Obsah
- Čo je to smerové vŕtanie?
- Prečo vyvŕtať studne, ktoré nie sú vertikálne?
- Skalné jednotky, ktoré ťažia z horizontálneho vŕtania najviac
- Horizontálne vŕtanie a hydraulické štiepenie v bridlici
- Metodika vŕtania
- Nová filozofia nájmu a licenčných poplatkov
Smerové vŕtanie pod mestom: Smerové vŕtanie je možné použiť na dosiahnutie cieľov, ktoré nemožno vŕtať zvislou studňou. Napríklad nie je možné získať povolenie na vŕtanie dobre umiestnenej v obývanej oblasti alebo v parku. Avšak studňa by sa mohla vŕtať tesne za obývanou oblasťou alebo parkom a potom by sa mohla nasmerovať tak, aby zasiahla cieľ.
Čo je to smerové vŕtanie?
Väčšina vrtov vyvŕtaných pre vodu, ropu, zemný plyn, informácie alebo iné podpovrchové ciele sú zvislé vrty - vyvŕtané priamo do zeme. Vŕtanie v inom ako vertikálnom uhle však môže získať informácie, zasiahnuť ciele a stimulovať zásobníky spôsobom, ktorý sa nedá dosiahnuť s vertikálnym vrtom. V týchto prípadoch je hodnotnou schopnosťou presne riadiť vrt v smeroch a uhloch, ktoré sa odchyľujú od vertikály.
Ak je smerové vŕtanie kombinované s hydraulickým štiepením, niektoré horné jednotky, ktoré boli pri vertikálnom vŕtaní neproduktívne, sa môžu stať fantastickými producentmi ropy alebo zemného plynu. Príkladmi sú Marcellus Shale z Appalachianskej kotliny a Bakkenská formácia v Severnej Dakote.
Minimalizácia stopy: Jedna vŕtacia podložka sa môže použiť na vŕtanie niekoľkých vrtov. To znižuje stopu vrtných operácií. V roku 2010 vyvinula Texaská univerzita v Arlingtone 22 vrtov na jedinú platformu. Tieto studne odvádzajú zemný plyn z asi 1100 akrov pod kampusom. Očakáva sa, že v priebehu 25 rokov ťažby vyprodukujú celkom 110 miliárd kubických stôp zemného plynu. Alternatívou by bolo vŕtanie mnohých vrtov, z ktorých každá by vyžadovala vŕtaciu podložku, rybník, prístupovú cestu a zbernú linku.
Prečo vyvŕtať studne, ktoré nie sú vertikálne?
Smerové a horizontálne vŕtanie sa používa na dosiahnutie cieľov pod susednými pozemkami, zníženie stopy rozvoja plynového poľa, zväčšenie dĺžky „platenej zóny“ v studni, zámerné pretínanie zlomenín, výstavba reliéfnych vrtov a inštalácia inžinierskych sietí pod zemou, kde výkop je nemožný alebo veľmi drahý.
Nižšie je uvedený zoznam šiestich dôvodov pre vŕtanie ne vertikálnych vrtov. Sú graficky znázornené šiestimi výkresmi na tejto stránke.
A) Zasiahnite terče, ktoré sa nedajú dosiahnuť vertikálnym vŕtaním.
Niekedy sa nádrž nachádza pod mestom alebo parkom, kde je vŕtanie nemožné alebo zakázané. Ak je vŕtacia podložka umiestnená na okraji mesta alebo parku a studňa je vyvŕtaná pod uhlom, ktorý pretína nádrž, môže sa na ňu poklepať.
B) Vypustite širokú plochu z jednej vŕtacej doštičky.
Táto metóda sa používa na zníženie povrchovej stopy vŕtania. V roku 2010 bola Texaská univerzita v Arlingtone uvedená v správach o vŕtaní 22 vrtov na jedinej vŕtacej podložke, ktorá bude odvádzať zemný plyn z 1100 hektárov pod kampusom. Očakáva sa, že v priebehu 25 rokov ťažby vyprodukujú celkom 110 miliárd kubických stôp plynu. Táto metóda významne znížila stopu rozvoja zemného plynu v areáli areálu.
Maximalizovať platenú zónu: Ak je zvislá studňa vyvŕtaná cez hornú nádrž s hrúbkou 50 stôp, potom môže zemný plyn alebo ropa preniknúť do studne cez 50 lineárnych stôp "platenej zóny". Ak je však studňa otočená do vodorovnej polohy (alebo do rovnakého sklonu ako skalná jednotka) a vyvŕtaná v tejto skalnej jednotke, potom môže byť vzdialenosť prieniku v zóne výplaty oveľa väčšia. Niektoré horizontálne vrty majú prieniku cez jednu míľu odmeňovanej zóny.
Zlomená nádrž: Niektoré nádrže majú väčšinu pórovitých priestorov vo forme zlomenín. Úspešné vrty musia preniknúť zlomeninami, aby do vrtu mali prúdiť zemný plyn. V mnohých geografických oblastiach existuje dominantný smer zlomenia, pozdĺž ktorého je väčšina zlomenín zarovnaná. Ak sa vrt vrtá kolmo na rovinu týchto zlomenín, prenikne maximálny počet zlomenín.
C) Zväčšiť dĺžku „platenej zóny“ v cieľovej skalnej jednotke.
Ak je skalná jednotka hrubá päťdesiat stôp, vertikálna vyvŕtaná diera by mala výplatnú zónu, ktorá je dlhá päťdesiat stôp. Avšak, ak je vrt otočený a vyvŕtaný horizontálne cez skalnú jednotku na päť tisíc stôp, potom bude mať táto jediná studňa platovú zónu, ktorá je dlhá päť tisíc stôp - zvyčajne to bude mať za následok výrazné zvýšenie produktivity studne. V kombinácii s hydraulickým štiepením môže horizontálne vŕtanie zmeniť neproduktívne bridlice na fantastické horniny nádrže.
D) Zlepšiť produktivitu vrtov v zlomenej nádrži.
To sa deje vŕtaním v smere, ktorý pretína maximálny počet zlomenín. Smer vŕtania bude obyčajne kolmý na dominantný smer lomu. Geotermálne polia v žulovom podloží obyčajne získavajú takmer všetku svoju výmenu vody zo zlomenín. Vŕtanie v pravom uhle k dominantnému smeru lomu povedie vrt cez maximálny počet zlomenín.
E) Utesnite alebo uvoľnite tlak v jamke „mimo kontroly“.
Ak je studňa mimo kontroly, môže sa vyvŕtať „reliéfna studňa“, ktorá ju pretína. Priesečníková jamka sa môže použiť na utesnenie pôvodnej jamky alebo na zmiernenie tlaku v jamke mimo kontroly.
F) Nainštalujte podzemné inžinierske siete tam, kde nie je možné vykonať výkop.
Horizontálne vŕtanie sa používa na inštaláciu plynových a elektrických vedení, ktoré musia prechádzať cez rieku, prechádzať cez cestu alebo cestovať pod mestom.
Reliéf: Ak má studňa problém a začína vytekať mimo kontroly, musí sa utesniť do hĺbky alebo sa musí uvoľniť tlak. V tejto situácii je možné z blízkeho miesta vŕtať „reliéfnu studňu“. Odľahčovacia studňa bude smerovo vyvŕtaná studňa, ktorá pretína vrt otvoru tak, aby odčerpala časť tlaku alebo aby sa nádobka zasunula čerpaním cementu do otvoru.
Skalné jednotky, ktoré ťažia z horizontálneho vŕtania najviac
Vertikálne vrty môžu efektívne odvádzať horninové jednotky, ktoré majú veľmi vysokú priepustnosť. Kvapaliny v týchto skalných jednotkách môžu rýchlo a efektívne prúdiť do studní na veľké vzdialenosti.
Ak je však priepustnosť veľmi nízka, tekutiny sa pohybujú veľmi pomaly cez skalu a necestujú veľké vzdialenosti, aby dosiahli dobre vyvŕtaný otvor. Horizontálne vŕtanie môže zvýšiť produktivitu v horninách s nízkou priepustnosťou tým, že vrt sa dostane oveľa bližšie k zdroju tekutiny.
Úžitková linka: Vedenia inžinierskych sietí, ako sú vedenia dodávajúce elektrinu, vodu alebo zemný plyn, sa niekedy inštalujú smerovým vŕtaním. Táto metóda sa používa, keď musia prekročiť cestu, kde by výkop narušil dopravu, rieku, kde nie je výkop nemožný, alebo priečne spoločenstvo, kde by povrchová inštalácia vykopávkou bola mimoriadne nákladná a narušujúca.
Horizontálne vŕtanie a hydraulické štiepenie v bridlici
Asi najdôležitejšia úloha, ktorú zohrávalo horizontálne vŕtanie, je pri vývoji bridlicových bridlíc. Tieto horninové jednotky s nízkou priepustnosťou obsahujú značné množstvo plynu a nachádzajú sa pod veľmi veľkými časťami Severnej Ameriky.
Príkladmi sú Barnettova bridlica v Texase, Fayettevilleov bridlica v Arkansase, Haynesvilleov bridlica v Louisiane a Texase a Marcellusov bridlica z Appalačskej kotliny. V týchto skalných jednotkách nie je výzvou „nájsť“ rezervoár; výzvou je získavanie plynu z veľmi malých pórových priestorov v horninovej jednotke s nízkou priepustnosťou.
Na stimulovanie produktivity vrtov v bridliciach bohatých na organické látky spoločnosti vŕtajú horizontálne cez skalnú jednotku a potom pomocou hydraulického štiepenia vytvárajú umelú priepustnosť, ktorá je otvorená frakčným pieskom. Horizontálne vŕtanie a hydraulické štiepenie môžu viesť k produktívnemu vrtu, kde by vertikálna vrta vyprodukovala iba malé množstvo plynu.
Metodika vŕtania
Väčšina vodorovných vrtov začína na povrchu ako vertikálna studňa. Vŕtanie pokračuje, kým vrták nie je niekoľko sto metrov nad cieľovou skalnou jednotkou. V tomto bode je potrubie vytiahnuté zo studne a medzi vrtnú korunku a vrtnú rúrku je pripojený hydraulický motor.
Hydraulický motor je poháňaný prúdom vŕtacieho bahna dole vŕtacou rúrkou. Môže vŕtať vrták bez otáčania celej dĺžky vrtnej rúrky medzi vrtákom a povrchom. To umožňuje vrtáku vyvŕtať dráhu, ktorá sa líši od orientácie vŕtacej rúrky.
Po nainštalovaní motora sa vrták a rúrka spustia späť do vrtu a vrták prechádza dráhou, ktorá riadi vrt vrtu z vertikálnej do vodorovnej polohy vo vzdialenosti niekoľkých stoviek stôp. Akonáhle je vrt nasmerovaný do správneho uhla, vŕtanie v priamom smere pokračuje a vrt sleduje cieľovú skalnú jednotku. Udržiavanie vrtu v tenkej skalnej jednotke vyžaduje starostlivú navigáciu. Na určenie azimutu a orientácie vŕtania sa používajú prístroje s otvorom. Tieto informácie sa používajú na riadenie vrtáka.
Horizontálne vŕtanie je drahé. Ak je vrt kombinovaný s hydraulickým štiepením, môže stáť až trikrát toľko na stopu ako vŕtanie zvislej studne. Dodatočné náklady sa zvyčajne získajú zvýšenou produkciou zo studne. Tieto metódy môžu znásobiť výťažok zemného plynu alebo oleja zo studne. Bez týchto metód by veľa ziskových vrtov bolo neúspechom.
Nová filozofia nájmu a licenčných poplatkov
Pri výrobe plynu zo zvislej studne sa plyn vyrába pod jednou pozemkom. Väčšina štátov už dávno zaviedla pravidlá týkajúce sa práv nerastných surovín, ktorými sa riadi vlastníctvo plynu vyrábaného z vertikálnych vrtov. Plyn často zdieľajú všetci vlastníci pôdy v bloku pôdy alebo v polomerovej vzdialenosti od ťažobného vrtu.
Horizontálne vrty zavádzajú novú premennú: jedna studňa môže prenikať a produkovať plyn z viacerých balíkov s rôznymi majiteľmi. Ako možno spravodlivo zdieľať licenčné poplatky za tento plyn? Na túto otázku sa zvyčajne odpovedá pred vŕtaním prostredníctvom kombinácie vládnych pravidiel a súkromných dohôd o zdieľaní licenčných poplatkov. Ako sa rozdelia licenčné poplatky a ako sa zaobchádza s držiteľmi pôdy, môže byť zložitejšie ako s vertikálnou studňou.