • ระบบอัดก๊าซถือเป็นจุดที่มีศักยภาพสูงสุดในการเกิดอุบัติเหตุ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับก๊าซที่มีแรงดันสูงมาก มีพลังงานสะสมอยู่ในก๊าซและในชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่หมุนด้วยความเร็วสูง (Rotating machinery)
  • จุดเสี่ยงต่อการรั่วไหลมักมาจากหน้าแปลน (Flanges), ข้อต่อท่อขนาดเล็ก, และซีลของตัวคอมเพรสเซอร์ ซึ่งหากก๊าซแรงดันสูงรั่วไหลและเกิดการจุดติดไฟ จะทำให้เกิดเพลิงไหม้และการระเบิดที่รุนแรง

อันตรายจากแรงสั่นสะเทือน (Vibration Hazards)

  • การทำงานของคอมเพรสเซอร์ (โดยเฉพาะประเภทลูกสูบ หรือ Reciprocating compressor) จะสร้างการไหลแบบกระเพื่อม (Pulsating flow) และก่อให้เกิดแรงสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง
  • แรงสั่นสะเทือนนี้อาจส่งผลให้โครงสร้าง ท่อทาง และจุดเชื่อมต่อต่างๆ เกิดความล้า (Fatigue) เสื่อมสภาพ และนำไปสู่การแตกร้าวรั่วไหลของสารไฮโดรคาร์บอนได้ในที่สุด

ความเสี่ยงจากวัตถุตกหล่นและการเข้าถึงพื้นที่ (Dropped Objects and Access Requirements)

  • ด้วยข้อจำกัดในการนำแท่นขุดเจาะ (Drilling rig) เข้ามาทำงานบริเวณชั้นบน (Upper Deck) คอมเพรสเซอร์มักถูกบังคับให้ต้องติดตั้งที่ชั้นล่าง (Lower Deck) โดยมีการทำช่องทางเข้า-ออก (Access hatches) ผ่านพื้นชั้นบนเพื่อรองรับการติดตั้งและซ่อมบำรุง
  • ช่องเปิดหรือตะแกรงบริเวณนี้จะต้องถูกออกแบบให้สามารถรองรับแรงกระแทกจากวัตถุตกหล่นได้ตามเกณฑ์ความปลอดภัย (Dropped object load criterion) เพื่อป้องกันไม่ให้ของหนักตกลงมากระแทกคอมเพรสเซอร์หรือท่อก๊าซจนเกิดความเสียหายขึ้นได้

การสูญเสียการควบคุมหลุมและการไหลย้อนกลับทางชั้นวงแหวน (Loss of Well Control and Reverse Flow)

  • การนำก๊าซแรงดันสูงฉีดลงไปในช่องว่างระหว่างท่อ (Annular space) เพื่อกระตุ้นการผลิต หากเกิดความเสียหายที่ท่อบนผิวน้ำบริเวณใกล้กับปากหลุม (Wellhead) หรือเกิดการสูญเสียแรงดันก๊าซกะทันหัน อาจทำให้เกิดการไหลย้อนกลับ (Reverse flow) ของของไหลพุ่งขึ้นมาตามช่องว่าง Annulus และนำไปสู่เหตุการณ์การรั่วไหลของสารไฮโดรคาร์บอน (Loss of containment) ได้

ข้อจำกัดของเกราะป้องกันจากวาล์วนิรภัยใต้ดิน (Subsurface Safety Valve – SSSV Limitation)

  • โดยปกติวาล์ว SSSV จะถูกออกแบบมาให้ปิดกั้นการไหลเฉพาะภายใน “ท่อผลิต (Production tubing)” เท่านั้น จึงไม่สามารถใช้เป็นเกราะป้องกัน (Barrier) สำหรับการไหลย้อนกลับในช่องว่าง Annulus ได้ และการจะติดตั้ง SSSV ให้ป้องกันระบบ Gas lift ได้นั้น จะต้องติดตั้งไว้ในระดับที่ลึกกว่าจุดฉีดก๊าซทุกจุด ซึ่งในทางปฏิบัติทำได้ยากมาก หลุมประเภทนี้จึงมีความจำเป็นต้องติดตั้งวาล์วนิรภัยสำหรับช่อง Annulus โดยเฉพาะที่เรียกว่า ASV (Annulus Safety Valve) เข้ามาทำงานร่วมกับระบบความปลอดภัย หากหลุมเดิมไม่มี ASV อาจต้องมีการเสริมความแข็งแรงของโครงสร้างแท่น หรือจำเป็นต้องปิดและระบายความดันหลุมทิ้งเมื่อมีกิจกรรมการปฏิบัติงานพร้อมกัน (SIMOPS)

ความเสี่ยงจากแรงดันทะลักที่กระทำต่อท่อกรุ (High Burst Pressures on Production Casing)

  • การนำก๊าซสำหรับระบบแก๊สลิฟต์ (Gas-lift gas) อัดลงไปในหลุม จะทำให้ท่อกรุการผลิต (Production casing) ต้องเผชิญกับแรงดันภายในที่สูงมาก (High burst pressures) จากก๊าซที่ถูกฉีดเข้าไป ซึ่งหากท่อกรุของหลุมเดิมมีสภาพเสื่อมโทรม หรือไม่ได้ถูกออกแบบเผื่อรองรับแรงดันที่สูงขึ้นในจุดนี้ อาจทำให้ท่อกรุเกิดความเสียหายหรือรั่วไหลในภายหลังได้

อันตรายจากการปฏิบัติงานพร้อมกัน (SIMOPS Hazards)

  • การเข้ามาติดตั้ง เดินเครื่อง หรือซ่อมบำรุงระบบ GLC ใกล้กับหลุมที่ยังคงมีแรงดันหรือกำลังทำการผลิตอยู่ ถือเป็นการทำงานแบบ SIMOPS ซึ่งจะเป็นการเพิ่มโอกาสในการสูญเสียเกราะป้องกันความปลอดภัย (Safety barriers) เป็นการเพิ่มแหล่งกำเนิดประกายไฟ (Ignition sources) เข้ามาใกล้แหล่งไฮโดรคาร์บอน และเพิ่มความเสี่ยงต่อการถูกกระแทกทางกายภาพ เช่น จากวัตถุตกหล่นใส่ปากหลุมเดิม