Come funzionano i fluidi di perforazione?

La perforazione di pozzi più profondi, più lunghi e più impegnativi è stata resa possibile da miglioramenti nelle tecnologie di perforazione, compresi fluidi di perforazione più efficienti ed efficaci. I fluidi di perforazione, noti anche come fango di perforazione, vengono aggiunti al foro di trivellazione per facilitare il processo di perforazione sospendendo le talee, controllando la pressione, stabilizzando la roccia esposta, fornendo galleggiabilità, raffreddamento e lubrificazione.

Come funzionano i fluidi di perforazione?

Già nel terzo secolo a.C., i cinesi stavano usando fluidi di perforazione, sotto forma di acqua, per aiutare a permeare il terreno durante la perforazione di idrocarburi. Il termine "fango" è stato coniato quando a Spindletop negli Stati Uniti i trapani gestivano una mandria di bovini in un campo annacquato e utilizzavano il fango risultante per lubrificare il trapano.

Mentre la tecnologia e la chimica dei fluidi di perforazione sono diventate molto più complesse, il concetto è rimasto lo stesso. I fluidi di perforazione sono essenziali per il successo della perforazione, sia per massimizzare il recupero sia per ridurre al minimo il tempo necessario per ottenere il primo olio.

Scopi del fluido di perforazione

Durante la perforazione, vengono ovviamente creati tagli, ma di solito non rappresentano un problema fino a quando la perforazione non si interrompe perché una punta di trapano richiede la sostituzione o un altro problema. Quando ciò accade e non vengono utilizzati fluidi di perforazione, le talee riempiono nuovamente il foro. I fluidi di perforazione vengono utilizzati come strumento di sospensione per evitare che ciò accada. La viscosità del fluido di perforazione aumenta quando il movimento diminuisce, consentendo al fluido di avere una consistenza liquida quando si verifica la perforazione e quindi si trasforma in una sostanza più solida quando la perforazione si è fermata. Le talee vengono quindi sospese nel pozzo fino a quando il trapano viene nuovamente inserito. Questa sostanza gelatinosa si trasforma di nuovo in un liquido all'avvio della perforazione.

I fluidi di perforazione aiutano anche a controllare la pressione in un pozzo compensando la pressione degli idrocarburi e le formazioni rocciose. Agenti di pesatura vengono aggiunti ai fluidi di perforazione per aumentare la sua densità e, quindi, la sua pressione sulle pareti del pozzo.

Un'altra importante funzione dei fluidi di perforazione è la stabilizzazione delle rocce. Additivi speciali sono utilizzati per garantire che il fluido di perforazione non sia assorbito dalla formazione rocciosa nel pozzo e che i pori della formazione rocciosa non siano intasati.

Più lungo è il pozzo, più è necessario il tubo di perforazione per perforare il pozzo. Questa quantità di tubo di perforazione diventa pesante e il fluido di perforazione aggiunge galleggiabilità, riducendo lo stress. Inoltre, il fluido di perforazione aiuta a ridurre l'attrito con la formazione rocciosa, riducendo il calore. Questa lubrificazione e raffreddamento aiuta a prolungare la durata del trapano.

Tipi di fluidi di perforazione

I fluidi di perforazione sono a base di acqua, olio o sintetici e ogni composizione offre soluzioni diverse nel pozzo. Se la formazione rocciosa è composta da sale o argilla, è necessario adottare le misure adeguate affinché i fluidi di perforazione siano efficaci. Infatti, un ingegnere del fluido di perforazione supervisiona la perforazione, aggiungendo additivi per fluidi di perforazione durante tutto il processo per ottenere una maggiore galleggiabilità o ridurre al minimo l'attrito, qualunque sia la necessità.

Oltre a considerare la composizione chimica e le proprietà del pozzo, un ingegnere del fluido di perforazione deve anche tenere conto dell'impatto ambientale quando prescrive il tipo di fluido di perforazione necessario in un pozzo. I fluidi di perforazione a base di olio possono funzionare meglio con una roccia più salata. In genere si ritiene che i fluidi di perforazione a base d'acqua influenzino meno l'ambiente durante la perforazione offshore.

Anche lo smaltimento dei fluidi di perforazione dopo l'uso può essere una sfida. I recenti progressi tecnologici hanno stabilito metodi per il riciclaggio dei fluidi di perforazione.