4.1 Borehole environment สภาวะความดันระหว่างการเจาะและการหยั่งธรณีในหลุมเจาะ เกิดจากปัจจัยสองส่วนคือ - ความดันในชั้นหิน - ความดันของคอลัมน์ของน้ำโคลน

ความดันในชั้นหินเป็นความดันที่เกิดจากของเหลวและก๊าซในชั้นหินอยู่ในสภาพกดอัด (formation pressure) ส่วนความดันของคอลัมน์ของน้ำโคลนขึ้นอยู่กับความลึกและความหนาแน่นของน้ำโคลน โดยปกติในการเจาะหลุมควรพยายามให้ความดันของคอลัมน์ของน้ำโคลนมีค่ามากกว่าความดันในชั้นหินเล็กน้อย

น้ำโคลนในหลุมเจาะซึ่งอยู่ภายใต้สภาวะแรงดันที่มากกว่าความดันภายในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ เพื่อใช้ป้องกันแรงดันภายในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ที่จะดันให้หัวเจาะและเครื่องมือที่ปากหลุมเจาะเกิดการเสียหาย เมื่อหัวเจาะเจาะผ่านชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ (permeable formation) จะเกิดการแทรกตัว (invasion) ของน้ำโคลนเข้าไปในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้

ส่วนผสมในน้ำโคลนซึ่งเป็นของแข็งจะเกิดการสะสมตัวเกาะอยู่ที่ผนังหลุมเจาะบริเวณที่เป็นชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ซึ่งเรียกว่า mud cake ส่วนที่เป็นของเหลวซึ่งเรียกว่า mud filtrate จะไหลเข้าไปในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ดันให้ของไหลที่เคยอยู่ในชั้นหินกักเก็บเดิม ไหลลึกเข้าไปในชั้นหิน

บริเวณภายในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ที่ mud filtrate เข้าไปแทนที่ของไหลเรียกบริเวณนี้ว่า invasion zone เมื่อเวลาผ่านไป mud cake ที่เกาะอยู่ที่ผนังของหลุมเจาะจะมีความหนามากขึ้นจนทำให้การไหลของ mud filtrate เข้าไปในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้น้อยลง

ความลึกที่ mud filtrate สามารถไหลเข้าไปในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่ปัจจัยที่สำคัญได้แก่ สมบัติของน้ำโคลน และ ความแตกต่างระหว่างค่าความดันของน้ำโคลนในหลุมเจาะและความดันภายในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้

บริเวณที่เกิดการแทรกตัวของน้ำโคลน สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ flushed zone และ transition zone

ส่วนที่เรียกว่า flushed zone เป็นส่วนที่ของไหลเดิมที่เคยอยู่ในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ทั้งหมดถูกแทนที่ด้วย mud filtrate ส่วนที่เรียกว่า transition zone เป็นส่วนที่ของไหลเดิมที่เคยอยู่ในชั้นหินน้ำซึมผ่านได้บางส่วนถูกแทนที่ด้วย mud filtrate ถัดจากส่วนที่เป็น invasion zone ซึ่งเป็นบริเวณที่ mud filtrate ไม่สามารถแทรกผ่านเข้าไปได้เรียกว่า virgin zone

โดยปกติแอ่งสะสมตะกอน จะแสดงลักษณะการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามความลึก การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิมักแสดงอยู่ในรูปของ gradient มีหน่วยเป็น OC/100 m หรือ OC/km โดยทั่วไปในแอ่งสะสมตะกอนมีค่า gradient อยู่ระหว่าง 20 ถึง 35 OC/km

ในระหว่างที่มีการเจาะ น้ำโคลนซึ่งทำหน้าที่ระบายความร้อนให้กับหัวเจาะนั้น ยังมีส่วนทำให้อุณหภูมิรอบๆหลุมเจาะลดลงด้วยจนถึงจุดสมดุลย์ระหว่างอุณหภูมิของชั้นหินและอุณหภูมิของน้ำโคลน

หลุมเจาะที่พร้อมจะทำการหยั่งธรณีในหลุมเจาะควรมีสมบัติดังนี้ 1. ความลึกเฉลี่ยประมาณ 6,000 ฟุต แต่อาจอยู่ระหว่าง 1,000 ถึง 20,000 ฟุต 2. เส้นผ่าศูนย์กลางหลุมเจาะประมาณ 9 นิ้ว แต่อาจมีค่าระหว่าง 5 ถึง 15 นิ้ว 3. หลุมเจาะอาจทำมุมเอียงจากแนวดิ่ง 0-5 องศาสำหรับหลุมบนบก และ 20-40 องศาในทะเล

4. อุณหภูมิที่ก้นหลุมเฉลี่ยประมาณ 150 OF แต่อาจอยู่ระหว่าง 100 ถึง 350 OF 5. ความเค็มของน้ำโคลนมีค่าเฉลี่ย 10,000 ppm แต่อาจมีค่าระหว่าง 3,000 ถึง 200,000 ppm 6. น้ำหนักของน้ำโคลนมีค่าเฉลี่ยประมาณ 11 lb/gal แต่อาจอยู่ระหว่าง 9 ถึง 16 lb/gal 7. ความดันที่ก้นหลุมเฉลี่ยประมาณ 3,000 psi แต่อาจอยู่ระหว่าง 500 ถึง 15,000 psi

8. ความหนาของ mud cake ที่ผนังหลุมเจาะในบริเวณชั้นหินน้ำซึมผ่านได้ มีค่าประมาณ 0.5 นิ้ว แต่อาจอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 1 นิ้ว 9. น้ำโคลนอาจแทรกเข้าไปในชั้นหินได้ลึกเพียง 0.1 นิ้วหรืออาจลึกได้ถึง 3 ฟุตจากผนังหลุมเจาะ