Innhold
- Hva er retningsboring?
- Hvorfor bore brønner som er ikke-vertikale?
- Bergsenheter som drar mest nytte av horisontal boring
- Horisontalboring og hydraulisk brudd i skifer
- Boremetodikk
- En ny leieavtale og royaltyfilosofi
Retningsboring under by: Retningsboring kan brukes til å nå mål som ikke kan bores med en vertikal brønn. Det kan for eksempel ikke være mulig å få en boretillatelse for en brønn som ligger i et befolket område eller i en park. Imidlertid kan en brønn bores rett utenfor det befolkede området eller parken og deretter styres retning for å treffe målet.
Hva er retningsboring?
De fleste brønner som er boret for vann, olje, naturgass, informasjon eller andre mål under overflaten er vertikale brønner - boret rett ned i jorden. Boring i en annen vinkel enn vertikal kan imidlertid skaffe informasjon, treffe mål og stimulere reservoarer på måter som ikke kan oppnås med en vertikal brønn. I disse tilfellene er en evne til å styre brønnen nøyaktig i retninger og vinkler som går fra vertikalen en verdifull evne.
Når retningsboring er kombinert med hydraulisk brudd, kan noen bergsenheter som var uproduktive når de vertikalt ble boret, bli fantastiske produsenter av olje eller naturgass. Eksempler er Marcellus Shale of the Appalachian Basin og Bakken Formation of North Dakota.
Minimer fotavtrykket: Én borekloss kan brukes til å bore en rekke brønner. Dette reduserer fotavtrykket til boreoperasjoner. I 2010 boret University of Texas i Arlington 22 brønner på en plattform. Disse brønnene tapper naturgassen fra ca 1100 dekar under campus. Over en levetid på 25 år forventes brønnene å produsere totalt 110 milliarder kubikkfot naturgass. Alternativet vil være å bore mange brønner, som hver krever borepute, dam, adkomstvei og samlingslinje.
Hvorfor bore brønner som er ikke-vertikale?
Retnings- og horisontalboring er blitt brukt for å nå mål under tilstøtende land, redusere fotavtrykket til gassfeltutvikling, øke lengden på "lønnssonen" i en brønn, bevisst krysse brudd, konstruere avlastningsbrønner og installere nyttetjeneste under land der utgraving er umulig eller ekstremt dyr.
Nedenfor er en liste over seks årsaker til boring av ikke-vertikale brønner. De er grafisk illustrert av de seks tegningene på denne siden.
A) Treffmål som ikke kan nås ved vertikal boring.
Noen ganger er et reservoar plassert under en by eller en park der boring er umulig eller forbudt. Dette reservoaret kan fremdeles tappes hvis boreklossen ligger i utkanten av byen eller parken og brønnen bores i en vinkel som vil krysse reservoaret.
B) Tøm et bredt område fra en enkelt borekloss.
Denne metoden har blitt brukt for å redusere overflatefotavtrykket til en boreoperasjon. I 2010 ble University of Texas i Arlington omtalt i nyhetene for å bore 22 brønner på en enkelt borestokk som skal drenere naturgass fra 1100 dekar under campus. Over en levetid på 25 år forventes brønnene å produsere totalt 110 milliarder kubikkfot gass. Denne metoden reduserte fotavtrykket til utvikling av naturgass i campusområdet betydelig.
Maksimer betalingssonen: Hvis en vertikal brønn bores gjennom en 50 fot tykk reservoarbergart, kan naturgass eller olje sive inn i brønnen gjennom 50 lineære føtter av "lønnssone." Imidlertid, hvis brønnen blir dreid til horisontal (eller den samme helningen som bergensenheten) og boret i den bergartenheten, kan inntrengningsavstanden i lønnssonen være mye større. Noen horisontale brønner har over en kilometer penetrasjon av lønnssonen.
Frakturert reservoar: Noen reservoarer har de fleste av porene sine i form av brudd. Vellykkede brønner må trenge gjennom brudd for å få en flyt av naturgass inn i brønnen. I mange geografiske områder er det en dominerende bruddretning langs hvilken de fleste bruddene er på linje. Hvis brønnen blir boret vinkelrett på planet for disse bruddene, vil et maksimalt antall brudd bli penetrert.
C) Øk lengden på "betalingssonen" innenfor målbergsenheten.
Hvis en steinenhet er femti fot tykk, vil en vertikal brønn som bores gjennom den, ha en lønnssone som er femti meter lang. Imidlertid, hvis brønnen blir dreid og boret horisontalt gjennom bergsenheten i fem tusen fot, vil den ene brønnen imidlertid ha en lønnsone som er fem tusen fot lang - dette vil vanligvis føre til en betydelig produktivitetsøkning for brønnen. Når det kombineres med hydraulisk brudd, kan horisontal boring konvertere uproduktiv skifer til fantastiske reservoarbergarter.
D) Forbedre produktiviteten til brønner i et sprukket reservoar.
Dette gjøres ved å bore i en retning som skjærer et maksimalt antall brudd. Boreretningen vil normalt være vinkelrett på den dominerende bruddretningen. Geotermiske felt i granittgrunnfjell får vanligvis nesten all vannutveksling fra brudd. Boring i rette vinkler mot den dominerende bruddretningen vil føre brønnen gjennom et maksimalt antall brudd.
E) Forsegl eller avlast trykket i en "utenfor kontroll" brønn.
Hvis en brønn er utenfor kontroll, kan en "lettelsesbrønn" bores for å krysse den. Den kryssende brønnen kan brukes til å tette den opprinnelige brønnen eller for å avlaste trykket i brønnen uten kontroll.
F) Installer underjordiske verktøy der utgraving ikke er mulig.
Horisontalboring har blitt brukt til å installere gass og elektriske ledninger som må krysse en elv, krysse en vei eller reise under en by.
Lett godt: Hvis en brønn har et problem og begynner å strømme ut av kontroll, må den forsegles på dybden, eller trykket må lettes. I denne situasjonen kan en "lettelsesbrønn" bores fra et sted i nærheten. Avlastningsbrønnen vil være en retningsboret brønn som skjærer borehullet i problemets brønn for å drenere av noe av trykket eller for å plugge brønnen ved å pumpe sement i boringen.
Bergsenheter som drar mest nytte av horisontal boring
Vertikale brønner kan effektivt drenere bergsenheter som har en veldig høy permeabilitet. Væsker i disse bergsenhetene kan strømme raskt og effektivt over et godt stykke over lange avstander.
Imidlertid, hvor permeabiliteten er veldig lav, flytter væsker veldig sakte gjennom fjellet og reiser ikke lange avstander for å nå en brønnboring. Horisontalboring kan øke produktiviteten i bergarter med lav permeabilitet ved å bringe brønnhullet mye nærmere kilden til væsken.
Verktøyslinje: Servicelinjer som de som leverer strøm, vann eller naturgass blir noen ganger installert ved retningsboring. Denne metoden brukes når de må krysse en vei der utgraving vil forstyrre trafikken, krysse en elv der utgraving er umulig, eller krysser et samfunn der overflateinstallasjon ved utgraving ville være ekstremt dyrt og forstyrrende.
Horisontalboring og hydraulisk brudd i skifer
Den viktigste rollen som horisontalboring har spilt er kanskje i utviklingen av naturgassskiferen. Disse bergartene med lav permeabilitet inneholder betydelige mengder gass og er til stede under veldig store deler av Nord-Amerika.
Barnett-skiferen i Texas, Fayetteville-skiferen i Arkansas, Haynesville-skiferen i Louisiana og Texas, og Marcellus-skiferen i Appalachian Basin er eksempler. I disse bergsenhetene er utfordringen ikke å "finne" reservoaret; utfordringen er å gjenvinne gassen fra veldig bittesmå poresteder i en steinhet med lav permeabilitet.
For å stimulere produktiviteten til brønner i organisk rik skifer, borer selskaper horisontalt gjennom fjellet og bruker deretter hydraulisk brudd for å produsere kunstig permeabilitet som er forsynt med åpent sand. Utført sammen, horisontalboring og hydraulisk brudd kan gjøre en produktiv brønn der en vertikal brønn bare ville gitt en liten mengde gass.
Boremetodikk
De fleste horisontale brønner begynner ved overflaten som en vertikal brønn. Boringen fortsetter til borekronen er noen hundre fot over målbergsenheten. På det tidspunktet trekkes røret fra brønnen og en hydraulisk motor er festet mellom borekronen og borerøret.
Den hydrauliske motoren drives av en strøm av boreslam ned borerøret. Den kan rotere borkronen uten å rotere hele lengden av borerøret mellom borkronen og overflaten. Dette gjør at borkronen kan bore en bane som avviker fra borerørets orientering.
Etter at motoren er installert, senkes borkronen og røret nedover i brønnen, og boren borer en bane som styrer brønnhullet fra vertikalt til horisontalt over noen få hundre fot. Når brønnen har blitt styrt til riktig vinkel, gjenopptas rett frem boringen og brønnen følger målbergsenheten. Å holde brønnen i en tynn bergsenhet krever nøye navigering. Instrumenter med borehull brukes til å bestemme asimut og orientering av boringen. Denne informasjonen brukes til å styre borkronen.
Horisontalboring er kostbart. Når det kombineres med hydraulisk brudd, kan en brønn koste opptil tre ganger så mye per fot som å bore en vertikal brønn. Ekstra kostnadene gjenvinnes vanligvis ved økt produksjon fra brønnen. Disse metodene kan multiplisere utbyttet av naturgass eller olje fra en brønn. Mange lønnsomme brønner ville være feil uten disse metodene.
En ny leieavtale og royaltyfilosofi
Ved produksjon av gass fra en vertikal brønn produseres gassen under en enkelt pakke med eiendommer. De fleste stater har lenge etablerte mineralerettighetsregler som styrer eierskapet til gass produsert fra vertikale brønner. Gassen deles ofte av alle grunneiere i en landblokk eller i en radiusavstand fra den produserende brønnen.
Horisontale brønner introduserer en ny variabel: en enkelt brønn kan trenge gjennom og produsere gass fra flere pakker med forskjellige eiere. Hvordan kan royaltyene fra denne gassen deles? Dette spørsmålet blir normalt besvart før boring gjennom en kombinasjon av myndighetsregler og private avtaler om deling av royalty. Hvordan royalties deles og hvordan "hold-out" grunneiere behandles kan være mer komplisert enn med en vertikal brønn.