การขุดเจาะแนวนอนและการเจาะตามทิศทาง: บ่อก๊าซธรรมชาติ

เนื้อหา

• การเจาะทิศทางคืออะไร
• ทำไมต้องเจาะ Wells ที่ไม่ใช่แนวตั้ง?
• หน่วยหินที่ได้รับประโยชน์มากที่สุดจากการเจาะแนวนอน
• การขุดเจาะแนวนอนและการแตกหักแบบไฮดรอลิกในชั้นหิน
• วิธีการขุดเจาะ
• ปรัชญาการเช่าและค่าลิขสิทธิ์แบบใหม่

เจาะทิศทางใต้เมือง: การเจาะตามทิศทางสามารถใช้เพื่อเข้าถึงเป้าหมายที่ไม่สามารถเจาะด้วยบ่อน้ำแนวตั้ง ตัวอย่างเช่นอาจเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับใบอนุญาตการขุดเจาะสำหรับหลุมที่ตั้งอยู่ภายในพื้นที่ที่มีประชากรหรือภายในอุทยาน อย่างไรก็ตามสามารถเจาะบ่อน้ำนอกพื้นที่ที่มีประชากรหรือสวนสาธารณะแล้วนำทิศทางไปชนกับเป้าหมายได้

การเจาะทิศทางคืออะไร

บ่อน้ำส่วนใหญ่ที่เจาะเพื่อใช้น้ำน้ำมันก๊าซธรรมชาติข้อมูลหรือวัตถุประสงค์อื่น ๆ ของดินเป็นหลุมในแนวดิ่งเจาะลงสู่ดิน อย่างไรก็ตามการเจาะที่มุมอื่น ๆ นอกเหนือจากแนวตั้งสามารถรับข้อมูลเข้าถึงกลุ่มเป้าหมายและกระตุ้นอ่างเก็บน้ำด้วยวิธีที่ไม่สามารถทำได้ด้วยแนวดิ่ง ในกรณีเหล่านี้ความสามารถในการบังคับทิศทางของหลุมและทิศทางที่ถูกต้องจากแนวตั้งนั้นเป็นความสามารถที่มีค่า

เมื่อการขุดเจาะทิศทางรวมกับการแตกหักด้วยไฮดรอลิกบางหน่วยหินที่ไม่ได้ผลเมื่อเจาะในแนวตั้งสามารถกลายเป็นผู้ผลิตน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติที่น่าอัศจรรย์ ตัวอย่างคือ Marcellus Shale ของ Appalachian Basin และ Bakken Formation ของ North Dakota

ลดขนาดรอยเท้า: สามารถใช้แผ่นเจาะหนึ่งแผ่นเพื่อเจาะหลุมจำนวนหนึ่งได้ ซึ่งจะช่วยลดรอยเท้าของการขุดเจาะ ในปี 2010 มหาวิทยาลัยเท็กซัสของอาร์ลิงตันเจาะ 22 หลุมบนแพลตฟอร์มเดียว บ่อน้ำเหล่านี้ระบายก๊าซธรรมชาติจากพื้นที่ 1100 เอเคอร์ข้างใต้วิทยาเขต ตลอดอายุการใช้งาน 25 ปีคาดว่าจะสามารถผลิตก๊าซธรรมชาติได้ทั้งหมด 110 พันล้านลูกบาศก์ฟุต อีกทางเลือกหนึ่งคือการเจาะหลุมจำนวนมากแต่ละแห่งต้องใช้แผ่นเจาะบ่อทางเข้าถนนและแนวรวบรวม

ทำไมต้องเจาะ Wells ที่ไม่ใช่แนวตั้ง?

การเจาะทั้งแบบทิศทางและแนวนอนถูกใช้เพื่อเข้าถึงเป้าหมายใต้พื้นดินที่อยู่ติดกันลดการปล่อยก๊าซของการพัฒนาแหล่งก๊าซธรรมชาติเพิ่มความยาวของ "โซนการจ่าย" ในบ่อบาดาลรอยร้าวรอยแตกสร้างหลุมระบายและจงใจติดตั้ง การขุดเป็นไปไม่ได้หรือมีราคาแพงมาก

ด้านล่างเป็นรายการเหตุผลหกประการสำหรับการเจาะหลุมที่ไม่ใช่แนวดิ่ง ภาพวาดหกภาพในหน้านี้เป็นภาพกราฟิก

A) เป้าหมายการโจมตีที่ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยการเจาะแนวตั้ง

บางครั้งอ่างเก็บน้ำตั้งอยู่ใต้เมืองหรือสวนสาธารณะที่การขุดเจาะเป็นไปไม่ได้หรือต้องห้าม อ่างเก็บน้ำนี้อาจยังคงถูกแตะต้องถ้าแผ่นเจาะตั้งอยู่บนขอบของเมืองหรือสวนสาธารณะและหลุมจะถูกเจาะในมุมที่จะตัดกับอ่างเก็บน้ำ

B) ระบายพื้นที่กว้างจากแผ่นเจาะเดียว

วิธีการนี้ถูกใช้เพื่อลดรอยพื้นผิวของการเจาะ ในปี 2010 มหาวิทยาลัยเท็กซัสของอาร์ลิงตันให้ความสำคัญในข่าวการขุดเจาะ 22 หลุมบนแผ่นเจาะเดียวที่จะระบายก๊าซธรรมชาติจาก 1100 เอเคอร์ภายใต้มหาวิทยาลัย ตลอดอายุการใช้งาน 25 ปีคาดว่าจะผลิตก๊าซได้ทั้งหมด 110,000 ล้านลูกบาศก์ฟุต วิธีนี้ช่วยลดรอยเท้าของการพัฒนาก๊าซธรรมชาติภายในบริเวณมหาวิทยาลัย

ขยายเขตการจ่ายเงินสูงสุด: หากมีการเจาะบ่อน้ำแนวตั้งผ่านหินอ่างเก็บน้ำหนา 50 ฟุตก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันสามารถซึมลงไปในบ่อน้ำผ่าน 50 ฟุตเชิงเส้นของ "เขตการจ่ายเงิน" อย่างไรก็ตามหากหลุมถูกเปลี่ยนเป็นแนวนอน (หรือความเอียงเดียวกับหน่วยหิน) และเจาะในหน่วยหินนั้นระยะทางของการเจาะในเขตการจ่ายอาจสูงกว่ามาก บ่อน้ำแนวนอนบางแห่งมีการเจาะพื้นที่การจ่ายเงินมากกว่าหนึ่งไมล์

อ่างเก็บน้ำร้าว: อ่างเก็บน้ำบางแห่งมีรูพรุนส่วนใหญ่ในรูปแบบของการแตกหัก หลุมที่ประสบความสำเร็จจะต้องเจาะกระดูกหักเพื่อให้ก๊าซธรรมชาติไหลเข้าสู่บ่อ ในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์หลายแห่งมีทิศทางการแตกหักที่เด่นชัดซึ่งการแตกหักส่วนใหญ่อยู่ในแนวเดียวกัน หากมีการเจาะบ่อน้ำในแนวตั้งฉากกับระนาบของการแตกหักเหล่านี้จะมีการเจาะจำนวนสูงสุด

C) เพิ่มความยาวของ "โซนการจ่าย" ภายในหน่วยหินเป้าหมาย

หากหน่วยหินหนาห้าสิบฟุตแนวตั้งที่เจาะทะลุจะมีโซนการจ่ายเงินที่มีความยาวห้าสิบฟุต อย่างไรก็ตามหากหลุมถูกหมุนและเจาะในแนวนอนผ่านหน่วยหินเป็นระยะเวลาห้าพันฟุตจากนั้นหลุมเดียวจะมีโซนจ่ายที่ยาวห้าพันฟุต - ซึ่งมักจะส่งผลให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อรวมกับการแตกหักด้วยไฮดรอลิกการเจาะแนวนอนสามารถเปลี่ยนหินดินดานที่ไม่ก่อให้เกิดผลเป็นหินในอ่างเก็บน้ำ

D) ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของหลุมในอ่างเก็บน้ำร้าว

ทำได้โดยการเจาะในทิศทางที่ตัดกันจำนวนการแตกหักสูงสุด โดยปกติแล้วทิศทางการเจาะจะอยู่ในมุมฉากกับทิศทางการแตกหักที่เด่นชัด ทุ่งความร้อนใต้พิภพในพื้นหินแกรนิตมักจะได้รับการแลกเปลี่ยนน้ำเกือบทั้งหมดจากการแตกหัก การเจาะที่มุมฉากไปยังทิศทางการแตกหักที่เด่นชัดจะช่วยขับบ่อน้ำผ่านการแตกหักสูงสุด

E) ปิดผนึกหรือลดแรงดันในหลุมที่ไม่สามารถควบคุมได้

หากหลุมอยู่นอกการควบคุมคุณสามารถเจาะ "หลุมบรรเทา" เพื่อตัดกัน หลุมตัดสามารถใช้ในการปิดผนึกหลุมเดิมหรือเพื่อลดแรงดันในหลุมควบคุมนอก

F) ติดตั้งระบบสาธารณูปโภคใต้ดินที่ไม่สามารถทำการขุดได้

การขุดเจาะแนวนอนถูกใช้เพื่อติดตั้งแก๊สและสายไฟฟ้าที่ต้องข้ามแม่น้ำข้ามถนนหรือเดินทางภายใต้เมือง

บรรเทาได้ดี: หากหลุมมีปัญหาและเริ่มไหลออกจากการควบคุมจะต้องปิดผนึกที่ระดับความลึกหรือต้องลดความดัน ในสถานการณ์เช่นนี้ "บ่อบรรเทาทุกข์" สามารถเจาะจากสถานที่ใกล้เคียง หลุมระบายจะเป็นหลุมเจาะแบบเจาะทิศทางที่จะตัดปัญหาของหลุมเจาะเพื่อระบายแรงดันออกไปหรือเสียบบ่อน้ำโดยการสูบซีเมนต์ลงในช่องเจาะ

หน่วยหินที่ได้รับประโยชน์มากที่สุดจากการเจาะแนวนอน

หลุมในแนวตั้งสามารถระบายหินหน่วยที่มีการซึมผ่านสูงมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ ของเหลวในหินนั้นสามารถไหลได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล

อย่างไรก็ตามที่การซึมผ่านต่ำมากของเหลวเคลื่อนที่ช้ามากผ่านหินและไม่เดินทางในระยะทางไกลเพื่อไปถึงหลุมที่เจาะ การเจาะแนวนอนสามารถเพิ่มผลผลิตในหินที่มีความสามารถในการซึมผ่านต่ำโดยนำหลุมเจาะที่อยู่ใกล้กับแหล่งที่มาของของเหลวมากขึ้น

สายยูทิลิตี้: บางครั้งอาจมีการติดตั้งสายบริการสาธารณูปโภคเช่นสายส่งไฟฟ้าน้ำหรือก๊าซธรรมชาติโดยการเจาะตามทิศทาง วิธีนี้ใช้เมื่อพวกเขาต้องข้ามถนนที่การขุดจะรบกวนการจราจรข้ามแม่น้ำที่การขุดเป็นไปไม่ได้หรือข้ามชุมชนที่การติดตั้งบนพื้นผิวโดยการขุดจะมีราคาแพงมากและกระทบกระเทือน

การขุดเจาะแนวนอนและการแตกหักแบบไฮดรอลิกในชั้นหิน

บางทีบทบาทที่สำคัญที่สุดที่การขุดเจาะในแนวนอนก็คือการพัฒนาชั้นหินของก๊าซธรรมชาติ หน่วยหินที่สามารถซึมผ่านได้ต่ำเหล่านี้มีก๊าซจำนวนมากและอยู่ใต้ส่วนใหญ่ของทวีปอเมริกาเหนือ

Barnett Shale of Texas, Fayetteville Shale of Arkansas, Haynesville Shale of Louisiana และ Texas และ Marcellus Shale of Appalachian Basin เป็นตัวอย่าง ในหน่วยหินเหล่านี้ความท้าทายไม่ใช่ "ค้นหา" อ่างเก็บน้ำ ความท้าทายคือการกู้คืนก๊าซจากช่องว่างขนาดเล็กมากในหน่วยหินที่มีการซึมผ่านต่ำ

เพื่อกระตุ้นการผลิตของหลุมในหินดินดานที่อุดมด้วยอินทรีย์ บริษัท เจาะตามแนวนอนผ่านหน่วยหินแล้วใช้พร่าพรายไฮดรอลิกในการผลิตการซึมผ่านของเทียมที่ propped เปิดด้วยทราย frac เสร็จสิ้นพร้อมกันการเจาะแนวนอนและการแตกหักแบบไฮดรอลิกสามารถสร้างบ่อน้ำที่มีประสิทธิภาพซึ่งบ่อน้ำตามแนวตั้งจะผลิตก๊าซเพียงเล็กน้อย

วิธีการขุดเจาะ

บ่อน้ำแนวนอนส่วนใหญ่เริ่มต้นที่พื้นผิวในแนวดิ่ง การเจาะดำเนินต่อไปจนกระทั่งดอกสว่านอยู่ห่างจากหน่วยหินเป้าหมายเพียงไม่กี่ร้อยฟุต เมื่อถึงจุดนั้นท่อจะถูกดึงออกจากบ่อน้ำและติดตั้งมอเตอร์ไฮดรอลิกระหว่างสว่านและท่อเจาะ

มอเตอร์ไฮดรอลิกขับเคลื่อนด้วยการเจาะโคลนลงไปตามท่อเจาะ มันสามารถหมุนสว่านได้โดยไม่ต้องหมุนท่อความยาวทั้งหมดระหว่างบิตและพื้นผิว สิ่งนี้จะช่วยให้บิตเจาะเส้นทางที่เบี่ยงเบนจากทิศทางของท่อเจาะ

หลังจากติดตั้งมอเตอร์แล้วบิตและท่อจะถูกลดระดับลงด้านล่างและบิตจะทำการเจาะรูที่เจาะบ่อน้ำจากแนวตั้งถึงแนวนอนในระยะไม่กี่ร้อยฟุต เมื่อนำหลุมไปยังมุมที่เหมาะสมแล้วการเจาะตรงไปข้างหน้าจะดำเนินการต่อและหลุมจะติดตามยูนิตหินเป้าหมาย การรักษาบ่อน้ำในหน่วยหินบาง ๆ นั้นต้องมีการนำทางอย่างระมัดระวัง เครื่องมือ Downhole ใช้เพื่อกำหนดราบและทิศทางของการขุดเจาะ ข้อมูลนี้ใช้เพื่อคัดท้ายดอกสว่าน

การเจาะแนวนอนนั้นมีราคาแพง เมื่อรวมกับการแยกพร่าไฮดรอลิกบ่อน้ำอาจมีราคาสูงถึงสามเท่าต่อการเจาะบ่อน้ำแนวตั้ง ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมมักจะถูกกู้คืนโดยการผลิตที่เพิ่มขึ้นจากหลุม วิธีการเหล่านี้สามารถเพิ่มอัตราผลตอบแทนของก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันจากบ่อได้ บ่อน้ำที่ทำกำไรได้หลายแห่งจะล้มเหลวหากไม่มีวิธีการเหล่านี้

ปรัชญาการเช่าและค่าลิขสิทธิ์แบบใหม่

ในการผลิตก๊าซจากหลุมในแนวตั้งก๊าซจะถูกผลิตภายใต้ทรัพย์สินหนึ่งผืน รัฐส่วนใหญ่มีกฎสิทธิแร่ที่มีมายาวนานซึ่งควบคุมความเป็นเจ้าของของก๊าซที่ผลิตจากหลุมแนวตั้ง ก๊าซมักจะถูกใช้ร่วมกันโดยเจ้าของที่ดินทั้งหมดในบล็อกของที่ดินหรือรัศมีห่างจากหลุมผลิต

หลุมแนวนอนแนะนำตัวแปรใหม่: หลุมเดียวสามารถเจาะและผลิตก๊าซจากหลาย ๆ หีบห่อกับเจ้าของที่แตกต่างกัน ค่าลิขสิทธิ์จากก๊าซนี้สามารถแบ่งปันได้อย่างไร ปกติแล้วคำถามนี้จะตอบก่อนที่จะทำการเจาะผ่านการรวมกันของกฎของรัฐบาลและข้อตกลงการแบ่งปันค่าภาคหลวงส่วนตัว วิธีแบ่งค่าลิขสิทธิ์และวิธีการปฏิบัติต่อเจ้าของที่ดินที่ "ค้างเอาไว้" นั้นซับซ้อนกว่าในบ่อน้ำตามแนวตั้ง