โดยทั่วไปในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม การขุดเจาะน้ำมันดิบหรือแก๊สธรรมชาติใช้วิธีการหมุนหัวเจาะด้วยความเร็วสูงในการทำลายชั้นหิน ดังนั้นจึงต้องใช้ Drilling Fluid หรือน้ำโคลนสำหรับการเจาะ เพื่อลดความร้อนและหล่อลื่นหัวเจาะ โดยน้ำโคลนจะไหลเวียนจากปากหลุมลงไปในหลุมตลอดเวลาผ่านก้านเจาะ และทำความสะอาดหลุมเจาะโดยการพาหินใต้ดินที่ถูกตัดเป็นเศษเล็กๆขึ้นมาด้านบน อีกทั้ง น้ำโคลนยังทำหน้าที่เป็นชั้นโคลน (mud cake) ปิดกั้นรอยแยกหรือรูพรุนของชั้นหิน เพื่อป้องกันของเหลวไหลเข้ามาในหลุม ควบคุมความดันภายในหลุมเจาะ และศึกษาลักษณะของชั้นหินโดยการวิเคราะห์องค์ประกอบของน้ำโคลนที่ถูกเวียนกลับขึ้นมาจากหลุม
ส่วนประกอบหลักของน้ำโคลน คือ แร่ดินเหนียว (mineral clay) ที่มีน้ำหนักมาก ทำหน้าที่ดันของเหลวไม่ให้พลุ่งขึ้นมาระหว่างการขุดเจาะ ชนิดของน้ำโคลนมีหลายชนิด เช่น water based-drilling mud, oil based-drilling mud, และ foam drilling mud เป็นต้น โดยชนิดที่มีโซเดียมซิลิเกตเป็นส่วนประกอบคือ water based-drilling mud หรือน้ำโคลนที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย เหมาะสำหรับแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมที่มีน้ำแทรกอยู่ระหว่างชั้นหินหรือในรูพรุน
โซเดียมซิลิเกตเป็นสารที่สามารถเกิดเจลได้เมื่อทำปฏิกิริยากับกรด และตกตะกอนเมื่อทำปฎิกิริยากับโลหะไอออน เช่น แคลเซียมไอออน ซึ่งพบมากในชั้นหินใต้ดิน เมื่อโซเดียมซิลิเกตกลายเป็นเจลหรือตกตะกอนจึงทำหน้าที่ปิดกั้นของเหลวจากภายนอก ไม่ให้เข้ามาภายในหลุมเจาะ ปิดรอยแตกร้าวเล็กๆระหว่างการขุดเจาะ และช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางโครงสร้างให้กับหลุมเจาะ
ที่มา:
- Ramsey, M. S. (2019). Practical Wellbore Hydraulics and Hole Cleaning: Unlock Faster, More Efficient, and Trouble-free Drilling Operations. Gulf Professional Publishing.
- Liu, S., & Ott, W. K. (2020). Sodium silicate applications in oil, gas & geothermal well operations. Journal of Petroleum Science and Engineering, 107693.