(Efficiency of Drilling Mud Mixing with Lignocellulosic ...

รายงานการวจย

ประสทธภาพของน าโคลนขดเจาะผสมดวยวสดประเภท

ลกโนเซลลโลสจากวสดเหลอทงทางการเกษตร

(Efficiency of Drilling Mud Mixing with

Lignocellulosic Materials from Agricultural Waste)

ไดรบทนอดหนนการวจยจาก

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ผลงานวจยเปนความรบผดชอบของหวหนาโครงการวจยแตเพยงผเดยว

รหสโครงการ SUT7-719-60-12-47

รายงานการวจย

ประสทธภาพของน าโคลนขดเจาะผสมดวยวสดประเภท

ลกโนเซลลโลสจากวสดเหลอทงทางการเกษตร

(Efficiency of Drilling Mud Mixing with

Lignocellulosic Materials from Agricultural Waste)

คณะผวจย

หวหนาโครงการ

ผชวยศาสตราจารย ดร.บณฑตา ธระกลสถตย

สาขาวชาเทคโนโลยธรณ

ส านกวชาวศวกรรมศาสตร


ไดรบทนอดหนนการวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ปงบประมาณ พ.ศ. 2560

ผลงานวจยเปนความรบผดชอบของหวหนาโครงการวจยแตเพยงผเดยว

กนยายน 2560

รหสโครงการ SUT7-719-60-12-47

บทคดยอ

วตถประสงคของการวจยนเพอศกษาคณสมบตทางกายภาพและทางเคมของน าโคลนขดเจาะทผสมดวยผงชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว เปนสารเตมแตง เพอเพมประสทธภาพในดานการซมผานของน าโคลนและความหนด โดยน าโคลนขดเจาะผสมดวยอตราความเขมขนท 1 3 และ 5 โดยน าหนกของผงของสารเตมแตง ทอณหภม 30 60 และ 80 องศาเซลเซยส โดยท าการทดลองตามขนตอนมาตรฐาน API RP13B-1 คณสมบตทางเคมท าการวเคราะหหาธาตและแรประกอบดวยเครองเอกซเรยฟลออเรสเซนส (XRF) และเครองเอกซเรยดฟแฟรกชน (XRD) ตามล าดบ ผลการวเคราะหธาตประกอบในน าโคลนขดเจาะกอนการผสม ประกอบดวย แมกนเซยมออกไซด อลมเนยมออกไซด ซลกอนไดออกไซด แคลเซยมออกไซด ไอรอนออกไซด สตอนเซยมออกไซด โรเดยมออกไซด และแบเรยมออกไซด แรประกอบของน าโคลนขดเจาะทผสมสารเตมแตงทอตราความเขมขน รอยละ 5โดยน าหนก ประกอบดวย แรแบไรต เคโอลไนต มอนมอรลรอไนต แคลไซต ยปซม รไทล และเฮมาไทท สวนแรทเบอโมไรทในชานออย แรแมกเนไซตและเพอรเคลสในซงขาวโพดและฟางขาว สงผลตอการเพมประสทธภาพทางดานวทยากระแสและควบคมการสญเสยน าไดด หลงจากผสมสารเตมแตง พบวาสดสวนความเขมขนของสารเตมแตงและอณหภมมผลตอการเปลยนแปลงของปรมาณของธาตและแรเพยงเลกนอย ซงเปนผลตอคณสมบตวทยากระแสได ผลการวเคราะหดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนพบวา ชนสวนของสารเตมแตงเขาไปแทรกอยระหวางแรแบไรตและแรเบนโทไนต ชนสวนเหลานจะกระจายตวอยบนพนผวของแผนโคลนเนองจากไมสามารถผสมเปนเนอเดยวกนได น าโคลนขดเจาะทผสมดวยผงซงขาวโพดนน สามารถผสมกนไดดกวาน าโคลนทผสมดวยผงฟางขาวและชานออย ผลการทดสอบการซมผานของน าโคลนตามแบบ เอ พ ไอ พบวาน าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออย ซงขาวโพดและฟางขาวจะมประสทธภาพดกวาน าโคลนฐานเบนโทไนต การสญเสยน าและความหนาของแผนโคลนจะเพมขนตามความเขมขนของสารเตมแตงและอณหภมทเพมขน สรปไดวาน าโคลนทผสมฟางขาวไมสามารถเพมประสทธภาพของน าโคลนได เนองจากมปรมาณของแขงสงเกนกวาคามาตรฐานก าหนดไว น าโคลนทผสมผงชานออยมประสทธภาพดกวาน าโคลนทผสมผงซงขาวโพดและฟางขาว ในทางดานวทยากระแสของน าโคลนและทางดานการสญเสยน าในน าโคลนขดเจาะ คาความเปนกรด-ดางของน าโคลนขดเจาะผสมสารเตมแตงทงสามชนดมคาต ากวาน าโคลนมาตรฐาน ในดานการเปรยบเทยบดานราคาของชานออย ซงขาวโพด และฟางขาวมราคาทถกกวาสารเตมแตง ทเพมคณสมบตการควบคมการสญเสยน าและความหนด ดงนนชานออยและซงขาวโพดจงเปนอกทางเลอกหนงทสามารถผสมกบน าโคลนขดเจาะไดเพอเพมประสทธภาพน าโคลนขดเจาะได

Abstract

This research objective is to study the physical and chemical properties of

drilling mud mixed with powders of sugarcane bagasse, corn cob and rice straw as

additives for enhancement the filtration loss and viscosity. Drilling mud was mixed

with all additives in concentration of 1, 3 and 5% by weight and examined at 30, 60

and 80°C based on the API RP 13B- 1 standard. Chemical properties, as the element

and mineral compositions of the additives were determined by X- ray fluorescence

(XRF) and X- ray diffraction (XRD), respectively. The elemental compositions of the

drilling mud before mixing included MgO, Al2O3, SiO2, CaO, Fe2O3, SrO, Rh2O3 and

BaO. The minerals in the drilling mud after mixing with the three additives at

concentrations of 5% by weight included barite, kaolinite, montmorillonite, quartz,

calcite, gypsum, rutile, and hematite. Tobermorite in sugarcane bagasse, and magnesite

and periclase in corn cob and rice straw were affected to the rheological and filtration

control improvement of drilling mud. After mixing with all three additives, the

additive’s concentration and temperature results the slightly change the element and

minerals compositions. Results analyzed by electron microscopy found particles of

these additives inserted between barite and bentonite, with heterogeneous distribution

on the surface of the filter mud cake. Drilling mud with corn cob powder mixed better

than the other two additives. API filtration test results indicated drilling mud mixed

with sugarcane bagasse, corn cob and rice straw performed better than water- based

bentonite mud. Filtration loss and mud cake thickness increased with the addition of

additives and increasing temperature. Rice straw did not improve drilling mud property

because of a higher solid content than the specified standards. Sugarcane bagasse

showed higher potential than corn cob and rice straw in enhancing the rheological

properties and filtration loss in drilling mud with pH value lower than water- based

drilling mud. Cost comparisons determined that additives of sugarcane bagasse and

corn cob were cheaper than a fluid loss control agent and viscosifier. Therefore,

sugarcane bagasse and corn cob are suitable additives in water-based drilling mud for

the enhancement of filtration loss and viscosity.

ง

กตตกรรมประกาศ

การวจยครงนไดรบการอดหนนการวจยจาก มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนารประจ าป

งบประมาณ 2560 คณะผท าวจยตองขอขอบคณบรษทไทยนปปอน เคมคอล อนดสทร จ ากด ทให

ความอนเคราะหตวอยางแรเบนโทไนต การวเคราะหทงหมดจะไมสามารถเกดขนไดหากขาด

บคลากรฝายวเคราะหของศนยเครองมอวทยาศาสตรมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ทคอยให

ความรและการฝกอบรมในการใชเครองมอตาง ๆ เปนอยางด และขอขอบคณ คณมลลกา หงวนไธ

สง ทชวยในการเตรยมตวอยางและวเคราะหตวอยาง คณกรกรนทร ศรเถยร ทชวยเตรยมและ

จดท าเอกสารรายงาน และบคคลอนๆทเกยวของทยงไมไดกลาวถง ทางผวจยขอขอบคณมา ณ

โอกาสน

ผวจย

กนยายน 2560

สารบญ

หนา กตตกรรมประกาศ ก บทคดยอ (ภาษาไทย) ข บทคดยอ (ภาษาองกฤษ) ค สารบญ จ สารบญตาราง ซ สารบญรป ฌ ค าอธบายสญลกษณและค ายอ ฎ บทท 1 บทน า 1

1.1 ความส าคญและทมาของปญหาทท าการวจย 1

1.2 วตถประสงคของโครงการวจย 2

1.3 ขอบเขตของโครงการวจย 3

1.4 ทฤษฎ สมมตฐาน (ถาม) และกรอบแนวความคดของโครงการวจย 4

1.5 วธการด าเนนการวจย และสถานทท าการทดลอง/เกบขอมล 6บทท 2 การทบทวนวรรณกรรมวจยทเกยวของ 9

2.1 วสดประเภทลกโนเซลลโลส (Lignocellulosic Materials) 9 2.2 วสดเหลอทงทางการเกษตร 10

2.2.1 ซงขาวโพด (Corn Cob) 10 2.2.2 ฟางขาว (Rice straw) 11 2.2.3 ชานออย (Bagasse) 12

2.3 วสดทใชเปนสารเตมแตงในน าโคลนขดเจาะ 13 2.4 การวเคราะหทางเคม 13 2.5 การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ (information) ทเกยวของ 14

ฉ

สารบญ (ตอ)

หนา บทท 3 การเตรยมตวอยางและการวเคราะห 22 3.1 วตถประสงค 22 3.2 การเตรยมตวอยาง 22

3.2.1 การเตรยมตวอยางวเคราะหทางเคมของเบนโทไนตและน าโคลน.25 3.2.2 การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของเบนโทไนตและน าโคลน 25

3.3 เครองมอและการวเคราะห 26 3.3.1 เครองวเคราะหโครงสรางผลกดวยเครองเอกซเรยดฟแฟคโตร

มเตอร (X-ray Diffractometer, XRD) 26 3.3.2 เครองวเคราะหสวนประกอบทางเคมดวย เครองเอกซเรยฟลออ

เรสเซนต (X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF) 27 3.3.3 กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron

Microscope, SEM) 28 3.3.4 เครองวเคราะหความหนาแนน (Mud balance) 29 3.3.5 เครองวเคราะหความหนด (Viscometer) 29 3.3.6 เครองวเคราะหความตานทานไฟฟา (Resistivity meter) 30 3.3.7 เครองวเคราะหการซมผาน (Filter Press) 31 3.3.8 เครองวเคราะหปรมาณของแขง (Solid content) 32 3.3.9 เครองวเคราะหความเปนกรด-ดาง (pH meter) 33 บทท 4 ผลการทดลองและอภปรายผล 34 4.1 บทน า 34 4.2 คณสมบตทางเคม 34

4.2.1 คณสมบตทางเคมของน าโคลนเบนโทไนตและสารเตมแตงของน าโคลน 34

4.3 คณสมบตทางกายภาพ 39 4.3.1 คณสมบตในการไหลและคาพารามเตอร 39 4.3.2 คณสมบตการไหลของน าโคลน 48

ช

สารบญ (ตอ)

หนา 4.3.3 คณสมบตการซมผานของน าโคลน 48 4.3.4 คาความเปนกรดดางของน าโคลน 57 4.3.5 สภาพความตานทานของน าโคลน 59 4.3.6 ความหนาแนนของน าโคลน 61 4.3.7 ปรมาณของของแขงในน าโคลน 64 4.3.8 คณสมบตทางสณฐานวทยา 66 4.4 การวเคราะหตนทน 69 บทท 5 สรปผลการศกษาและขอเสนอแนะ 71 5.1 บทน า 71 5.2 สรปผลการศกษา 71 5.1.1 คณสมบตทางเคม 71 5.2.2 คณสมบตทางกายภาพ 72 5.2.3 การวเคราะหตนทน 73 5.3 ขอเสนอแนะ 85 เอกสารอางอง 86 ภาคผนวก ภาคผนวก ก ผลการทดลอง 88 ประวตนกวจย 101

XI

สารบญตาราง

ตารางท หนา

2.1 สถตการผลตขาวโพดของประเทศไทย ............................................................................... 11 2.2 ประเภทและขอดของน าโคลนขดเจาะประเภทตางๆ .......................................................... 17 2.3 หนาทและคณสมบตของน าโคลนขดเจาะและสารเตมแตงชนดตางๆ ................................ 18 3.1 สวนประกอบของน าโคลนขดเจาะทผสมสารเตมแตง ........................................................ 23 3.2 สวนผสมของน าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพดตามสดสวน

น าหนก ............................................................................................................................... 24 4.1 องคประกอบของน ำโคลนเบนโทไนตและสำรเตมแตงกอนผสม และน ำโคลนทผสมดวย

สำรเตมแตงทอตรำควำมเขมขน 5 น ำหนกตอน ำหนก ทอณหภม 30 องศำเซลเซยส โดยใชวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต ................................................................................................. 36

4.2 แรธำตของน ำโคลนทผสมดวยสำรเตมแตงทควำมเขมขน 5% น ำหนกตอน ำหนก ทอณหภม 30 องศำเซลเซยส โดยใชเทคนคกำรเลยวเบนของรงสเอกซ .............................................. 37

4.3 ตนทนสำรเคมทใชในกำรขดเจำะน ำโคลน ......................................................................... 70 5.1 สรปกำรเปรยบเทยบคณสมบตทำงเคมและกำยภำพของโคลนทผสมกบผงชำนออย ซงขำวโพด และฟำงขำว ..................................................................................................... 75 ก1 วทยากระแสของน าโคลนตวอยาง ..................................................................................... 90 ก2 ผลการทดลองแรงเฉอนและแรงเคนของน าโคลนเบนโทไนต ........................................... 91 ก2-1 ความหนดของน าโคลนเบนโทไนต ทอณหภม 30 องศาเซลเซยส ..................................... 91 ก2-2 ความหนดของน าโคลนเบนโทไนต ทอณหภม 60 องศาเซลเซยส ..................................... 92 ก2-3 ความหนดของน าโคลนเบนโทไนต ทอณหภม 80 องศาเซลเซยส ..................................... 92 ก-3 คาเฉลยปรมาตรการสญเสยน าของน าโคลนขดเจาะ ........................................................... 93 ก4 ควำมเปนกรดดำงของน ำโคลนขดเจำะ ............................................................................... 94 ก5 ปรมำณของแขงของน ำโคลนขดเจำะ ................................................................................. 97

สารบญรป

รปท หนา

1.1 แผนภมแสดงสรปขนตอนการด าเนนการวจย ..................................................................... 8 2.1 โครงสรางทวไปของลกโนเซลลโลส. ................................................................................. 9 3.1 เครองวเคราะหโครงสรางผลกดวยวธการหกเหแสง Bruker .................................................. 26 3.2 เครองวเคราะหสวนประกอบทางเคมดวย X-ray Fluorescence (ED) Horiba. ................... 27 3.3 เครองวเคราะหขนาด รปราง และการกระจายตว JEOL .................................................... 28 3.4 เครองวเคราะหความหนาแนน. ......................................................................................... 29 3.5 เครองวเคราะหความหนด จดคราก และ gel strength fann ................................................ 30 3.6 เครองวเคราะหความตานทานไฟฟา fann .......................................................................... 31 3.7 เครองวเคราะหการซมผาน fann. ....................................................................................... 32 3.8 เครองวเคราะหปรมาณของแขง fann ................................................................................. 33 3.9 เครองวเคราะหความเปนกรด-ดาง OAKTON ................................................................... 33 4.1 องคประกอบของสารเตมแตงกอนผสมโดยใชวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต ....................... 35 4.2 องคประกอบของสารเตมแตงหลงผสมโดยใชวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต ....................... 35 4.3 แรธาตของสารเตมแตงหลงผสมโดยใชเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ ....................... 37 4.4 เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซของน าโคลนทผสมดวยซงขาวโพด 5% ท 80° ............ 38 4.5 เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซของน าโคลนทผสมดวยชานออย 5% ท 80°C .............. 38 4.6 เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซของน าโคลนทผสมดวยฟางขาว 5% ท 80°C ............... 39 4.7 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก ดวยความสมพนธเชงเสน 40 4.8 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก ........................................... 40 4.9 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทผสมกบผงชานออย (SCB) ทอณหภม (A) 30 (B) 60 และ

80°C ................................................................................................................................ 42 4.10 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทผสมกบผงฟางขาว ทอณหภม (A) 30 (B) 60 และ (C)

80°C .................................................................................................................................. 43

ญ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา

4.11 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทผสมกบผงซงขาวโพด ทอณหภม (A) 30 (B) 60 และ (C) 80°C .................................................................................................................................. 44

4.12 ความหนดของน าโคลนทผสมกบผงชานออย (A) คาความหนดปรากฏ (B) คาความหนดพลาสตก และ (C) จดคราก ............................................................................................... 45

4.13 ความหนดของน าโคลนทผสมกบผงฟางขาว (A) คาความหนดปรากฏ (B) คาความหนดพลาสตก และ (C) จดคราก ................................................................................................ 46

4.14 ความหนดของน าโคลนทผสมกบผงซงขาวโพด (A) คาความหนดปรากฏ (B) คาความหนดพลาสตก และ (C) จดคราก ........................................................................................ 47

4.15 ปรมาณการสญเสยน าในน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตงทอณหภม 30°C ...................... 49 4.16 ปรมาณการสญเสยน าในน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตงทอณหภม 60°C........................ 49 4.17 ปรมาณการสญเสยน าในน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตงทอณหภม 80°C........................ 50 4.18 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตง (A) 1% (B) 3% และ (C) 5% ทอณหภม

30°C .................................................................................................................................. 51 4.19 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมชานออย (A) 1% (B) 3% และ(C) 5% ทอณหภม 30°C.52 4.20 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมฟางขาว (A) 1%, (B) 3% และ(C) 5% ทอณหภม 30°C.53 4.21 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมซงขาวโพด (A) 1% (B) 3% และ (C) 5% ทอณหภม

30°C .................................................................................................................................. 54 4.22 ความหนาของผนงชนโคลนของ (A) ชานออย (B) ซงขาวโพด และ (C) ฟางขาว ทผสมใน

โคลน ทอณหภม 30, 60 และ 80°C ................................................................................... 56 4.23 คา pH ของน าโคลนทผสมสารเตมแตง ............................................................................. 57 4.24 คา pH ของน าโคลนทผสมสารเตมแตง ทอณหภม (A) 30oC (B) 60oC และ (C) 80oC ...... 58 4.25 สภาพความตานทานของน าโคลนทผสมสารเตมแตง ทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC ..... 59 4.26 สภาพความตานทานของน าโคลนทผสม (A) ชานออย (B) ฟางขาว และ (C) ซงขาวโพด ท

อณหภม 30oC 60oC และ 80oC ............................................................................................ 60 4.27 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบชานออย ทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC .............. 61 4.28 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบฟางขาว ทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC ............... 62

ฎ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา

4.29 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบซงขาวโพด ทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC ........ 62 4.30 30 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบสารเตมแตงตาง ๆ ทอณหภม (A) 30oC (B) 60oC

และ (C) 80oC .................................................................................................................... 63 4.31 ปรมาณของแขงของน าโคลนทผสมสารเตมแตงตางๆ ทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC .. 64 4.32 ปรมาณของแขงของน าโคลนทผสม (A) ผงชานออย (SGB) (B) ผงฟางขาว และ(C) ผงซง

ขาวโพด ทอณหภม 30 60 และ 80 องศาเซลเซยส ............................................................. 65 4.33 พนผวของซงขาวโพด........................................................................................................ 66 4.34 พนผวของฟางขาว ............................................................................................................. 67 4.35 พนผวของชานออย ........................................................................................................... 67 4.36 พนผวของโคลนทผสมซงขาวโพด 5% ทอณหภม 30 องศาเซลเซยส............................... 68 4.37 พนผวของโคลนทผสมฟางขาว 5% ท ทอณหภม 30 องศาเซลเซยส ................................ 68 4.38 พนผวของโคลนทผสมชานออย 5% ท ทอณหภม 30 องศาเซลเซยส ............................... 69 ก1 XRD of sugarcanes bagasse. It cannot analyze by X-ray diffractometer due to they are

amorphous material ........................................................................................................... 98 ก2 XRD of rice straw. It cannot analyze by X-ray diffractometer due to they are amorphous

material ............................................................................................................................. 98 ก3 XRD of corn cob. It cannot analyze by X-ray diffractometer due to they are amorphous

material ............................................................................................................................. 99 ก4 XRD of barite .................................................................................................................... 99 ก5 XRD of bentonite ............................................................................................................ 100

XV

ค ำอธบำยสญลกษณและค ำยอ

γ = shear rate

γp = yield point

n = flow behavior index

k = fluid consistency index

μp = plastic viscosity

μa = apparent viscosity

τ = shear stress

τ0 = yield stress

ϕi = viscometer dial reading

ϕ300 = viscometer dial reading at 300 rpm

ϕ600 = viscometer dial reading at 600 rpm

Gel10 = 10 minutes gel strength

Gelin = initial gel strength

gm = gram

kg = kilogram

ml = milliliter

N = range extension factor of the torque spring of the VG meter

rpm = rotational speed

Temp. = temperature

%w/w = percentage of weight by weight

บทท 1

บทน ำ

1.1 ควำมส ำคญและทมำของปญหำทท ำกำรวจย

การสญเสยของน าโคลน (Lost circulation) เขาไปในชนหนในระหวางการขดเจาะน ามน

และกาซธรรมชาต การเกดผนงหลมพง การซมผานชนหนของน าโคลนมากเกนไป การไมน าพา

เศษชนหนขนมาปากหลม เปนตน ซงปญหาเหลานสามารถเกดขนไดตลอดเวลาและมผลกระทบตอ

การขดเจาะปโตรเลยมโดยใชน าเปนสวนผสมหลกของน าโคลน (Water base mud) ดงนนจงมการ

แกไขปญหาทระบบน าโคลน ตวอยางเชน การเพมความเขมขนของ เบนโทไนต หรอโพลเมอร

ซเอมซ (Carboxymethyl cellulose; CMC) เบนโทไนต (Bentonite) และโพลไอออนก เซลลโลส

(Polyanionic cellulose; PAC) กวกม (Guar gum) แซนเทนกม (Xanthane gum) เปนตน ซงสารเตม

แตงทางการคาเหลานมราคาคอนขางแพงและตองสงซอจากตางประเทศทมาจากธรรมชาต สงผล

ท าใหตนทนในอตสาหกรรมปโตรเลยมสงขน ดงนนในการท าวจยครงนมองหาวสดเหลอใชทาง

การเกษตรทมคณสมบตใกลเคยงกบสารเตมแตงทกลาวมาขางตน ไดแก กลมวสดประเภทลกโน

เซลลโลส (lignocellulosic Materials) จะมพบไดจากวสดเหลอใชทางการเกษตร ไดแก ฟางขาว ซง

ขาวโพด และชานออย โดยน ามาผสมกบน าโคลนมาตรฐานทมเบนโทไนตเปนสวนผสมหลก เพอ

ชวยลดปญหาการสญเสยน าโคลนและเพมประสทธภาพทางวทยากระแส (rheology) ของน าโคลน

เพอชวยลดตนทนการผลตปโตรเลยม โดยมการน าวสดราคาถกหรอเปนวสดเหลอใชทางการเกษตร

เหลานทสามารถหาไดงายในชมชนและเปนมตรตอสงแวดลอมน ามาใชประโยชนเพอเพมมลคา

ของสนคาเกษตรตอไป ประเทศไทยมปรมาณวสดเหลอใชทางการเกษตรเกดขนในแตละปเปน

จ านวนมาก และมความหลากหลาย เชน ฟางขาว ชานออย กากมะพราว ซงขาวโพด ตนมน

ส าปะหลง เปนตน ซงมหนวยงานและองคกรหลายแหงไดใหความสนใจทจะน าวสดเหลอใช

เหลานมาแปรรปใหเกดประโยชน เชน ท าเปนอาหารสตว การท าป ยหมก การผลตพลงงาน เปนตน

แตกระนนกยงมปรมาณวสดเหลอใชจากการเกษตรเหลานจ านวนมากซงทงไวเปลาประโยชน ซง

ท าใหเกษตรกรสวนใหญกมความจ าเปนตองก าจดปรมาณวสดเหลอใชจ านวนมากโดยวธการเผาทง

2

ซงเปนวธทเกษตรกรไทยนยมมากทสดและไดปฏบตมาเปนเวลานาน มกกอใหเกดมลภาวะทาง

อากาศอยางหลกเลยงไมได บางครงควนเปนปรมาณมากอาจท าใหทศนวสยการจลาจลเสยไปและ

กอใหเกดอบตเหตบอยครง ดวยเหตนจงมแนวคดทจะน าเศษวสดเหลอใชทางการเกษตรทเหลอน

มาดดแปลงเพอใชเปนสวนผสมของการผลตน าโคลนขดเจาะในอตสาหกรรมการขดเจาะ

ปโตรเลยม โดยในการน าฟางขาว ซงขาวโพด และชานออย ซงเปนวสดประเภทลกโนเซลลโลสม

องคประกอบหลกคอ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน ทจะมคณสมบตในการลดปญหาการ

สญเสยน าโคลนและเพมประสทธภาพทางวทยาการไหลของน าโคลน ชวยลดตนทนการผลต

ปโตรเลยมและลดการน าเขาสารเตมแตงราคาแพงจากตางประเทศ และเพมมลคาของวสดเหลอใช

ทางการเกษตร

1.2 วตถประสงคของโครงกำรวจย งานวจยจะมงไปทการศกษาการปองกนการสญเสยน าโคลนประเภททมน าเปนหลก (water

base mud) และวทยากระแส (rheology) ของน าโคลนทใชซงขาวโพดเปนสารเตมแตง โดย

วตถประสงคของการวจยดงตอไปน

1. เพอศกษาคณสมบตทางกายภาพและเคมของน าโคลนขดเจาะทใชวสดเหลอทง

ทางการเกษตรเปนสารเตมแตง

2. เพอหาสดสวนของวสดเหลอทงทางการเกษตรเปนสารเตมแตงในน าโคลนขด

เจาะ

3. เพอศกษาผลของอณหภมทมผลตอการเปลยนแปลงคณสมบตของน าโคลนขด

เจาะทใชวสดเหลอทงทางการเกษตรเปนสารเตมแตง

4. เพอเปรยบเทยบประสทธภาพของน าโคลนขดเจาะทใชวสดเหลอใชวสดเหลอ

ทงทางการเกษตรตางๆ กบ วสดสารเตมแตงทใชในอตสาหกรรมการขดเจาะ

ปโตรเลยม

5. เพอชวยลดปญหากากขยะทเกดจากกากวสดเหลอใชจากกระบวนการผลต

การเกษตรในทองถน

3

1.3 ขอบเขตของโครงกำรวจย

งานวจยครงนมงเนนทท าการศกษาคณสมบตการสญเสยน าโคลนซมผานและวทยากระแสของน าโคลนประเภททมน าเปนหลก (water base mud) โดยใชวสดประเภทลกโนเซลลโลสจากวสดเหลอทงจากการเกษตร ไดแก ฟางขาว ซงขาวโพด และชานออย เปนสารเตมแตง ซงตวอยางวสดเหลานสามารถน ามาจากเขตพนทจงหวดนครราชสมา ในการศกษาคณสมบตทางกายภาพและเคมของวสดประเภทลกโนเซลลโลส และคณสมบตของน าโคลนขดเจาะทผสมวสดประเภทลกโนเซลลโลส จะท าการทดสอบตามมาตรฐานของสถาบนปโตรเลยมของประเทศสหรฐอเมรกา หรอ เอพไอ (The America Petroleum Institute, API) ซงจะใชมาตรฐาน API RP 13B (Recommended Practice Standard Procedure for field Testing Water-Base Drilling Fluids) เปนหลกปฏบตในการทดสอบน าโคลนขดเจาะ โดยจะท าการทดสอบคณสมบตทางกายภาพของน าโคลน ไดแก การหาคาความถวงจ าเพาะ (specific density) ความหนาแนน (density) ความหนด (viscosity) ความตานทาน (resistivity) ปรมาณทราย (sand content) ปรมาณของแขง (solid content) การซมผานของชนหน (filtration) เปนตน และท าการทดสอบคณสมบตทางเคมของน าโคลน เชน ความเปนกรด-ดาง การวเคราะหสวนประกอบของวสดประเภทลกโนเซลลโลส เบนโทไนต และแบไรต ซงเปนสวนประกอบหลกในน าโคลน ไดแก การวเคราะหชนดของแรโดยวธ XRD การหาปรมาณธาตโดยวธ XRF การศกษาโครงสรางของแรดนเหนยวโดยวธ SEM และ การวเคราะหหาชนดของสารประกอบอนทรยของตวอยางวสดเหลอทงทางการเกษตร โดยเครองมอวเคราะห High Performance Liquid Chromatograph (HPLC) ในการทดสอบยงศกษาคณสมบตของน าโคลนผสมวสดเหลอทงจากการเกษตรแตละชนด ทสดสวนรอยละ 3 รอยละ 5 และรอยละ 10 ของปรมาตรของน าโคลนมาตรฐาน และท าการศกษาทอณหภม ท 30 60 และ 90 องศาเซลเซยส ซงในการทดสอบคณสมบตทางกายภาพและเคมจะท าการเปรยบเทยบคณภาพของน าโคลนทงกอนและหลงการเตมวสดวสดเหลอทงจากการเกษตรแตละชนด เปรยบเทยบกบสารซเอมซ กวกม แซนเทนกม และ PAC ซงเปนสารเตมแตงทนยมใชในการเปนตวควบคมการสญเสยน าโคลนใหแกชนหนในกระบวนการขดเจาะปโตรเลยม

ในการทดสอบครงนจะไมค านงถงปจจยของความดน โดยจะท าการทดสอบทสภาวะความดนคงท และการทดสอบเปนระดบหองปฏบตการไมใชสภาวะของหลมเจาะจรง โดยจะท าการทดสอบคณสมบตทางกายภาพของวสดและน าโคลน ณ หองปฏบตการเทคโนโลยธรณ ศนยเครองมอและวทยาศาสตร 7 และทดสอบคณสมบตทางเคม ณ อาคารศนยเครองมอและวทยาศาสตร 10 มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ต าบลสรนาร อ าเภอเมอง จงหวดนครราชสมา

4

1.4 ทฤษฎ สมมตฐำน (ถำม) และกรอบแนวควำมคดของโครงกำรวจย

เนองจากประเทศไทยเปนประเทศเกษตรกรรม ประชากรมากกวารอยละ 60 ประกอบ

อาชพเกษตรกรรม เชน การท านา การปลกขาวโพด มนส าปะหลง ออย เปนตน ซงในการท า

การเกษตรเหลาน จะเหนวามปรมาณวสดเหลอใชทางการเกษตรเกดขนในแตละปเปนจ านวนมาก

และมความหลากหลาย เชน ฟางขาว ชานออย กากมะพราว ซงขาวโพด ตนมนส าปะหลง เปนตน

ซงมหนวยงานและองคกรหลายแหงไดใหความสนใจทจะน าวสดเหลอใชเหลานมาแปรรปใหเกด

ประโยชน เชน ท าเปนอาหารสตว การท าป ยหมก การผลตพลงงาน การผลตเอทานอล การเผาไหม

เพอเปนเชอเพลง เปนตน แตกระนนกยงมปรมาณวสดเหลอใชจากการเกษตรเหลานจ านวนมากซง

ทงไวเปลาประโยชน ซงท าใหเกษตรกรสวนใหญกมความจ าเปนตองเผาทง ซงการก าจดปรมาณ

วสดเหลอใชจ านวนมากโดยวธการเผานเปนวธทเกษตรกรไทยนยมมากทสดและไดปฏบตมาเปน

เวลานาน มกกอใหเกดมลภาวะทางอากาศอยางหลกเลยงไมได ในการน าฟางขาว ซงขาวโพด และ

ชานออย ซงเปนวสดประเภทลกโนเซลลโลสมองคประกอบหลกคอ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และ

ลกนก ในปรมาณทแตกตางกนตามชนดของวสดทเปนผลพลอยได ยกตวอยางเชน ฟางขาว (rice

straw) ประกอบดวยเคมอนทรย หลกๆ ไดแก เซลลโลสรอยละ 37 เฮมเซลลโลสรอยละ 24 และ

ลกนนรอยละ 14 และสวนอนๆ ไดแก สารสกดและเถา รอยละ 25 สวนซงขาวโพด (corn cob)

ประกอบดวย เซลลโลส รอยละ 45 เฮมเซลลโลส รอยละ 35 และ ลกนน รอยละ 15 และชานออย

(bagasse) ทเปนสวนเสนใยของล าตนทท าการสกดน าออยออกไปแลว ประกอบดวย ความชน

(moisture) รอยละ 46 ถง 52 เสนใย (fiber) รอยละ 43 ถง 52 และของแขงทละลายได (brix) รอยละ

2 ถง 6 (สถาบนคนควาและพฒนาการผลตผลทางการเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร , 2541) โดย

ประกอบดวยเซลลโลสรอยละ 45.5 เฮมเซลลโลสรอยละ 27 และลกนนรอยละ 21.1 และอนๆ รอย

ละ 6.9 (กรมวชาการเกษตร, 2557) วสดเหลอใชทางการเกษตรเหลานสามารถน ามาใชประโยชน

ไดหลายสวน เชน ใชเปนเชอเพลงส าหรบผลตไอน าและกระแสไฟฟา ผลตเยอกระดาษ (pulp) เปน

วตถดบส าหรบอตสาหกรรมผลตเอทานอล และใชท าป ยหมกและวตถคลมดน เปนตน ใน

อตสาหกรรมปโตรเลยมไดมการน าเอาชานออยมาสงเคราะหสาร ซเอมซ (carboxymethylcellulose;

CMC) ซงท าไดโดยการน าเซลลโลสมาท าปฏกรยากบโซเดยมไฮดรอกไซดและกรดอะมโนคลอโร

แอซตก ซงสารซเอมซ ทสงเคราะหไดจากชานออยมคณสมบตคอเปนสารทเพมความหนดและชวย

ในการยดเกาะและละลายไดในน าทสามารถใชเปนสวนผสมในน าโคลนได ในการท าวจยครงนจง

เลงเหนประโยชนของวสดประเภทลกโนเซลลโลสจากวสดเหลอใชทางการเกษตรน ามาใชงานกบ

5

น าโคลนขดเจาะ ดงนนจ าเปนอยางยงทตองทราบถงคณสมบตทางกายภาพและเคมของวสดเหลาน

และคณสมบตของน าโคลนขดเจาะทผสมวสดประเภทลกโนเซลลโลส โดยจะท าการทดสอบตาม

มาตรฐานของสถาบนปโตรเลยมของประเทศสหรฐอเมรกา หรอ เอพไอ (The America Petroleum

Institute, API)

คณสมบตหลกของน าโคลนขดเจาะในอตสาหกรรมส ารวจปโตรเลยมโดยปกตจะใชวธการ

เจาะแบบหมน โดยใชน าเปนตวท าละลายหลก (water-base mud) คอ ชวยพาเศษชนหนและดนขน

จากหลมเจาะ ลดความเสยหายของผนงหลมและชนหน ควบคมแรงดนกนหลมและชนหน ชวยแยก

ของไหลออกจากชนหน ระบายความรอนและหลอลนใหกบอปกรณขดเจาะ ชวยในการรบน าหนก

ของอปกรณขดเจาะ เพมอตราการเจาะ และควบคมการกดกรอนของโลหะ เปนตน การเตมสารเตม

แตงในน าโคลน (mud additives) เปนการเพมคณสมบตของน าโคลนตามวตถประสงคการใชงาน

ซงจะใชวธการเตมสารบางชนดลงไปผสมกบน าโคลนทมสวนผสมหลก คอ แบไรต และเบนโท

ไนต และน า ปญหาสวนใหญทเกดขนในขณะการขดเจาะน ามนและกาซธรรมชาต คอ การสญเสย

ของน าโคลน (lost circulation) เขาไปในชนหนในระหวางการขดเจาะ การเกดผนงหลมพง การซม

ผานชนหนของน าโคลนมากเกนไป การไมน าพาเศษชนหนขนมาปากหลม เปนตน ซงปญหา

เหลานสามารถเกดขนไดตลอดเวลาและมผลกระทบตอการขดเจาะปโตรเลยมโดยใชน าเปน

สวนผสมหลกของน าโคลน การแกไขปญหาตางๆ ทเกดขนระหวางการขดเจาะจะมการควบคม

คณสมบตตามสภาวะของหลมเจาะ ธรณวทยาและโครงสรางธรณวทยา โดยการการเพมสารเตม

แตงแตละชนดจะเตมตามคณสมบตตามทตองการตามชนดทสารนนๆ เชน วสดประเภทลกโน

เซลลโลส มคณสมบตทคลายคลงกบสารเตมแตงบางชนดทใชกบน าโคลนขดเจาะ ยกตวอยางเขน

สารตางๆ ดงตอไปน

- สารเพมความหนด (viscosifiers) ไดแก สารโพลไอออนก เซลลโลส (polyanionic cellulose) โพลแซคคาไรด (polysaccharide) โซเดยมคารบอกซเมทล เซลลโลส (sodium carboxymethyl cellulose) ไฮดรอกซเอทล เซลลโลส (hydroxythyl cellulose)

- สารเพม Thinners and Dispersants ไดแก เทนนน (tannins) ลกไนต (lignite) และโครมลกโกซลโฟเนต (chrome ligosulfonates)

6

- สารลดการซมผ านของน า โคลน ( filtration reducers) ไดแ ก ซ เอม ซ (CMC, Carboxymethyl cellulose) ลกไนต (lignite) โพลไอออนก เซลลโลส (polyanionic cellulose) และโครมลกโกซลโฟเนต (chrome ligosulfonates)

- วสดชวยลดการสญเสยน าโคลน (lost circulation materials) ไดแก เสนใย (fibrous) ขเลอย (sawdust) แกลบ ไมกา (mica) และไดอะโตแมคคส เอรท (diatomaccous earth)

เปนตน

1.5 วธกำรด ำเนนกำรวจย และสถำนทท ำกำรทดลอง/เกบขอมล

การวจยแบงออกเปน 6 ขนตอน ตามแสดงในรปท 2 โดยมรายละเอยดของแตละ

ขนตอน ดงน

ขนตอนท 1 กำรคนควำและศกษำงำนวจยทเกยวของ

คนควาและศกษาวารสาร รายงาน และสงตพมพทเกยวของกบการทดสอบคณสมบตทางกายภาพและทางเคมของวสดประเภทลกโนเซลลโลส และวสดเหลอทงทางการเกษตร ไดแก ฟางขาว ซงขาวโพด และชานออย และน าโคลนทผสมสารเตมแตงชนดอนๆ ทมคณสมบตใกลเคยงกบวสดประเภทลกโนเซลลโลส รวมถงการน าวสดเหลอทงทางการเกษตรไปใชประโยชนอตสาหกรรมอนๆ เพอทจะไดใชเปนขอมลพนฐานในการวจย

ขนตอนท 2 กำรเกบและจดเตรยมตวอยำงผงชำนออย ฟำงขำว และซงขำวโพด

เตรยมตวอยางวสดเหลอทงทางการเกษตร ไดแก ฟางขาว ซงขาวโพด มาจาก

จงหวดชยภม และชานออย จากจงหวดนครราชสมา โดยน าตวอยางฟางขาว ซงขาวโพด และชาน

ออย มาท าการอบไลความชน การบดดวยเครองบด (Grinding Machine) และท าการคดแยกขนาด

ดวยเครองตระแกรงรอน (Sieve machine) เพอใหไดผงตวอยางขนาด 200 เมช ซงตวอยางทไดจะถก

แบงเปน 2 สวน โดยสวนหนงน าไปทดสอบคณสมบตทางเคมและอกสวนน าไปผสมน าโคลนเพอ

ทดสอบคณสมบตทางกายภาพตอไป

7

ขนตอนท 3 กำรทดสอบคณสมบตทำงเคมของผงชำนออย ฟำงขำว ซงขำวโพด และน ำ

โคลนผสมฟำงขำว ซงขำวโพด และชำนออย

ท าการทดสอบคณสมบตทางเคม เชน คาความเปนกรด-ดางโดยใชเครองมอวดคา

ความเปนกรด-ดาง (pH meter) การวเคราะหชนดและสวนประกอบของแรโดยใชเครองมอเอกซเรย

ดฟแฟกชน (X-ray Diffraction, XRD) การวเคราะหหาปรมาณธาตหลกและธาตรองโดยใช

เครองมอเรองเอกซเรยฟลออเรสเซน (X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF) ในการทดสอบครง

นจะท าการทดสอบทงน าโคลนและวสดเหลอทงทางการเกษตร ไดแก ฟางขาว ซงขาวโพด ชาน

ออย และน าโคลนผสมฟางขาว ซงขาวโพด และชานออย ซงการทดสอบคณสมบตทางเคมของ

ตวอยางเหลาน จะท าการทดสอบ ณ หองปฏบตการเทคโนโลยธรณและหองปฏบตการเคม


ขนตอนท 4 กำรทดสอบคณสมบตทำงกำยภำพของน ำโคลน และน ำโคลนผงชำนออย ฟำง

ขำว และซงขำวโพด

ท าการทดสอบหาคณสมบตทางกายภาพ เชน คาความถวงจ าเพาะ ความหนาแนน

ความหนด ความตานทาน ปรมาณของแขง และการซมผานของชนหน ตามมาตรฐานของของ API

RP 13B, 1976 และการตรวจสอบโครงสรางของแร โดยใชเครองมออเลกตรอนไมโครสโคป

(Scanning Electron Microscope, SEM) โดยท าการทดสอบทงตวอยางน าโคลน และน าโคลนผสม

ผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ท าการทดสอบคณสมบตในตวอยางน าโคลนผสมผงตวอยาง

ในชวงอณหภม 30-80 องศาเซลเซยส และท าการทดสอบคณสมบตของน าโคลนทมอตราสวนของ

แบไรตและเบนโทไนต กบวสดประเภทลกโนเซลลโลสทแตกตางกน คอรอยละ 1 รอยละ 3 และ

รอยละ 5 ซงการทดสอบคณสมบตทางกายภาพของน าโคลน ทอณหภม 30 60 และ 80 องศา

เซลเซยส ไดท าการทดสอบ ณ หองปฏบตการวศวกรรมปโตรเลยมและเทคโนโลยธรณ


ขนตอนท 5 กำรวเครำะหผลกำรทดสอบ เปนการเกบรวบรวมขอมลและน าผลการทดสอบทงคณสมบตทางกายภาพและ

ทางเคมมาท าการวเคราะหผล

8

ขนตอนท 6 สรปผลกำรทดลอง รวบรวมขอมลทงหมดเพอเขยนสรปผลการทดลองและจดท ารปเลมรายงาน

รปท 1.1 แผนภมแสดงสรปขนตอนการด าเนนการวจย

การทดสอบหาคณสมบตทางกายภาพของน าโคลนขดเจาะผสมซงขาวโพด ฟางขาว ชานออย ทสดสวนรอยละ 1 รอยละ 3 และรอยละ 5 ทอณหภม 30 60 และ 80 องศาเซลเซยส โดยท าการทดสอบ ดงตอไปน คาความถวงจ าเพาะ ความหนาแนน ความหนด ความตานทาน ปรมาณของแขง การซมผานของชนหน ตามมาตรฐานของของ API RP 13B

การวเคราะหผลการทดสอบ

การสรปผลการทดสอบและจดท ารปเลมรายงาน

การรวบรวมและจดหาตวอยางวสดเหลอทงทาง

การเกษตร ไดแก ซงขาวโพด ฟางขาว ชานออย

การเตรยมตวอยาง การอบ การบด คดแยกขนาด และการแยกตวอยางซงขาวโพด ฟางขาว ชานออย

การวเคราะหคณสมบตทางเคม

XRD, XRF, SEM และ HPCL

การคนควาและศกษางานวจยทเกยวของ

บทท 2

การทบทวนวรรณกรรมวจยทเกยวของ

2.1 วสดประเภทลกโนเซลลโลส (Lignocellulosic Materials)

Cheng (2009) ไดสรปวตถดบประเภทลกโนเซลลโลส ประกอบดวยเซลลโลส (cellulose)

เฮมเซลลโลส (hemicellulose) และลกนน (lignin) ดงแสดงในรปท 1 โดยเซลลโลสเปนสายโพล

แซคคาไรดของน าตาล D-glucose เชอมตอดวยพนธะ β -1,4 glycosidic ซงประกอบดวยน าตาล

กลโคสมากกวา 10,000 หนวย สวนเฮมเซลลโลสเปนโพลแซคคาไรดประกอบดวยน าตาลหลาย

ชนดเชอมตอกนเปนโซสาขา ไดแก น าตาลเฮกโซส (กลโคส กาแลคโตส และแมนโนส) และ

น าตาลเพนโตส (ไซโลส และอะราบโนส) ส าหรบลกนนเปนสารอนทรยโพลเมอรของฟนลโพ

รเพน (phenylpropane) มากกวา 10,000 หนวย และเปนองคประกอบหลกในผนงเซลลของพช ท า

หนาทหอหมเสนใยของเซลลโลสและเฮมเซลลโลสเขาดวยกนซงทนตอการยอยสลายมาก

รปท 2.1 โครงสรางทวไปของลกโนเซลลโลส (Cheng, 2009)

เฮมเซลลโลส [C5(H2O)4]n หรอ [C6(H2O)5]n ประกอบดวยพอลแซกคาไรดทมความซบซอน

เปน โครงสรางทเหมอนกบเซลลโลส เพราะวามสายโซหลกตอกนดวยหนวยของ 1,4- β-D-

pyranosyl แต ม ระดบการเกดพอลเมอร (degree of polymerization; DP) ต ากวาเซลลโลส คอ

ประมาณ 50-300 มโครงสราง ท เ ปนสาย กงมาก ขณะท เซลลโลสเปน โฮโมพอล เมอร

(homopolymer) เสนตรงซงจะแตกตางกนเลกนอยในแตละชนด เฮมเซลลโลสเปนเฮเทอโรพอล

10

แซกคาไรด (heteropolysaccharide) ไมเปนผลก (non-crystalline) โดยธรรมชาตจะมโครงสรางเปน

แบบ amorphous ซงพอลแซกคาไรดนเชอมกนดวยแรงนอนโคเวเลนซ (แรงของพนธะไฮโดรเจน

และแรงแวนเดอวาลล เปนตน) กบเซลลโลส พอลแซกคาไรดของผนงเซลลพชทสกดดวยดางเจอ

จาง พอลแซกคาไรดในเฮเซลลโลส ประกอบดวย 2 ชนด คอ β-(1,4) -xylan เปนแกนหลก และกา

แลกโทกลโคแมนแนน ซง 2 สวนนมความสามารถในการละลายใน ดางเจอจาง (KOH) แตกลโค

แมนแนนซงเปนสวนประกอบส าคญของเฮมเซลลโลสในไมเนอออน ไมละลายในสภาวะน และ

ยงคงจบอยกบเสนใยเซลลโลส

ลกนน (C10H12O4)n พบในผนงเซลลพชชนสง (ทงพชใบเลยงเดยวและพชใบเลยงค) เฟรน

และมอส มปรมาณมากในสวนของเนอเยอบรเวณทอล าเลยงโดยเฉพาะสวนทมการล าเลยง

ของเหลว ลกนนไมพบในมอส ไลเคนส และสาหราย ซงไมมเทรคด (tracheids) ลกนนท าให

เนอเยอไมมความแขงแรงเพมขนโดยกระบวนการลกนฟเคชน (lignifications) พบในตนไมใหญท

สงหลายรอยฟต ซงกระบวนการลกนฟเคชน คอกระบวนการเจรญเพมจ านวนลกนนเพอเตมเตม

ชองวางระหวางเสนใยเซลลโลสและสายเฮมเซลลโลสของผนงเซลลพช ลกนนเปนสาร อะโรมาตก

โพลเมอร (aromatic polymer) ทมมากทสดบนพนโลก มโมเลกลทซบซอนมากรปรางเปน

amorphous

2.2 วสดเหลอทงทางการเกษตร

ส านกงานเศรษฐกจการเกษตรกระทรวงเกษตรและสหกรณ (2557) ไดรายงานถงสถตชนด

ของพชเศรษฐกจทส าคญทปลกในประเทศไทยในป พ.ศ. 2557 ดงตอไปน

2.2.1 ซงขาวโพด (Corn Cob)

ซงขาวโพด คอ สวนทเหลอจากการกะเทาะเอาเมลดขาวโพดออก ขาวโพดถอเปนพช

เศรษฐกจทส าคญชนดหนงของประเทศไทยซงมการปลกกนอยางแพรหลายในทกภมภาคของ

ประเทศ เชน เพชรบรณ ลพบร นครสวรรค สระบร พษณโลก พจตร สโขทย ปราจนบร แพร นาน

เชยงราย และเชยงใหม นครราชสมา ศรสะเกษ อบลราชธาน ขอนแกน ชยภม สงขลา สราษฎรธาน

และ นครศรธรรมราช จากสถต ทางการเกษตร เมอป พ.ศ. 2557 โดยส านกงานเศรษฐกจการเกษตร

กระทรวงเกษตรและสหกรณ ประเทศไทยมผลผลตขาวโพดรวมประมาณ 5.09 ลานตน (ตารางท

11

1) จากพนท เพาะปลก รวมทงหมดประมาณ 7.4 ลานไร จากรายงานเกยวกบผลการศกษาการ

ประเมนศกยภาพพลงงานจากวสดเหลอใชทางการเกษตร พบวา ปรมาณซงขาวโพดทวประเทศ

โดยประมาณคอ 1.39 ลานตนตอป ซงนบไดวาเปนปรมาณมหาศาล หากมปรมาณเยอะเกษตรกร

บางรายก จะก า จดโดยการ เผา ซ ง เ ปนว ธ ท ง า ยและ เ รว แต ผล เ ส ยค อท า ให เ ก ดก าซ

คารบอนไดออกไซดขนสชนบรรยากาศจ านวนไมนอย ซงเปนสาเหตหนงของการเกดภาวะโลก

รอนหรอเกดภาวะเรอนกระจก

ตารางท 2.1 สถตการผลตขาวโพดของประเทศไทย (ส านกงานเศรษฐกจการเกษตรกระทรวงเกษตร

และสหกรณ, 2557)

รายการ 2554 2555 2556 2557 +/- (%) 2556/57 การผลต (ลานตน) พนทเพาะปลก (ลานไร) ผลผลตเฉลย (กก/ไร ) การใช (ลานตน) สตอก

5.02 4.94 50.6 1.59 0.59 7.40 7.53 7.54 7.40 -1.86 673 657 671 676 0.74 4.36 4.67 4.78 4.90 2.51 0.55 0.50 0.36 - -

2.2.2 ฟางขาว (Rice straw)

การส ารวจขอมลจากกรมควบคมมลพษพบวาประเทศไทยม ปรมาณฟางขาวทเหลอจาก

การเกบเกยวสงถงประมาณ 50 ลานตน เนองจากการท านาปรงป ละ 2 -3 ครง แมวาจะน าฟางขาว

มาท าเปนป ย หลงคา อาหารสตว และเสนใยในอตสาหกรรมกระดาษ กยงมฟางขาวเหลอใชอก

จ านวนมาก ดงนนหากสามารถเพมมลคาจากการใชประโยชน ของฟางขาวได จะสรางรายได ให

กบเกษตรกรอกทางหนง ฟางขาว ประกอบดวยเคมอนทรย หลกๆ ไดแก เซลลโลส (cellulose)

ประมาณรอยละ 37 เฮมเซลลโลส (hemicelluloses) ประมาณรอยละ 24 และลกนน (lignin)

ประมาณรอยละ 14 และสวนอนๆ ไดแก สารสกดและเถา ประมาณ 25% (Matthew, 2000) โดย

เซลลโลสท าหนาทเปนสวนของโครงสราง เฮมเซลลโลสท าหนาทเปนเมทรกซ แทรกอยระหวาง

ไมโครไฟบรลของเซลลโลส (cellulose microfibrils) สวนลกนนเปนสวนเปลอกดานนอกม ท า

หนาท รวมมดของเซลลโลสและเฮมเซลลโลสเขาดวยกน หากมสดสวนของเซลลโลสมากจะท าให

เสนใยมความแขงแรงมาก ซงมลกษณะโครงสรางเปนพอลเมอร แบบอสณฐาน (amorphous)

12

ฟางขาวเปนวตถดบหลกในการผลตเอทานอลทผลตจากเซลลโลส (cellulosic ethanol)

เนองจากองคประกอบของฟางขาวประกอบดวย ลกโนเซลลโลส ( lignocellulosic material) ซง

เปนสารประกอบอนทรย ประเภทคารโบไฮเดรต ทเปนสวนประกอบส าคญของเซลล พชทเกดขน

จากหนวยยอยของน าตาลกล โคสเชอมตอกนเปนสายยาวหรอพอลเมอร ของน าตาลกลโคส ดงนน

เอทานอลทผลตจากเซลลโลสจากฟางขาวจงม คณสมบต และลกษณะทางเคม เชนเดยวกบเอทา

นอลทผลตจากวตถดบประเภทน าตาลและแปง

2.2.3 ชานออย (Bagasses)

ออยเปนวตถดบหลกทใชผลตน าตาลทรายในอตสาหกรรมการผลตน าตาลทราย ใน

กระบวนการผลตน าตาลทรายจะเรมตงแตน าออยเขาชงน าหนก แลวเทลงสะพานออยเพอน าสมด

ตดและเครองตออยใหเปนฝอยตอจากนนจงน าออยมาหบเพอสกดเอาน าออยออกมา สวนทเหลอ

จากการสกดน าออยในขนตอนน เรยกวา ชานออย ซงชานออยเปนสวนเสนใยของล าตนทท าการ

บบคนน าออกไปแลว จะประกอบไปดวยความชน (moisture) รอยละ 46-52 เสนใย (fiber) รอยละ

43-52 และของแขงทละลายได (brix) รอยละ 2-6 (สถาบนคนควาและพฒนาการผลตผลทาง

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร, 2541) ชานออยมสวนประกอบของ lignocellulosic materials ม

การสะสมของลกนน (lignin) และเซลลโลส (cellulose) ทอยในรปของผลก (crystalline cellulose)

สวนของเยอใยของชานออยสวนใหญจะประกอบดวยเซลลโลส (cellulose) ประมาณรอยละ 47

เพนโตเฟน (pentophan) ประมาณรอยละ 25.1 และลกนน (lignin) ประมาณรอยละ 19.5 สวน

ของเซลลโลสจะเปนโพลเมอร (polymer) ของ เบตา กลโคส (β-Glucose) ตอกนดวยพนธะเบตา 1-

4 ไกลโคซดก (β, 1-4, Glycosidic bond) สตรโครงสราง (C6H10O5)n ซงจะพบอยรวมกบเพนโตเพน และลกนน

การใชประโยชนของชานออย สามารถน ามาใชประโยชนไดหลายสวน เชน

- ใชเปนเชอเพลง ส าหรบผลตไอน าและกระแสไฟฟา

- ใชแทนน ามนเชอเพลง

- ผลตวสดกอสรางโดยอาศยกาว เชน ไมอดผวสนใย และแผนฉนวนกนความรอน

- ใชผลตเยอกระดาษ (Pulp)

- ใชเปนวตถดบส าหรบอตสาหกรรมผลตเอทานอล

- ใชท าป ยหมกและวตถคลมดน

13

- การสงเคราะหสาร ซเอมซ (Carboxymethylcellulose; CMC) ซงท าไดโดยการน า

เซลลโลสมาท าปฏกรยากบโซเดยมไฮดรอกไซดและกรดอะมโนคลอโรแอซตก

สารซเอมซ ทสงเคราะหไดจากชานออยมคณสมบตคอเปนสารทเพมความหนด

และชวยในการยดเกาะและละลายไดในน าทสามารถใชเปนสวนผสมในน าโคลน

ได

2.3 วสดทใชเปนสารเตมแตงในน าโคลนขดเจาะ

การลดปญหาการขดเจาะและปรบปรงคณสมบตของน าโคลนขดเจาะทสภาวะของหลมเจาะทแตกตางกน สามารปรบปรงประสทธภาพของน าโคลนขดเจาะโดยการเตมสารแตงเตม (mud additives) ซงการเตมสารแตงเตมในน าโคลนมาตรฐานขนอยกบวตถประสงคการใชงานของน าโคลนทสภาวะตางๆ ซงจะใชวธการเตมสารบางชนดลงไปผสมกบน าโคลน ไดแก แบไรต และเบนโทไนต และน า ซงการเพมสารตวเตมแตละชนดจะเตมตามคณสมบตตามทตองการตามชนดทสารนนๆ เชน วสดประเภทลกโนเซลลโลส มคณสมบตทคลายคลงกบสารเตมแตงบางชนดทใชกบน าโคลนขดเจาะ ยกตวอยางเขนสารตางๆ ดงตอไปน

- สารเพมความหนด (viscosifiers) ไดแก สารโพลไอออนก เซลลโลส (polyanionic cellulose) โพลแซคคาไรด (polysaccharide) โซเดยมคารบอกซเมทล เซลลโลส (sodium carboxymethyl cellulose) ไฮดรอกซเอทล เซลลโลส (hydroxythyl cellulose)

- สารเพม Thinners and Dispersants ไดแก เทนนน (tannins) ลกไนต (lignite) และโครมลกโกซลโฟเนต (chrome lignosulfonates)

- สารลดการซมผ านของน า โคลน ( filtration reducers) ไดแ ก ซ เอม ซ (CMC, Carboxymethyl cellulose) ลกไนต (lignite) โพลไอออนก เซลลโลส (polyanionic cellulose) และโครมลกโกซลโฟเนต (chrome lignosulfonates)

- วสดชวยลดการสญเสยน าโคลน (lost circulation materials) ไดแก เสนใย (fibrous) ขเลอย (sawdust) แกลบ ไมกา (mica) และไดอะโตแมคคส เอรท (diatomaccous earth) เปนตน

2.4 การวเคราะหทางเคม เครองมอวเคราะห High Performance Liquid Chromatography, HPLC เปนเครองมอ

ทใชส าหรบวเคราะหกลมของสารประกอบอนทรยทไมระเหย (non-volatile organic compounds)

14

หรอ กลมสารประกอบอนทรยทสามารถระเหยไดปานกลาง (semi-volatile organic compounds)

โดยตวอยางทจะน ามาวเคราะหโดยใชเครอง HPLC นจะตองพจารณาถงความสามารถในการ

ละลายของสารทตองการวเคราะหกบตวท าละลายอนทรยผสมทใชกอน กระบวนการแยก

สารประกอบทสนใจจะเกดขนระหวางเฟส 2 เฟส คอ เฟสอยกบท (column) กบเฟสเคลอนท

(mobile phase) จะถกแยกออกมาในเวลาทตางกน ซงสารผสมทอยในตวอยางสามารถถกแยกออก

จากกนไดนนขนอยกบความสามารถในการเขากนไดดของสารนนกบเฟสทเคลอนท หรอเฟสทอย

กบทสารประกอบตวไหนทสามารถเขากนไดดกบเฟสทเคลอนท สารนนกจะถกแยกออกมากอน

สวนสารทเขากนไดไมดกบ เฟสทเคลอนทหรอเขากนไดดกบเฟสอยกบทกจะถกแยกออกมาทหลง

โดยสารทถกแยกออกมาไดนจะถกตรวจวดสญญาณดวยตวตรวจวดสญญาณทบนทกไดจากตว

ตรวจวดจะมลกษณะเปนพค ซงเรยกวา โครมาโตแกรม

การวเคราะหสวนประกอบของน าโคลนผสมวสดเหลอทงทางการเกษตร ไดแก การ

วเคราะหชนดของแรดนเหนยวโดยวธ XRD การหาปรมาณธาตองคประกอบโดยวธ XRF และ

การศกษาโครงสรางของแรโดยวธ SEM เปนตน

2.5 การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ (information) ทเกยวของ เอก ลมปสวสด (2553) ไดสรปคณสมบตของน าโคลนและสารตวเตมเพอลดปญหาการขดเจาะ โดยการเตมสารแตงเตม (Mud additives) เปนการเพมคณสมบตของน าโคลนตามวตถประสงคการใชงาน ซงจะใชวธการเตมสารบางชนดลงไปผสมกบน าโคลนทมสวนผสมของแรดนเหนยว ไดแก แบไรต และเบนโทไนต และน า ซงการเพมสารตวเตมแตละชนดจะเตมตามคณสมบตตามทตองการตามชนดทสารนนๆ ก าหนดไวดงน

- สารเพมน าหนกของวสด (Weight materials) ไดแก แบไรต (Barite, BaSO4) แคลเซยมคลอไรด เหลกออกไซด แคลเซยมคารบอเนต และสารประกอบเหลก (Lead compounds) เชน กาลนา ลดซลไฟด

- สารเพมความหนด (Viscosifiers) ไดแก เบนโทไนต (Bentonite) โพลไอออนก เซลลโลส (Polyanionic cellulose) โพลแซคคาไรด (Polysaccharide) โซเดยมคารบอกซเมทล เซลลดลส (Sodium carboxymethyl cellulose) ไฮดรอกซเอทล เซลลโลส (Hydroxythyl cellulose)

- สารเพมความเปนดาง (Alkalinity) และการควบคมคาความเปนกรด-ดาง (pH control) ไดแก โซดาไฟ (Caustic soda) ปนขาว (Lime, calcium hydroxide)

15

แบคกง โซดา (Soda bicarbonate) ฟอสเฟต (Phosphates) และ โปแตสเซยม ไฮดรอกไซด (Potassium hydroxide or caustic potash)

- สารเพม Thinners and Dispersants ไดแก เทนนน (Tannins) ลกไนต (Lignite) และโครมลกโกซลโฟเนต (Chrome Ligosulfonates)

- สารลดการซมผานของน าโคลน (Filtration reducers) ไดแก ซเอมซ (CMC, Carboxymethyl cellulose) ลกไนต (Lignite) (Bentonite) โพลไอออนก เซลลโลส (Polyanionic cellulose) และโครมลกโกซลโฟเนต (Chrome Ligosulfonates)

- การลดการสญเสยน าโคลน (Lost circulation materials) ไดแ ก เสนใย (Fibrous) ข เลอย (sawdust) แกลบ ไมกา (Mica) และไดอะโตแมคคส เอรท (Diatomaceous earth)

- สารลดการกดกรอน (Corrosion inhibitors) ไดแก ซงคคารบอเนต (Zing carbonates) โซเดยมซลเฟต (Sodium sulfates) และโซดาไฟ

- Flocculates ไดแก โพลอะครลามน (Poly acylimine) และ เบนโทไนต เอทเทนเดอร (Bentonite extenders)

- สารลดแรงตงผว (Surfactants) ไดแก ผงซกฟอก (Detergent) และ Amine and sulfonates

- สารลดการบวมของหนดนดาน (Shale inhibitors) ไดแก เกลอแกง (Sodium chloride) โปแตสเซยมลกไนต (Potassium lignite) โปแตสเซยมคลอไรด (Potassium chloride) และแอมโมเนยมซลเฟต (Ammonium sulfate) เปนตน

- สารหลอลน (Lubricants) ไดแก แกรไฟต (Graphite) และสารหลอลนสงเคราะห (Synthetic lubricants)

Jacob and Bari-Agara (2014) ไดศกษาคณสมบตของน าโคลนทผสมดวยเซลลโลสจากซง

ขาวโพด โดยการเปรยบเทยบกบสาร โพลแอนไอออนก เซลลโลส (Polyanionic Cellulose; PAC)

จากผลการทดลองพบวา คาความเปนกรด-ดาง ความหนาแนน คาความถวงจ าเพาะของน าโคลนท

ผสมดวยเซลลโลสจากซงขาวโพดมคาสงกวาน าโคลนมาตรฐาน แตคากระแสวทยาของไหลมคาต า

กวาน าโคลนมาตรฐาน นอกจากนน าโคลนทผสมดวยเซลลโลสจากซงขาวโพดชวยลดการสญเสย

ของไหลในน าโคลนทใชน าเปนสวนผสมหลก ใชเปนสารชวยควบคมการสญเสยน าโคลนไดด ม

คาอยระหวาง 5.2 -5.8 ml แตมคาต ากวา PAC ซงมคาเทากบ 6.6 ml

16

Ahmed-Haras et al., (2013) ไดท าการศกษาการปรบปรงวทยากระแสส าหรบน าโคลนขด

เจาะทผสมดวยลกนนชนด Lignin Graft Copolymer (LGC) ทสกดจากของเปลอกของผลปาลม จาก

การศกษาพบวา LGC สามารถปรบปรงประสทธภาพของเจล ความหนด และความเปนกรด-ดาง ท

ความเขมขนเพยงเลกนอย ประมาณรอยละ 0.5 โดยน าหนกของ LGC และยงสามารถท างานไดท

อณหภมสงถง 200 °C

Liang and Ibrahim, (2013) ไดท าการศกษาการคณสมบตการซมผานของน าโคลนขดเจาะ

ทผสมดวยลกนนชนด Liginin Graft Copolymer (LGC) ทสกดจากของเปลอกของผลปาลม โดยท า

การทดสอบลกษณะของ LGC ดวยเครอง Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy และ

and Differential Scanning Calorimetry (DSC) ในการทดสอบไดเปรยบเทยบประสทธภาพการซม

ผานของน าโคลนทผสมดวย LCG และน าโคลนทผสมสารเตมแตงชนด Ressinex II ทใชใน

อตสาหกรรมขดเจาะปโตรเลยม การศกษาพบวาปรมาณของ LGC และ Ressinex II ทรอยละ 0.7 ท า

ใหประสทธภาพในการควบคมการสญเสยน าโคลนไดด และน าโคลนทผสมดวย LGC และ

Ressinex II สามารถใชในการขดเจาะทอณหภมสงถง 190 °C

Anawe et al., (2014) ไดท าการศกษาผลของฟางขาวและข เลอยตอคณสมบตของน าโคลนขดเจาะทผสมน ามนเปนหลกตามสภาวะอณหภมทแตกตางกน จากการทดสอบพบวาฟางขาวผสมน าโคลน ทเพมความเขมขนของฟางขาวจาก 5 g เปน 25 g ท าใหมคาความหนาแนนเพมขน จาก 9.5 ppg เปน 10 ppg และความหนดทปรากฏของน าโคลนเพมขนจาก 55 cP เปน 115 cP แตความหนดทปรากฏของน าโคลนขดเจาะทผสมฟางขาว 5 g จะมแนวโนมลดลงตามอณหภมทสงขน ซงมคา 55 cP ท 60 ºC เปน 37.5 cP ทอณภม 100 ºC

Okon et al., (2014) ไดท าการทดสอบเพอประเมนน าโคลนขดเจาะทผสมน าเปนหลกโดยผสมฟางขาว เพอประเมนคณสมบตทางดานการควบคมการสญเสยของไหลของน าโคลน โดยการทดลอบไดมการเปรยบเทยบคณสมบตของฟางขาวและสารเตมแตงทใชในอตสาหกรรมการขดเจาะ ไดแก Sodium Carboxymethul Cellulose (CMC) และ Polyanionic Cellulose (PAC) จากการทดสอบพบวาน าโคลนขดเจาะทผสมฟางขาว 20 g ตอน าโคลน 350 ml ท าใหการสญเสยของไหลลดลง 64.89% เมอเปรยบเทยบกบ CMC และ PAC ทความเขมขน 10 g ตอน าโคลน 350 ml โดยมคาการลดลงของการสญเสยของไหล อยท 62.77% และ 59.57% ตามล าดบ นอกจากนนฟางขาวยงท าใหความหนาของผนงโคลนลดลง 3.03% เมอเทยบกบความหนาผนงโคลนของ CMC และ PAC ทมคาเทากบ 8.57% ดงนนฟางขาวเปนวสดทสามารถควบคมการสญเสยของไหลของน าโคลนไดด

17

สามารถทจะพฒนาเปนสารเตมแตงในน าโคลน และสามารถใชไดในการขดเจาะระดบลก ใชทดแทนสาร CMC และ PAC ได

SIPE (2003) ไดสรปประเภทและขอดของน าโคลนขดเจาะประเภทตางๆ (ตารางท 2.2) และ

สรปหนาทและคณสมบตของน าโคลนส าหรบขดเจาะน ามน (ตารางท 2.3) ดงตอไปน

ตารางท 2.2 ประเภทและขอดของน าโคลนขดเจาะประเภทตางๆ

Drilling mud type

Advantages of using drilling mud General properties

Prehydrated bentonite ผสมกบน า

-เพมคาความหนด และลดปรมาณของแขง -ควบคมการสญเสยน าโคลน -Mud cake มความบางและแขงแกรง

-เตม Bentonite 75-100 kg/m3 -ท าการ hydrate ประมาณ 8-10 ชวโมง -ปรบคา pH=9 โดยเตม โซดาไฟ (Caustic soda)

Spud mud - ท าความสะอาดหลม - เพมความหนด - เพมอตราการเจาะ

- เตม Bentonite 40-60 kg/m3 ในน าจด - ปรบคา pH = 9-10 โดยเตม โซดาไฟ (Caustic soda) - บางครงเตม CMC-HV polymer เพอเพมความหนด ±20 cP - Fluid loss ±30 ml API

Bentonite หรอ Lignosulphonate

-เตม Bentonite เพอเพม Yield point และ gel strength -เตม Lignosulphonate เพอลดการสญเสยน าโคลนและลด Yield point และ gel strength

- ความหนาแนน <1.2 kg/l - ความหนด (Plastic viscosity, PV) ±20 cP - Yield point (YP) 8-12 lb/100 ft2 - Gels 2/4 cP - pH 9.5-10.5

Gypsum หรอLignosulphonate

-เตม Gypsum เพอเจาะในชนดนเหนยว ปองกนการบวมของชนดนดาน หรอการละลายของชนเกลอ

- ความหนาแนน <1.3 kg/l - PV ±20 cP - YP 10-15 lb/100 ft2 - Gels 8/12 cP

Gypsum หรอLignosulphonate

-เตม Lignosulphonate เพอลดการสญเสยน าโคลนและลด Yield point และ gel strength และลดความหนด

- pH 9.5-10.5 - Ca++ 600-1200 ppm

Salt drilling mud - ใชน าโคลนเจาะในชนเกลอ

- เกลอมคณสมบตเปนพลาสตก - เตม แปง (Starch) ทดแทน โพลเมอรสงเคราะห (Synthetic polymers)

18

ตารางท 2.3 หนาทและคณสมบตของน าโคลนขดเจาะและสารเตมแตงชนดตางๆ

Function Relevant property

Effect of property on penetration rate

Chemicals for control of water-based drilling fluid

ควบคมความดนในชนหน

Drilling fluid density

- เพมความหนาแนนของน าโคลน - ลดอตราการเจาะ

- เตม Barite - ลดโดยการเตมน า (แลวตรวจสอบคาความหนด)

อมเศษชนหน (Cuttings)

Plastic viscosity -เพมความหนดของน าโคลน - ลดอตราการขดเจาะ

-ลดโดยการเตมน า (แลวตรวจสอบความหนาแนน) หรอทนเนอร (Thinner)

Yield point - เพม yield point และ gel strength - ลดอตราการขดเจาะ

-เพมโดยการเตม Bentonite หรอ XC-polymer -ลดการเจอจาง (dilution)

Gel strength -ลดโดยการเตมทนเนอร (Thinner) - เพมโดยการเตมน า

ปองกนและชวยพยงผนงหลมเจาะโดย Mud cake ซงชวยลดการเปอนของชนหน

Fluid loss - ลดการสญเสยน าโคลน - ลดอตราการเจาะเลกนอย

-ลดโดยการเตม CMC หรอ แปง (Starch) - เพมโดยการเตมน า

Solid content - เพม Solid content - ลดอตราการขดเจาะ

- พยายามลดคาตางๆถาเปนไปได โดยการก าจด ดนเหนยว ทรายแปง ทราย และเศษหนทไมตองการออกไป

มาตรฐานการทดสอบน าโคลนตามมาตราฐาน API (API Recommended Practice, 1997)

สถาบนปโตรเลยมของสหรฐอเมรกา ไดก าหนดขอปฏบตเกยวกบมาตรฐานในการทดสอบดานตางๆ ในอตสาหกรรมปโตรเลยม หนงในนนคอมาตรฐาน API RP13B, “Recommended Practice Standard Procedure for Field Testing Water-Based Drilling Fluids” ซ ง เ ปนหลกปฏบตในการทดสอบนาโคลนทใชน าเปนสวนผสม (Water-based mud) ซงจะมขอปฏบตเพอทดสอบคณสมบตตางๆของน าโคลน (API Recommended Practice, 1997) โดยในงานวจยนไดท าการศกษา 3 สวน ดวยกน คอ

19

1) การทดสอบคณสมบตดานวทยากระแส การทดสอบคณสมบตดานวทยากระแสกเพอวดคาความหนด (viscosity) และคาความ

แขงแรงของเจล (gel strength) ซงมผลตอการไหลของน าโคลนเจาะ โดยใชอธบายการตานทานการไหลและการเปลยนแปลงรปรางของของไหล คณสมบตดานวทยากระแสจะมความสมพนธกบการเคลอนทของน าโคลนจากกนหลมเจาะและการน าเศษหนจากกนหลมเจาะขนมาสผวดน รวมถงการแขวนลอยเศษหนเมอในชวงการหยดเจาะ

การค านวณเกยวกบคณสมบตดานวทยากระแส ในสวนนจงน าเสนอรายละเอยดเกยวกบคณสมบตพนฐานของน าโคลนขดเจาะและการค านวณทเกยวของกบการไหลของของไหล คาตวแปรของน าโคลนขดเจาะสามารถอธบายโดยความสมพนธระหวางแรงเฉอน (shear stress, τ) และอตราแรงเฉอน (shear rate, γ) โดยท าการค านวณจากคาทท าการวดไดจากเครองวดความหนด โดยสามารถค านวณไดจากสมการตอไปน

τ = 0.01066 × φi × N (2.1) γ = 1.703 × RPM (2.2)

เมอ τ = แรงเฉอน (shear stress) ; lbf/ft2, γ = อตราแรงเฉอน (shear rate) ; sec-1, φi = คาทอานไดทเครองวดความหนดทรอบความเรวทสงเกต (viscometer dial reading), N = คาคงทสปรงของเครองวดความหนด และ RPM = ความเรวรอบ (rotational speed)

ความหนดปรากฏ (apparent viscosity) เปนคาความหนดทวดจากการอานคาจากเครองวดความหนดทอตราแรงเฉอนของน าโคลนตามมาตรฐาน API โดยความหนดมหนวยเปนเซนตปอยส (cP) ซงแสดงถงความสามารถในการตานทานการไหลของของไหล เมอมแรงมากระท า โดยคาความหนดสามารถค านวณไดจากสมการท 2.3

ความหนดพลาสตก (plastic viscosity) เปนการวดคาความหนดของของไหลเมอใหแรงกระท าเกนจดคราก (yield point) ไปแลว ปจจยทผลตอคาความหนดพลาสตกคอแรงเสยดทานเชงกล (mechanical friction) ทเกดขนอนไดแกแรงเสยดทานระหวางของแขงในน าโคลน แรงเสยดทานระหวางของแขงและของเหลวในน าโคลน และแรงเสยดทานระหวางของเหลวดวยกนเอง จะเหนไดวาคาความหนดพลาสตกนนจะขนอยกบความเขมขนของของแขงทแขวนลอยในน าโคลน ความหนดพลาสตกสามารถค านวณไดจากสมการท 2.4

จดคราก (yield point) เปนอกตวแปรหนงทแสดงถงการตานทานการไหลของของไหลของน าโคลน เปนการวดคาแรงดงดดระหวางมวลทเกดจากกระแสไฟฟาเคม (electro-chemical attractive forces) ของของไหลภายใตสภาวะการไหล แรงดงกลาวเปนผลใหเกดประจลบเคลอนทมาบรเวณพนผวของอนภาค โดยขนอยกบคณสมบตพนผวของของแขงในน าโคลน ปรมาณความ

20

เขมขนของของแขง และสภาพแวดลอมทเปนกระแสไฟฟาเคมของไอออนทปรากฏ ซงคาจดครากอาจควบคมไดโดยใชสารเคมเตมแตง (chemical additives) การควบคมคาจดครากกเพอรกษาคาความหนดของน าโคลนใหเหมาะสมสาหรบการเจาะนนเอง คาจดครากสามารถค านวณไดจากสมการท 2.5

ความแขงแรงของเจล (gel strength) เปนการวดคณสมบตธโซโทรปค (Thixotropic) ของน าโคลนเจาะภายใตสภาวะสถต (static condition) ซงจะคลายคลงกบจดคราก โดยคาความแขงแรงของเจลจะเปนการวดคาแรงดงดดระหวางมวลทเกดจากกระแสไฟฟาเคมระหวางอนภาคของแขง คาจดครากและความแขงแรงของเจลเปนผลมาจากการจบตวกนของอนภาค (flocculation) ของของไหลทมคณสมบตธโซโทรปค คาความแขงแรงของเจลวดไดโดยเครองวดความหนดทความเรวรอบ 3 รอบตอนาท นาโคลนตวอยางจะถกตงทงไวเปนเวลา 10 วนาท และ 10 นาทซงจะถกเรยกวาคาความแขงแรงของเจลเรมตน (Initial gel strength) และคาความแขงแรงของเจล ทเวลา 10 นาท (10 Minutes gel strength) ตามล าดบ โดยอานคาสงสดทวดไดทความเรวรอบ 3 รอบตอนาท คาความแขงแรงของเจล มหนวยเปน lb/100 ft2 (MI SWACO, 1998)

คาความหนดปรากฏ ความหนดพลาสตก และจดคราก ถกค านวณจากคาทอานจ ากเครองวดความหนดทความเรวรอบ 300 และ 600 รอบตอนาท โดยใชสมการจาก API ดงน

μa = φ600 /2 (2.3) μp = φ600 - φ300 (2.4) γp = φ300 - μp (2.5)

เมอ μa = คาความหนดปรากฏ ; cP, μp = ความหนดพลาสตก ; cP, γp = จดคราก ; lb/100 ft2 คาตวแปรจากแบบจ าลองพาวเวอลอว (Power Law model) คอ ดชนพฤตกรรมการไหล

(Flow behavior index, n) ดชนระดบความเขมขนของของไหล (Fluid consistency index, k) คาทอานไดทเครองวดความหนดทความเรวรอบ 600 รอบตอนาท (φ600) และคาทอานไดทเครองวดความหนดทความเรวรอบ 300 รอบตอนาท (φ300) ค านวณไดตามสมการ (2.6) และ (2.7)

n = 3.322 log (φ600 / φ300) (2.6) k = 510φ300 / 511n (2.7)

2) การทดสอบคณสมบตการซมผาน การทดสอบคณสมบตการซมผาน (filtration tests) กเพอจ าลองการซมผานของของไหล

ของน าโคลน และเพอวดการสญเสยน าในน าโคลนไปสชนหนทมความซมผานสง ภายใตสภาพของความดนภายในหลมเจาะ (hydrostatic pressure) ทมคามากกวาความดนจากชนหนใตดนททา

21

การเจาะผาน การซมผานของของไหลแบงออกเปนสองประเภทคอ 1) เมอน าโคลนเจาะไมมการหมนเวยน (static filtration) และไมมการรบกวนการเกดชนผนงโคลนทมความซมผานต า (mud cake) และ 2) เมอมการหมนเวยนน าโคลนเจาะ (dynamic filtration) และการเกดชนผนงโคลนถกรบกวนเนองจากการไหลของน าโคลน ในงานวจยนไดท าการทดสอบแบบกรณน าโคลนเจาะไมมการหมนเวยน (static filtration) เพอวดคณสมบตการซมผานของน าในน าโคลนเจาะตวอยางตามมาตรฐานของ API โดยใชเครองมอการทดสอบคณสมบตการซมผานตามมาตรฐาน

3) การทดสอบความเปนกรด-ดาง การทดสอบความเปนกรด-ดาง กเพอหาความเขมขนของไฮโดรเจนไอออนของน าโคลน

เจาะ เนองจากสภาพความเปนกรด-ดาง ของน าโคลนเจาะนนจะมผลตอการกดกรอนอปกรณตางๆ ภายในหลมเจาะ ดงนนจงมความจ าเปนทจะตองท าการควบคมความเปนกรด-ดางของน าโคลนตามมาตรฐาน API

22

บทท 3

การเตรยมตวอยางและการวเคราะห

3.1 วตถประสงค

เนอหาในบทนอธบายถงขนตอน วธการ ขอปฏบต โดยมขนตอนการเกบตวอยาง การ

จดเตรยมตวอยางน าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด เปนสารเตมแตง การ

เตรยมสารเคมทใชในการทดลอง กอนการเตรยมเขาสการทดลองและ การใชเครองมอวเคราะหเคม

3.2 การเตรยมตวอยาง

สวนประกอบของน าโคลนตวอยางทใชในการทดลองประกอบดวยแรเบนโทไนต แรแบไรต

ผงชานออย ผงฟางขาว ผงซงขาวโพด โดยท าการน าเอาผงสารเตมแตงทง 3 ชนดผานการรอน

ตะแกรงใหมขนาดเลกกวา 75 ไมโครเมตร (เบอร 200) ในการน าไปวเคราะหคณสมบตทางเคมและ

กายภาพ ดวยเครองมอหาธาตประกอบโดยวธการเรองแสง (X-ray fluorescence) หาแรประกอบ

โดยใชเครองมอหาองคประกอบแบบวธการหกเหแสงของผลก (X-ray diffraction) และหารปราง

ลกษณะสณฐานวตถในระดบจลภาค (Scanning Electron Microscope)

น าโคลนทใชในการทดสอบ เปนสวนผสมถกเตรยมโดยผสมเบนโทไนต จ านวน 60 กรม ลง

ในน า 1000 มลลลตร และเตมแบไรต (barite) จ านวน 100 กรม ลงไปเพอใชควบคมน าหนกน า

โคลน คอยๆ ผสมผงสารเตมแตงทง 3 ชนด ตามสดสวนน าหนก ดงตารางท 3.1 จากนนท าการต

สวนผสมดงกลาวเปนเวลา 15 นาท โดยใชเครองผสม Hamilton Beach โดยทดสอบในชวงอณหภม

30 60 และ 80 องศาเซลเซยส ซงเปนไปตามการเตรยมตวอยางน าโคลนเพอใชทดสอบภายใน

หองปฏบตการตามมาตรฐาน API RP13B เพอใชเปนทดสอบความหนดและคณสมบตปองกนการ

ซมผานของของไหล การทดลองทงหมดไดท าการทดสอบทหองปฏบตการของไหลในการเจาะ

ของสาขาวชาเทคโนโลยธรณ มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

23

ตารางท 3.1 สวนประกอบของน าโคลนขดเจาะทผสมสารเตมแตง

No. Temperature (ºC) Base Additives

SCB (%w/w)

Corn cob (%w/w)

Rice straw (%w/w)

1 30 100 g of barite and 60 g of bentonite - - -



4 30 100 g of barite and 60 g of bentonite 1 - -









13 30 100 g of barite and 60 g of bentonite - 1 -








24

ตารางท 3.1 สวนประกอบของน าโคลนขดเจาะทผสมสารเตมแตง (ตอ)

No. Temperature (ºC) Base Additive (%w/w)

SCB (%w/w)

Corn cob (%w/w)

Rice straw (%w/w)


22 30 100 g of barite and 60 g of bentonite - - 1









ตารางท 3.2 สวนผสมของน าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพดตามสดสวน น าหนกในหนวยกรม

Composition of mud Bentonite

mud Bentonite+1%

additives Bentonite+3%

additives Bentonite+5%

additives

Water (grams) 1000 1000 1000 1000 Barite (grams) 100 100 100 100

Bentonite (grams) 60 60 60 60 Sugarcane bagasse (grams)

- 11.6 34.8 58.0

Corn cob (grams) - 11.6 34.8 58.0 Rice straw (grams) - 11.6 34.8 58.0

25

3.2.1 การเตรยมตวอยางวเคราะหทางเคมของ เบนโทไนต และน าโคลน

ในการเตรยมตวอยางและวเคราะหตวอยางของน าโคลนเบนโทไนต และตวอยาง

น าโคลนทผสมผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด สามารถจ าแนกวธการทดสอบออกเปน 2 วธ

ทดสอบ ดงตอไปน

การทดสอบคณสมบตทางเคม ชนดและสวนประกอบของแร โดยใชเครองมอ

เอกซเรยดแฟกชน (X-ray Diffraction, XRD) และหาปรมาณธาตหลกและธาตรอง โดยใชเครองมอ

เรองเอกซเรยฟลออเรสเซน (X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF) ในการทดสอบจะท าการ

ทดสอบทงน าโคลนเบนโทไนต และน าโคลนทผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ซงการทดสอบ

คณสมบตทางเคมของตวอยางเหลาน จะท าการทดสอบ ณ หองปฏบตการวศวกรรมปโตรเลยม และ

หองปฏบตการเคม มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

3.2.2 การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของเบนโทไนต และน าโคลน

ท าการทดสอบคณสมบตทางกายภาพของน าโคลน ไดแก คาความถวงจ าเพาะ

(Specific density) ความหนาแนน (Density) ความหนด (Viscosity) ความตานทาน (Resistivity)

ปรมาณของแขง (Solid content) การแพรผานของชนหน (Filtration) คาความเปนกรด-ดาง (pH)

ตามมาตรฐานของของ API RP 13B และหารปรางลกษณะสณฐานวตถในระดบจลภาค (Scanning

Electron Microscope, SEM) โดยท าการทดสอบตวอยางน าโคลนเบนโทไนต และน าโคลนทผสม

ผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด โดยท าการทดสอบคณสมบตในตวอยางน าโคลน ในชวง

อณหภม 30 60 และ 80 องศาเซลเซยส ซงการทดสอบคณสมบตทางกายภาพของน าโคลน ท าการ

ทดสอบ ณ หองปฏบตการวศวกรรมปโตรเลยม มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

26

3.3 เครองมอและการวเคราะห

3.2.1 เครองวเคราะหโครงสรางผลกดวยเครองเอกซเรยดฟแฟคโตรมเตอร (X-ray

Diffractometer, XRD)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ทงกอนและหลงท าการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหา

โครงสรางผลกในผงตวอยาง โดยตวอยางปรมาณ 1 ถง 1.5 กรมของแตละตวอยางจะถกน ามาบบอด

ใหพอดและผวหนาเรยบกบทใสสารตวอยาง (holder) โดยกระจกบาง กอนจะถกวเคราะหดวย

เครอง Bruker (รน D2 Phaser) X-ray Diffractometer (รปท 3.1) โดยจะใชเวลาในการวเคราะห

ประมาณ 10 นาทตอตวอยาง ภายใตการใชงานสภาวะดงตอไปน หลอดทองแดงขนาด 0.4x12

มลลเมตร ทมกระแส 10 มลลแอมแปร และก าลง 30 กโลโวลต มมมในการวเคราะห (2θ) เรมจาก

5 ถง 60 องศา เวลาในการเปลยน 0.2 วนาท โดยมม (2θ) จะเพมทละ 0.02 องศา โดยผลลพธของ

การวเคราะหจะถกแสดงออกมาเปนกราฟทแสดงความสมพนธระหวางคาความเขมขนของแสง

(intensity) กบองศาทวดเปลยนแปลงไป (2θ) หลงจากนนจะถกน ามาวเคราะหหาชนดของผลกโดย

โปรแกรมส าเรจในเครองและท าการหาปรมาณโดยใชโปรแกรม Topas โดยผลทออกมาจะแสดงใน

หนวยรอยละของปรมาณผลกทวดได

รปท 3.1 เครองวเคราะหโครงสรางผลกดวยวธการหกเหแสง Bruker (รน D2 Phaser)

27

3.3.2 เครองวเคราะหสวนประกอบทางเคมดวย เครองเอกซเรยฟลออเรสเซนต (X-ray

Fluorescence Spectrometer, XRF)


สวนประกอบทางเคม โดยตวอยางปรมาณ 0.5 ถง 1 กรมของแตละตวอยางจะถกน ามาบบอดให

พอดและผวหนาเรยบกบทใสสารตวอยาง (holder) โดยกระจกบาง กอนจะถกวเคราะหดวยเครอง

Holiba (รน XGT 5200) X-ray Fluorescence Spectrometer (รปท 3.2) โดยใชเวลาในการวเคราะห

200 วนาทตอตวอยาง ภายใตการใชงานหลอดเอกซเรยขนาดเสนผานศนยกลาง 1.2 มลลเมตร ทม

กระแส 1 มลลแอมแปร และก าลง 30 กโลโวลต โดยผลลพธของการวเคราะหจะถกแสดงออกมา

เปนกราฟทแสดงความสมพนธระหวางคาความเขมขนของแสง (intensity) กบพลงงานทคาย

ออกมาในหนวยของกโลอเลกตรอนโวลต (keV) หลงจากนนจะถกน ามาวเคราะหโดยโปรแกรมใน

เครองเพอหาเปนปรมาณสารประกอบในหนวยรอยละตอไป

รปท 3.2 เครองวเคราะหสวนประกอบทางเคมดวย X-ray Fluorescence (ED) Horiba

28

3.3.3 กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron Microscope, SEM)


ลกษณะพนผว ขนาด รปราง และการกระจายตว โดยตวอยางใชปรมาณเพยงเลกนอยไมถง 1 กรม

แตละตวอยางจะถกน ามาตดลงบนแทงโลหะและเคลอบทองเปนการท าใหตวอยางน าไฟฟา จากนน

จะน าเอาตวอยางเขาเครอง กอนท าการวเคราะหดวยเครอง JEOL (รน JSM-6010LV) ตามรปท 3.3

ตองปรบใหเปนระบบสญญากาศ (high vacuum mode) เพอไลความชน จงท าใหไดรายละเอยดทด

ก าลงขยายสง และภาพทคมชด โดยอาศยหลกการการเลยวเบนของอเลกตรอนในสนามแมเหลก

หรอทเรยกวาเลนสแมเหลกท าใหล าอเลกตรอนปฐมภมวงเขามากระทบกบชนงาน เกดอนตรกรยา

ของอเลกตรอนตอชนงาน เนองจากล าอเลกตรอนทวงมากระทบชนงานมพลงงานสง ท าให

อเลกตรอนทหลดออกจากชนงาน ใชเวลาในการวเคราะหประมาณ 20 นาทตอตวอยาง ผลทไดจะ

ออกมาเปนภาพ ตามก าลงขยายทตงไว

รปท 3.3 เครองวเคราะหขนาด รปราง และการกระจายตว JEOL (รน JSM-6010LV)

29

3.3.4 เครองวเคราะหความหนาแนน (Mud balance)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ส าหรบการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหาความ

หนาแนน (density) ของน าโคลนขดเจาะเบนโทไนต โดยตวอยางแตละตวอยางจะถกน ามาใสไวใน

ถวยใสจนเตม และปดฝา เชดน าโคลนทลนออกมาจากรเลกๆทฝาและรอบ ๆ ถวยดวยใหหมด วาง

คาน Mud balance ตามรปท 3.4 ลงบนทรบคาน และถวงดลคานใหอยในแนวระดบราบโดยเลอน

ตวถวงตามคานสเกล อานความหนาแนนตรงขอบของตม โดยความหนาแนนทไดจะมคาเปน กรม

ตอลบ.ซม. (g/cm3)

รปท 3.4 เครองวเคราะหความหนาแนน

3.3.5 เครองวเคราะหความหนด (Viscometer)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ส าหรบการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหาความหนด

(viscosity) จดคราก (yield point) และความแขงแรงของเจล (gel strength) ของน าโคลนขดเจาะผสม

เบนโทไนต การทดสอบคณสมบตทางดานวทยากระแสในงานวจยนไดท าการทดสอบโดยใช

เครองวดความหนด (Fann Viscometer) รน 35SA (รปท 3.5) ซงมความเรวรอบ จ านวน 6 ความเรว

รอบ ไดแก 600, 300, 200, 100, 6 และ 3 รอบตอนาท (rpm) เปนชนดแกนทรงกระบอกหมน คา

ความหนดทอานไดจะสมพนธกบความเรวรอบ (Rotational speed) โดยตวอยางแตละตวอยางจะถก

30

น ามาใสไวในกระบอกและเลอนกระบอกหมนลงไปในน าโคลนถงเสนทก าหนดไว ส าหรบการหา

ความหนดท าไดโดยโยกแกนบงคบไปทความเรว 300 และ 600 รอบตอนาท สวนการหาความ

แขงแรงของเจล ท าไดโดยการปรบความเรวเปนท 3 6 100 200 300 และ 600 รอบตอนาท ใชเวลา

ในการวเคราะหประมาณ 25 นาทตอตวอยางโดยคาความหนดทไดจะมคาเปน เซนตพอสย

(Centipoises) ในการศกษาไดท าการทดสอบตามขอปฏบตตามมาตรฐานของ API RP 13B,

“Recommended Practice Standard Procedure for Field Testing Water-Based Drilling Fluids” ซ ง

เปนหลกปฏบตในการทดสอบน าโคลนทใชน าเปนสวนผสม (API Recommended Practice, 1985)

รปท 3.5 เครองวเคราะหความหนด จดคราก และ gel strength fann (รน 35SA 115-Volt)

3.3.6 เครองวเคราะหความตานทานไฟฟา (Resistivity meter)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ส าหรบการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหาความ

ตานทานไฟฟา (resistivity) โดยใชเครอง Resistivity meter (รปท 3.6) ของน าโคลนขดเจาะผสม

เบนโทไนต โดยตวอยางแตละตวอยางจะถกน ามาใสไวในหลอดวด โดยไมใหมฟองอากาศ ตอ

หลอดวดเขากบขววด จากนนปรบชวงของการแสดงคาใหเหมาะสม โดยกอนการวดความตานทาน

ไฟฟาตองท าการตรวจสอบความถกตองของเครองมอโดยการวดความตานทานของน าเกลอททราบ

คาแนนอน มาเปรยบเทยบกบความตานทานไฟฟาของน าโคลนขดเจาะ ใชเวลาในการวเคราะห

ประมาณ 15 นาทตอตวอยาง โดยคาความหนดทไดจะมคาเปน โอหม-เมตร (ohm-meters)

31

รปท 3.6 เครองวเคราะหความตานทานไฟฟา fann (รน 88C)

3.3.7 เครองวเคราะหการซมผาน (Filter press)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ส าหรบการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหาการซมผานของน าโคลนขดเจาะผานตวกรอง (filtration) ของน าโคลนขดเจาะผสมเบนโทไนต โดยท าการทดสอบคณสมบตการซมผานโดยเครอง Baroid standard filter press rig laboratory รน 821 (รปท 3.7) โดยท าการวดปรมาณการสญเสยน าในน าโคลนผานกระดาษกรอง (Filtrate loss volume, มลลลตร) และความหนาของชนผนงโคลน (Mud cake thickness, มลลเมตร) ภายใตสภาวะสถต เครองมอทใชทดสอบประกอบไปดวยถวยใสของไหล (Fluid cup) ทถกยดโดยทยดจบ กระดาษกรองและเครองมอกระบอกอดความดนดวยกาซไนโตรเจน (N2 Cartridge pressurization) และหลอดแกว (Graduated cylinder) ส าหรบรองรบน าทซมผาน (Filtrate) ทผานกระดาษกรอง ในการทดสอบไดท าการอดกาซทสกระบอกทความดน 100 5 ปอนด เปนเวลา 30 นาท จากนนกจะท าการวดปรมาณของน าทซมผานกระดาษกรองนออกมาเทยบกบเวลาทผานไปเพอตรวจวดปรมาณการสญเสยน าออกจากน าโคลนทเวลาตาง ๆ ไดแก 1, 4, 9, 16, 25 และ 30 นาท สวนผนงโคลนท าการบรรยายลกษณะ ไดแก ส ผวเนอ ความออนตว ความกวาง และความหนา

32

รปท 3.7 เครองวเคราะหการซมผาน fann (รน 300)

3.3.8 เครองวเคราะหปรมาณของแขง (Solid content)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ส าหรบการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหาปรมาณ

ของแขง (solid content) โดยใชเครองวเคราะหปรมาณของแขง (รปท 3.8) ของน าโคลนขดเจาะ

ผสมเบนโทไนต โดยตวอยางแตละตวอยางจะถกน ามาใสไวในกระบอกกลน 50 มลลลตร เชดน า

โคลนทเกนออกใหหมดและหมนกระบอกใสน าโคลนเขากบกระบอกสวนบน จากนนใสกระบอก

กลนเขาไปในกลองฉนวน และปดฝากลองฉนวนใหเขาท วางหลอดวดปรมาตรไวใตทปลอยน า

ของกลองควบแนน และเปดเครองท าความรอน ใหความรอนตอน าโคลนจนกระทงน าหยดกลนตว

ออกมาหมดหรอจนกระทงไฟบอกเหตทตวควบคมความรอนดบ ซงจะใชเวลานานประมาณ 20

นาทตอตวอยาง โดยปรมาณของแขงทไดจะมคาเปนรอยละ

33

รปท 3.8 เครองวเคราะหปรมาณของแขง fann

3.3.9 เครองวเคราะหความเปนกรด-ดาง (pH meter)

ตวอยางสารเคมจ านวน 30 ตวอยาง ส าหรบการผสมน าโคลนขดเจาะ น ามาหาความเปน

กรด-ดาง (pH) ของน าโคลนขดเจาะผสมเบนโทไนต ท าการทดสอบดวยเครองวเคราะหความเปน

กรด-ดาง OAKTON (รน pH 700) ตามรปท 3.9 โดยตวอยางแตละตวอยางจะถกน ามาใสไวในบก

เกอรขนาด 100 มลลลตร แลววางหววดดวยกระแสน าสะอาดแลวเชดเบาๆ ใหแหงดวยกระดาษทช

ชแลวจมหววดลงไปในน าโคลนทจะวด จากนนคนน าโคลนรอบๆหววด โดยการหมนบกเกอร ใช

เวลาในการวเคราะหประมาณ 10 นาทตอตวอยาง

รปท 3.9 เครองวเคราะหความเปนกรด-ดาง OAKTON (รน pH 700)

บทท 4

ผลการทดลองและอภปรายผล

4.1 บทน า บทนจะอธบายการวเคราะหขอมล ผลการทดลองและอภปรายผลการทดลอง ตวอยางน า

โคลนถกทดสอบและวเคราะหเพอตรวจสอบคณสมบตทางกายภาพและเคม ผลการทดลองและ

การอภปรายผลมดงตอไปน

4.2 คณสมบตทางเคม วตถประสงคของการทดสอบเหลานคอการตรวจสอบองคประกอบและแรธาตของน า

โคลนทงกอนและหลงผสมกบสารเตมแตง ขนตอนของวธการคอตรวจสอบคณสมบตการไหล

และคณสมบตทางกายภาพ ผลการทดลองเหลานน าไปสการก าหนดอตราสวนการผสมทเหมาะสม

ทสดและอณหภมของน าโคลนทผสมกบผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพดเปนสารเตมแตง

4.2.1 คณสมบตทางเคมของน าโคลนเบนโทไนตและสารเตมแตงของน าโคลน

องคประกอบถกตรวจสอบโดยวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต องคประกอบหลกกอนทจะ

ผสมโคลนกบสารเตมแตงทความเขมขน 5% น าหนกตอน าหนก และทอณหภมตางๆทถกวดโดยวธ

เอกซเรยฟลออเรสเซนต (ตาราง 4.1) ประกอบดวย MgO, Al2O3, SiO2, CaO, Fe2O3, SrO, Rh2O3

และ BaO (รปท 4.1)

องคประกอบของน าโคลนหลงจากผสมผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ขนอยกบ

สารเตมแตง องคประกอบในชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ประกอบดวย MgO, SiO2, K2O,

CaO, Fe2O3, Rh2O3 และ MnO2 ดงแสดงในรป 4.2 แตอยางไรกตาม Al2O3 และ P2O5 มอยจ าเพาะ

ในชานออย Cl พบในซงขาวโพด และ SO3 พบไดทงชานออยและซงขาวโพด แรธาตถกวเคราะห

โดยเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ และปรมาณของวสดหลงจากผสมแสดงไวในตารางท 4.2

ผงของชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว ไมสามารถวเคราะหไดดวยเทคนคการเลยวเบนของรงส

เอกซ เนองจากเปนวสดทมรปรางไมทแนนอน (รปท ก1 ถง รปท ก3) จากตารางท 4.2 พบวาแร

ประกอบทส าคญในน าโคลนหลงจากผสมกบสารเตมแตง 3 ชนดทความเขมขน 5% น าหนกตอ

35

น าหนก ประกอบดวย แรแบไรต แรมอนรลลอไนต แรเคโอลไนต แรควอตซ แรแคลไซต แรยปซม

แรเฮมาไทต และแรเพอรเคลส(รปท 4.3) แตอยางไรกตาม พบวาความแตกตางของแรธาตทม

จ าเพาะเจาะลงในน าโคลนและความเขมขนทเพมขนของผลกโทเบอรมอไรต เพอรเคลส (MgO)

และแรมอนรลลอไนต มผลตอคณสมบตการไหล โดยทวไปเพอรเคลส (MgO) ใชเปนวสดเคลอบ

ในอตสาหกรรมเซรามคทมการทนความชน ซงจะชวยเพมความมนวาวของพนผวใหมความ

ทนทานและปองกนรอยขดขวน ผลกโทเบอรมอไรตทมปรมาณมากสงผลตอโครงสรางของ

ตวอยางใหมการขยายตวของโครงสราง เพมความหนาแนนและมความคงตวมากขน ซงจะชวยเพม

ความแขงแรงของน าโคลนและสงผลตอคณสมบตในการไหล (Kolias et al, 2005)

รปท 4.1 องคประกอบของสารเตมแตงกอนผสมโดยใชวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต

รปท 4.2 องคประกอบของสารเตมแตงหลงผสมโดยใชวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Sugarcanes bagasse

Rice straw

Corn cob

MgO Al2O3 SiO2 P2O5SO3 K2O CaO Fe2O3

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Base+5% bagasse

Base+5% rice straw

Base+5% corncob

MgO Al2O3 SiO2 SO3 CaO

Fe2O3 SrO Rh2O3 BaO Others

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiV-MGm-pDXAhXBuo8KHdnmAmQQFgguMAE&url=http%3A%2F%2Fwww.patchra.net%2Fminerals%2FMinDesc%2Fcalcite.php&usg=AOvVaw3-As12UFq5hfaxmemJYaF9

36

ตารางท 4.1 องคประกอบของน าโคลนเบนโทไนตและสารเตมแตงกอนผสม และน าโคลนทผสม

ดวยสารเตมแตงทอตราความเขมขน 5 น าหนกตอน าหนก ทอณหภม 30 องศา

เซลเซยส โดยใชวธเอกซเรยฟลออเรสเซนต

ธาตประกอบ

น าโคลนเบนโทไนท

(%)

ชานออย (%)

ฟางขาว (%)

ซงขาวโพด (%)

น าโคลน (น าหนก, %)

ฐาน+5%

ชานออย

ฐาน+5% ฟางขาว

ฐาน+5% ซงขาวโพด

MgO 3.915 1.829 2.604 4.345 - - 4.628

Al2O3 11.394 - - - 14.913 13.518 15.424

SiO2 50.527 60.119 75.498 35.733 55.231 53.233 52.423

P2O5 - 3.599 - - - - -

SO3 23.073 5.913 - 4.272 18.122 16.266 14.236

K2O 0.561 6.444 12.819 34.678 - - -

CaO 2.752 8.589 5.665 - 2.564 3.105 2.687

Fe2O3 4.769 5.021 - 6.657 5.747 6.354 7.712

SrO 0.343 - - - 0.131 0.182 0.226

Rh2O3 0.267 0.686 0.170 0.981 0.329 0.487 -

BaO 2.073 - - - 2.963 6.483 1.952

Cl - - - 9.702 - - -

MnO2 - 0.484 2.380 0.400 - - -

อน ๆ 0.326 1.927 0.864 3.232 - 0.372 0.712

รวม 100 100 100 100 100 100 100

37

ตารางท 4.2 แรธาตของน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตงทความเขมขน 5% น าหนกตอน าหนก ท

อณหภม 30 องศาเซลเซยส โดยใชเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ

แรประกอบ น าโคลน (%wt)

น าโคลนเบนโทไนท ฐาน+5% ชานออย

ฐาน+5% ฟางขาว

ฐาน+5% ซงขาวโพด

ควอตซ 15.98 7.55 10.01 6.08

เคโอลไนต (Bish) 14.17 20.33 14.33 13.17

มอนมอรลโลไนต 10.43 15.36 25.55 25.71

ฮมาไทต 0.44 2.03 2.64 3.74

แคลไซต 7.22 6.33 0.90 0.87

แบไรต 49.33 45.80 40.31 45.20

แมกเนไซท NA 0.05 0.63 1.10

ไพโรลไซท NA 0.41 0.16 0.27

ยปซม 2.43 0.44 1.55 0.45

เพอรเคลส NA 0.54 3.92 3.19

โทเบอรมอไรต NA 1.26 NA 0.21

รวม 100 100 100 100

รปท 4.3 แรธาตของสารเตมแตงหลงผสมโดยใชเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Bentonite mud

Base+5% bagasse

Base+5% ricestraw

Base+5% Corncob

ควอตซ เคโอลไนต (Bish) มอนมอรลโลไนต ฮมาไทตแคลไซต แบไรต แมกเนไซท ไพโรลไซทยปซม เพอรเคลส โทเบอรมอไรต

38

รปท 4.4 เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซของน าโคลนทผสมดวยซงขาวโพด 5% ท 80°C

รปภาพนแสดงแรธาตหลก คอ แรแบไรต และแรควอตซ

รปท 4.5 เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซของน าโคลนทผสมดวยชานออย 5% ท 80°C รปภาพน

แสดงแรธาตหลก คอ แรแบไรต และแรควอตซ

M

M

M

M

M M

39

รปท 4.6 เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซของน าโคลนทผสมดวยฟางขาว 5% ท 80°C รปภาพน

แสดงแรธาตหลก คอ แรแบไรต และแรควอตซ

4.3 คณสมบตทางกายภาพ องคประกอบทหลากหลายของน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตง จะแสดงในตารางท 3.1

องคประกอบพนฐานประกอบไปดวยน า 1,000 กรม แรแบไรต 100 กรม และแรเบนโทไนต 60

กรม สารเตมแตงประกอบดวย ชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว ทคาทเหมาะสม

4.3.1 คณสมบตในการไหลและคาพารามเตอร

คาความเคนเฉอนและอตราเฉอนของการอานคาเครองวดความหนดทงหกของน าโคลนทม

น าเปนสวนประกอบหลก จะแสดงในตารางท A1 การอานคาเฉลยจากเครองวดความหนดถกใช

เพอค านวณความเคนเฉอนและอตราเฉอนตามสมการ 3.4 และ 3.5 ในบทกอนหนาน การค านวณ

คาความเคนเฉอนถกวาดเปนกราฟตออตราเฉอน เพอตรวจสอบเสนกราฟทดทสดส าหรบ

แบบจ าลองบงแฮม ผลการทดลองทแสดงเปนเสน อนมานไดวาของไหลมแนวโนมทจะท าตวเปน

ของไหลทมพฤตกรรมเหมอนของแขงในระยะเรมตน เมอถกความเคนเฉอนกระท าจนกระทงถงจด

คราก (Yield) จะเปลยนเปนคณสมบตเหมอนของไหลนวโตเนยน จดทสอดคลองกนของน าโคลน

ทมน าเปนสวนประกอบหลก ภายใตอณหภม 30 oC แสดงไวในรปท 4.7 กราฟทพลอตระหวาง

ความเคนเฉอนและอตราเฉอนภายใตอณหภม 30 60 และ 80 oC แสดงไวในรปท 4.8

M

M

M

Ba

Ba

40

รปท 4.7 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก ดวยความสมพนธเชงเสน

รปท 4.8 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก

แบบจ าลองบงแฮม แสดงใหเหนถงแบบจ าลองส าหรบของไหลทเหมาะสมส าหรบ

ตวอยางน าโคลนอนๆ ตวอยางน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก ไดถกแบงออกเปน 4 กลมท

แตกตางกนของอณหภมททดสอบ ท 30 60 และ 80 oC และอตราสวนการผสม กราฟแสดงในรปท

4.9 ถง 4.11

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)

30 60 80

41

น าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลกและน าโคลนทผสมกบสารเตมแตงตามคณสมบตท

ขนอยกบอณหภม แตอยางไรกตาม คณสมบตการไหลของของไหลไมสามารถจบคไดอยางแนชด

กบแบบจ าลอง บงแฮมหรอแบบจ าลองเพาเวอรลอว น าโคลนสวนใหญแสดงใหเหนถงคณสมบต

การไหลในระหวางแบบจ าลองบงแฮมหรอแบบจ าลองเพาเวอรลอว

สารเตมแตงทงสามชนดนมลกษณะกราฟในทศทางเดยวกน ส าหรบอณหภมททดสอบ

ทงหมด ผลการทดลองแสดงใหเหนวามความหนดเพมขนอยางมนยส าคญเมอความเขมขนของ

สารเตมแตงเพมขน นเปนผลมาจากสวนทเปนคอลลอยดของแรเบนโทไนตและสารเตมแตง 3

ชนดในตวอยางโคลนทท าใหมการตานการไหลเพมขน ผลการทดลองแสดงใหเหนวาคาความ

หนดพลาสตกของสารเตมแตง 3 ชนดทมโคลนเพมขนเลกนอยเมอเพมความเขมขนของสารเตม

แตงตงแต 1 ถง 5% ส าหรบอณหภมททดสอบทงหมด

42

รปท 4.9 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทผสมกบผงชานออย (SCB) ทอณหภม (A) 30°C (B)

60°C และ (C) 80°C

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)

BaseBase+1% SCBBase+3% SCBBase+5% SCB

A

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)


B

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)


C

43

รปท 4.10 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทผสมกบผงฟางขาว ทอณหภม (A) 30°C (B) 60°C และ

(C) 80°C

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)

BaseBase+1% Rice strawBase+3% Rice strawBase+5% Rice straw

A

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)


B

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)


C

44

รปท 4.11 จดทสอดคลองกนของน าโคลนทผสมกบผงซงขาวโพด ทอณหภม (A) 30°C (B) 60°C

และ (C) 80°C

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)

BaseBase+1% Corn cobBase+3% Corn cobBase+5% Corn cob

A

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)


B

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0 200 400 600 800 1000 1200

Sh

ear

stre

ss (

lbf/

ft2)

Shear rate (sec-1)


C

45

รปท 4.12 ความหนดของน าโคลนทผสมกบผงชานออย (A) คาความหนดปรากฏ (B) คาความ

หนดพลาสตก และ (C) จดคราก

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6

Ap

pare

nt

vis

cosi

ty, cP

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

A

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6

Pla

stic

vis

cosi

ty, cP

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

B

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6

Yie

ld p

oin

t, l

bf/

100ft

2

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

C

46

รปท 4.13 ความหนดของน าโคลนทผสมกบผงฟางขาว (A) คาความหนดปรากฏ (B) คาความหนด

พลาสตก และ (C) จดคราก

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6

Ap

pare

nt

vis

cosi

ty, cP

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

A

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1 2 3 4 5 6

Pla

stic

vis

cosi

ty, cP

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

B

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6

Yie

ld p

oin

t, l

bf/

100ft

2

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

C

47

รปท 4.14 ความหนดของน าโคลนทผสมกบผงซงขาวโพด (A) คาความหนดปรากฏ (B) คาความ

หนดพลาสตก และ (C) จดคราก

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6

Ap

pare

nt

vis

cosi

ty, cP

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

A

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 1 2 3 4 5 6

Pla

stic

vis

cosi

ty, cP

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

B

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6

Yie

ld p

oin

t, l

bf/

100ft

2

% Concentration

Temperature 30 °C

Temperature 60 °C

Temperature 80 °C

C

48

การเพมอณหภมทสงขนจาก 30 °C เปน 80 °C พบวามคาความหนดพลาสตกลดลงเลกนอย

แนวโนมของเสนแสดงใหเหนวาน าโคลนมสมบตเปนของไหลทมพฤตกรรมการไหลไมเหมอน

ของไหลแบบนวโตเนยน ซงมคาความหนดลดลงเมอแรงเฉอนเพมสงขน เมออณหภมเพมขน (สง

ถง 80 °C) พบวามคาความหนดพลาสตกทลดลงและคาความเคนทจดครากเพมสงขน ผลของ

อณหภมตอคาความหนดปรากฏ, คาความหนดพลาสตก และคาความเคนทจดคราก แสดงในรป

4.12 ถง 4.14

4.3.2 คณสมบตการไหลของน าโคลน

คาพารามเตอรการไหลของน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก และน าโคลนทผสมกบ

ตวอยางสารเตมแตง ไดสรปไวในตารางท 3.1 สารเตมแตงแบงออกเปน 3 สวน คอ ชานออย, ซง

ขาวโพดและฟางขาว ขอมลการไหลของการทดสอบทงหมดแสดงไวในภาคผนวก A คาดชนการ

ไหล (n) แสดงใหเหนถงตวอยางน าโคลนทงหมดเปนของไหลทมความหนดลดลง เมอเพมอตรา

เฉอน เมอ n นอยกวา 1 ดงทกลาวมาขางตน พฤตกรรมการไหลของน าโคลนโดยทวไปมกเปนไป

ตามคาพารามเตอรของแบบจ าลองบงแฮมและแบบจ าลองเพาเวอรลอว วาเปนของไหลแบบซโด

พลาสตก (ของไหลทมความหนดลดลง เมอเพมอตราเฉอน) ปจจยทสอดคลองกนของตวอยางน า

โคลนมแนวโนมเพมขนตามปรมาณสารเตมแตงทเพมขน คาคงทคลายคลงกบคาความหนดปรากฏ

ของของเหลวทอธบายความหนาขนของของเหลว แบบจ าลองเพาเวอรลอว ไมไดอธบายอยางแน

ชดถงพฤตกรรมของน าโคลน แตคาคงท n และ k ตามปกตจะอธบายการใชเครองกลสวนควบคม

น าทใชในการค านวณระบบไฮดรอลค

4.3.3 คณสมบตการซมผานของน าโคลน

วตถประสงคของการซมผานคอเพอสรางชนโคลนทมการซมผานต า อดชองวางระหวาง

หลมเจาะและชนหน การควบคมการจ ากดการสญเสยของเหลวผานชนหนโดยการซมผานและลด

ความหนาของชนโคลน ตารางท A3 แสดงปรมาณการสญเสยน าในน าโคลนโดยเฉลยในสภาวะ

สถตตามมาตรฐาน ภายใน 30 นาทส าหรบน าโคลนทผสมสารเตมแตง น าโคลนทผสมกบผงของ

ชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ทอณหภม 30, 60 และ 80 oC แสดงในรปท 4.15 ถง 4.17 และ

เปรยบเทยบกบสารเตมแตงสามชนดทผสมลงในน าโคลน จากกราฟแสดงคณสมบตการซมผานท

ขนอยกบเวลาของน าโคลนเบนโทไนตและน าโคลนทผสมสารเตมแตงดวยผงชานออย ซงขาวโพด

และฟางขาว การสญเสยน าของน าโคลนทผสมกบผงซงขาวโพด 1% น าหนกตอน าหนก ทอณหภม

49

30 องศาเซลเซยส ไมไดชวยใหการควบคมการสญเสยน าดขน น าโคลนทผสมกบชานออย 5%

น าหนกตอน าหนก ทอณหภม 60 และ 80 องศาเซลเซยส พบวามศกยภาพในการควบคมของเหลว

ไดดทสดเมอเทยบกบซงขาวโพดและฟางขาว

รปท 4.15 ปรมาณการสญเสยน าในน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตง ทอณหภม 30°C


0

10

20

30

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base+1% Rice strawBase+3% Rice strawBase+5% Rice strawBase+1% BagasseBase+3% BagasseBase+5% BagasseBase+1% Corn cobBase+3% Corn cob

0

10

20

30

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base+1% Rice strawBase+3% Rice strawBase+5% Rice strawBase+1% BagasseBase+3% BagasseBase+5% BagasseBase+1% Corn cobBase+3% Corn cob

50


คณสมบตการซมผานของน าโคลนทผสมกบสารเตมแตงไดแสดงไวในรปท 4.18 ถง 4.22

ฮสโตแกรมเหลานแสดงคณสมบตการซมผานทขนอยกบเวลาของน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบ

หลกและชใหเหนวาการสญเสยของเหลวเพมขนแบบ exponential ตามเวลา ปรมาณการสญเสยน า

ลดลงเปนผลมาจากการสะสมตวของโคลนในชนผนงอยางตอเนองและมการอดแนนจนมการกอ

ตวสมบรณของความหนาของผนงชนโคลน ท าใหมความหนาและมความคงตว

น าโคลนทผสมสารเตมแตงตอคณสมบตการซมผานของน าทอณหภม 30°C แสดงในรปท

4.18 กราฟการสญเสยน าในน าโคลนในสภาวะสถตในการเปรยบเทยบระหวางน าโคลนทมน าเปน

สวนประกอบหลก เทยบกบน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตง 1 3 และ 5% ทอณหภม 30°C และ

ตรวจสอบปรมาณทเหมาะสมของสารเตมแตงเพอควบคมการสญเสยน าของน าโคลน รปท 4.18

แสดงน าโคลนทผสมสารเตมแตง 1% น าหนกตอน าหนก การสญเสยน าของน าโคลนทผสมซง

ขาวโพดมคาสงกวาคาพนฐาน ชานออย และฟางขาว ทอณหภม 30°C

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base+1% Rice strawBase+3% Rice strawBase+5% Rice strawBase+1% BagasseBase+3% BagasseBase+5% BagasseBase+1% Corn cobBase+3% Corn cobBase+5% Corn cobBase

51

รปท 4.18 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมดวยสารเตมแตง ทความเขมขน (A) 1% (B) 3% และ

(C) 5% ทอณหภม 30°C

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Rice straw

Base+1% Bagasse

Base+1% Corn cob

A

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+3% Rice straw

Base+3% Bagasse

Base+3% Corn cob

B

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+5%Rice straw

Base+5%Bagasse

Base+5%Corn cob

C

52

รปท 4.19 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมชานออย ทความเขมขน (A) 1% (B) 3% และ (C) 5%

ทอณหภม 30°C

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Bagasse

Base+3% Bagasse

Base+5% Bagasse

A

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Bagasse

Base+3% Bagasse

Base+5% Bagasse

B

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 5.47

Fil

trat

ion l

oss

(m

l)

√𝑇𝑖𝑚𝑒 (min)

Base

Base+1% Bagasse

Base+3% Bagasse

Base+5% Bagasse

C

53

รปท 4.20 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมฟางขาว ทความเขมขน (A) 1%, (B) 3% และ (C) 5%

ทอณหภม 30°C

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Rice straw

Base+3% Rice straw

Base+5% Rice straw

A

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 5.47

Flt

atio

n L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Rice straw

Base+3% Rice straw

Base+5% Rice straw

B

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Rice straw

Base+3% Rice straw

Base+5% Rice straw

C

54

รปท 4.21 การสญเสยน าของน าโคลนทผสมซงขาวโพด ทความเขมขน (A) 1% (B) 3% และ

(C) 5% ทอณหภม 30°C

จากรปท 4.19 แสดงคณสมบตการสญเสยน าทขนอยกบระยะเวลาของน าโคลน แสดงให

เหนวาการสญเสยน าเพมขนแบบ exponential ตามเวลาและอณหภม เมอความเขมขนของผง

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Corn cob

Base+3% Corn cob

Base+5% Corn cob

A

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Base+1% Corn cob

Base+3% Corn cob

Base+5% Corn cob

B

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 5.47

Fil

tati

on L

oss

(m

l)

√Time (min)

Base

Baes+1% Corn cob

Base+3% Corn cob

Base+5% Corn cob

C

55

สารเตมแตงเพมขน ท าใหการสญเสยน าลดลง ความเขมขนท 5% น าหนกตอน าหนก ของสารเตม

แตงทง 3 ชนดมศกยภาพสง การวเคราะหคณสมบตการสญเสยน าของโคลนท 30 60 และ 80°C

(รปท 4.19) คาการสญเสยน าในสภาวะสถตของน าโคลนทผสมดวยผงของฟางขาว ชานออย และ

ซงขาวโพด ความเขมขน 1 3 และ 5% น าหนกตอน าหนก บงชถงการสญเสยน าทเพมขน

สารเตมแตงทเปนชานออยท าใหการสญเสยน านอยทสดทอณหภม 60°C และซงขาวโพดม

การสญเสยน าต าท 80°C น าโคลนทผสมสารเตมแตงทความเขมขน 3 และ 5% น าหนกตอน าหนก

พบวาชานออยมการสญเสยน าต า การเปรยบเทยบสมบตการสญเสยน าของสารเตมแตงทงสามชนด

พบวาชานออยควบคมการสญเสยน าไดเหมาะสมทสด

ความหนาของผนงชนโคลนทผสมสารเตมแตง แสดงในรปท 4.22 ฮสโตแกรมแสดงให

เหนวาความหนาของผนงชนโคลนขนอยกบการเพมขนของความเขมขนของสารเตมแตงและ

อณหภม มการวดการสะสมของคณภาพของความหนาของผนงชนโคลนโดยใชสารเตมแตงทม

โคลน ความเนยนและความเหนยวของชานออย ซงขาวโพดและฟางขาวในโคลนมมากกวาน า

โคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก เปนสมบตทเปนเสนใย ซงจะชวยปรบปรงความคงตวและ

ความลนของความหนาของผนงชนโคลน

56

รปท 4.22 ความหนาของผนงชนโคลนของ (A) ชานออย (B) ซงขาวโพด และ (C) ฟางขาว ทผสม

ในโคลน ทอณหภม 30 60 และ 80°C

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

30 60 80

Mudca

ke

Thic

knes

s (m

m.)

Temperature (°C)

BaseBase+1%bagasseBase+3%bagasseBase+5%bagasse

A

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

30 60 80

Mudca

ke

Thic

knes

s (m

m.)

Temperature (°C)


B

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

30 60 80

Mudca

ke

Thic

knes

s (m

m.)

Temperature (°C)

Base

Base+1%corn cob

Base+3%corn cob

Base+5%corn cob

C

57

4.3.4 คาความเปนกรดดางของน าโคลน

ตารางท A4 และรปท 4.23 ไดสรปผลการทดสอบคา pH ของโคลนกอนและหลงผสม

สารเตมแตงท 30 60 และ 80oC ไดอธบายคา pH ของน าโคลนและการสญเสยน าของน าโคลนจาก

การทดสอบการซมผานของของไหลของน าโคลน

รปท 4.23 คา pH ของน าโคลนทผสมสารเตมแตง

ไฮโดรเจนไอออน (pH) ของน าโคลนทผสมดวยผงของชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว

แสดงในรปท 4.24 พบวาคา pH ลดลงเมอความเขมขนของสารเตมแตงเพมขน โดยทวไปอตราการ

กดกรอนจะลดลงเมอ pH เพมขน อณหภมสงผลตอคา pH โดยการเพมอณหภมท าใหคา pH ลดลง

คา pH ของน าทซมผานจากการทดสอบการซมผานของของไหลของน าโคลน สงกวาคา pH ของน า

โคลน

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

30 60 80

pH

Temperature (˚C)

Base+1%Rice straw Base+3%Rice straw Base+5%Rice strawBase+1%Bagasse Base+3%Bagasse Base+5%BagasseBase+1%Corn cob Base+3%Corn cob Base+5%Corn cobBase

58

รปท 4.24 คา pH ของน าโคลนทผสมสารเตมแตง ทอณหภม (A) 30oC (B) 60oC และ (C) 80oC

9.0

9.2

9.4

9.6

9.8

10.0

10.2

1 3 5

pH

Base+rice strawBase+bagasseBase+corn cob

Additives concentration (%w/w)

30 °C

A

7.6

8.0

8.4

8.8

9.2

9.6

10.0

1 3 5



60 °C

B

7.6

8.0

8.4

8.8

9.2

9.6

1 3 5

pH



80 °C

C

59

4.2.5 สภาพความตานทานของน าโคลน

ผลของสภาพความตานทานแสดงในรปท 4.25 และ 4.26 พบวาสภาพความตานทานของ

น าโคลนลดลง เมอความเขมขนของสารเตมแตงและอณหภมเพมขน ยกเวนปรมาณของผงสารเตม

แตงเพมขนในขณะทสภาพความตานทานเพมขน สภาพความตานทานของน าทซมผานสงกวาน า

โคลนและผนงชนโคลน ตามล าดบ

รปท 4.25 สภาพความตานทานของน าโคลนทผสมสารเตมแตงทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

30 60 80

Res

isti

vit

y (

Ω)

Temperature (°C)

Base+1%rice straw Base+3%rice straw

Base+5%rice straw Base+1%bagasse

Base+3%bagasse Base+5%bagasse

Base+1%corn cob Base+3%corn cob

Base+5%corn cob Base

60

รปท 4.26 สภาพความตานทานของน าโคลนทผสม (A) ชานออย (B) ฟางขาว และ (C) ซงขาวโพด

ท 30oC, 60oC และ 80oC

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

30 40 50 60 70 80

Res

isti

vit

ies

(Ω.m

)

Temperature (˚C)

Base+1% BagasseBase+3% BagasseBase+5% BagasseBase

A

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

30 40 50 60 70 80

Res

isti

vit

ies

(Ω.m

)

Temperature (˚C)

Base+1% Rice strawBase+3% Rice strawBase+5% Rice strawBase

B

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

30 40 50 60 70 80

Res

isti

vit

ies

(Ω.m

)

Temperature (˚C)

Base+1% Corn cobBase+3% Corn cobBase+5% Corn cobBase

C

61

4.3.6 ความหนาแนนของน าโคลน

ตองการใหมแรงดนเทากนทกจดเพอปองกนผนงหลมเจาะพงและเพอใหของเหลวไหลเขา

สหลมเจาะ ผลความหนาแนนของน าโคลนหลงจากผสมกบสารเตมแตง ไดแสดงในรปท 4.27 ถง

4.30 ผลทไดแสดงใหเหนถงความสามารถของสารเตมแตงในการใหน าหนกแกน าโคลน พบวา

ความหนาแนนลดลงเลกนอยเมออณหภมเพมขนในน าโคลนทผสมกบผงชานออย ซงขาวโพด และ

ฟางขาว แตอยางไรกตาม ความเขมขนของสารเตมแตงเพมขนเมอความหนาแนนเพมขน

รปท 4.27 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบชานออย ทอณหภม30oC 60oC และ 80oC

8.6

8.7

8.8

8.9

9.0

9.1

9.2

9.3

30 60 80

Base

Base+1%Bagasse

Base+3%Bagasse

Base+5%Bagasse

Temperature °C

Flu

id d

ensi

ty lb

/gal

62

รปท 4.28 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบฟางขาว ทอณหภม 30oC 60oC และ 80oC

รปท 4.29 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบซงขาวโพดท 30oC 60oC และ 80oC

8.0

8.2

8.4

8.6

8.8

9.0

9.2

9.4

30 60 80

Base

Base+1%Rice straw

Base+3%Rice straw

Base+5%Rice straw

8.2

8.4

8.6

8.8

9.0

9.2

9.4

30 60 80

Base

Base+1%Corn cob

Base+3%Corn cob

Base+5%Corn cob

Temperature °C

Flu

id d

ensi

ty lb

/gal

63

รปท 4.30 ความหนาแนนของน าโคลนทผสมกบสารเตมแตงตางๆ ท (A) 30oC (B) 60oC

และ (C) 80oC

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

1 3 5

Base+Rice straw Base+Bagasse Base+corn cobD

ensi

ty l

b/g

al

Additive concentration (%w/w)30 °CA

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

1 3 5

Base+Rice straw Base+Bagasse Base+Corn cob

60 °C

Den

sity

lb/g

al

Additive concentration (%w/w)B

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

8.8

8.9

9.0

9.1

9.2

1 3 5

Base+Rice straw Base+Bagasse Base+Corn cob

Additive concentration (%w/w)80 °C

Den

sity

lb/g

al

C

64

4.3.7 ปรมาณของของแขงในน าโคลน

ของแขงถกจดเปนของแขงทมน าหนกมาก (HGS) ทเรยกวา แรแบไรต และสารทมน าหนก

ตวอนๆ ของแขงทมน าหนกเบา (LGS) ประกอบไปดวยดน โพลเมอรและวสดเชอมตอทตงใจใส

ลงในน าโคลน ของแขงจากการเจาะและเศษหน ปรมาณและชนดของของแขงในน าโคลนสงผลตอ

คณสมบตของน าโคลน ผลของปรมาณของของแขงไดอธบายไวในรปท 4.31 ถง 4.32 ปรมาณ

ของแขงของน าโคลนทผสมซงขาวโพดความเขมขน 1 และ 3% อยในชวงมาตรฐาน ความเขมขน

ของชานออย 1 3 และ 5% ทอณหภมเรมตนอยในชวงมาตรฐาน

รปท 4.31 ปรมาณของแขงของน าโคลนทผสมสารเตมแตงตางๆ ทอณหภม 30 60 และ 80oC

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

Sugarcanes

bagasse

Rice straw

Corn cob

Solid content (%)

1% @30 °C 3% @30 °C 5% @30 °C

1% @60 °C 3% @60 °C 5% @60 °C

1% @80 °C 3% @80 °C 5% @80 °C

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjxsOLfn5LXAhXLMY8KHaQMDDwQFgg1MAM&url=https%3A%2F%2Fth.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E0%25B9%2581%25E0%25B8%259A%25E0%25B9%2584%25E0%25B8%25A3%25E0%25B8%2595%25E0%25B9%258C&usg=AOvVaw02pVX869V1D-KCiGO6hnC7

65

รปท 4.32 ปรมาณของแขงของน าโคลนทผสม (A) ผงชานออย (SGB), (B) ผงฟางขาว และ (C) ผง

ซงขาวโพด ทอณหภม 30 60 และ 80 oC

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

30 60 80

Soli

d c

on

ten

t (%

)

Temperature (ºC)

Base mud Base + 1% SGBBase + 3% SGB Base + 5% SGB

A

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

30 60 80

Soli

d c

on

ten

t (%

)

Temperature (ºC)

Base mud Base + 1% Rice strawBase + 3% Rice straw Base + 5% Rice straw

B

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

30 60 80

Soli

d c

on

ten

t (%

)

Temperature (ºC)

Base mud Base + 1% Corn cobBase + 3% Corn cob Base + 5% Corn cob

C

66

4.3.8 คณสมบตทางสณฐานวทยา

ลกษณะทางสณฐานวทยา (เนอสมผส) โครงสรางผลกและการเรยงตวของน าโคลนทงกอน

และหลงผสมกบผงชานออย ผงฟางขาว และผงซงขาวโพด ถกบนทกดวยกลองจลทรรศน

อเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) เพอสรางภาพโดยการสแกนดวยล าแสงอเลกตรอน อเลกตรอนม

ปฏสมพนธกบอะตอมในตวอยาง การผลตสญญาณตางๆทมขอมลเกยวกบสารเตมแตงกอนการ

ผสมดงแสดงในรปท 4.33 ถง 4.35 พนผวของดนของตวอยางชนโคลน ไดแสดงไวในรป 4.36 ถง

4.38 สารเตมแตงทง 3 ชนดมคณสมบตทเดน เชน รปรางเปนแทงและเปนเสนใย หลงจากผสมดวย

สารเตมแตง การทดลองเหลานไดใชชนกรองโคลนเพอทดสอบปฏสมพนธของสารเตมแตงกบแร

แบไรตและแรเบนโทไนต แตอยางไรกตาม พวกมนไมสามารถละลายไดในน าและยงมองเหน

สารเตมแตงเปนลกษณะแทง

รปท 4.33 พนผวของอนภาคซงขาวโพดมรปรางโคงมนเปนรปทรงแทงยาวตอเนอง มรพรนบน

พนผวจ านวนมาก


67

รปท 4.34 พนผวทมองเหนเปนใบและล าตนของฟางขาว ทมลกษณะเดนเปนแทงยาว แยกเปน

ทอน ๆ และไมมการยดเกาะกน

รปท 4.35 พนผวของชานออย เปนลกษณะกานยาวทสามารถดดซบของเหลวไดด

68

รปท 4.36 พนผวของโคลนทผสมซงขาวโพด 5% ทอณหภม 30 oC แสดงอนภาคของผงซงขาวโพด

ทมการแทรกของแรแบไรตและแรเบนโทไนต ทไมเปนเนอเดยวกน อนภาคมความ

กลมมากกวาสารเตมแตงอก 2 ชนด บางสวนมรพรน แตไมมการเชอมตอกน ดงนน

ของเหลวจงสามารถเขาไปในรพรนได

รปท 4.37 พนผวของโคลนทผสมฟางขาว 5% ท ทอณหภม 30 oC แสดงพนผวบนชนของโคลน

อนภาคไมเปนเนอเดยวกน มปรมาณของแขงสง


69

รปท 4.38 พนผวของโคลนทผสมชานออย 5% ท ทอณหภม 30 oC แสดงอนภาคทมการแทรกของ

แรแบไรตและแรเบนโทไนต ไมเปนเนอเดยวกน อนภาคกระจายอยบนพนผวของชน

ของโคลน ท าใหมนมความแขงแรงขน

4.4 การวเคราะหตนทน โคลนจากการเจาะโดยทวไปมราคาแพง และจ าเปนตองค านวณและเปรยบเทยบตนทนของ

ชานออย, ซงขาวโพด และฟางขาว กบของเหลวทใชในเชงพาณชยในระบบขดเจาะ ตารางท 4.3

แสดงคาใชจายของสารเคมทใชในการขดเจาะน าโคลนเพอประเมนตนทนของระบบขดเจาะน า

โคลน

ราคาของชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว ถกเปรยบเทยบกบตนทนของสารเตมแตง

ส าหรบสารชวยเพมความหนดและสารควบคมการสญเสยของเหลว พบวาคาใชจายส าหรบสารเตม

แตงทง 3 ชนดมราคาถกกวาสารควบคมการสญเสยของเหลวและไดทดสอบถงคาใชจายทม

ประสทธภาพและเปนมตรตอสงแวดลอม โดยทไมไดคดตนทนในการแปรรปใหอยในรปแบบผง

ส าเรจพรอมใชงาน


70

ตารางท 4.3 ตนทนสารเคมทใชในการขดเจาะน าโคลน

สารเคม ราคา (บาท)

หนวย (กโลกรม)

ราคา/กโลกรม (บาท/กโลกรม)

เอพไอ เบนโทไนต 11,400 1,000 11.40 แบไรต 5,000 1,000 5 โพลอลมนมคลอไรด 72,000 25 2,880 กวรกม 368 1 368 แซนแทน กม 320 1 320 เจลแลนกม 1,770 1 1,770 ซเอมซ (Gabrosa HV TECH) 200,000 1,000 200 ชานออย 500 1,000 0.50 ซงขาวโพด 650 1,000 0.65 ฟางขาว 1,400 1,000 1.40

บทท 5

สรปผลการศกษาและขอเสนอแนะ

5.1 บทน า บทนจะแบงออกเปน 2 สวน ซงเปนขอสรปและขอเสนอแนะ ในสวนขอสรป สรปจาก 3

สวนหลก (1) คณสมบตทางเคม (2) คณสมบตทางกายภาพของน าโคลนทผสมสารเตมแตง 3 ชนด

และ (3) การวเคราะหตนทนของน าโคลนและสารเตมแตง ตามล าดบ ในสวนขอเสนอแนะ

ประกอบดวยค าแนะน าส าหรบการศกษาในอนาคต

5.2 สรปผลการศกษา จากผลการศกษาผงของชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว ประกอบดวย การทดสอบ

คณสมบตของน าโคลนทไดจากการทดลอง มขอสรปดงน

5.2.1 คณสมบตทางเคม

องคประกอบพนฐานของน าโคลนกอนผสม ประกอบดวย MgO, Al2O3, SiO2, CaO, Fe2O3,

SrO, Rh2O3 และ BaO ในขณะทองคประกอบหลงจากทผสมกบชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว

เปนสารเตมแตง ประกอบดวย MgO, SiO2, K2O, CaO, Fe2O3, Rh2O3 และ MnO2 แตอยางไรกตาม

Al2O3 และ P2O5 มความจ าเพาะกบชานออย Cl มจ าเพาะกบซงขาวโพด และ SO3 พบในทงชานออย

และซงขาวโพด แรธาตทส าคญในน าโคลนหลงจากผสมกบสารเตมแตงทดสอบทความเขมขน

5% น าหนกตอน าหนก ประกอบดวย แรแบไรต แรมอนมอรลรอไนต แรเคโอลไนต แรควอตซ แร

แคลไซต แรยปซม แรรไทล และแรเฮมาไทต แตอยางไรกตาม มความแตกตางของแรธาตทจ าเพาะ

ในโคลนเจาะ ทมความเปนผลก โทเบอรมอไรต ในชานออย และแรแมกเนไซทและ เพอรเคลส

(MgO) ในซงขาวโพดและฟางขาว โดยกลมแรมอนมอรลรอไนต โทเบอรมอไรต และเพอรเคลส

(MgO) ชวยเพมความแขงแรงของน าโคลน ซงสงผลตอคณสมบตในการไหล ดงนนการผสมดวย

สารเตมแตงชวยปรบปรงความแขงแรงของชนโคลนและการเคลอบชนผนงใหดขน



https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi-4cnxtJLXAhVKqI8KHS0ZCF8QFgglMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.patchra.net%2Fminerals%2FMinDesc%2Fmagnesite.php&usg=AOvVaw1YvDQmdhlZkwuqLnW1Xxge

72

5.2.2 คณสมบตทางกายภาพ

น าโคลนทมสวนประกอบของผงชานออย ฟางขาว และซงขางโพดมลกษณะการไหล

แบบซโดพลาสตก (ของไหลทมความหนดลดลง เมอเพมอตราเฉอน) ทมคาดชนการไหล (n) นอย

กวา 1

คาความหนดปรากฏและคาความหนดพลาสตกของน าโคลนทผสมกบสารเตมแตงเหลาน

พบวามแนวโนมเพมขนของจดครากและความแขงแรงของเจลน าโคลน คณสมบตเหลานไปเพม

ประสทธภาพของการก าจดเศษในระหวางการไหลของน าโคลนจากหลมดานลางสพนผว

นอกจากน ประสทธภาพในการท าความสะอาดหลมดวยหวเจาะตดกเพมขน

ทอณหภมสงขน ผงของชานออยและซงขาวโพด พบวามคาความหนดปรากฏและคาความ

หนดพลาสตกและความแขงแรงของเจลน าโคลนสงขน แตอยางไรกตาม คาความหนดพลาสตกจะ

ลดลงทอณหภมสงขน เมอน าระเหยออกจากของแขงมากขน จากการทดลองในหองปฏบตการ

พบวามการเกดการรวมตวกนของกลมกอนโคลนเมออณหภมสงขน

ทอตราสวนความเขมขน 5% คณสมบตการไหลของชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ม

ความเหมาะสมทสดส าหรบการผสมกบน าโคลนทมน าเปนสวนประกอบหลก ผลการเปรยบเทยบ

สารเตมแตง พบวา ชานออยมสมบตการไหลดทสด ตามมาดวยซงขาวโพด และฟางขาว

อตราการสญเสยน าสอดคลองกบการสญเสยน าในน าโคลนในสภาวะสถตตามมาตรฐาน

ของน าโคลนทผสมดวยผงของชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด 3% และ 5% อตราการสญเสยน า

ลดลง 30% ส าหรบผงชานออย 18% ส าหรบฟางขาว และ 21% ส าหรบซงขาวโพด เมอเทยบกบ

โคลนเบนโทไนท ท อณหภม 30oC

ทอณหภม 80oC การสญเสยน าในโคลนในสภาวะสถตตามมาตรฐานของโคลนทผสมชาน

ออย ฟางขาว และซงขาวโพด เพมขนเปน 40 20 และ 33 ตามล าดบ สงผลใหการปองกนการสญเสย

น ามประสทธภาพมากยงขน ทความเขมขน 1% ของชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด มการ

สญเสยน าในน าโคลนในสภาวะสถตตามมาตรฐาน ซงชวยเพมประสทธภาพของการปองกนการ

สญเสยน า ผลการทดลองแสดงใหเหนวา 1% ของซงขาวโพดมการสญเสยน าสงกวาน าโคลนเบน

โทไนต ในทางกลบกนน าโคลนทมองคประกอบของชานออยและฟางขาว พบวามการสญเสยน า

นอยทสด

ชนผนงของโคลนมความหนาขนจากสวนผสมของน าโคลนและสารเตมแตงทเพมมากขน

ตามความเขมขนทสงขน อนภาคของสารเตมแตงมการกระจายบนพนผวของชนผนงของโคลน ท า

73

ใหมนแขงแรงกวาอนภาคทมการแทรกระหวางแรแบไรตและแรเบนโทไนต กลองจลทรรศน

อเลกตรอนแบบสองกราดแสดงใหเหนวาชนสวนของสารเตมแตงมรปทรงทยาวเปนแทง อนภาค

ไมเปนเนอเดยวกน ไมสามารถละลายในน าและมระดบของแขงสง ซงขาวโพดทผสมเขากรได

ดกวาสารเตมแตงอก 2 ชนด เนองจากมรปรางของอนภาคเปนทรงกลม ชนผนงของโคลนของฟาง

ขาวมองเหนเปนชนสวนของใบและล าตน

คา pH ของโคลนทผสมกบชานออยมคาอยในชวงตงแต 8.47 ถง 9.98 น าโคลนผสมฟาง

ขาว 8.39-9.97 และน าโคลนซงขาวโพด 8.76-9.84 สวนคา pH ลดลง เมออณหภมเพมขนและยง

ลดลงเมอเพมสารเตมแตง การกดกรอนเกดขนเมออณหภมเพมขนตามความลกและความเขมขน

ของสารเตมแตงทสงขน

ความหนาแนนเพมขนตามความเขมขนทเพมขนของสารเตมแตง และลดลงเมออณหภม

เพมขน ผงชานออยมความหนาแนนสงทสด ตามมาดวยซงขาวโพดและฟางขาว น าโคลนทผสม

ชานออยและซงขาวโพดมความหนาแนนใกลเคยงกน

เมอความเขมขนเพมขน ปรมาณของแขงกจะเพมขน น าโคลนทมผงชานออยมปรมาณ

ของแขงอยในชวง 4 ถง 30 ฟางขาวม 12 ถง 64 ซงสงกวามาตรฐาน 10% สวนปรมาณซลคอนได

ออกไซด (SiO2) ในฟางขาวม 75% ซงสมพนธกบปรมาณของแขงในน าโคลน น าโคลนทมซง

ขาวโพดใหผลทคลายคลงกนคอมปรมาณของแขง 4 ถง 16

สภาพความตานทานของน าโคลนทผสมกบสารเตมแตงทงหมดลดลงเลกนอย ในขณะท

อณหภมและความเขมขนของสารเตมแตงเพมขน น าโคลนทผสมกบผงของชานออยและฟางขาว

ไปปรบปรงสภาพตานทานใหดขน ในขณะทการเพมซงขาวโพดจะไปลดสภาพตานทาน แตยงคง

ใชประโยชนเปนน าโคลนได

5.2.3 การวเคราะหตนทน

การเปรยบเทยบราคาและเศรษฐศาสตรของชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว มราคาถก

กวาสารเตมแตงทเปนสารเคม แตคาใชจายยงไมรวมถงวสดในกระบวนการขดเจาะ ดงนนชานออย

และซงขาวโพดจงเหมาะส าหรบน าไปใชในระบบการขดเจาะโคลน พวกมนเปนพอลเมอรชวภาพ

ทเปนมตรกบระบบนเวศทมราคาไมแพงในประเทศไทยและสามารถลดตนทนในการน าโคลนขด

เจาะ

สรปคณสมบตทางเคมและกายภาพของโคลนทผสมผงของชานออย ซงขาวโพด และฟาง

ขาว แสดงในตารางท 5.1 ซงผลการวเคราะหการทดลองทางกายภาพพบวาชานออยและซง


74

ขาวโพดสามารถปรบปรงประสทธภาพของความหนด การไหล และปรมาณการสญเสยน าในน า

โคลนในสภาวะสถตตามมาตรฐานของน าโคลนเบนโทไนต พบวา ฟางขาวไมไดชวยเพมปรมาณ

ของแขงเมอเพมอณหภมน าโคลนทผสมกบผงชานออยในแตละความเขมขนไมไดเพมความหนด

และปรมาณของแขงใหมความเหมาะสมขน ซงขาวโพดคอนขางมประสทธภาพทความเขมขน 1

และ 3% โดยน าหนก ซงอณหภมไมไดมผลตอสมรรถภาพของน าโคลน สวนผลสรปคณสมบตทาง

เคม ลกษณะของชานออยและฟางขาวมความยาว แตซงขาวโพดมลกษณะกลม ดงนนปรมาณ

ของแขงและความหนดของซงขาวโพดดกวาสารเตมแตงทงสองขางตน สวนชานออยชวยปรบปรง

คณสมบตการสญเสยน าไดดทสด จากการศกษาวจยคณสมบตทางเคมของโคลนทผสมกบวสดทก

ชนดทใชในการศกษา พบวามผลกระทบเลกนอยจากอณหภม เนองจากความผนแปรของอณหภม

ไมไดไปเปลยนแปลงโครงสราง แตไปเปลยนแปลงปรมาณขององคประกอบและแรธาตของโคลน

เลกนอย

75

ตารางท 5.1 สรปการเปรยบเทยบคณสมบตทางเคมและกายภาพของโคลนทผสมกบผงชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว

ตวอยาง

อ ณหภ

ม (˚C

) คณสมบตทางเคม คณสมบตทางกายภาพ

วเคราะหตนทน

หมายเหต XRF XRD SEM

ความหน

าแนน

ความหนด

การซ

มผานน า

กรด-ดาง

ความตานท

าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K

น าโคลนเบนโทไนต

30

SiO2 = 50.53 Al2O3 = 11.31 Fe2O3 = 4.77 MgO = 4.91 BaO = 2.07

Bar = 46.52 Q = 23.54 Cal = 6.00 Kao = 9.7

ลกษณะผวของแผนโคลนทไดจากการทดลอง มลกษณะของแผนแรเบนโทนตและแบไรตทเชอมตอกนแมจะผาน ความรอน โดยการเพมอณหภมจาก 60 ถง 80°C

1.11 15.0 8.8 12.5 0.51 1.1 19.75 10.34 4.64 7.76

เบนโทไนต ราคา 11.4 บาท/กก. แบไรต ราคา 5 บาท/กก

API Standard

60


Bar = 47.25 Q = 24.32 Cal = 6.52 Kao = 10.25

1.10 19.5 8.0 23.0 0.33 4.7 21.25 10.26 4.42 8.84

80


Bar = 46.25 Q = 23.45 Cal = 5.89 Kao = 9.65

1.09 28.6 5.3 46.8 0.13 24.4 23.25 10.14 4.38 9.48

หมายเหต: ↑ = เพมขน ↓ = ลดลง - = เทาเดม, Q=Quartz, Kao=Kaolinite, Cal=Calcite, Bar=Barite, Gyp=Gypsum, Tob=Tobermorite และ Per=Periclase

75

ตารางท 5.1 สรปการเปรยบเทยบคณสมบตทางเคมและกายภาพของโคลนทผสมกบผงชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว (ตอ)

ตวอยาง อ ณ

หภม (˚C

)

คณสมบตทางเคม คณสมบตทางกายภาพ



ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K

ชานออย (1%)

30

SiO2=54.23 SO3=16.32 Al2O3=15.92 Fe2O3=5.69 BaO=3.56

Q=7.85 Kao=32.12 Cal=8.63 Bar=43.24 Gyp=4.50 Tob=1.64

ผงชานออยมลกษณะเปนแทง จะแทรกตวอยระหวางเบนไทไนตและแบไรต ไมสามารถรวมกนเปนเนอเดยวกบน าโคลนได

↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ -

ตนทนของผงชานออยมราคาถกกวาสารควบคมการสญเสยน าได และเปนมตรกบสงแวดลอม

น าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออยท รอยละ 1 สามารถปรบบปรงคณภาพการสญเสยน าและความตานทานได

60

SiO2=53.65 SO3=17.89 Al2O3=16.25 Fe2O3=4.89 BaO=2.65


↓ ↓ - ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑

80

SiO2=53.25 SO3=19.52 Al2O3=14.52 Fe2O3=4.95 BaO=4.85


↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑


76



หภม (˚C




ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K

ชานออย(3%)

30

SiO2=54.32 SO3=18.65 Al2O3=15.45 Fe2O3=5.42 BaO=2.65



- ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓

ตนทนของผงชานออยมราคาถกกวาสารควบคมการสญเสยน าได และเปนมตรกบสงแวดลอม

น าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออยท รอยละ 3 สามารถปรบบปรงคณภาพการสญเสยน าและความตานทานได

60

SiO2=55.86 SO3=18.45 Al2O3=15.12 Fe2O3=4.32 BaO=2.98


↓ ↑ - ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑

80

SiO2=55.65 SO3=18.23 Al2O3=14.25 Fe2O3=5.65 BaO=3.85


↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑


77



หภม (˚C

)




ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณ

ของแขง

AV PV YP n K

ชานออย(5%)

30

SiO2=55.23 SO3=18.12 Al2O3=14.91 Fe2O3=5.75 BaO=2.96



- ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓

ตนทนของผงชานออยมราคาถกกวาสารควบคมการสญเสยน าได และเปนมตรกบสงแวดลอม .

น าโคลนขดเจาะทผสมผงชานออยทรอยละ 5 สามารถปรบบปรงคณภาพการสญเสยน าและความตานทานได

60

SiO2=55.45 SO3=18.56 Al2O3=15.24 Fe2O3=4.32 BaO=3.21


↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↑

80

SiO2=54.95 SO3=18.65 Al2O3=14.81 Fe2O3=5.45 BaO=3.54


↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑


78


ตวอยาง

อ ณหภ

ม (˚C




ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K

ฟางขาว (1%)

30

SiO2=52.65 SO3=15.23 Al2O3=14.23 Fe2O3=6.21 BaO=2.52

Q=11.52 Kao=32.25 Cal=1.52 Bar=44.85 Gyp=4.23 Per=4.85

ชนสวนของผงฟางขาวเปนแผนมรปรางยาว กระจายอยบนแผนโคลน ชนสวนมหลายขนาดกนจงท าใหมปรมาณของแขงสง

↓ ↑ ↑ - ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ตนทนของผงฟางขาวมราคาถกกวาสาร

ควบคมการสญเสยน าได และเปนมตรกบ

สงแวดลอม .

น าโคลนขดเจาะทผสมผงฟางขาวทรอยละ 1 สามารถ

ปรบบปรงคณภาพการสญเสยน าและ

ความตานทานได แตมปรมาณของแขงในน าโคลนสงกวาคามาตรฐาน

60

SiO2=52.36 SO3=16.23 Al2O3=12.58 Fe2O3=5.98 BaO=3.58


↓ ↑ ↑ - ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑

80

SiO2=54.32 SO3=15.28 Al2O3=14.85 Fe2O3=6.85 BaO=3.20


↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑


79



หภม (˚C

)


วเคราะห

ตนทน หมายเหต

XRF XRD SEM

ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K


30

SiO2=54.36 SO3=18.95 Al2O3=12.56 Fe2O3=6.85 BaO=3.55

Q=10.85 Kao=32.65 Cal=1.85 Bar45.32 Gyp=4.98 Per=5.32

ชนสวนของผง

ฟางขาวเปนแผน

มรปรางยาว

กระจายอยบน

แผนโคลน

ชนสวนมหลาย

ขนาดกนจงท าให

มปรมาณของแขง

สง

↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑

ตนทนของ

ผงฟางขาว

มราคาถก

กวาสาร

ควบคมการ

สญเสยน า

ได และเปน

มตรกบ

สงแวดลอม

.

น าโคลนขดเจาะท

ผสมผงฟางขาวท

รอยละ 1 สามารถ

ปรบบปรงการ

สญเสยน าและความ

ตานทานได แตม

ปรมาณของแขงใน

น าโคลนสงกวาคา

มาตรฐาน

60

SiO2=56.23 SO3=18.32 Al2O3=14.85 Fe2O3=5.93 BaO=3.25


↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑

80

SiO2=55.32 SO3=14.32 Al2O3=11.23 Fe2O3=6.32 BaO=2.35


↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑


80



หภม (˚C

)




XRF XRD SEM

ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K


30

SiO2=53.23 SO3=16.26 Al2O3=13.52 Fe2O3=6.35 BaO=3.54


ชนสวนของผง

ฟางขาวเปนแผน

มรปรางยาว

กระจายอยบน

แผนโคลน

ชนสวนมหลาย

ขนาดกนจงท าให

มปรมาณของแขง

สง

↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑

ตนทนของผง

ฟางขาวมราคา

ถกกวาสาร

ควบคมการ

สญเสยน าได

และเปนมตรกบ


.

น าโคลนขด

เจาะทผสมผง

ฟางขาวทรอย

ละ 1 สามารถ

ปรบบปรงการ

สญเสยน าและ

ความตานทาน

ได แตมปรมาณ

ของแขงในน า

โคลนสงกวาคา

มาตรฐาน

60

SiO2=54.23 SO3=16.52 Al2O3=13.56 Fe2O3=5.25 BaO=4.63


↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑

80

SiO2=52.36 SO3=15.98 Al2O3=14.23 Fe2O3=6.52 BaO=2.56


↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑


81



หภม (˚C

)




XRF XRD SEM

ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K

ซงขาวโพด

(1%)

30

SiO2=52.36 SO3=13.96 Al2O3=16.52 Fe2O3=6.74 BaO=1.52 Mgo=5.20


ชนสวนของซงขาวโพดแทรกตวอยระหวางเบนโทไนตและแบไรต สามารถผสมเขากนไดดในน าโคลน ชนสวนมรพรนท าใหซบน าโคลนได

↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓

ตนทนของ

ผงซง

ขาวโพดม

ราคาถกกวา

สารควบคม

การสญเสย

น าได และ

เปนมตรกบ


น าโคลนขดเจาะผสมดวยผงซงขาวโพด สามารถปรบปรงคณภาพน าโคลนได

60



↓ ↑ - ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓

80



↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓


82



หภม (˚C

)




ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K


(3%)

30




↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ตนทนของผงซงขาวโพดมราคาถกกวาสารควบคมการสญเสยน าได และเปนมตรกบ


น าโคลนขดเจาะผสมดวยผงซงขาวโพด

สามารถปรบปรงคณภาพน า

โคลนได แตไมสามารถ

ควบคมปรมาณของแขงได

60



↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓

80



↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓


83



หภม (˚C

)




ความหน

าแนน


การซ

มผานน า

กรด-ดาง


าน

ปรมาณข

องแข

ง

AV PV YP n K


(5%)

30




↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ตนทนของผงซงขาวโพดมราคาถกกวาสารควบคมการสญเสยน าได และเปนมตรกบ


น าโคลนขดเจาะผสมดวยผงซงขาวโพด

สามารถปรบปรงคณภาพน า

โคลนได แตไมสามารถ

ควบคมปรมาณของแขงได

60



↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑

80



↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑


84

5.3 ขอเสนอแนะ ความไมแนนอนและความไมเพยงพอของการตรวจสอบในงานวจยนและผลทตามมา ท า

ใหมขอเสนอแนะส าหรบการศกษาในอนาคตตอไป ดงน :

- สมบตทางความรอนของน าโคลนดวยวสดสามชนดควรจะถกตรวจสอบทอณหภมสง

กวา 80 °C เพอวเคราะหชวงของอณหภมทสามารถใชงานไดโดยไมมการเสอมสลาย

ของสารเตมแตงทเกดจากอณหภม

- ความเขมขนของผงชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว ควรถกทดสอบทนอยกวา 1%

และมากกวา 5%

- ผงชานออย ซงขาวโพด และฟางขาว ยากทจะผสมลงในของเหลว เนองจากมนไม

ละลายในน า ดงนนเนอของโคลนจะไมเปนเนอเดยวกน ซงยงมองเหนสารเตมแตง

แขวนลอยอย สามารถเพมอมลซไฟเออรลงไปเพอแกปญหาเหลานได

- ควรจะไดรบการทดสอบผลของความเคมหรออเลกโทรไลตตอน าโคลนทมน าเปน

สวนประกอบหลกทผสมกบสารเตมแตงทงสามชนด อเลกโทรไลต เชน โซเดยมคลอ

ไรด โพแทสเซยมคลอไรดหรอปนขาว มกจะถกใชในการน าโคลนขดเจาะโคลนและม

ผลตอน าโคลนเบนโทไนต

- ควรจะมการทดสอบผลของขนาดวสดตอสมรรถภาพของน าโคลน

- เพอประเมนสมรรถภาพในอนาคตของการสญเสยน าหรอคณสมบตอนๆในน าโคลน

ลกนนและเซลลโลสของผงชานออย ฟางขาว และซงขาวโพด ควรถกสกดกอนน ามา

ผสม

- การเปรยบเทยบควรท าดวยสารเตมแตง เ ชงพาณชยอน ๆ ส าหรบปรบปรง

ประสทธภาพ ความพรอมใชงาน ผลกระทบดานสงแวดลอมและปจจยตนทนต า ทด

ขน

85

รายการอางอง

สถาบนคนควาและพฒนาการผลตผลทางการเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร, (2541). เอกสาร

โครงการศกษาวจยการผลตน าตาล มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, หนา 101-131

ส านกงานเศรษฐกจการเกษตรกระทรวงเกษตรและสหกรณ, (2557). สถตการเกษตรของประเทศ

ไทย ป 2557”, กระทรวงเกษตรและสหกรณ, กรงเทพฯ, 2557

เอก ลมปสวสด (2553). รายงานการปฏบตงานสหกจศกษา ณ กองการส ารวจและผลตปโตรเลยม

และ Mud Program สาขาวชาเทคโนโลยธรณ ส านกวชาวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร นครราชสมา

Ahmed-Haras, M.R., Ibrahim, M.N.M., Ali, A.S.M., Sipaut, C.S., and Abdalsalam, A.A.A, (2013).

Lignocellulosic-Based Rheological Modifier for High Temperature Oilfield Drilling

Operations, American Journal of Engineering Research (AJER), Volume-02, Issue-11,

230-241.

Anawe, P.A.L, Efeovbokhan, V.E, Adebayo, T.A, and Nwaogwugwu, M.M. , (2014). The Effect

of Rice Husk and Sawdust on the Properties of Oil Based Mud at Varied Temperatures,

Journal of Energy Technologies and Policy, ISSN 2225-0573 (Online), Vol.4, No.2, 1-12

API Recommended Practice 13B, (1976). API Recommended Practice for Field Testing Drilling

Fluids (6th edit), Washington: API, Vol. 13B, 9-20

API Recommended Practice, (1997). Recommended Practice for Field Testing Water-based

Drilling Fluids (2nd ed.). American Petroleum Institute. Washington D.C.

Ayers, R.U., and Ayres, L.W, (1995). Materials-Cycle Optimization in the Production of Major

Finished Materials, Chapter 13: Coal Ash: Resources and Possible, Fontainebleau, France,

214-228

Cheng, J., (2009), Biomass to Renewable Energy Processes, Taylor and Francis Group, New York

87

Jacob, N.C.G. , and Bari-Agara, B. , (2014). Evaluation of Corn Cob Cellulose and its Suitability

for Drilling Mud Formulation, Int. Journal of Engineering Research and Applications,

ISSN: 2248-9622, Vol. 4, Issue 5 (Version 7), May 2014, 112-117

Kolias, S., Kasselouri-Rigopoulou, V., and Karahalios, A. (2005). Stabilization of clayey soils with high calcium fly ash and cement. Cement and Concrete Composites. 27(2): 301-313.

Liang, L.S, and Ibrahim, M.N.M., (2013). Preparation of Lignin Graft Copolymer as a Fluid Loss

Additive for Water-based Mud, Journal of Engineering Science, Vol. 9, 39-49

Matthew, D.S. , (2000), Fundamental Properties of Rice Straw in Comparison with Softwoods,

ESPM 286, Forest Products Laboratory Document, University of California.

MI SWACO, (1998). Rheology and Hydraulic. In Engineering Drilling Fluid Manual. Revision No:

A-2

Okon, A.N., Udoh, F.D., and Bassey, P.G., (2014) Evaluation of Rice Husk as Fluid Loss Control

Additive in Water-Based Drilling Mud, Society of Petroleum Engineers, SPE-172379-MS,

1-10.

SIPE, (2003). Well Engineers Notebook, Edition 4, May 2003, I-1 to I-18

88

ภาคผนวก ก

ผลการทดลอง

89

ตารางท ก1 : วทยากระแสของน าโคลนตวอยาง

Test

No.

Mud Apparent Bingham Plastic Model Power Law model

Gelin Gel10 temperature composition viscosity Plastic viscosity Yield point n k

(°C) (cP) (cP) (lbf/100ft2)

30 1 Base 15 8.8 12.5 0.498 4.9 8 9

4 Base+1% SCB 20 11 18 0.471 7.7 14 15

5 Base+3% SCB 16 15 25 0.453 12.0 17 21

6 Base+5% SCB 39 19 41 0.391 26.6 20 23

13 Base+1% Corn cob 17 9 17 0.432 8.9 10 14

14 Base+3% Corn cob 24 15 18 0.532 6.0 12 20

15 Base+5% Corn cob 25 15 20 0.508 7.5 18 20

22 Base+1% Rice straw 16 10 12 0.545 3.7 7 8

23 Base+3% Rice straw 23 15 15 0.595 3.7 8 10

24 Base+5% Rice straw 25 21 19 0.606 4.6 14 15

60 2 Base 19.5 8 23 0.331 20.1 13 14

7 Base+1% SCB 18 8 21 0.339 17.4 14 15

8 Base+3% SCB 26 8 16 0.429 8.5 9 17

9 Base+5% SCB 41 18 46 0.356 35.2 22 26

16 Base+1% Corn cob 21 8 26 0.309 24.9 23 25

89

90

ตารางท ก1 : วทยากระแสของน าโคลนตวอยาง (ตอ)

Test

No.

Mud Apparent Bingham Plastic Model Power Law model

Gelin Gel10 temperature composition viscosity Plastic viscosity Yield point n k

(°C) (cP) (cP) (lbf/100ft2)

60 17 Base+3% Corn cob 23 9 29 0.310 27.7 18 22

18 Base+5% Corn cob 33 13 40 0.312 38.7 25 28

25 Base+1% Rice straw 22 10 23 0.392 14.6 10 12

26 Base+3% Rice straw 22 9 26 0.328 22.8 20 20

27 Base+5% Rice straw 27 13 27 0.413 15.5 22 24

80 3 Base 28.6 5.3 46.8 0.139 111.8 14 15

10 Base+1% SCB 22 6 33 0.198 57.8 20 25

11 Base+3% SCB 27 14 23 0.471 10.0 14 18

12 Base+5% SCB 44 21 45 0.397 28.5 20 26

19 Base+1% Corn cob 22 9 25 0.343 20.7 26 28

20 Base+3% Corn cob 21 10 23 0.379 15.5 15 16

21 Base+5% Corn cob 39 15 47 0.317 43.7 28 32

28 Base+1% Rice straw 22 9 26 0.326 22.9 18 19

29 Base+3% Rice straw 26 10 32 0.304 31.6 28 29

30 Base+5% Rice straw 30 11 29 0.349 22.9 22 26

90

91

ตารางท ก2 : ผลการทดลองแรงเฉอนและแรงเคนของน าโคลนเบนโทไนต

rpm Average reading Shear rate Shear stress

600 30 1021.8 0.064

300 21 510.9 0.045

200 17 340.6 0.036

100 13 170.3 0.028

6 9 10.2 0.019

3 7 5.1 0.015

ตารางท ก2-1 : ความหนดของน าโคลนเบนโทไนต ท อณหภม 30 องศาเซลเซยส

RPM Dial reading θ

ω 1 2 3 4 Avg. Reading Reading

600 29 29 31 31 30.00 30

300 20 21 22 22 21.25 21

200 17 17 18 18 17.50 17

100 13 13 14 14 13.50 13

6 9 9 9 9 9.00 9

3 8 8 7 8 7.75 7

92


RPM Dial reading θ


600 39 39 39 39 39.00 39

300 31 31 31 31 31.00 31

200 27 28 27 28 27.50 27

100 23 23 23 23 23.00 23

6 17 18 18 17 17.50 17

3 14 14 14 14 14.00 14


RPM Dial reading θ


600 55 57 58 59 57.25 57

300 49 52 54 53 52.00 52

200 46 50 52 45 48.25 48

100 41 44 47 41 43.25 43

6 19 20 22 18 19.75 19

3 14 13 15 14 14.00 14

93

ตารางท ก3 : คาเฉลยปรมาตรการสญเสยน าของน าโคลนขดเจาะ

Temp.

(°C) No.

Filtration Loss (ml.)

1 min 4 min 9 min 16 min 25 min 30 min

30 1 2.5 6 10 12.5 17 19

60 2 3 8 12.5 17 21 23

80 3 3 8.5 14 17 22 24

30 4 2.5 5.5 9 12 15.5 17

30 5 1.5 4 6.75 9.5 12 13.25

30 6 1.5 4.5 7.25 9.5 13 13.5

60 7 2 5 8 11 14 15.5

60 8 2 5 8 11 14 15.25

60 9 2.5 4.75 7.5 10.5 13 14.25

80 10 2.5 6.5 10.25 14 17.5 19.75

80 11 2.5 6.25 10 13.5 17 18.5

80 12 2 5 7.5 10.5 13 14.5

30 13 3 7 11 14.5 18.5 20.5

30 14 2 5.5 8.5 11.75 15 16.5

30 15 2 4.5 7.75 10.75 13.5 15

60 16 2.5 5.5 9 12 15.25 16.75

60 17 3 6.5 10 13.5 17 18.5

60 18 2.5 5.5 8.5 11.5 14.5 16

80 19 2.5 6 9.5 13 16 17.5

80 20 3.5 7.5 11.5 15.5 17 21

80 21 2.5 5.5 8.5 11.5 14.5 16

30 22 1.2 4.6 7.2 10 13 14.4

30 23 2 5 8 11 14 15.5

30 24 2 5 8 11 14 15.5

60 25 2 5.8 8.5 13.5 16.5 18.5

60 26 2 5 8.5 11.5 14 15.75

94

ตารางท ก3 : คาเฉลยปรมาตรการสญเสยน าของน าโคลนขดเจาะ (ตอ)

Temp.

(°C) No.

Filtration Loss (ml.)

1 min 4 min 9 min 16 min 25 min 30 min

60 27 2 4 8 11 14 14.25

80 28 2.5 6.5 9.5 14.5 18 20

80 29 2.5 6.5 10.5 14.5 18.25 20.25

80 30 2.5 6.5 9 13.5 17 19

ตารางท ก4 : ความเปนกรดดางของน าโคลนขดเจาะ

No. Samples pH reading

Average #1 #2 #3

1 Mud 10.32 10.35 10.36 10.34

Mud filtrate 9.78 9.96 9.72 9.82

2 Mud 10.2 10.27 10.3 10.26

Mud filtrate 8.78 9.21 8.92 8.97

3 Mud 10.12 10.14 10.14 10.13

Mud filtrate 8.97 8.86 9.00 8.95

4 Mud 9.74 9.91 10.30 9.98

Mud filtrate 9.57 9.56 9.43 9.52

5 Mud 9.22 9.27 9.19 9.23

Mud filtrate 9.10 9.12 9.27 9.16

6 Mud 9.05 9.10 9.38 9.18

Mud filtrate 8.82 8.72 8.77 8.77

7 Mud 9.53 9.52 9.52 9.52

Mud filtrate 9.51 9.52 9.50 9.51

8 Mud 8.82 8.93 8.63 8.79

Mud filtrate 8.77 8.86 8.61 8.75

95

ตารางท ก4 : ความเปนกรดดางของน าโคลนขดเจาะ (ตอ)


Average #1 #2 #3

9 Mud 8.79 8.72 8.63 8.71

Mud filtrate 8.68 8.68 8.66 8.67

10 Mud 9.31 9.41 9.32 9.35

Mud filtrate 9.27 9.25 9.24 9.25

11 Mud 8.64 8.66 8.6 8.63

Mud filtrate 8.56 8.51 8.53 8.53

12 Mud 8.45 8.52 8.43 8.47

Mud filtrate 8.42 8.44 8.41 8.42

13 Mud 9.68 9.83 10.00 9.84

Mud filtrate 9.58 9.38 9.40 9.45

14 Mud 9.40 9.41 9.41 9.41

Mud filtrate 9.22 9.23 9.24 9.23

15 Mud 9.12 9.13 9.14 9.13

Mud filtrate 8.96 8.96 8.98 8.97

16 Mud 9.60 9.41 9.45 9.49

Mud filtrate 9.57 9.02 9.03 9.21

17 Mud 9.23 9.22 9.24 9.23

Mud filtrate 8.43 8.42 8.42 8.42

18 Mud 8.76 8.85 8.88 8.83

Mud filtrate 8.88 8.76 8.79 8.81

19 Mud 9.48 9.49 9.51 9.49

Mud filtrate 9.04 9.04 9.06 9.05

20 Mud 9.18 9.17 9.17 9.17

Mud filtrate 8.50 8.48 8.49 8.49

96

ตารางท ก4 : ความเปนกรดดางของน าโคลนขดเจาะ (ตอ)


Average #1 #2 #3

21 Mud 8.75 8.78 8.76 8.76

Mud filtrate 8.48 8.48 8.49 8.48

22 Mud 9.97 9.96 9.98 9.97

Mud filtrate 9.36 9.35 9.39 9.37

23 Mud 9.49 9.59 9.54 9.54

Mud filtrate 9.38 9.39 9.35 9.37

24 Mud 9.14 9.15 9.15 9.15

Mud filtrate 9.07 9.07 9.05 9.06

25 Mud 9.89 9.90 9.91 9.90

Mud filtrate 9.02 9.11 9.80 9.31

26 Mud 8.84 8.86 8.88 8.86

Mud filtrate 8.83 8.84 8.84 8.84

27 Mud 8.78 8.75 8.75 8.76

Mud filtrate 8.70 8.73 8.73 8.72

28 Mud 9.26 9.38 9.39 9.34

Mud filtrate 8.99 9.03 9.01 9.01

29 Mud 8.50 8.48 8.46 8.48

Mud filtrate 8.48 8.41 8.41 8.43

30 Mud 8.38 8.39 8.39 8.39

Mud filtrate 8.26 8.28 8.28 8.27

97

ตารางท ก5 : ปรมาณของแขงของน าโคลนขดเจาะ

No.

SGB RS CC

%Solid ml. of water

Temperature (ºC) Temperature (ºC)

(%w/w) (%w/w) (%w/w) 30 60 80 30 60 80

1 | 2 | 3 - - 7.8 8.8 9.5 28.0 45.5 45.5

4 | 7 | 10 1 - - 7.6 22.0 28.0 41.0 39.0 39.0

5 | 8 | 11 3 - - 4.0 24.0 30.0 48.0 38.0 35.0

6 | 9 | 12 5 - - 4.0 24.0 30.0 49.0 48.0 47.0

13 | 16 | 19 - 1 - 11.4 30.0 28.0 33.0 28.0 22.0

14 | 17 | 20 - 3 - 44.0 48.0 46.0 35.0 26.0 20.0

15 | 18 | 21 - 5 - 56.0 60.0 64.0 36.0 27.0 18.0

22 | 25 | 28 - - 1 8.3 4.0 6.0 49.0 47.0 45.0

23 | 26 | 29 - - 3 6.0 8.0 8.0 49.0 46.0 43.0

24 | 27 | 30 - - 5 10.0 14.0 16.0 47.0 46.0 42.0

97

98

รปท ก1: XRD of sugarcanes bagasse. That cannot analyze by X-ray diffractometer due to they are amorphous material.

รปท ก2: XRD of rice straw. It cannot analyze by X-ray diffractometer due to they are amorphous material.

99

รปท ก3: XRD of corn cob. It cannot analyze by X-ray diffractometer due to they are amorphous material.

รปท ก4: XRD of barite

100

รปท ก5: XRD of bentonite

ประวตนกวจย

นางบณฑตา ธระกลสถตย เกดวนท 9 กมภาพนธ 2518 ทจงหวดนครพนม ไดส าเรจ

ปรญญาตร สาขาวชาเทคโนโลยธรณ ส านกวชาวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

และไดส าเรจปรญญาเอก สาขาวชาธรณวทยา ภาควชาวทยาศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

ปจจบนเปนอาจารยประจ าสาขาวชาเทคโนโลยธรณ ส านกวชาวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลย

เทคโนโลยสรนาร จงหวดนครราชสมา

(Efficiency of Drilling Mud Mixing with Lignocellulosic ...

Documents

Transcript of (Efficiency of Drilling Mud Mixing with Lignocellulosic ...