流体回転掘削としても知られる泥掘削は、掘削業界、特に石油やガスの探査、井戸、地質工学調査などで広く使用されている基本的な技術です。このプロセスでは、特別に設計された流体 (一般に「掘削泥水」と呼ばれます) をドリルパイプを通って下方に循環させ、ドリルビットを通って外に出て、パイプとボーリング孔壁の間の環状空間を逆流させます。
この循環する「泥」は単なる土や水ではありません。これは、液体 (水または油)、粘土 (ベントナイトなど)、ポリマー、および重要な機能を果たすように設計されたさまざまな化学添加剤の複雑な混合物です。このシステムの有効性は、一連の明確な利点と課題をもたらします。
掘削泥の柱によってかかる静水圧が地層の圧力に対抗し、ボーリング孔の壁の崩壊を防ぎます。これは、固結していない地層や弱い地層では非常に重要です。
ドリルビットから出る泥の高速度により、岩石の破片（切りくず）が穴の底から効率的に持ち上げられ、地表まで運ばれます。これにより、ドリルビットがきれいに保たれ、継続的な貫通が可能になります。
穴あけプロセスでは、ドリルビットに膨大な熱と摩擦が発生します。循環する泥はビットとドリルストリングを冷却して潤滑し、寿命を大幅に延ばし、損傷を防ぎます。
泥はボーリング孔の壁に「フィルターケーキ」と呼ばれる薄くて浸透性の低い層を堆積させます。このシールは、ドリルストリングから周囲の地層への流体の損失を最小限に抑え、浸透性ゾーンを保護し、掘削流体を節約します。
泥によって地表にもたらされた掘削物は、地質学者や技術者に、掘削中の地層の岩相と潜在的な炭化水素ショーに関する重要なリアルタイム情報を提供します。
掘削泥の密度は注意深く制御できます。加重添加剤（重晶石など）を使用することで、泥柱の圧力を高めて地層流体（石油、ガス、水など）の流入を制御し、危険な噴出を防ぐことができます。
これが最も重大な欠点です。油ベースの泥や一部の合成ベースの液体は非常に有毒である可能性があります。流出、掘削した切りくずの不適切な処分、および偶発的な放出は、土壌や地下水を汚染する可能性があります。厳格な規制と費用のかかる廃棄物管理手順が必要です。
システムは複雑で高価です。それには、相当な地表設備 (泥ピット、ポンプ、シェーカー、脱気装置) と泥材料の継続的な供給が必要です。泥の購入、混合、維持にかかる費用は非常に高額になる可能性があります。
場合によっては、掘削泥水が侵入し、評価しようとしている貯留岩そのものに損傷を与える可能性があります。微粒子や地層との化学反応により、坑井周囲の浸透性が低下し、油域または水域からの将来の生産が損なわれる可能性があります。
大量の使用済み掘削泥や汚染された切りくずが発生するため、適切に処分する必要があります。これには、多くの場合、専門施設への輸送、処理、または深層処分井への注入が含まれますが、これらすべてが運用コストと環境フットプリントを増加させます。
泥の研磨性は、特に泥に砂や切り粉が含まれている場合、ポンプ、ドリルパイプ、その他のコンポーネントの浸食を引き起こす可能性があります。さらに、水ベースの泥は、適切な抑制剤で処理しない場合、スチール製ドリルストリングの腐食を促進する可能性があります。
泥掘削は一般に、水にさらされると膨張したり割れたりして坑井が不安定になる可能性がある一部の炭層や頁岩など、空気に敏感な地層には適していません。
泥水掘削は、安全かつ効率的なボーリング孔建設を確保する上で比類のない効果があるため、依然として現代の掘削作業の基礎となっています。坑井を安定させ、切りくずを除去し、地下の圧力を制御するその機能は、不可欠なものとなっています。ただし、これらの利点には、主に環境保護、コスト管理、地層損傷の軽減に関する重大な責任が伴います。より環境に優しい掘削液と高度な廃棄物処理技術の継続的な開発により、これらの欠点に対処し続け、泥水掘削の当面の妥当性が確保されます。
