گل حفاری در مهندسی ژئوتکنیک، به مخلوطی از آب و رس اطلاق می‌گردد، که برای حمل مواد حفر شده در سیستم‌های حفاری، به سطح زمین از آن استفاده می‌شود. گل حفاری غیر از بالا آوردن تراشه‌های زمین کاربردهای دیگری نیز در ته چاه انجام می‌دهد، که عبارتند از خنک کردن و روان کردن مته. علت اینکه بجای آب از گل حفاری استفاده می‌شود این است که خرده سنگ‌های حفاری شده، دارای وزن مخصوص زیادی هستند و با اینکه گل بعلت سرعت زیاد آن‌ها را با خود بالا می‌آورد، ولی باید گرانروی(ویسکوزیته) گل به حدی باشد، که بتواند خرده سنگها را با سهولت و به سرعت، از چاه خارج نماید.
گلی که بدین ترتیب خرده سنگها را از چاه بیرون می‌کشد و بدرون صافی مخصوصی که شبیه غربال است هدایت می‌شود در آنجا خود گل از صافی عبور کرده اما خرده سنگها روی صافی باقی می‌مانند و گل پس از عبور از صافی در مخزنی جمع‌آوری و از آنجا مجدداً بداخل رشته حفاری تلمبه می‌شود. بدین ترتیب جریان دائمی گل از درون کاسه گردان به داخل رشته حفاری و سرمته و از آنجا به فضای بین رشته حفاری و چاه و تا صافی مخزن ادامه پیدا می‌کند.
گل حفاری باعث می‌شود ستون گل حفاری به دیوار چاه فشار آورد و مانع ریزش آن شود. به علاوه بدنه چاه را اندود کرده و منافذ آن را می‌گیرد و دیگر آنکه در مواقعی که مته در اعماق زیاد به لایه گاز یا نفت (در حفاری‌های نفت و گاز) می‌رسد ستون گل مانع می‌شود که گاز یا نفت از منافذ لایه مذکور که ممکن است فشار زیاد هم داشته باشد بروی چاه راه یابد. به همین جهت غلظت و وزن گل حفاری باید بیش از وزن آب و بحدی باشد که بتواند فشار لایه متخلخل مذکور را خنثی کند.
افزودنی های گل حفاری و انواع گل حفاری حدود 80% کل هزینه های یک چاه را در بر می گیرد و می توان از آن به عنوان اصلی ترین عملیات بهره برداری نام برد.
- کارکردهای سیال حفاری:
- برقراری تعادل فشاری
- حمل تراشه ها و مواد حاصل از عملیات حفر توسط مته ، به سطح زمین
- تمیز کردن زیر مته
- خنک سازی و روان کاری مته و رشته حفاری
- آب بندی دیواره چاه
- کنترل خوردگی
- ترکیبات و افزودنی های گل حفاری
یک سیال حفاری معمولی می تواند ترکیبی از آب و خاک رس باشد اما به دلیل کارکردهای متفاوتی که این سیال باید داشته باشد ، مواد افزودنی دیگری نیز به آن افزوده می شود مانند:
- جامدات واکنشی: برای تعیین ویسکوزیته و نقطه عملکرد. دو نوع رس در این نوع سیال مورد استفاده قرار می گیرد : 1.رس بنتونیت 2. رس آتاپولگیت
- جامدات خنثی: برای تعیین دانسیته. جامدات دارای دانسیته پایین شامل شن و chert می شود.
جامدات با دانسیته بالا شامل : (باریت : باریم سولفات BaSO4 )-سولفیدهای سرب -سنگ آهن .
- رقیق کننده ها:این ترکیبات ویسکوزیته را کاهش می دهند.مثل :فسفات ها-کروم لیگنوسولفونات-لیگنیت-سورفکتانت ها-
- غلیظ کننده ها:این ترکیبات ویسکوزیته را افزایش می دهند.مثل :آهک یا سیمان-پلیمرها-توسعه دهنده ها
- پلیمرهای کلوئیدی
- پلیمر بزرگ زنجیر
- کنترل کننده های pH
*تشکیل گچ
در درون چاه به دلیل جنس سنگ و ترکیبات موجود کلسیم سولفات شکل می گیرد که می تواند آثاری همچون لخته شدن رس ، افزایش ویسکوزیته ، از دست رفتن فیلتریت و قوی شدن ژل داشته باشد . برای متمرکز کردن این عمل از کاستیک سودا و کروم لیگنوسولفات استفاده می شود. در برخی موارد نیز می توان از سدیم کربنات استفاده کرد.
از دیگر موادی که مورد اسفاده قرار می گیرد نمک است، نمک باعث افزایش ویسکوزیته ، قوای ژل بنتونیت و کاهش pH می شود. علاوه بر موارد فوق وجود نمک باعث بزرگ شدن سوراخ می شود که به همبن دلیل توصیه می شود از mud اشباع از نمک استفاده شود.
