NộI Dung
- Khoan định hướng là gì?
- Tại sao giếng khoan không thẳng đứng?
- Các đơn vị đá được hưởng lợi nhiều nhất từ khoan ngang
- Khoan ngang và bẻ gãy thủy lực trong đá phiến
- Phương pháp khoan
- Một triết lý cho thuê mới và tiền bản quyền
Khoan định hướng dưới thành phố: Khoan định hướng có thể được sử dụng để tiếp cận các mục tiêu không thể khoan bằng giếng thẳng đứng. Ví dụ, có thể không có được giấy phép khoan cho một giếng nằm trong khu vực đông dân cư hoặc trong công viên. Tuy nhiên, một cái giếng có thể được khoan ngay bên ngoài khu vực đông dân cư hoặc công viên và sau đó lái theo hướng để bắn trúng mục tiêu.
Khoan định hướng là gì?
Hầu hết các giếng được khoan để lấy nước, dầu, khí tự nhiên, thông tin hoặc các mục tiêu dưới mặt đất khác là các giếng thẳng đứng - được khoan thẳng xuống trái đất. Tuy nhiên, khoan ở một góc khác với phương thẳng đứng có thể thu được thông tin, bắn trúng mục tiêu và kích thích các hồ chứa theo những cách không thể đạt được với một giếng thẳng đứng. Trong những trường hợp này, một khả năng điều khiển chính xác giếng theo hướng và góc khởi hành từ phương thẳng đứng là một khả năng có giá trị.
Khi khoan định hướng được kết hợp với phá vỡ thủy lực, một số đơn vị đá không có tác dụng khi được khoan thẳng đứng có thể trở thành nhà sản xuất dầu hoặc khí tự nhiên tuyệt vời. Ví dụ như đá phiến Marcellus của lưu vực Appalachian và hệ tầng Bakken của Bắc Dakota.
Giảm thiểu dấu chân: Một mũi khoan có thể được sử dụng để khoan một số giếng. Điều này làm giảm dấu chân của hoạt động khoan. Năm 2010, Đại học Texas tại Arlington đã khoan 22 giếng trên một nền tảng duy nhất. Những giếng này đang hút khí tự nhiên từ khoảng 1100 mẫu bên dưới khuôn viên. Trong vòng đời 25 năm, các giếng dự kiến sẽ tạo ra tổng cộng 110 tỷ feet khối khí đốt tự nhiên. Giải pháp thay thế là khoan nhiều giếng, mỗi giếng cần có máy khoan, ao, đường vào và đường gom.
Tại sao giếng khoan không thẳng đứng?
Khoan hướng và ngang đã được sử dụng để tiếp cận các mục tiêu bên dưới các vùng đất liền kề, giảm dấu chân phát triển mỏ khí, tăng chiều dài của "vùng thanh toán" trong giếng, cố tình giao cắt, xây dựng giếng cứu trợ và lắp đặt dịch vụ tiện ích bên dưới vùng đất nơi đào là không thể hoặc cực kỳ tốn kém.
Dưới đây là danh sách sáu lý do để khoan giếng không thẳng đứng. Chúng được minh họa bằng đồ họa bởi sáu hình vẽ trên trang này.
A) Đánh trúng các mục tiêu không thể đạt được bằng cách khoan dọc.
Đôi khi một hồ chứa được đặt dưới một thành phố hoặc công viên nơi không thể khoan hoặc cấm khoan. Hồ chứa này vẫn có thể được khai thác nếu bệ khoan nằm ở rìa thành phố hoặc công viên và giếng được khoan ở một góc sẽ giao với hồ chứa.
B) Xả một khu vực rộng từ một mũi khoan.
Phương pháp này đã được sử dụng để giảm dấu chân bề mặt của hoạt động khoan. Vào năm 2010, Đại học Texas tại Arlington đã xuất hiện trong bản tin về việc khoan 22 giếng trên một mũi khoan duy nhất sẽ hút khí tự nhiên từ 1100 mẫu bên dưới khuôn viên trường. Trong vòng đời 25 năm, các giếng dự kiến sẽ tạo ra tổng cộng 110 tỷ feet khối khí đốt. Phương pháp này làm giảm đáng kể dấu chân của sự phát triển khí đốt tự nhiên trong khu vực khuôn viên trường.
Tối đa hóa vùng thanh toán: Nếu một giếng thẳng đứng được khoan qua đá hồ chứa dày 50 feet, thì khí hoặc dầu tự nhiên có thể thấm vào giếng thông qua 50 feet tuyến tính của "vùng trả tiền". Tuy nhiên, nếu giếng được chuyển sang ngang (hoặc cùng độ nghiêng với đơn vị đá) và được khoan trong đơn vị đá đó, thì khoảng cách thâm nhập trong vùng thanh toán có thể lớn hơn nhiều. Một số giếng ngang có hơn một dặm thâm nhập vùng trả tiền.
Hồ chứa bị vỡ: Một số hồ chứa có hầu hết các lỗ rỗng ở dạng gãy xương. Các giếng thành công phải thâm nhập vào các khe nứt để có một luồng khí tự nhiên vào giếng. Trong nhiều khu vực địa lý có một hướng gãy chi phối dọc theo đó hầu hết các gãy xương được căn chỉnh. Nếu giếng được khoan vuông góc với mặt phẳng của các khe nứt này, thì số lượng gãy xương tối đa sẽ được thâm nhập.
C) Tăng chiều dài của "vùng thanh toán" trong đơn vị đá đích.
Nếu một đơn vị đá dày năm mươi feet, một giếng thẳng đứng được khoan xuyên qua nó sẽ có một khu vực trả tiền có chiều dài năm mươi feet. Tuy nhiên, nếu giếng được quay và khoan theo chiều ngang qua đơn vị đá trong năm nghìn feet, thì giếng đơn đó sẽ có vùng trả dài năm nghìn feet - điều này thường sẽ dẫn đến tăng năng suất đáng kể cho giếng. Khi kết hợp với thủy lực bẻ gãy, khoan ngang có thể chuyển đổi đá phiến không sinh sản thành đá hồ chứa tuyệt vời.
D) Cải thiện năng suất của giếng trong hồ chứa bị nứt.
Điều này được thực hiện bằng cách khoan theo hướng giao với số lượng gãy xương tối đa. Hướng khoan thường sẽ nằm đúng góc với hướng gãy chi phối. Các lĩnh vực địa nhiệt trong đá gốc granit thường nhận được gần như tất cả các trao đổi nước của họ từ gãy xương. Khoan đúng góc với hướng gãy chi phối sẽ lái giếng thông qua số lần gãy tối đa.
E) Niêm phong hoặc giảm áp lực trong giếng "ngoài tầm kiểm soát".
Nếu một cái giếng nằm ngoài tầm kiểm soát, một "giếng cứu trợ" có thể được khoan để giao với nó. Giếng giao nhau có thể được sử dụng để bịt kín giếng gốc hoặc để giảm áp lực trong giếng ngoài tầm kiểm soát.
F) Cài đặt các tiện ích ngầm nơi không thể đào được.
Khoan ngang đã được sử dụng để lắp đặt các đường ống dẫn khí đốt và điện phải qua sông, băng qua đường hoặc đi dưới thành phố.
Cứu trợ tốt: Nếu một cái giếng có vấn đề và bắt đầu chảy ra khỏi tầm kiểm soát, nó phải được niêm phong ở độ sâu hoặc áp lực phải được giải tỏa. Trong tình huống này, một "giếng cứu trợ" có thể được khoan từ một địa điểm gần đó. Giếng cứu trợ sẽ là một giếng khoan định hướng giao với lỗ khoan của giếng để thoát một phần áp lực hoặc cắm giếng bằng cách bơm xi măng vào lỗ khoan.
Các đơn vị đá được hưởng lợi nhiều nhất từ khoan ngang
Giếng thẳng đứng có thể thoát nước hiệu quả các đơn vị đá có độ thấm rất cao. Chất lỏng trong các đơn vị đá đó có thể chảy nhanh và hiệu quả vào một giếng trong khoảng cách xa.
Tuy nhiên, nơi độ thấm rất thấp, chất lỏng di chuyển rất chậm qua đá và không di chuyển quãng đường dài để đến được một giếng khoan. Khoan ngang có thể làm tăng năng suất trong các loại đá có độ thấm thấp bằng cách đưa giếng khoan gần hơn với nguồn chất lỏng.
Dòng tiện ích: Các dòng dịch vụ tiện ích như cung cấp điện, nước hoặc khí tự nhiên đôi khi được lắp đặt bằng phương pháp khoan định hướng. Phương pháp này được sử dụng khi họ phải băng qua một con đường nơi việc khai quật sẽ phá vỡ giao thông, băng qua một con sông nơi không thể đào hoặc vượt qua một cộng đồng nơi việc lắp đặt bề mặt bằng đào sẽ vô cùng tốn kém và phá vỡ.
Khoan ngang và bẻ gãy thủy lực trong đá phiến
Có lẽ vai trò quan trọng nhất mà khoan ngang đã đóng là phát triển các loại đá phiến khí tự nhiên. Các đơn vị đá có độ thấm thấp này chứa một lượng khí đáng kể và có mặt bên dưới các phần rất lớn của Bắc Mỹ.
The Barnett Shale of Texas, Fayetteville Shale of Arkansas, Haynesville Shale of Louisiana and Texas, và Marcellus Shale of the Appalachian Basin là những ví dụ. Trong các đơn vị đá này, thách thức không phải là "tìm kiếm" hồ chứa; thách thức là thu hồi khí từ các lỗ rỗng rất nhỏ trong một đơn vị đá có độ thấm thấp.
Để kích thích năng suất của giếng trong đá phiến giàu hữu cơ, các công ty khoan theo chiều ngang qua khối đá và sau đó sử dụng thủy lực bẻ gãy để tạo ra tính thấm nhân tạo được mở bằng cát frac. Được thực hiện cùng nhau, khoan ngang và phá vỡ thủy lực có thể tạo ra một giếng sản xuất trong đó một giếng thẳng đứng sẽ chỉ tạo ra một lượng khí nhỏ.
Phương pháp khoan
Hầu hết các giếng ngang bắt đầu ở bề mặt như một giếng thẳng đứng. Quá trình khoan diễn ra cho đến khi mũi khoan cao hơn đơn vị đá mục tiêu vài trăm feet. Tại thời điểm đó, đường ống được kéo từ giếng và một động cơ thủy lực được gắn giữa mũi khoan và ống khoan.
Động cơ thủy lực được cung cấp bởi một dòng bùn khoan xuống ống khoan. Nó có thể xoay bit khoan mà không xoay toàn bộ chiều dài ống khoan giữa bit và bề mặt. Điều này cho phép bit khoan một đường đi lệch khỏi hướng của ống khoan.
Sau khi động cơ được lắp đặt, bit và ống được hạ xuống giếng, và bit khoan một đường dẫn hướng giếng khoan từ dọc sang ngang trong khoảng cách vài trăm feet. Khi giếng đã được định hướng đến góc thích hợp, khoan thẳng tiến hành lại và giếng đi theo đơn vị đá mục tiêu. Giữ giếng trong một đơn vị đá mỏng đòi hỏi điều hướng cẩn thận. Dụng cụ downhole được sử dụng để xác định góc phương vị và hướng khoan. Thông tin này được sử dụng để chỉ đạo mũi khoan.
Khoan ngang là đắt tiền. Khi kết hợp với thủy lực bẻ gãy, một cái giếng có thể tốn gấp ba lần mỗi chân so với việc khoan một cái giếng thẳng đứng. Chi phí tăng thêm thường được thu hồi bằng cách tăng sản lượng từ giếng. Những phương pháp này có thể nhân sản lượng khí tự nhiên hoặc dầu từ giếng. Nhiều giếng có lợi nhuận sẽ thất bại nếu không có các phương pháp này.
Một triết lý cho thuê mới và tiền bản quyền
Trong quá trình sản xuất khí từ một giếng thẳng đứng, khí được tạo ra bên dưới một lô đất duy nhất. Hầu hết các bang có các quy tắc quyền khoáng sản được thiết lập từ lâu, chi phối quyền sở hữu khí đốt được sản xuất từ các giếng thẳng đứng. Khí thường được chia sẻ bởi tất cả các chủ đất trong một khối đất hoặc khoảng cách bán kính từ giếng sản xuất.
Các giếng ngang giới thiệu một biến mới: một giếng duy nhất có thể xâm nhập và tạo ra khí từ nhiều bưu kiện với các chủ sở hữu khác nhau. Làm thế nào để tiền bản quyền từ khí này được chia sẻ công bằng? Câu hỏi này thường được trả lời trước khi khoan thông qua sự kết hợp của các quy tắc của chính phủ và các thỏa thuận chia sẻ tiền bản quyền tư nhân. Tiền bản quyền được chia như thế nào và cách xử lý các chủ đất "giữ" có thể phức tạp hơn so với giếng thẳng đứng.