Il fluido di perforazione, detto anche ‘fango’, è un fluido a base di acqua, olio o gas, rappresenta uno dei fattori chiave per la buona riuscita di un pozzo e ha una forte incidenza sul costo totale delle operazioni, soprattutto per le normative relative al suo smaltimento. La scelta del fluido è dettata dalle caratteristiche delle formazioni da attraversare, dalla loro perforabilità e reattività all’acqua e dai problemi di smaltimento del fluido esausto. I fluidi di perforazione devono svolgere, tra le altre, le seguenti funzioni.
Bilanciamento della pressione di formazione
Questa funzione ha il fine di impedire l’ingresso in pozzo di fluidi di strato. Ciò si ottiene mantenendo la pressione idrostatica della colonna di fango sempre più alta della pressione dei pori, regolando la densità del fango. Solitamente quest’ultima è mantenuta maggiore del 5-10% rispetto alla densità necessaria per controbilanciare le pressioni previste, creando una pressione differenziale tra foro e formazione; la pressione idrostatica non deve comunque mai superare la pressione di fratturazione delle formazioni già perforate.
Ostacolo al franamento delle pareti del pozzo
La pressione idrostatica del fango costituisce una sorta di sostegno temporaneo, poichè riequilibra parzialmente le tensioni esistenti nelle rocce prima della perforazione. Inoltre, in corrispondenza di rocce permeabili il fango crea il ‘pannello’, una sorta di intonaco sulle pareti del foro che stabilizza ulteriormente il pozzo. Il pannello si forma per separazione della parte colloidale del fango da quella liquida, che invece penetra nella formazione, a causa della pressione differenziale. Un buon pannello deve essere tenace, sottile e impermeabile, e non deve ridurre il diametro del foro, aumentando il rischio di prese di batteria.
Blocco della ricaduta dei cutting quando si arresta la circolazione
Un buon fluido di perforazione, passando dallo stato di moto alla quiete, deve gelificare rapidamente per rallentare o bloccare la ricaduta dei cutting in sospensione. Se ciò non avviene, la batteria di perforazione potrebbe incastrarsi per la sedimentazione dei cutting a fondo foro. La proprietà di alcuni fluidi di for- mare un ammasso gelatinoso se in quiete, e di tornare allo stato liquido se in moto, è detta ‘forza di gel’, ed è tipica di numerosi fanghi a base di bentonite. Una gelificazione troppo veloce ostacola però l’efficacia di separazione dei cutting sui vibrovagli in superficie.
Raffreddamento e lubrificazione delle attrezzature di perforazione
In particolare dello scalpello e della batteria di perforazione, che presentano fenomeni di strisciamento in numerosi punti del foro.
Limitazione del danneggiamento degli strati mineralizzati
Durante la creazione del pannello, il filtrato penetra radialmente nella formazione generando una ‘zona invasa’, in cui la permeabilità relativa all’olio o al gas diminuisce; qualora siano presenti minerali argillosi, si può avere anche una diminuzione della permeabilità della formazione. Al fine di evitare invasioni troppo estese, è possibile regolare le proprietà del fango in modo che si formi rapidamente un pannello sottile e impermeabile.
Fonte di informazioni geologiche e stratigrafiche
Il campionamento e l’analisi dei cutting separati al vibrovaglio, il monitoraggio dei gas disciolti nel fango e il controllo delle sue variazioni chimico-fisiche costituiscono una parte fondamentale dell’indagine geologica di cantiere, che fornisce preziose indicazioni sull’andamento della perforazione.