การติดตามการเคลื่อนตัวของแท่นขุดเจาะน้ำมัน โดยใช้เทคนิค InSAR

ระบบภาพบนดาวเทียมระบบเรดาร์เป็นแบบ Active System โดยการส่งคลื่นไมโครเวฟซึ่งจะถูกสร้างขึ้นเองในระบบออกไปตกกระทบกับวัตถุบนพื้นผิวโลก ทำให้สามารถบันทึกภาพได้ทั้งกลางวันและกลางคืนโดยไม่ต้องพึ่งพาแสงจากดวงอาทิตย์ และมีคุณลักษณะที่เป็นอิสระจากสภาพอากาศ ข้อมูลแอมปลิจูดของแต่ละพิกเซลในภาพเรดาร์บอกลักษณะความเรียบหรือขรุขระของพื้นผิวโลกได้ บริเวณที่มีโครงสร้างทางวิศวกรรมหรือบริเวณเมืองที่มีอาคารสูง จะสะท้อนคลื่นไมโครเวฟกลับมาได้ดี จึงทำให้บริเวณดังกล่าวมีความสว่างบนภาพเรดาร์  ในการติดตามการเคลื่อนตัวของแท่นขุดเจาะน้ำมันก็สามารถใช้ความสามารถดังกล่าวในการแยกสัญญาณการสะท้อนจากพื้นผิวน้ำทะเลและโครงสร้างแท่นขุดเจาะน้ำมันได้เป็นอย่างดี เนื่องจากพื้นผิวทะเลจะปรากฎเป็นสีดำหรือสีเทาเข้มในภาพเรดาร์ นอกจากนี้ข้อมูลเฟสในภาพเรดาร์ยังสามารถนำมาวิเคราะห์หาการเคลื่อนตัวของโครงสร้างแท่นขุดเจาะได้ และให้ความเที่ยงตรงสูง สามารถตรวจจับการเคลื่อนตัวแม้จะมีขนาดเล็กเพียงไม่กี่มิลลิเมตรได้

 

Capture1

 

รูปที่ 1 ความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนตัวและความต่างเฟสของพื้นที่เดียวกัน (Source: [3])

ปัจจุบัน สทอภ. ได้ร่วมศึกษาวิจัยกับ Assoc. Prof. Dr. Abd Nasir Matori และนักศึกษาปริญญาเอก Mr. Amir Sharifuddin Ab Latip จากภาควิชาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัย Universiti Teknologi PETRONAS ประเทศมาเลเซีย ในการประยุกต์ใช้เทคนิค InSAR เพื่อหาอัตราการเคลื่อนตัวของของแท่นขุดเจาะน้ำมัน ซึ่งกรณีศึกษาได้ใช้แท่นขุดเจาะของ PETRONAS offshore platforms หรือ Pulai-A Platform ซึ่งอยู่ห่างจากชายฝั่งด้านตะวันออกของประเทศมาเลเซียออกไปทางทะเลจีนใต้ประมาณ 250 กิโลเมตร [1] โดยมีลักษณะเป็นแท่นแบบยึดติดพื้นทะเล หรือที่เรียกว่า Fixed Offshore Platform โดยโครงสร้างทางวิศวกรรมจะเป็นแบบ Steel Frame Structure หรือ Jacket ซึ่งจะยึดติดกับพื้นทะเลโดยการตอกด้วยเข็มเหล็กกลวงเพื่อช่วยรับแรงทั้งในด้านข้างและแนวดิ่ง ที่ระดับน้ำไม่เกิน 400 เมตร

 

Capture2

รูปที่ 2 Pulai-A platform (Source: [3])

จากข้อมูลในอดีตพบว่าแพลตฟอร์มมีการเอียงตัว (Platform tilting) ทำให้ไม่สามารถติดตั้งอุปกรณ์และเครื่องจักรบางอย่างได้ รวมไปถึงได้มีการสำรวจโดยบริษัท Fugro ซึ่งได้ค่าตัวเลขและความชัดเจนว่า Pulai-A platform มีการเคลื่อนตัว (Pulai-A Deformation Survey 2011 Campaign Report) นอกจากนี้แท่นขุดเจาะดังกล่าวได้ใช้เทคนิค GPS ในการติดตามการเคลื่อนตัวมาตั้งแต่ปี 2546 และจากการตรวจสอบล่าสุดได้ค่าการเคลื่อนตัวอยู่ที่ 9.4 มิลลิเมตร ในระยะเวลาสองเดือน [2] ซึ่งเป็นการเคลื่อนตัวเพียงแค่ตำแหน่งเดียว จึงได้มีความพยายามในการใช้เทคนิค InSAR มาศึกษาประกอบ เพื่อให้ได้จุดสังเกตหรืออาจเทียบได้กับหมุดรังวัดเพิ่มขึ้นหรือหนาแน่นขึ้น โดยไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติม การศึกษานี้ใช้ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมระบบเรดาร์ TerraSAR-X จำนวน 11 ภาพ โดยใช้ข้อมูลในโหมด StripMap mode มีความละเอียดประมาณ 3 เมตร ครอบคลุมพื้นที่ 1,500 ตารางกิโลเมตร (30 กม. x 50 กม.) ในแนวโคจรขาลง (Descending orbit) ช่วงอนุกรมเวลาของภาพถ่ายทั้งหมดเริ่มจากวันที่ 25 สิงหาคม 2555 ถึงวันที่ 24 เมษายน 2556 หรือประมาณ 8 เดือน ซึ่งหลังจากทำการตรวจสอบและแยกลักษณะการสะท้อนวัตถุออกมาระหว่างสัญญาณที่ตกกระทบลงบนเรือบรรทุกสินค้า (Vessel) และแท่นขุดเจาะน้ำมัน (Offshore platform) ดังรูปที่ 3

Capture3

รูปที่ 3 การตรวจสอบและแยกลักษณะการสะท้อนพื้นผิววัตถุออกมาระหว่างสัญญาณที่ตกกระทบลงบนเรือบรรทุกสินค้า (Vessel) และแท่นขุดเจาะน้ำมัน (offshore platform)

จะได้ผลลัพท์ดังรูปที่ 4 ที่อัตราการเคลื่อนตัวเฉลี่ยอยู่ระหว่าง -6 และ +8 มิลลิเมตรต่อปี หรือขนาดการเคลื่อนตัว (Magnitude) 14 มิลลิเมตรต่อปี โดยมีจุดสังเกตุ (Observation point) ที่ได้ทั้งหมด 12 จุด มีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานอยู่ที่ 0.8 ถึง 3.1 มิลลิเมตรต่อปี

Capture4

รูปที่ 4 อัตราการเคลื่อนตัวเฉลี่ยอยู่ที่ -6 ถึง +8 มิลลิเมตรต่อปี โดยมีจุดสังเกต (Observation point) ที่ได้ทั้งหมด 12 จุด

อัตราการเคลื่อนตัวที่ได้จากเทคนิค InSAR เป็นการเคลื่อนตัวในทิศทาง Line of Sight ซึ่งอาจจะมาจากแรงกระทำจากการเคลื่อนตัว (Deformation) เช่น ฐานรากทรุดตัว (Settlement) การใช้งานโครงสร้าง การติดตั้งหรือการเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ ซึ่งรวมไปถึงผลจาก อุหภูมิที่เปลี่ยนแปลงทำให้เกิดการยืดหดตัวของโครงสร้าง โดยการศึกษาต่อไปจะต้องนำปัจจัยต่างๆ ที่จะมีผลต่อการเคลื่อนตัวเช่น แรงกระทำจากน้ำหนักแนวดิ่ง (Gravity Load) แรงกระทำจากสิ่งแวดล้อม (Environmental Load) แรงกระทำจากอุบัติเหตุ (Accidental Load) มาพิจารณาและทำการสร้างแบบจำลองและวิเคราะห์แบบ Nonlinear Deformation Modeling ต่อไป

เอกสารอ้างอิง

[1] Amir, S.A.L., Aobpaet, A., Abd, N.M. & H.M.D., Ami, 2015, Monitoring of Offshore Platform Deformation with Stanford Method of Persistent Scatterer (StaMPS). Proceedings of the 2015 International Conference on Space Science and Communication (IconSpace2015), Malaysia

[2] Matori, A. N., Amir, S. A. L., Harahap, I. S. H., and Perissin, D. (2014). Deformation Monitoring of Offshore Platform Using the Persistent Scatterer Interferometry Technique. Applied Mechanics and Materials. Vol. 567 (2014) pp 325-330.

[3] http://vantage-os.com/portfolio-items/setegap-ventures-petroleum-svp-petronas-carigali-pmo-pulai-a-sand-clean-out-project/

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *