1. Nâng mùn khoan
Việc tuần hoàn dung dịch khoan trong khoảng không vành xuyến giữa cột cần khoan và giếng khoan đƣa mùn khoan từ đáy lên mặt. Mùn khoan đƣợc giải phóng kịp thời ra khỏi đáy giếng khoan tạo điều kiện thuận lợi cho choòng tiếp xúc một cách liên tục với đất đá ở đáy lỗ khoan và quá trình phá hủy đất đá của choòng sẽ đạt hiệu quả cao hơn. Ba thông số ảnh hƣởng đến hiệu quả rửa sạch khoảng không đó là:
- Vận tốc dung dịch trong khoảng không vành xuyên phụ thuộc vào lƣu lƣợng
bơm dung dich.
- Trọng lƣợng riêng của dung dịch có tác dụng đẩy nổi hạt mùn.
- Độ nhớt có tác dụng giữ hạt mùn, nâng cao hiệu quả nâng hạt mùn lên trên bề
mặt.
2. Giữ hạt mùn khoan ở trạng thái lơ lửng sau khi ngƣng tuần hoàn
Muốn tiếp cần khoan, cần phải ngƣng bơm dung dịch. Trong thời gian này mùn khoan đang nâng lên trong khoảng không vành xuyến và không còn dòng dung dịch kéo lên nữa, hạt mùn có thể bị lắng chìm, gây ra hiện tƣợng kẹt. Chính tính lƣu biến của dung dịch giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng nhờ sự gen hóa khi ngƣng tuần hoàn.
3. Làm mát dụng cụ khoan và giảm ma sát bộ khoan cụ
Dụng cụ khoan bị nóng lên bởi nhiệt độ ở đáy và ma sát cơ học giữa choòng khoan và đất đá chuyển thành nhiệt. Việc tuần hoàn dung dịch đóng vai trò trao đổi nhiệt mà thiết bị trao đổi nhiệt là toàn bộ các hệ thống máng dẫn và các bể chứa dung dịch trên mặt . Mặt khác dung dịch khoan có khả năng làm giảm ma sát giữa bộ khoan cụ và thành giếng khoan. Đôi khi ngƣời ta cải thiện chức năng này bằng cách cho thêm các chất chống ma sát nhƣ dầu hoặc các phụ gia khác.
4. Gia cố thành giếng khoan
Quá trình phá hủy đất đá tạo thành lỗ khoan đã làm mất đi sự cân bằng tự nhiên của các tầng nham thạch và các vỉa sản phẩm. Đất đá ở thành lỗ khoan luôn có xu hƣớng đi vào tâm lỗ khoan, vì vậy có thể gây ra hiện tƣợng sập lở thành giếng nếu nhƣ đất đá liên kết kém ổn định hoặc dầu, khí , nƣớc có thể xâm nhập vào giếng khoan. Để đảm bảo
quá trình khoan diễn ra bình thƣờng ngƣời ta phải tạo nên sự cân bằng áp lực mới bằng cột dung dịch đƣợc bơm vào lỗ khoan. Sự thấm lọc các pha lỏng của dung dịch khoan vào các thành hệ thấm để lại một lớp màng các hạt keo ơ thành giếng khoan. Lớp màng này đƣợc gọi là lớp vỏ sét. Lớp vỏ sét này bám chắc đƣợc là nhờ các sản phẩm đƣợc gọi là chất khử lọc, nó cách ly tầng thấm với giếng khoan tăng độ ổ định thành giếng.
5. Khống chế sự xâm nhập các chất lỏng từ vỉa
Trong quá trình tuần hoàn dung dịch khoan tác động một áp suất thủy tĩnh lên thành hệ có giá trị bằng: Ptt= (at)
Trong đó: – là trọng lƣợng riêng của dung dịch (G/cm3) H- chiều cao cột chất lỏng tại điểm xét (m).
Nếu Ptt < Pv thì chất lƣu từ vỉa sẽ xâm nhập vào giếng khoan có thể dẫn đến hiện tƣợng phun trào. Dung dịch khoan có trọng lƣợng riêng thích hợp đóng vai trò nhƣ một đối áp đầu tiên cho phép khống chế áp suất ở đáy giếng khoan.
Tuy nhiên Ptt cũng gây trở ngại đó là làm tăng độ bền của đá ở đáy, do đó làm giảm vận tốc cơ học khoan.
6. Truyền dẫn công suất cho động cơ đáy.
Đối với một số ứng dụng: khoan định hƣớng, khoan bằng choòng kim cƣơng, ngƣời ta lắp vào bộ khoan cụ một động cơ đáy ( tuabin hoặc động cơ thể tích), nó làm quay dụng cụ phá đá ( và chỉ choòng khoan quay) .Động cơ này làm việc nhờ lƣu lƣợng dung dịch phun vào bên trong bộ khoan cụ. Sự sụt áp do vận hành động cơ đáy sẽ cộng thêm vào tổn thất áp suất trong hệ thống đẩy của bơm.
7. Truyền thông tin dữ liệu địa chất lên bề mặt
Nhờ tuần hoàn mà dung dịch khoan cho các nhà địa chất biết các nguồn thông tin chủ yếu. Mùn khoan nhận đƣợc ở máng nghiêng, dấu vết chất lỏng hoặc khí của các tầng khoan qua phát hiện đƣợc nhờ các bộ cảm biến trên bề mặt. Sự thay đổi tính chất hóa lý của dung dịch ( nhiệt độ, độ pH, ..) cũng là một phần của các kết quả đo , giúp cho nhà địa chất và thợ khoan điều hành công tác hiện trƣờng.