فایل ورد کامل سیالات حفاری؛ مطالعه کاربرد آن‌ها در کاهش هزینه‌ها و بهینه‌سازی فرآیندهای استخراج منابع

فهرست مطالب    
پیش گفتار    7
۱-۱ مقدمه    11
۱-۲ هرز روی سیال حفاری    12
۱-۳ انواع سیالات حفاری    14
۱-۳-۱-۱ معایب سیالات گازی :    15
۱-۳-۱-۲ محاسن سیالات گازی :    16
۱-۳-۲-۱ موارد استفاده اب :    18
ذرات کلوئیدی یا جامد معلق در مایعات ( گل حفاری ) :    19
امولوسیون هیدروکربن های نفتی در اب یا اب در هیدروکربن های نفتی    20
ترکیبی ازدو نوع سیال حفاری    20
۱-۴ سیال حفاری پایه روغنی ( OBF )    21
۱-۵ سیالات حفاری پایه ابی (WBF  )    22
۱-۶ سیال حفاری پایه سنتزی ( SBF )    23
۲-۱ انواع گل های حفاری    24
۲-۱-۱ گل های روغنی ( اساس ترکیبات نفتی ) :    24
گل های امولسیونی پایه ابی :    25
گل های امولسیونی ترکیبات پایه نفتی :    26
گل های رسی :    27
۲-۲ وظایف گل حفاری    29
۲-۲-۱    تمیز کردن چاه :    30
۲-۲-۲  خنک کاری :    33
۲-۲-۳  روان کردن :    34
۲-۲-۴  پر کردن منافذ :    35
۲-۲-۵  کنترل فشار :    36
۲-۲-۶  معلق نگه داشتن    38
۲-۲-۷  ترخیص شن و کنده های حفاری    39
۲-۲-۸  تحمل وزن لوله های حفاری و جداری    40
۲-۲-۹  دریافت اطلاعات    41
۲-۲-۱۰  انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته    42
۲-۳ بنتونیت    43
۲-۴ تهیه گل بنتونیتی    44
۲- ۵ فوائد استفاده از گل حفاری در چاه های نفت و گاز    45
۲-۶ افزودن ملاس    46
۲-۷ انواع رس    49
۲-۸ تعیین ماهیت رس    50
۲- ۹ ذرات کلوئیدی    51
۳-۱ انواع تینر    52
۳-۱-۱ تینرهای معدنی    53
۳-۱-۲ تینرهای الی    56
۳-۲ مهمترین تینرهای ساخته شده    58
۴-۱ حفاری تحت تعادل    60
۴-۲ روش های حفاری با هوا    62
۵-۱ مقدمه    65
۵- ۲ زمینه (سابقه) میدان    67
۵-۳ انتخاب مته وهیدرولیک    68
۵-۴ مایع حفاری    70
۵-۵ نتایج استفاده از سیال حفاری    73
۵-۶ بالا بردن ROP    76
۵-۷ خلاصه کارهای انجام شده در چاه ها    77
۵-۸ نتیجه    79
۶-۱ مقدمه    80
۶-۲ سیستم های تصفیه گل حفاری    82
۶-۲-۱ سیستم Solid Control    82
۶-۲-۲ سیستم Zero Discharge    85
۶-۳ بازیافت گل های حفاری پایه روغنی الوده به اب سازند    86
۶-۴ کاهش حجم پسماند و افزایش بازیافت و چرخه مجدد پساب حفاری    89
۶-۵ به حداقل رساندن حجم باطله حفاری به کمک نرم افزار شبیه ساز    91
۶-۶ به حداقل رسانی حجم باطله ها توسط دستگاه های فراوری و تکنولوژی اختصاص داده شده برای کاهش باطله و بازیافت مواد برای چرخه و استفاده مجدد  (Envirocenters)    93
۶-۷  کاربرد خشک کن ورتیکال بسکت جهت تطبیق با مقررات زیست محیطی    94
۶-۸ تشریح سیستم    95
۶-۹ سیستم اداره سیال    98
۶-۱۰ نتیجه گیری    100
اختصارات:    102
شکل شماتیک خشک کن ورتیکال بست    104
منابع    106
۷- ریاض خراط ” بررسی تاثیرات نمک و نوع بنتونیت مصرفی روی رفتار    106

گل حفاری         ”    106

پیش گفتار

امروزه علم سیال شناسی و نیز مهندسی گل وسعت وگستردگی زیادی پیدا کرده است بطوریکه در حال حاضر این رشته به صورت تخصصی و فنی در مقاطع دکتری تحت عنوان مهندسی گل تدریس می شود .
در طی عملیات حفاری چه در صنایع نفت و چه در صنعت معدنکاری مهمترین عوامل و فاکتورها در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده سیال حفاری می باشد زیرا با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی که هر یک از سیالات دارند به پیشرفت عملیات کمک شایانی می کنند . به عنوان مثال از طریق گل می توان به نوع سازند زمین شناسی که در حال حفر شدن است پی برد و یا از بروز اتفاقات بسیار مخرب و خطرناک همچون فوران چاه جلوگیری کرد .
اولین چاه نفتی مربوط می شود به ژوئن سال ۱۸۵۹ که در کنار یک چشمه نفتی در پنسیلوانیا حفر شد و در ۲۷ اوت همان سال در عمق ۲۱ متری به نفت رسید . این چاه توسط شخصی به نام ادوین دریک حفر شد و او اولین کسی بود که نفت را از چاهی که با وسایل مکانیکی ساده حفر شده بود استخراج کرد . به نوعی می توان گفت که جرقه ایجاد صنعت گل از همان سالها زده شد و تا به حال پیشرفت و ترقی قابل توجهی نموده است .
در چاه های نفتی به علت عمق زیاد و وجود فشارهای ئیدروستاتیکی بالا و نیز
فشارهای زمین ایستایی (over burden pressure ) باید از سیالاتی استفاده کرد که چندین خواص شیمیایی مختلفی داشته باشند تا بتوان از این سیال برای چندین هدف مختلف استفاده کرد به عنوان مثال باید وزن آن توانایی کنترل طبقات را داشته باشد و یا بتواند به خوبی مته حفاری را روغنکاری و خنک کند و نیز به مخزن نفتی ما آسیبی نرساند و راحت بتواند توسط پمپ های گل ، پمپ شود یا به عبارتی دیگر گرانروی آن به اندازه ای باشد که فشار به پمپ های گل وارد نسازد .
گل های حفاری از طریق پمپ به رشته لوله های حفاری وارد می شود و با سرعت بسیار زیاد از سر نازل های مته به درون چاه می ریزد و از فضای بین رشته لوله  حفاری و دیواره چاه ( فضای آنالوس ) به سطح زمین منتقل می شود . وقتی که گل به سطح زمین می رسد گل قبل از بازگشت به مدار بررسی سرندهایی ریخته می شود که توسط آن ها ذراتی که در اثر حفاری سازند وارد گل شده اند خارج می شود . این سرندها بر اساس اندازه ذرات ، مش بندی شده اند . به عنوان مثال برای جدا کردن ، ذرات رس بر روی سرندی به نام shale shaker ریخته می شود و بعد در تانکی به نام mud tank ذخیره می شوند . بر اساس ترکیباتی که دارد تصفیه می شود و مجددا به
مدار گردش گل باز می گردد .
 از روی ترکیباتی که گل زمان خارج شدن از چاه دارد می توان تا حدود زیادی به مطالبی پیرامون چاه پی برد از آن جمله می توان از میزان گاز درون گل و یا میزان آب گل حفاری و نیز نوع جامداتی که در آن وجود دارند به اطلاعاتی هرچند مختصر ولی بسیار مهم پی برد .
با توجه به مطالبی که ذکر شد به خاطر اهمیت و حساسیتی که این مقوله دارد تلاش های بسیاری برای پیشرفت این صنعت می شود .
در این تحقیق سعی شده است  انواع سیالات حفاری معرفی شود و همچنین نقش کلیدی هر یک از آن ها در طی عملیات حفاری تعیین شود تا با استفاده از هر یک از آن ها در زمان مشخص بتوان هزینه های حفاری را کاهش دهیم و راندمان عملیات را بالا ببریم .
همچنین در پایان این تحقیق پروژه های عملی و اجرا شده ای که با مؤفقیت به اتمام رسیده اند آورده شده است تا نمونه عملی خوبی برای اجرای هر چه بهتر عملیات حفاری به دست متخصصان باشد            

                                                                                                     
۱-۱ مقدمه
سیال حفاری به گاز ، مایع و یا گلی که در سیستم حفاری جریان دارد گفته می شود . سیال های حفاری که اساسا برای ایجاد ایمنی ، بالا بردن بازدهی ، کارآیی و افزایش بهره وری اقتصادی در حفاری به ویژه حفاری چاه های نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند به طور کلی به سه گروه گازها ، مایعات و گل حفاری تقسیم می شوند . هر یک از انواع سیالات حفاری دارای مزایا و محاسنی می باشند بنابراین انتخاب بهترین و کارآترین سیال حفاری به عوامل چندی بستگی دارد . برای انتخاب بهترین و مناسب ترین سیال حفاری می توان تمامی فاکتورهای مؤثر را مشخص نموده و به هر یک از آنها بر اساس یک سیستم امتیاز دهی به هر یک از این فاکتورها امتیازی را نسبت داده و در نهایت بر اساس مجموع امتیازات حاصله از تاثیر فاکتورهای مختلف سیال بیشترین امتیاز را به عنوان مناسب ترین سیال حفاری انتخاب کرد . فاکتورهای موثر بر عملیات حفاری شامل نوع و روش حفاری ، نوع و جنس لایه های سنگی ، حمل و نقل، میزان هزینه و تاثیر بر روی محیط زیست می باشند .     
۱-۲ هرز روی سیال حفاری
از جمله مشکلات در ارتباط با سیال حفاری، هرزروی آن و تحمل هزینه های سنگین ناشی از آن است . هرزروی سیال حفاری وارد شدن حجم قابل توجهی از این سیال به درون سازندی که حفاری می گردد می باشد . هرزروی زمانی رخ می دهد که تراوایی سازند به اندازه کافی است یا حفره ها و شکستگی های موجود در سازند چنان بزرگ هستند که بوسیله مواد جامد موجود در گل مسدود نمی شوند . هرزروی سیال حفاری ممکن است از مقدار خیلی کم تا خیلی زیاد متغیر باشد . هزینه های اضافی سالیانه و اتلاف وقت دکل حفاری به واسطه مشکلاتی از این قبیل بالغ بر میلیون ها دلار میگردد . در نتیجه توجه به بهینه کردن عملیات حفاری و نیاز به کاهش هزینه های مرتبط با هرزروی سیال حفاری ضروری به نظر می رسد  . نتایج تجربی حاصل از مقابله با هرزروی سیال حفاری در یک سازند نمی تواند بعنوان یک راه حل عمومی در رفع مشکلات مشابه در مناطق دیگر مورد استفاده قرار گیرد . در چنین شرایطی روش های گوناگون که ترکیبی از علم و تجربه می باشند بسته به نوع هرزروی که می تواند جزئی یا کلی باشد به کار گرفته می شوند . لذا بدین منظور بعضی از روش های کاربردی خاص سریعا بدون توجه به جنبه های اقتصادیشان و اثرات آن بر روی سازند مورد استفاده قرار می گیرند .
 هرزروی سیال حفاری علاوه بر تحمیل هزینه های اضافی جهت تهیه و جایگزینی مجدد گل در حین عملیات حفاری باعث وارد آمدن صدمات جدی به یک مخزن می گردد . بسیاری از مخازن به علت صدمات وارده بصورت شیمیائی مورد درمان قرار می گیرند . این درمان که با اسیدزنی به مخزن صورت می گیردعلاوه بر اتلاف وقت مستلزم هزینه های اضافی بوده و حتی ممکن است در درمان مخزن نتایج مطلوبی نداشته باشد. 
۱-۳ انواع سیالات حفاری
سیالات حفاری به طور کلی به پنج گروه زیر تقسیم می شوند :
۱-۳-۱    گازها : گازهای عمده مورد مصرف در حفاری ، هوا ، گاز طبیعی و نیتروژن و دی اکسیدکربن می باشند . امکان بکارگیری نیتروژن و دی اکسیدکربن درحال بررسی و تحقیق است که نتایج اولیه بدست آمده از آن امیدوارکننده نبوده است . تنها گازی که در عمل از آن استفاده می شود هوا است . هوا ، سبک،ارزان و بهترین تمیزکننده است ضمن آنکه به دیواره چال نیز آسیب نمی رساند و سرعت انتقال خرده ریزه های حفاری با هوا زیاد است و به همین دلایل در حفاری انفجاری از هوا استفاده می شود . اما در همه موارد حفاری نمی توان از هوا استفاده کرد به عنوان مثال در حفاری های اکتشافی و حفاری های عمیق با ماشین های چرخشی از هوا استفاده نمی شود . 

۱-۳-۱-۱ معایب سیالات گازی :
الف : ترکیب هوا با گاز متان ( در صورتی که ۵ تا ۱۵ درصد ترکیب هوا را تشکیل دهد) موجب انفجار خواهد شد . در نتیجه استفاده ازآن محدود است.
ب : وجود اکسیژن و انیدرید کربنیک در هوا باعث خوردگی یا فرسایش ابزار آلات حفاری می شود .
ج : به دلیل کمی وزن مخصوص گازها کنترل فشار طبقات زیر زمین تقریبا امکان پذیر نیست .
د : به دلیل پائین بودن چگالی انتقال قطعات درشت حفاری به عنوان نمونه های مغزه ای توسط هوا به سختی انجام می گیرد .
س : برای رفع مشکلات ناشی از شیل کاربرد ندارد .
ص : حفاری با هوا همراه با گرد و غبار زیاد است مخصوصا اگر در آن سیلیس و اندازه آن کمتر از ۰۵/۰ میلیمتر باشد چنانچه گرد و غبار حذف نشود علاوه بر ایجاد مشکلاتی برای تعمیر و سرویس ماشین شرایط کار نیز برای برای حفار یا حفاران دشوار خواهد شد .
۱-۳-۱-۲ محاسن سیالات گازی :
حفاری با گازها سریع انجام می شود . میزان هرز روی سیال حفاری کم است و طبقات حفاری شده با هوا از کمترین ضایعات برخوردارند .
۱-۳-۲    مایعات : مایعاتی که به عنوان گل حفاری مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از : آب خالص ، آب نمک و نفت خام .
بعد از هوا تقریبا آب به دلیل گرانروی و چگالی کم آن مناسب ترین سیال حفاری برای ایجاد چال در شرایط عادی است . حفاری از میان ماسه سنگ توسط آب خالص موجب انبساط و ازدیاد حجم رس موجود در ماسه سنگ می شود که سبب مسدود شدن منافذ سنگ می گردد . این فرآیند بخصوص در چاه های نفت اهمیت ویژه ای دارد زیرا باعث عدم ورود نفت از ماسه سنگ به چاه می شود . آب نمک موجب انبساط کمتر رس با توجه به آب خالص می شود . در مواردی ممکن است اساس سیال آب باشد اما روغن به آن اضافه شده باشد یا برعکس در این شرایط سیال به حالت امولسیونی در می آید . افزودن روغن به آب به دلیل ایجاد خاصیت جلادهندگی به سیال است .  
۱-۳-۲-۱ موارد استفاده آب :
الف : جرم مخصوص سیال حفاری برای کنترل فشار طبقات زیرزمین کافی باشد .
ب : چاه از داخل سنگ های نامقاومی چون شیل عبور نکند البته مشکلات حفاری در شیل ها را می توان با اضافه کردن موادی نظیر cypan  ( نوعی ماده شیمیائی ) و مواد دیگر به گل حفاری کاهش داد .
مزیت آب نمک نسبت به آب معمولی این است که وجود نمک در آب ( به میزان ۱۰ درصد ) باعث افزایش وزن مخصوص و ایجاد فشار هیدروستاتیکی بیشتر می گردد .
نفت خام فشار هیدروستاتیکی کمتری نسبت به آب خالص و آب نمک ایجاد می کند که علت آن چگالی کمتر نفت خام می باشد و از آن در در مورد فشار غیر نرمال ( فشار کمتر از ۴۳۳/۰ پوند بر اینچ مربع به ازای هر فوت ) استفاده می شود .
۱-۳-۳    ذرات کلوئیدی یا جامد معلق در مایعات ( گل حفاری ) :
 یک گل مخصوص به صورت مخلوطی مانند سیمان می باشد که قسمت عمده آن را آب و مایعات دیگر تشکیل داده و برای افزایش چگالی و گرانروی سیال حفاری به منظور کنترل فشار طبقات به آن مقداری بنتونیت و یا مواد دیگر اضافه می کنند . چگالی این نوع سیالات حفاری معمولا ۱ تا ۲۵/۱ گرم بر سانتیمتر مکعب است.
۱-۳-۴    امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب یا آب در هیدروکربن های نفتی
۱-۳-۵    ترکیبی ازدو نوع سیال حفاری
۱-۴ سیال حفاری پایه روغنی ( OBF )
سیال پایه روغنی دارای گازوئیل، نفت معدنی یا روغن های دیگر به عنوان فاز پیوسته، به همراه آب به عنوان فاز پراکنده است. دیگر اجزای ترکیب کننده: باریت ها، رس ها، امولسیفایر، کلرید کلسیم، لیگنیت و دیگر مواد افزودنی هستند. استفاده از گل حفاری پایه روغنی سبب کاهش فعل و انفعالات بین سیال حفاری و مواد معدنی سازند می شود. بدین ترتیب قطعات جدا شده کمتر به قطعات ریزتر تبدیل می شوند و در نتیجه کارایی جداسازی مواد گل حفاری افزایش می یابد.
در گل های حفاری با پایه نفتی، سیال متداول گازوئیل است که دارای ویسکوزیته قابل توجه بوده و دارای حلالیت کم در سیستم حفاری است، اما با این حال گازوئیل سمی است و اثرات مضر محیطی گل حفاری با پایه گازوئیل از گل حفاری با پایه آبی بیشتر است. حجم میانگین پسماند سیال پایه روغنی ? هزار تا ? هزار بشکه برای هر چاه تخمین زده می شود. در بسیاری از حالت های عملیات دریایی، این پسماند برای تخلیه در خشکی و یا چرخه مجدد به ساحل انتقال داده می شود.
۱-۵ سیالات حفاری پایه آبی (WBF  )
آب متداولترین و عمده ترین سیالی است که به عنوان پایه برای گل های حفاری به کار می رود. چون آب فاقد خصوصیات شیمیایی و فیزیکی مورد نیاز برای همه نیازهای گل حفاری است، چندین مواد افزودنی دیگر برای تغییر خصوصیات آن به کار گرفته می شود، سیال حفاری پایه آبی، یک سیال حفاری قراردادی است که در آن آب فاز پیوسته است و مواد جامد داخل آن دارای معلق بودن متوسط است، چه روغن حضور داشته باشد و چه حضور نداشته باشد. آب مورد استفاده نیز می تواند آب شیرین یا آب شور باشد. سیالات حفاری پایه آبی نسبتاً ارزان و عموماً غیررسمی هستند. عموماً این سیالات شامل بیش از ?? درصد آب هستند که مواد افزودنی از قبیل بنتونیت، باریت، رس ها، لیگنوسولفونات، لیگنیت، کاستیک سودا، مواد جامد سازند و مواد ویژه افزودنی به آن اضافه می شود. سیالات حفاری پایه آبی، بسته به عمق چاه بین ?? هزار تا ?? هزار بشکه باطله برای هر چاه تولید می کنند.

۱-۶ سیال حفاری پایه سنتزی ( SBF )
سیالات پایه ترکیبی (Synthetic) که به تازگی گسترش یافته اند، با همان کارایی سیالات روغنی ولی با اصلاحات در ترکیبات تجزیه ناپذیر و مواد سمی و آسیب رسان به محیط زیست توانسته اند کارنامه قابل قبولی در مقایسه با دیگر سیالات حفاری به دست آورند. ترکیب سیال سنتزی از هیدروکربن اشباع شده (غیر آروماتیک) با بیشتر کمپلکس های مولکولی از قبیل استات ها، اترها و استرها، درجه بندی می شود. سیالات پایه سنتزی به عنوان یک امولسیون که در آن مایع سنتزی فاز پیوسته را شکل می دهد، در حالی که آب شور به عنوان فاز پراکنده مفید است، فرمولبندی می شود. سیستم های سیال پایه سنتزی احتیاج به حجم و رقت زیاد ندارد و در نتیجه حجم سیال مورد استفاده کاهش می یابد.
۲-۱ انواع گل های حفاری
۲-۱-۱ گل های روغنی ( اساس ترکیبات نفتی ) :
 ترکیب اصلی اینگونه گل های حفاری را هیدروکربن های نفتی تشکیل می دهد مخصوصا آنهایی که از نقطه اشتعال بالایی دارند که در آن ذرات جامد بصورت معلق است . این گل ها بیشتر برای ماسه سنگ ها مورد استفاده قرار می گیرند زیرا موجب خسارت کمتری به ماسه سنگ می گردد . در حفاری داخل شیل ها نیز درصورتی که به دلیل فشار هیدروستاتیکی زیاد در داخل آن حفره ایجاد شود از این نوع گل به دلیل وزن مخصوص کمتر استفاده می شود .

۲-۱-۲    گل های امولسیونی پایه آبی :
 در این کونه گل های حفاری معمولا هیدروکربن های نفتی به صورت قطره به درون آب پخش و اضافه می گردد که مقدار آن به طور معمول ۱۰ تا ۱۵ درصد حجم گل حفاری را تشکیل داده و در صورت لزوم این مقدار به ۵۰ درصد نیز می رسد . اضافه کردن هیدروکربن های نفتی ( بویژه گازوئیل ) موجب افزایش خاصیت جلادهندگی گل حفاری می شود . رس و ذرات جامد دیگر می توانند به این گونه گل ها اضافه شوند . اساس این گل ها را آب نمک یا آب خالص می تواند تشکیل دهد . وجود روغن باعث شفافیت و جلا دادن سرمته ، وزنه اضافی و لوله حفاری می شود و بدین طریق موجب کاهش چسبندگی ذرات حفاری به دندان های مته و رشته لوله حفاری می شود مخصوصا در سیستم حفاری چرخشی لوله حفاری سریعتر می چرخد و در مجموع سرعت چال زنی با اینگونه گل حفاری افزایش می یابد .
۲-۱-۳     گل های امولسیونی ترکیبات پایه نفتی :
ترکیب اصلی این گل ها را هیدروکربن های نفتی تشکیل می دهد که آب به مقدار کم به آن اضافه می شود . این گونه گل ها برای سنگ نمک و انیدرید بسیار مناسب می باشند . ترکیب دو سیال حفاری در مواردی به کار برده می شود که از هوای فشرده جهت کاهش دادن فشار هیدروستاتیکی سیال استفاده شود . در این شرایط نه تنها به هدر رفتن سیال حفاری کاهش می یابد بلکه سرعت چال زنی نیز افزایش می یابد
۲-۱-۴    گل های رسی :
ذرات کلوئیدی عمدتا از جنس رس می باشند . رس ها انواع متعددی دارند . بعضی از رس ها می توانند سیالات حفاری را متورم و سفت و غلیظ کنند حال آنکه بعضی دیگر به سرمته و لوله های حفاری می چسبند . هر دو نوع از رس های مذکور از سرعت حفاری می کاهند و یا به گونه ای عملیات حفاری را پیچیده می کنند بنابراین تعیین وانتخاب یک رس متورم کننده یا غلیظ کننده و یا ترکیبی از هر دو مهم است .
۲-۲ وظایف گل حفاری
گل حفاری ده وظیفه را یکجا انجام می دهد :
۱-    تمیز کردن ته چاه و انتقال قطعات حفر شده از ته چاه به سطح زمین
۲-     خنک کاری مته و لوله های حفاری که موجب افزایش کیفیت و عمر سرمته می شود .
۳-     روان کردن مته لوله های حفاری و شفافیت و جلا دادن به رشته لوله های حفاری که باعث تسریع در انتقال آن ها می شود .
۴-     اندود کردن دیواره چاه وجلوگیری از ریزش
۵-     کنترل فشارهای زمین
۶-     معلق نگه داشتن کنده ها و مواد وزن افزای گل به هنگام خاموشی پمپ
۷-     ترخیص شن و کنده های حفاری در روی الک لرزان
۸-     تحمل بخشی از لوله های حفاری و لوله های جداری
۹-     به حداقل رسانیدن ضایعات وارد بر سازندهای مجاور چاه و ارائه حداکثر اطلاعات پیرامون آنها
۱۰-     انتقال توان هیدرولیک پمپها به مته
۲-۲-۱    تمیز کردن چاه :
 هنگامیکه گل حفاری از نازل های مته با فشاری زیاد وارد چاه می شود باعث تمیز کردن و حمل کردن تمامی کنده ها می شود گل حفاری حاوی قطعات و ذرات حفر شده و خرد شده بعد از صاف شدن مجددا قابل استفاده خواهد بود . در هنگام بالا آمدن کندیات نیروی جاذبه بر آنها تاثیر می گذارد و در نتیجه عاملی برای سقوط آنها می شود . در این حالت باید سرعت صعودی گل از سرعت سقوط ذرات بیشتر باشد تا بتوان انتظار رسیدن کندیات را به سطح زمین داشت .
slip velocity یا سرعت سقوط ذرات بستگی به شکل هندسی و وزن مخصوص آنها از یک سو و از سوی دیگر به گرانروی تیکسوتراپی وزن و سرعت گل در آنالوس دارد . توانایی گل در تمیز نگه داشتن ته چاه و انتقال کنده های حفاری به سطح زمین بستگی به عوامل متعددی دارد . بهترین این عوامل عبارتند از :
سرعت گل در آنالوس ، وزن گل و گرانروی آن ، سرعت گل در قسمتهای مختلف آنالوس به نوبه خود بستگی به ظرفیت پمپهای گل و سرعت آنها و نیز به اندازه قطر پایپ و drill collar و نیز چاه دارد .معمولا این متغیرها را طوری تنظیم می کنند که سرعت گل را در آنالوس بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ فوت در دقیقه شود .

هر چقدر وزن گل زیاد باشد یعنی مقدار ذرات جامد در گل زیاد باشد ظرفیت حمل گل افزایش می یابد زیرا طبق قانون اجسام شناور و غوطه ور هرگاه جسمی درون سیالی غوطه ور باسد از طرف سیال نیرویی رو به بالا یعنی خلاف جهت جاذبه به جسم وارد می شود که بزرگی این نیرو بسته به وزن مخصوص جسم و شکل هندسی آن و نیز وزن مخصوص سیال دارد. ( نیروی بویانسی )
گرانروی نیز روی حمل کندیات به سطح زمین توسط گل تاثیر دارد هر چه میزان این گرانروی زیاد باشد توانایی آن برای حمل ذرات بیشتر است .دوران لوله حفاری نیز روی توانایی گل در انتقال کنده ها اثر می گذارد .
با توجه به‌اینکه گرانروی تابعی از درجه حرارت و فشار می‌باشد، بنابراین برای‌بررسی حمل کنده‌های حفاری به سطح زمین باید توزیع درجه حرارت و گرادیان‌فشار در مسیر حرکت گل تعیین شود. و برای نوشتن معادلات مربوط به تعیین‌فشار و درجه حرارت ، دانستن معادله حرکت گل حفاری الزامی می‌باشد. باتوجه به خصوصیات فیزیکی گل، معادله حرکت بینگهام که تطابق خوبی با گل‌حفاری دارد، به عنوان معادله حرکت گل حفاری انتخاب شده است . برای‌تعیین گرادیان فشار ابتدا افت فشار گل در مسیر حرکت تعیین شده است وسپس با در نظر گرفتن فشار حاصل از پمپ و فشار ئیدرواستاتیک گرادیان ‌فشار در طول مسیر محاسبه شده است .

 برای تعیین توزیع درجه حرارت ،ضرایب انتقال حرارت بین مسیر رفت و برگشت و همچنین بین مسیر برگشت‌و زمین با استفاده از معادلات تجربی تعیین شده است و سپس با استفاده‌از نوشتن معادلات موازنه انرژی در مسیر حرکت گل حفاری، توزیع درجه‌حرارت در مسیر بدست آورده شده است . با مشخص شدن مقادیر فشار و درجه‌حرارت در طول مسیر، مقدار گرانروی بصورت تابعی از عمق مشخص شده‌است . سپس با تعیین نیروهای وارد بر کنده‌های حفاری معلق در گل، سرعت‌سقوط یا صعود کنده‌ها تعیین می شود
۲-۲-۲  خنک کاری :
در اثر چرخش مته ها تماس آن با سازند یا لوله های جداری باعث افزایش حرارت در مته ها و لوله های حفاری می شود که این مسئله اگر کنترل نشود ، از آنجائیکه سازندهایی توانایی انتقال حرارت را در این حد را از خود ندارند باعث می شود که مته بسوزد و نیز دز برخی موارد باعث سوراخ شدن لوله های حفاری نیز می شود .
گرمایی که در اثر اصطکاک سر مته و رشته لوله های حفاری با سنگ ایجاد می شود توسط سیال حقفاری جذب می گردد . مقدار جذب آن به حجم سیال حفاری که به درون چال به جریان می افتد و به گرمای ویژه آن بستگی دارد . قصور در جلا دادن مته و بالاخص لوله حفاری موجب نیاز به افزایش انرژی جهت انتقال لوله های حفاری و ایجاد انرژی لازم در سرمته می شود که این افزایش غیر عادی باعث کاهش عمر سرمته می شود . هر چند آزمایش و معیار مشخصی جهت اندازه گیری خاصیت جلادهندگی سیالات حفاری وجود ندارد اما استفاده از گازوئیل و به طورکلی هیدروکربن های نفتی موجب افزایش خاصیت جلادهندگی سیال حفاری می شود لذا در شرایطی از حفاری که جلا دادن مته ضروری است باید به ترکیب گل روغن اضافه نمود یا از گل های روغنی استفاده کرد .  
۲-۲-۳  روان کردن :
گلهای حفاری نیز تا حدودی به روان کردن مته اثر می گذارند و رسی که در گلهای حفاری مورد استفاده قرار می گیرد علاوه بر دیگر خواصشان دارای خاصیت روان کنندگی نیز هستند در حالیکه فشار وزن اضافی بر روی مته ها زیاد باشد حتی این مواد نمی توانند از فرسایش یاتاقان های مته جلوگیری کنند در این حالت کاربرد روان کننده های فشار قوی می توانند در حل مشکل موثر باشند .
همچنین جلوگیری از فرسایش یا خوردگی رشته لوله های حفاری از دیگر کارهای گل حفاری است که این کار با اضافه کردن هیدروکربن های نفتی و یا ترکیبات شیمیائی همچون کرومات یا دی کرومات سدیم به گل حفاری امکان پذیر می باشد .

۲-۲-۴  پر کردن منافذ :
پر کردن منافذ ریز دیواره چال با ذرات جامد یا کلوئیدی گل حفاری موجب جلوگیری از به هدر رفتن آب گل حفاری می شود . چنانچه منافذ ریز و یا شکاف دیواره چال بیش از اندازه بزرگ باشد به نحوی که ذرات جامد گل حفاری قادر به اشغال یا پرکردن آن نباشد در اینصورت نه تنها آب بلکه مقداری گل حفاری نیز به هدر می رود . انتخاب گل حفاری به نوع ماشین و شرایط حفاری بستگی دارد ضمن آنکه به همانند سایر مسائل مربوط به مهندسی فاکتور اقتصادی می تواند از عوامل تعیین کننده باشد . گل حفاری در سرعت حفاری روی طبقات مجاور و رشته لوله حفاری تاثیر می گذارد . جلوگیری از فرسایش یا خورندگیرشته لوله حفاری از دیگر عواملی است که باید با گل حفاری انجام شود که معمولا این کار با اضافه کردن هیدروکربنهای نفتی و یا ترکیبات شیمیائی همچون کرومات یا دی کرومات سدیم به گل حفاری امکانپذیر است .
۲-۲-۵  کنترل فشار :

یکی دیگر از وظایف گل کنترل فشارهای طبیعی سازندها می باشد زیرا که در حین حفاری با سازندهایی برخورد می کنیم که احتمال وجود آب یا نفت یا گاز در آنها می باشد در نتیجه با انتخاب وزن گل مناسب باید در برابر این فشار ایستادگی کنیم . اگر فشار هیدروستاتیک از فشار سازند بیشتر باشد باعث خرد شدن دیواره و نفوذ گل می شود و اگر فشار سازند از فشار هیدروستاتیک بیشتر باشد باعث ایجاد فوران در چاه می شود . فشاری که گل حفاری در ته چاه ایجاد می کند برابر است با حاصل ضرب وزن مخصوص گل در ضخامت یا ارتفاعی از چاه که توسط گل اشغال شده است .
گل حفاری توسط فشار هیدروستاتیکی که از رابطه زیر بدست می آید طبقات زیرین را کنترل می کند و از ورود آن به داخل چاه جلوگیری می کند .