Содержание
- Что такое направленное бурение?
- Почему буровые скважины не вертикальные?
- Горные установки, которые больше всего выигрывают от горизонтального бурения
- Горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта в сланцах
- Методика бурения
- Новая философия аренды и роялти
Направленное бурение по городу: Направленное бурение может использоваться для достижения целей, которые не могут быть пробурены вертикальной скважиной. Например, может оказаться невозможным получить разрешение на бурение скважины, расположенной в населенной местности или в парке. Тем не менее, скважина может быть пробурена за пределами населенного пункта или парка, а затем направлена в направлении цели.
Что такое направленное бурение?
Большинство скважин, пробуренных для воды, нефти, природного газа, информации или других подповерхностных объектов, представляют собой вертикальные скважины - пробуренные прямо в землю. Однако бурение под углом, отличным от вертикали, может получить информацию, поразить цели и стимулировать коллекторы способами, которые не могут быть достигнуты с вертикальной скважиной. В этих случаях способность точно управлять скважиной в направлениях и углах, которые отклоняются от вертикали, является ценной способностью.
Когда направленное бурение сочетается с гидроразрывом, некоторые горные породы, которые были непродуктивными при бурении вертикально, могут стать фантастическими производителями нефти или природного газа. Примерами являются сланцы Марцелл Аппалачского бассейна и баккенская свита Северной Дакоты.
Минимизировать след: Одна буровая площадка может быть использована для бурения нескольких скважин. Это уменьшает след буровых работ. В 2010 году Техасский университет в Арлингтоне пробурил 22 скважины на одной платформе. Эти скважины сливают природный газ с около 1100 акров под кампусом. Ожидается, что за 25 лет эксплуатации скважины будут добывать в общей сложности 110 миллиардов кубических футов природного газа. Альтернативой может быть бурение множества скважин, каждая из которых требует буровой площадки, пруда, подъездной дороги и линии сбора.
Почему буровые скважины не вертикальные?
Направленное и горизонтальное бурение использовалось для достижения целей под соседними землями, уменьшения зоны разработки газового месторождения, увеличения длины «зоны добычи» в скважине, преднамеренного пересечения трещин, строительства разгрузочных скважин и установки инженерных коммуникаций под землями, где раскопки невозможны или чрезвычайно дороги.
Ниже приведен список из шести причин для бурения не вертикальных скважин. Они графически проиллюстрированы шестью рисунками на этой странице.
А) Попадание в цели, которых невозможно достичь вертикальным бурением.
Иногда водохранилище находится под городом или парком, где бурение невозможно или запрещено. Этот резервуар все еще может быть повернут, если буровая площадка расположена на краю города или парка, и скважина пробурена под углом, который будет пересекать резервуар.
Б) Слейте широкую область с одной буровой площадки.
Этот метод был использован для уменьшения площади поверхности буровой операции. В 2010 году Техасский университет в Арлингтоне был представлен в новостях для бурения 22 скважин на одной буровой площадке, которая будет отводить природный газ с 1100 акров под кампусом. Ожидается, что за 25 лет эксплуатации скважины будут добывать в общей сложности 110 миллиардов кубических футов газа. Этот метод значительно уменьшил воздействие разработки природного газа на территории кампуса.
Максимизировать зону оплаты: Если вертикальная скважина пробурена в пластовой породе толщиной 50 футов, то природный газ или нефть могут просочиться в скважину через 50 линейных футов «зоны добычи». Однако, если скважина поворачивается в горизонтальное положение (или имеет тот же угол наклона, что и горная порода) и пробурена в этой горной породе, то расстояние проникновения в зону добычи может быть намного больше. Некоторые горизонтальные скважины имеют глубину проникновения более одной мили.
Трещиноватый коллектор: Некоторые коллекторы имеют большую часть порового пространства в виде трещин. Успешные скважины должны проникать в трещины, чтобы в скважину поступал природный газ. Во многих географических районах преобладает направление перелома, вдоль которого выровнено большинство трещин. Если скважина пробурена перпендикулярно плоскости этих трещин, то будет пробито максимальное количество трещин.
C) Увеличьте длину «зоны выплат» в пределах целевого каменного отряда.
Если каменная единица имеет толщину пятьдесят футов, вертикальная скважина, пробуренная в ней, будет иметь зону добычи длиной пятьдесят футов. Тем не менее, если скважина будет повернута и пробурена горизонтально через горную породу на пять тысяч футов, то в этой единственной скважине будет зона добычи длиной пять тысяч футов - это обычно приводит к значительному увеличению производительности скважины. В сочетании с гидроразрывом пласта горизонтальное бурение может превратить непродуктивные сланцы в фантастические пластовые породы.
Г) Повышение продуктивности скважин в трещиноватых коллекторах.
Это делается путем бурения в направлении, которое пересекает максимальное количество трещин. Направление бурения обычно будет перпендикулярно направлению основного перелома. Геотермальные поля в гранитных породах обычно получают почти весь водообмен от трещин. Бурение под прямым углом к доминирующему направлению разрыва приведет скважину через максимальное количество разломов.
E) Уплотните или сбросьте давление в скважине, выходящей из-под контроля.
Если скважина вышла из-под контроля, может быть пробурена «разгрузочная скважина», чтобы пересечь ее. Пересекающаяся скважина может использоваться для герметизации исходной скважины или для сброса давления в неконтролируемой скважине.
F) Установите подземные коммуникации там, где раскопки невозможны.
Горизонтальное бурение использовалось для прокладки газовых и электрических линий, которые должны пересечь реку, пересечь дорогу или проехать под городом.
Облегчение хорошо: Если скважина имеет проблему и начинает выходить из-под контроля, она должна быть загерметизирована на глубине, или необходимо сбросить давление. В этой ситуации «разгрузочная скважина» может быть пробурена с близлежащего участка. Разгрузочная скважина будет скважиной с направленным бурением, которая пересекает ствол проблемной скважины для отвода части давления или для забивания скважины путем закачки цемента в скважину.
Горные установки, которые больше всего выигрывают от горизонтального бурения
Вертикальные скважины могут эффективно осушать горные породы, которые имеют очень высокую проницаемость. Жидкости в этих горных породах могут быстро и эффективно перетекать в скважину на большие расстояния.
Однако там, где проницаемость очень низкая, флюиды очень медленно перемещаются по породе и не проходят большие расстояния, чтобы достичь ствола скважины. Горизонтальное бурение может повысить продуктивность в породах с низкой проницаемостью, значительно приблизив ствол скважины к источнику жидкости.
Сервисная линия: Линии коммунального обслуживания, такие как те, которые обеспечивают электричество, воду или природный газ, иногда устанавливаются путем направленного бурения. Этот метод используется, когда они должны пересечь дорогу, где раскопки могут нарушить движение транспорта, пересечь реку, где раскопки невозможны, или пересечь сообщество, где поверхностные установки раскопками будут чрезвычайно дорогими и разрушительными.
Горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта в сланцах
Возможно, самая важная роль, которую сыграло горизонтальное бурение, заключается в разработке месторождений сланца природного газа. Эти низкопроницаемые горные породы содержат значительное количество газа и присутствуют в очень больших частях Северной Америки.
Например, сланец Барнетт в штате Техас, сланец Фейетвилл в штате Арканзас, сланец Хейнсвилля в Луизиане и Техасе и сланец Марцелла в Аппалачском бассейне. В этих каменных отрядах проблема не в том, чтобы «найти» резервуар; проблема заключается в извлечении газа из крошечных пор в пространстве с низкой проницаемостью.
Чтобы стимулировать продуктивность скважин в сланцах, богатых органическими веществами, компании проводят бурение горизонтально через горную породу, а затем используют гидроразрыв пласта для получения искусственной проницаемости, которая подпирается трещиноватым песком. В сочетании друг с другом горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта могут создать продуктивную скважину, в которой вертикальная скважина дала бы только небольшое количество газа.
Методика бурения
Большинство горизонтальных скважин начинаются на поверхности как вертикальная скважина. Бурение продолжается до тех пор, пока буровое долото не окажется в нескольких сотнях футов над целевой горной единицей. В этот момент труба вытягивается из скважины, и между буровым долотом и бурильной трубой устанавливается гидравлический двигатель.
Гидромотор приводится в движение потоком бурового раствора по бурильной трубе. Он может вращать буровое долото без вращения всей длины бурильной трубы между долотом и поверхностью. Это позволяет долоту сверлить траекторию, которая отклоняется от ориентации бурильной трубы.
После установки двигателя долото и труба опускаются обратно в скважину, и долото пробуривает путь, который направляет ствол скважины от вертикального к горизонтальному на расстояние в несколько сотен футов. После того, как скважина будет направлена под нужным углом, прямолинейное бурение возобновляется, и скважина следует за целевой установкой породы. Хранение скважины в тонком каменном блоке требует тщательной навигации. Скважинные приборы используются для определения азимута и ориентации бурения. Эта информация используется для управления сверлом.
Горизонтальное бурение стоит дорого. В сочетании с гидравлическим разрывом пласта скважина может стоить в три раза больше на фут, чем бурение вертикальной скважины. Дополнительные затраты обычно возмещаются за счет увеличения добычи из скважины. Эти методы могут увеличить добычу природного газа или нефти из скважины. Многие прибыльные скважины были бы неудачными без этих методов.
Новая философия аренды и роялти
При добыче газа из вертикальной скважины газ добывается под одним участком собственности. В большинстве штатов давно существуют правила прав на полезные ископаемые, которые регулируют право собственности на газ, добываемый из вертикальных скважин. Этот газ часто используется всеми землевладельцами на участке земли или в радиусе от добывающей скважины.
Горизонтальные скважины вводят новую переменную: одна скважина может проникать и добывать газ из нескольких участков с разными владельцами. Как можно справедливо разделить роялти от этого газа? На этот вопрос обычно отвечают до бурения через комбинацию правительственных правил и частных соглашений о разделе роялти. Как распределяются роялти и как обращаются с «отстраненными» землевладельцами, может быть сложнее, чем с вертикальной скважиной.