Wiercenie z użyciem płuczki, znane również jako wiercenie obrotowe z płuczką, to podstawowa technika szeroko stosowana w przemyśle wiertniczym, szczególnie w poszukiwaniach ropy i gazu, wierceniach studni wodnych i badaniach geotechnicznych. Proces polega na cyrkulacji specjalnie zaprojektowanej cieczy — powszechnie zwanej "płuczką wiertniczą" — w dół przez rurę wiertniczą, na zewnątrz przez wiertło i z powrotem w górę przestrzeni pierścieniowej między rurą a ścianą otworu wiertniczego.
Ta krążąca "płuczka" to nie tylko brud i woda; to złożona mieszanina cieczy (woda lub olej), glin (takich jak bentonit), polimerów i różnych dodatków chemicznych zaprojektowanych do wykonywania krytycznych funkcji. Skuteczność tego systemu przynosi szereg wyraźnych zalet i wyzwań.
Ciśnienie hydrostatyczne wywierane przez kolumnę płuczki wiertniczej przeciwdziała ciśnieniom formacji, zapobiegając zapadaniu się ścian otworu wiertniczego. Jest to kluczowe w nieskonsolidowanych lub słabych formacjach geologicznych.
Duża prędkość płuczki po wyjściu z wiertła skutecznie podnosi fragmenty skał (urobek) z dna otworu i przenosi je na powierzchnię. To utrzymuje wiertło w czystości i umożliwia ciągłe wiercenie.
Proces wiercenia generuje ogromne ciepło i tarcie w wiertle. Krążąca płuczka chłodzi i smaruje wiertło i kolumnę wiertniczą, znacznie wydłużając ich żywotność operacyjną i zapobiegając uszkodzeniom.
Płuczka osadza cienką, o niskiej przepuszczalności warstwę zwaną "ciastem filtracyjnym" na ścianach otworu wiertniczego. Ta uszczelka minimalizuje utratę płynu z kolumny wiertniczej do otaczającej formacji, co chroni strefy przepuszczalne i oszczędza płuczkę wiertniczą.
Urobek dostarczony na powierzchnię przez płuczkę dostarcza geologom i inżynierom istotnych, bieżących informacji o litologii i potencjalnych wskazaniach węglowodorów w formacjach, które są wiercone.
Gęstość płuczki wiertniczej można dokładnie kontrolować. Używając obciążonych dodatków (takich jak baryt), ciśnienie kolumny płuczki można zwiększyć, aby kontrolować napływy płynów formacyjnych (takich jak ropa, gaz lub woda), zapobiegając w ten sposób niebezpiecznym erupcjom.
To najbardziej znacząca wada. Płuczki na bazie oleju i niektóre płyny na bazie syntetyków mogą być wysoce toksyczne. Wycieki, nieprawidłowe usuwanie urobku i przypadkowe uwolnienia mogą zanieczyszczać glebę i wody gruntowe. Wymagane są surowe przepisy i kosztowne procedury gospodarki odpadami.
System jest złożony i kosztowny. Wymaga znacznego wyposażenia powierzchniowego (zbiorniki na płuczkę, pompy, wstrząsarki, odgazowywacze) i ciągłych dostaw materiałów do płuczki. Koszt zakupu, mieszania i konserwacji płuczki może być bardzo wysoki.
W niektórych przypadkach płuczka wiertnicza może wnikać i uszkadzać skałę zbiornikową, którą próbuje się ocenić. Drobne cząstki lub reakcje chemiczne z formacją mogą zmniejszyć przepuszczalność wokół otworu wiertniczego, potencjalnie upośledzając przyszłą produkcję ze stref ropy lub wody.
Duże ilości zużytej płuczki wiertniczej i zanieczyszczonego urobku wymagają odpowiedniej utylizacji. Często wiąże się to z transportem do specjalistycznych zakładów, obróbką lub wstrzykiwaniem do głębokich studni utylizacyjnych, co zwiększa koszty operacyjne i ślad środowiskowy.
Ścierny charakter płuczki, zwłaszcza gdy zawiera piasek i urobek, może powodować erozję pomp, rur wiertniczych i innych elementów. Ponadto płuczki na bazie wody mogą sprzyjać korozji stalowej kolumny wiertniczej, jeśli nie są traktowane odpowiednimi inhibitorami.
Wiercenie z użyciem płuczki generalnie nie nadaje się do formacji wrażliwych na powietrze, takich jak niektóre pokłady węgla lub łupki, które mogą pęcznieć lub pękać po wystawieniu na działanie wody, prowadząc do niestabilności otworu wiertniczego.
Wiercenie z użyciem płuczki pozostaje kamieniem węgielnym nowoczesnych operacji wiertniczych ze względu na jego niezrównaną skuteczność w zapewnianiu bezpiecznej i wydajnej budowy otworu wiertniczego. Jego zdolność do stabilizacji otworu wiertniczego, usuwania urobku i kontrolowania ciśnień podpowierzchniowych sprawia, że jest on niezbędny. Jednak korzyści te wiążą się ze znacznymi obowiązkami, przede wszystkim dotyczącymi ochrony środowiska, zarządzania kosztami i łagodzenia uszkodzeń formacji. Trwający rozwój bardziej przyjaznych dla środowiska płuczek wiertniczych i zaawansowanych technologii oczyszczania odpadów nadal rozwiązuje te wady, zapewniając znaczenie wiercenia z użyciem płuczki w dającej się przewidzieć przyszłości.
