Innehåll
- Vad är riktningsborrning?
- Varför borrbrunnar som är icke-vertikala?
- Stenheter som drar mest nytta av horisontell borrning
- Horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning i skiffer
- Borrmetodik
- En ny leasing- och royaltyfilosofi
Riktningsborrning under stad: Riktningsborrning kan användas för att nå mål som inte kan borras med en vertikal brunn. Det kan till exempel inte vara möjligt att få ett borrtillstånd för en brunn belägen i ett befolkat område eller i en park. Emellertid kan en brunn borras precis utanför det befolkade området eller parken och sedan styra riktningen för att träffa målet.
Vad är riktningsborrning?
De flesta brunnar som borras för vatten, olja, naturgas, information eller andra mål under marken är vertikala brunnar - borras rakt ner i jorden. Borrning i en annan vinkel än vertikal kan emellertid få information, träffa mål och stimulera reservoarer på sätt som inte kan uppnås med en vertikal brunn. I dessa fall är en förmåga att noggrant styra brunnen i riktningar och vinklar som avgår från vertikalen en värdefull förmåga.
När riktningsborrning kombineras med hydraulisk sprickbildning kan vissa bergaggregat som inte var produktiva när de borras vertikalt bli fantastiska producenter av olja eller naturgas. Exempel är Marcellus Shale i Appalachian Basin och Bakken Formation of North Dakota.
Minimera fotavtrycket: En borrkudde kan användas för att borra ett antal brunnar. Detta minskar fotavtrycket för borroperationer. 2010 borrade University of Texas i Arlington 22 brunnar på en enda plattform. Dessa brunnar tappar naturgas från cirka 1100 tunnland under campus. Under en 25-års livstid förväntas brunnarna producera totalt 110 miljarder kubikfot naturgas. Alternativet skulle vara att borra många brunnar, var och en kräver en borrkudde, damm, tillträdesväg och insamlingslinje.
Varför borrbrunnar som är icke-vertikala?
Riktnings- och horisontell borrning har använts för att nå mål under angränsande marker, minska fotavtrycket för gasfältutveckling, öka längden på "betalzonen" i en brunn, medvetet korsa sprickor, konstruera lättnadsbrunnar och installera verktygstjänster under mark där utgrävning är omöjlig eller extremt dyr.
Nedan finns en lista med sex skäl för att borra icke-vertikala brunnar. De illustreras grafiskt av de sex ritningarna på denna sida.
A) Hitmål som inte kan nås genom vertikal borrning.
Ibland finns en reservoar under en stad eller en park där borrning är omöjlig eller förbjuden. Denna behållare kan fortfarande tappas om borrkudden är belägen i utkanten av staden eller parken och brunnen borras i en vinkel som kommer att korsa behållaren.
B) Töm ett brett område från en enda borrkudde.
Denna metod har använts för att reducera ytbottnen hos en borroperation. 2010 presenterades University of Texas i Arlington i nyheterna för att borra 22 brunnar på en enda borrkudde som tappar naturgas från 1100 tunnland under campus. Under en 25-års livstid förväntas brunnarna producera totalt 110 miljarder kubikfot gas. Denna metod reducerade fotavtrycket för naturgasutvecklingen i campusområdet avsevärt.
Maximera lönezon: Om en vertikal brunn borras genom ett 50 fot tjockt reservoarberg kan naturgas eller olja sippra in i brunnen genom 50 linjära fötter i "betalningszon". Men om brunnen vänds till horisontell (eller samma lutning som bergaggregatet) och borras inom denna stenenhet, kan penetrationsavståndet inom betalningszonen vara mycket större. Vissa horisontella brunnar har över en mil av penetrationslön till betalningsområdet.
Frakturerad reservoar: Vissa reservoarer har de flesta av sina porutrymmen i form av sprickor. Framgångsrika brunnar måste tränga igenom sprickor för att få ett flöde av naturgas in i brunnen. I många geografiska områden finns en dominerande sprickriktning längs vilken de flesta av sprickorna är inriktade. Om brunnen borras vinkelrätt mot planet för dessa sprickor kommer ett maximalt antal sprickor att penetreras.
C) Öka längden på "betalzonen" inom målbergsenheten.
Om en stenenhet är femtio meter tjock, skulle en vertikal brunn borras genom den ha en betalningszon som är femtio meter lång. Men om brunnen vänds och borras horisontellt genom bergsenheten i fem tusen fot, kommer den enda brunnen att ha en betalningszon som är fem tusen fot lång - detta kommer vanligtvis att resultera i en betydande produktivitetsökning för brunnen. I kombination med hydraulisk sprickbildning kan horisontell borrning omvandla oproduktiv skiffer till fantastiska reservoarbergarter.
D) Förbättra produktiviteten för brunnar i en spruten reservoar.
Detta görs genom att borra i en riktning som skär ett maximalt antal sprickor. Borrningsriktningen kommer normalt att vara vinkelrätt mot den dominerande sprickriktningen. Geotermiska fält i berggrund i granit får vanligtvis nästan hela deras vattenutbyte från sprickor. Borrning i rät vinkel mot den dominerande sprickriktningen leder brunnen genom ett maximalt antal sprickor.
E) Försegla eller lindra trycket i en "utan kontroll" -brunn.
Om en brunn är ur kontroll kan en "lättnadsbrunn" borras för att korsa den. Den korsande brunnen kan användas för att täta den ursprungliga brunnen eller för att avlasta trycket i den utan kontroll.
F) Installera underjordiska verktyg där utgrävning inte är möjlig.
Horisontell borrning har använts för att installera gas- och elektriska ledningar som måste korsa en flod, korsa en väg eller resa under en stad.
Lätt bra: Om en brunn har ett problem och börjar flyta ut ur kontroll måste den tätas på djupet eller trycket måste avlastas. I denna situation kan en "lättnadsbrunn" borras från en närliggande plats. Avlastningsbrunnen kommer att vara en riktad borrad brunn som skär borrningsproblemet för att dränera bort något av trycket eller för att plugga brunnen genom att pumpa cement i borrningen.
Stenheter som drar mest nytta av horisontell borrning
Vertikala brunnar kan effektivt dränera bergenheter som har en mycket hög permeabilitet. Vätskor i dessa bergsenheter kan flöda snabbt och effektivt i ett brunn över långa avstånd.
Men där permeabiliteten är mycket låg, rör sig vätskor mycket långsamt genom berget och reser inte långa avstånd för att nå en borrhål. Horisontell borrning kan öka produktiviteten i berg med låg permeabilitet genom att föra borrhålet mycket närmare vätskekällan.
Verktygslinje: Servicelinjer som de som levererar el, vatten eller naturgas installeras ibland genom riktningsborrning. Denna metod används när de måste korsa en väg där utgrävning skulle störa trafiken, korsa en flod där utgrävning är omöjlig eller tvärs över ett samhälle där ytanläggning genom utgrävning skulle vara extremt dyr och störa.
Horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning i skiffer
Den kanske viktigaste roll som horisontell borrning har spelat är kanske i utvecklingen av naturgasskiffer. Dessa stenenheter med låg permeabilitet innehåller betydande mängder gas och finns under mycket stora delar av Nordamerika.
Barnett Shale i Texas, Fayetteville Shale i Arkansas, Haynesville Shale i Louisiana och Texas och Marcellus Shale i Appalachian Basin är exempel. I dessa stenenheter är utmaningen inte att "hitta" behållaren; utmaningen är att återvinna gasen från mycket små porutrymmen i en stenenhet med låg permeabilitet.
För att stimulera produktiviteten för brunnar i organiska rika skiffer, borrar företag horisontellt genom klippaggregatet och använder sedan hydraulisk sprickbildning för att producera konstgjord permeabilitet som stöds upp av frac sand. Utfört, horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning kan göra en produktiv brunn där en vertikal brunn endast skulle ha producerat en liten mängd gas.
Borrmetodik
De flesta horisontella brunnar börjar vid ytan som en vertikal brunn. Borrningen fortskrider tills borrkronan är några hundra meter över målstenenheten. Vid den punkten dras röret från brunnen och en hydraulmotor fästs mellan borrkronan och borrröret.
Den hydrauliska motorn drivs av ett flöde av borrslam ner i borrröret. Den kan rotera borrkronan utan att rotera hela borrrörets längd mellan biten och ytan. Detta gör att biten kan borra en bana som avviker från borrörets orientering.
Efter att motorn har installerats sänks biten och röret tillbaka ner i brunnen, och borrningen borrar en bana som styr borrhålet från vertikalt till horisontellt över ett avstånd av några hundra fot. När väl brunnen har styrts till rätt vinkel återupptas borrningen rakt fram och brunnen följer målstenenheten. Att hålla brunnen i en tunn stenenhet kräver noggrann navigering. Nerhålshjälpmedel används för att bestämma azimut och orientering av borrningen. Denna information används för att styra borrkronan.
Horisontell borrning är dyr. I kombination med hydraulisk sprickbildning kan en brunn kosta upp till tre gånger så mycket per fot som borrning av en vertikal brunn. Extrakostnaden återvinns vanligtvis genom ökad produktion från brunnen. Dessa metoder kan multiplicera utbytet av naturgas eller olja från en brunn. Många lönsamma brunnar skulle vara fel utan dessa metoder.
En ny leasing- och royaltyfilosofi
Vid produktion av gas från en vertikal brunn produceras gasen under en enda fastighetspaket. De flesta stater har länge etablerade mineralrättighetsregler som styr ägandet av gas som produceras från vertikala brunnar. Gasen delas ofta av alla markägare i ett landblock eller en radieavstånd från den producerande brunnen.
Horisontella brunnar introducerar en ny variabel: en enda brunn kan tränga igenom och producera gas från flera paket med olika ägare. Hur kan royalties från denna gas delas rättvist? Denna fråga besvaras normalt före borrning genom en kombination av statliga regler och privata avtal om delning av royalty. Hur royalties delas upp och hur "uthåll" markägare behandlas kan vara mer komplicerat än med en vertikal brunn.