Płuczki iłowe

Bentonitowa (iłowa)

Podstawowym materiałem, użytym do sporządzenia płuczki, jest Bentonit API. Płuczka bentonitowa stosowana jest przede wszystkim do przewiercania najmłodszych utworów geologicznych. Jest łatwa do przygotowania. Do jej wad należy brak odporności na skażenie solami lub jonami wapnia. Płuczka bentonitowa wykorzystywana jest jako suspensja podstawa do przygotowania różnego typu płuczek o określonym składzie.
Podstawowy skład płuczki bentonitowej:

1. Węglan sodu: $3 - 5 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

2. Bentonit API: $40 - 60 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. Polimer do redukcji filtracji (odczynnik skrobiowy lub celulozwy); według potrzeb.

W zależności od konstrukcji otworu, przewiercanych warstw, istnieje możliwość użycia innych dodatków.

Płuczki iłowe

Płuczka solankowa z dodatkiem Attapulgitu

Na bazie solanek można sporządzić płuczkę z dodatkiem attapulgitu. Dodaje się go do solanki na bazie soli kuchennej w ilości $60 - 100 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$. Płuczka tego typu wykorzystywana jest w rekonstrukcji lub likwidacji odwiertów. Do jej zalet należy odporność na skażenia. Wadą tej płuczki jest brak możliwości kontroli filtracji.

Płuczki polimerowe

Potasowa
Potasowo – polimerowa
Potasowo – chlorkowa
Polimerowo – chlorkowa
Glikolowa
Polimerowo – glikolowa

Płuczki polimerowe stosowane są w Polsce do przewiercania przede wszystkim warstw ilastych, wrażliwych na uwodnienie. Opracowano różne receptury płuczek polimerowych, których skład serwisy płuczkowe dobierają w zależności od rodzaju przewiercanych warstw.
Podstawowy skład płuczki potasowej:

1. Bentonit$30 - 70 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

2. Lignit potasowy $30 - 50 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. CMC/odczynnik skrobiowy $10 - 30 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

4. $\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$ $30 - 50 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

5. $\mathrm{K}$$\mathrm{OH}$ $0 -2\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

Płuczka stosowana jest przy przewiercaniu skał łupkowych i ilasto‑łupkowych. Odporność termiczna do $130°\mathrm{C}$. Przy przewiercaniu skał, zawierających gipsy i anhydryty, płuczka wymaga obróbki chemicznej ${\mathrm{K}}_2$${\mathrm{CO}}_3$.
Podstawowy skład płuczki potasowo‑polimerowej:

1. Bentonit $30 - 50 \mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^3$,

2. CMC/odczynnik skrobiowy$30 - 50 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. PHPA $2 - 5 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

Płuczka stosowana jest do przewiercania skał łupkowych, ilasto‑łupkowych, margli, do wiercenia otworów kierunkowych. Płuczka charakteryzuje się odpornością termiczną do $120°\mathrm{C}$ i wysoką odpornością na skażenia. Podstawowy skład płuczki glikolowej:

1. Bentonit $0 - 35 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

2. Xanthan gum $1-5\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. CMC $5-15\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

4. Poliglikol $20-50\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

5. $\mathrm{Na}$$\mathrm{Cl}$$\mathrm{/}$$\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$ $0-200\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$.

Płuczka glikolowa stosowana jest do przewiercania warstw piaskowców laminowanych iłami, skał ilasto‑łupkowych oraz do wiercenia otworów kierunkowych. Charakteryzuje się dużą tolerancją na zawartość fazy stałej. Oddziałuje stabilizująco na ścianę otworu. Wpływa na wzrost prędkości wiercenia.
Skład płuczki polimerowej (stosowanej przede wszystkim na Niżu Polskim):

1. $\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$: $30-80 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$, w zależności od przewiercanego pokładu, jony ${\mathrm{K}}^{+}$ inhibitują pęcznienie warstw ilastych wrażliwych na uwodnienie,

2. $\mathrm{Na}$$\mathrm{Cl}$: $0$ – do nasycenia, sól kamienna dodawana jest w przypadku przewiercania wkładek soli lub w przypadku dowiercenia do pokładów soli,

3. Polimer PHPA: $2-5 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$, polimer dodawany jest w trakcie przewiercania warstw ilastych, wrażliwych na uwodnienie jako polimer kapsułujący,

4. Poliglikol: $20-60\frac{\mathrm{l}}{{\mathrm{m}}^3}$ jako środek zapobiegający hydratacji warstw ilastych, wrażliwych na uwodnienie,

5. CMC LV, Skrobia, PAC L: do obniżenia filtracji płuczki według bieżących potrzeb,

6. PAC R, XCD Polimer: do regulacji reologii płuczki według bieżących potrzeb,

7. Biocyd: według bieżących potrzeb,

8. Detergent wiertniczy: według bieżących potrzeb,

9. Odpieniacz: według bieżących potrzeb,

10. Soda kaustyczna: do regulacji pH płuczki, według potrzeb,

11. Węglan sodu: do regulacji zawartości jonów wapnia – ${\mathrm{Ca}}^{2+}$ w płuczce, według potrzeb,

12. Blokator węglanowy lub baryt: do regulacji gęstości płuczki według potrzeb.

Skład płuczki polimerowo‑glikolowej uzależniony jest od rodzaju przewiercanych skał w danym rejonie, stąd nie ma uniwersalnego składu płuczki.

Płuczki obciążone

Solna obciążona barytem

Płuczka solna, obciążona barytem, przeznaczona jest do przewiercania warstw, charakteryzujących się dużym gradientem ciśnienia. Stosowana jest również przy przewiercaniu pokładów soli oraz iłów plastycznych. Charakteryzuje się wysoką odpornością na jony wapnia i magnezu. Przybliżony skład płuczki solnej obciążonej barytem: Płuczka sporządzana na bazie nasyconego roztworu soli kamiennej – $\mathrm{Na}$$\mathrm{Cl}$.

1. Skrobia, PAC L: do obniżenia filtracji, według bieżących potrzeb,

2. PAC R, XCD Polimer: do regulacji reologii płuczki wiertniczej, według potrzeb,

3. Baryt: do podniesienia gęstości płuczki zgodnie z Projektem Geologiczno - Technicznym Otworu (PGTO),

4. Odpieniacz: według bieżących potrzeb,

5. Soda kaustyczna: do regulacji pH płuczki, według potrzeb,

6. Węglan cynku, Hematyt: do trwałego związania siarkowodoru ${\mathrm{H}}_2$${\mathrm{S}}_{}$ w płuczce (tylko w trakcie przewiercania dolomitu głównego).

Płuczki typu „drill in fluids”

Beziłowa Polimerowa (z blokatorem rozpuszczalnym w kwasie solnym, $\mathrm{H}$$\mathrm{Cl}$)

Jest to płuczka przeznaczona do przewiercania warstw produktywnych, jej cechą główną jest ochrona strefy przyotworowej w najwyższym możliwym stopniu. Płuczka tego typu charakteryzuje się niską filtracją API i jak najniższą filtracją HTHP, w zależności od temperatury na dnie otworu. W płuczce typu „drill in fluids” skład jest zależny od głębokości zalegania, gradientu ciśnienia złożowego oraz właściwości zbiornikowych warstwy produktywnej. Po uwzględnieniu wyżej wymienionych danych, dobierany jest skład płuczki, z wykorzystaniem szerokiej gamy materiałów, wymienionych w spisie materiałów płuczkowych. Nie ma uniwersalnej receptury płuczki typu „drill in fluids”. Podstawowy skład płuczki beziłowej z blokatorami:

1. Roztwór $\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$ (do $50 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$) lub $\mathrm{Na}$$\mathrm{Cl}$ (do $300 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$),

2. Xanthan Gum do $5 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. Skrobia HT (do $20 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$) / PAC LV (do $10 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$),

4. Polimer syntetyczny (do uzyskania filtracji HTHP, jeżeli jest wymagana),

5. Odpieniacz, według bieżących potrzeb,

6. Blokator węglanowy – materiał strukturotwórczy i/lub obciążający.

Płuczka przeznaczona jest do przewiercania warstw gazo‑i roponośnych. Wpływa na ograniczenie uszkodzenia strefy przyotworowej; zapewnia wysoką prędkość wiercenia.

Płuczka krzemianowa

Krzemianowo‑potasowa

Płuczka krzemianowa – jest to płuczka, której głównym składnikiem jest szkło wodne sodowe lub potasowe (krzemian sodu lub potasu), pełniące rolę inhibitora warstw ilastych, wrażliwych na uwodnienie. Płuczka stosowana bardzo rzadko, ze względu na jej wysokie pH (powyżej $11$). Skład płuczki krzemianowo‑potasowej:
Osnową tej płuczki jest suspensja, sporządzona z bentonitu ($4-6\%$)

1. $\mathrm{K}$$\mathrm{OH}$: $1-2 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$ ,

2. PAC LV: $3-5 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. CMC LV: $6-15 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

4. Biopolimer (XCD): $1-2 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

5. $\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$: $30-100 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

6. Krzemian potasu: $1-2 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

7. Upłynniacz nieorganiczny (fosforan): $1-30 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$.

Wadą płuczki krzemianowej jest jej brak odporności na skażenia jonami wapnia i magnezu.

Płuczka krzemianowa

Krzemianowo‑sodowa

Inną odmianą płuczki krzemianowej jest płuczka krzemianowo‑sodowa. Skład płuczki krzemianowo‑sodowej:
Osnową tej płuczki jest suspensja, sporządzona z bentonitu ($4-6\%$)

1. $\mathrm{Na}$$\mathrm{OH}$: $1-2 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

2. PAC LV: $3-5 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

3. CMC LV: $6-15 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

4. Biopolimer (XCD): $1-2 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

5. $\mathrm{Na}$$\mathrm{Cl}$: $150 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$,

6. Krzemian sodu: $50-100 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$.

7. Upłynniacz nieorganiczny (fosforan): $1-30 \frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$.

Wadą płuczki krzemianowej jest jej brak odporności na skażenia jonami wapnia i magnezu.

Solanki organiczne

Mrówczan potasu – $H$$C$$O$$O$$K$

Sól, która pozwala na uzyskanie roztworu niezawierającego fazy stałej, o gęstości do ok. $1,58\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$. Mrówczan potasu jest także wykorzystywany do przygotowania płuczki typu drill‑in‑fluids z małą zawartością fazy stałej. Wysoka cena tej soli ma wpływ na jej ograniczone zastosowanie.

Solanki organiczne

Mrówczan cezu – $H$$C$$O$$O$$C$s

Sól, która pozwala na uzyskanie roztworu nie zawierającego fazy stałej o gęstości do ok. $2,20\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$; na przeszkodzie w powszechnym użyciu tej soli stoi jej cena, która jest kilkukrotnie wyższa od ceny mrówczanu potasu.

Płuczki gazowe

Płuczki aeryzowane

Płuczki, których gęstość obniżana jest przez wprowadzenie niewielkich ilości azotu lub innego gazu. Za utrzymywanie pęcherzyków gazu odpowiedzialna jest substancja budująca strukturę i nadająca lepkość płuczce. Możliwa do uzyskania gęstość od $1,90\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$. Płuczka ta w przypadku braku cyrkulacji może samoistnie uwalniać pęcherzyki gazu.

Płuczki gazowe

Płuczki pianowe

Płuczka wiertnicza z celowo wprowadzoną substancją, tworząca strukturę pianową. Płuczka ta posiada trwale zamknięte pęcherzyki gazu między utworzonymi błonkami. Charakteryzuje się stosunkowo wysoką lepkością i gęstościami od $0,30\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$.

Płuczki gazowe

Płuczka powietrzna

Płuczka, która jest stosowana podczas wiercenia z użyciem młotka wgłębnego. Sprężone powietrze tłoczone przewodem wiertniczym przekazuje energię do roboczego mechanizmu młotka wgłębnego oraz wynosi zwierciny na powierzchnię.

Solanka na bazie chlorku amonu - $\mathrm{N}$$H_4$$\mathrm{Cl}$

Chlorek amonu stosowany jest do przygotowania solanki o gęstości $1,01 – 1,04 \frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$, która wykorzystywana jest przy rekonstrukcji odwiertów, gdy warstwa produktywna zawiera lepiszcze ilaste, w celu zapobieżenia jego hydratacji. Chlorek amonu używany jest zamiennie z $\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$.

Solanka na bazie chlorku potasu - $\mathrm{K}$$\mathrm{Cl}$

Chlorek potasu wykorzystywany jest powszechnie w rekonstrukcjach otworów w postaci $2-5\%$ roztworu o gęstości $1,03 – 1,05 \frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$. Sól potasowa jest stosowana zamiennie z chlorkiem amonu.

Solanka na bazie chlorku sodu - $\mathrm{Na}$$\mathrm{Cl}$

Sól kamienna wykorzystywana jest w rekonstrukcjach, remontach i likwidacjach odwiertów w postaci roztworów o gęstości do $1,20\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$ (roztwór nasycony).

Solanka na bazie chlorku wapnia - $\mathrm{Ca}$${\mathrm{Cl}}_2$

Chlorek wapnia stosowany jest w przypadku potrzeby użycia roztworu niezawierającego fazy stałej,o gęstości w przedziale $1,21 – 1,39 \frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$.

Solanka na bazie węglanu potasu - $K_2$${\mathrm{CO}}_3$

Węglan potasu wykorzystywany jest, gdy zachodzi potrzeba użycia roztworu niezawierającego fazy stałej, o gęstości w przedziale $1,40 – 1,59 \frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$. Wadą węglanu potasu jest jego higroskopijność oraz wytrącanie się węglanu wapnia w kontakcie np. z gipsem lub anhydrytem.