บทความนี้กล่าวถึงการสาธิตวิธีสมัยใหม่ในการสร้างบิสมัทซีล (bismuth seal) เพื่อปิดกั้นของไหลระหว่างการทิ้งหลุม ซึ่งการเอาชนะข้อจำกัดของวิธีการทั่วไป และลดความรับผิดชอบของผู้ปฏิบัติงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นหลังจากการรื้อถอนหลุมผลิตเสร็จสิ้น การสร้างซีลต้องมี 2 ส่วนประกอบดังนี้คือ Thermite และ Bismuth เทอร์ไมต์ (Thermite) เป็นตัวกำเนิดความร้อน ทำจากผงโลหะ (metal powder) และออกไซด์ของโลหะ (metal oxide) ซึ่งมีหลากหลายรูปแบบทางเคมี เมื่อจุดไฟด้วยความร้อนหรือปฏิกิริยาทางเคมี เทอร์ไมต์จะเกิดปฏิกิริยารีดักชัน-ออกซิเดชัน (รีดอกซ์) ประเภทคายความร้อน (exothermic) ซึ่งส่วนใหญ่ไม่ระเบิดรุนแรง แต่สามารถสร้างความร้อนและอุณหภูมิสูงในพื้นที่ขนาดเล็กได้บิสมัท (Bismuth) เป็นธาตุทางเคมีหมู่ VA ที่มีสัญลักษณ์ Bi และเลขอะตอม 83 เป็นโลหะหลังทรานซิชัน (post-transition) ที่มีกัมมันตภาพรังสีซึ่งมีสมบัติทางเคมีคล้ายกับสารหนูและพลวง เป็นโลหะเปราะที่มีสีขาวเงินเมื่อผลิตใหม่ ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่พื้นผิวโดยทั่วไปจะทำให้ตัวอย่างโลหะมีสีดอกกุหลาบ บิสมัทเป็นทั้งธาตุที่มีสนามแม่เหล็กมากที่สุดและเป็นหนึ่งในโลหะที่นำความร้อนได้น้อยที่สุดที่รู้จัก และบิสมัทมีประโยชน์หลายอย่างในเชิงพาณิชย์ทั้งในและนอกอุตสาหกรรมปิโตรเลียมอีกด้วย หนึ่งในนั้นคือ Bismuth Seal ที่จะกล่าวถึงนั่นเองอย่างไรซะ ความท้าทายหลักในการสร้างบิสมัทซีล (bismuth seal) คือวิธีการติดตั้ง หลักการติดตั้งนั้นไม่ยาก คือ ละลายบิสมัทแล้วทำให้มันแข็งตัวและขยายตัวที่บริเวณที่ต้องการจะปิดหลุม และปัญหาหลัก...คือการให้ความร้อนสูงแบบนี้ ต้องใช้พลังงานมหาศาล ความพยายามก่อนหน้า คือ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า (electrical heaters) ซึ่งต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากเป็นเวลาหลายชั่วโมงในการหลอมบิสมัท เกิดแรงดันไฟฟ้าตกในสายไฟฟ้า มีขีดจำกัดความลึกของเครื่องมือที่จะทำงานในบ่อ อีกทั้งหลังจากละลายบิสมัทได้แล้ว เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าไม่สามารถเก็บบิสมัทในสถานะของเหลวได้นานพอที่จะไปถึงพื้นที่ปิดผนึกและเติมเต็มช่องว่างที่ต้องการจะปิดหลุมได้ ดังนั้นวิธีการให้พลังงานผ่านมอเตอร์ไฟฟ้าแบบนี้จึงไม่ถูกนำมาใช้จริงในปัจจุบัน เทอร์ไมต์จึงมีบทบาทสำคัญดังที่จะพูดต่อไปนี้แนวทางแก้ปัญหา - เพื่อให้เพียงพอกับพลังงานที่ต้องการ เทอร์ไมต์จึงถูกเลือกเป็นองค์ประกอบความร้อน เมื่อรวมกันในสัดส่วนที่ถูกต้องและเปิดใช้งาน จะเกิดปฏิกิริยาที่ให้ความร้อนจำนวนมาก ซึ่งตามทฤษฎีเทอร์ไมต์ต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000°C เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีรีดอกซ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือพลังงานความร้อนมากกว่า 10,000 kJ (มากกว่าเครื่องทำความร้อนหลายเท่าตัว) และอุณหภูมิที่ติดไฟสูงถึง 2,000°C สำหรับองค์ประกอบความร้อนเทอร์ไมต์ที่จะใช้กับบิสมัท อุณหภูมิการเผาไหม้จะต้องมีการควบคุมให้อยู่ในระดับเดิมจนสิ้นสุดกระบวนการ เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ จึงมีการเพิ่มสารยึดเกาะและตัวหน่วงลงไปในเทอร์ไมต์ สารยึดเกาะ (binding agents) ช่วยให้แน่ใจว่าองค์ประกอบของเหล็กออกไซด์และผงอลูมิเนียมยังคงไม่แยกออกจากกัน ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาซ้ำได้สม่ำเสมอ ในขณะที่สารตัวหน่วง (damping agent) จะควบคุมปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นและความเร็วการเกิดของปฏิกิริยานั่นเองเครดิตภาพขอบคุณภาพหน้าปก โดย 15299 จาก Pixabayขอบคุณภาพที่ 1 โดย mohamed_hassan จาก Pixabayขอบคุณภาพที่ 2 โดย Elchinator จาก Pixabayขอบคุณภาพที่ 3 โดย Hans จาก Pixabayขอบคุณภาพที่ 4 โดย keridjackson จาก Pixabay เปิดประสบการณ์ความบันเทิงที่หลากหลายสุดปัง บน App TrueID โหลดเลย ฟรี !