Περιεχόμενο
- Τι είναι η κατευθυντική διάτρηση;
- Γιατί τρυπάνια που δεν είναι κάθετα;
- Rock μονάδες που επωφελούνται περισσότερο από την οριζόντια διάτρηση
- Οριζόντια διάτρηση και υδραυλική θραύση σε φυσαλίδες
- Μεθοδολογία γεωτρήσεων
- Μια νέα μίσθωση και φιλοσοφία δικαιωμάτων
Κατευθυντήριες γεωτρήσεις κάτω από την πόλη: Η κατευθυντική διάτρηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη στόχων που δεν μπορούν να τρυπηθούν με ένα κατακόρυφο φρεάτιο. Για παράδειγμα, ενδέχεται να μην είναι δυνατή η απόκτηση άδειας γεώτρησης για μια καλά τοποθετημένη περιοχή σε μια κατοικημένη περιοχή ή μέσα σε ένα πάρκο. Ωστόσο, ένα πηγάδι θα μπορούσε να τρυπηθεί λίγο έξω από την κατοικημένη περιοχή ή πάρκο και στη συνέχεια κατευθύνεται κατευθυντικά για να χτυπήσει το στόχο.
Τι είναι η κατευθυντική διάτρηση;
Τα περισσότερα πηγάδια για νερό, πετρέλαιο, φυσικό αέριο, πληροφορίες ή άλλους επιφανειακούς στόχους είναι κατακόρυφα πηγάδια - τρυπημένα κατ 'ευθείαν κάτω στη γη. Ωστόσο, η διάτρηση υπό γωνία διαφορετική από την κάθετη μπορεί να λάβει πληροφορίες, να χτυπήσει στόχους και να διεγείρει τις δεξαμενές με τρόπους που δεν μπορούν να επιτευχθούν με ένα κατακόρυφο φρεάτιο. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ικανότητα να κατευθύνεται με ακρίβεια το πηγάδι στις κατευθύνσεις και τις γωνίες που απομακρύνονται από την κάθετη είναι πολύτιμη.
Όταν η κατευθυντική διάτρηση συνδυάζεται με την υδραυλική θραύση, μερικές βράχιες μονάδες, οι οποίες δεν ήταν παραγωγικές όταν διατρυπάστηκαν κατακόρυφα, μπορούν να γίνουν φανταστικοί παραγωγοί πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Παραδείγματα είναι το σχιστόλιθο Marcellus της λεκάνης της Απαλαχίας και ο σχηματισμός του Bakken της Βόρειας Ντακότα.
Ελαχιστοποίηση αποτυπώματος: Ένα μαξιλάρι γεώτρησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάνοιξη αρκετών φρεατίων. Αυτό μειώνει το αποτύπωμα των εργασιών γεώτρησης. Το 2010 το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Arlington διάτρησε 22 πηγάδια σε μια ενιαία πλατφόρμα. Αυτά τα πηγάδια αποστραγγίζουν το φυσικό αέριο από περίπου 1100 στρέμματα κάτω από την πανεπιστημιούπολη. Σε 25 χρόνια ζωής, τα πηγάδια αναμένεται να παράγουν συνολικά 110 δισ. Κυβικά πόδια φυσικού αερίου. Η εναλλακτική λύση θα ήταν να τρυπάνε πολλά πηγάδια, καθένα από τα οποία απαιτεί ένα τρυπάνι γεώτρησης, λίμνη, δρόμο πρόσβασης και γραμμή συλλογής.
Γιατί τρυπάνια που δεν είναι κάθετα;
Οι κατευθυνόμενες και οριζόντιες γεωτρήσεις χρησιμοποιήθηκαν για την επίτευξη στόχων κάτω από γειτονικές εκτάσεις, για τη μείωση του αποτυπώματος στην ανάπτυξη πεδίου αερίου, για τη διεύρυνση του μήκους της "ζώνης πληρωμής" σε πηγάδι, για τη σκόπιμη διασταύρωση των καταγμάτων, για την κατασκευή φρεατίων ανακούφισης, η εκσκαφή είναι αδύνατη ή εξαιρετικά δαπανηρή.
Παρακάτω είναι ένας κατάλογος έξι λόγων για τη διάτρηση μη κάθετων φρεατίων. Παρουσιάζονται γραφικά από τα έξι σχέδια αυτής της σελίδας.
Α) Χτυπήστε στόχους που δεν μπορούν να επιτευχθούν με κάθετη διάτρηση.
Μερικές φορές μια δεξαμενή βρίσκεται κάτω από μια πόλη ή ένα πάρκο όπου η διάτρηση είναι αδύνατη ή απαγορευμένη. Αυτή η δεξαμενή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και αν το τρυπάνι βρίσκεται στην άκρη της πόλης ή πάρκο και το πηγάδι τρυπιέται υπό γωνία που θα τέμνει τη δεξαμενή.
Β) Αποστραγγίστε μια ευρεία περιοχή από ένα ενιαίο τρυπάνι.
Αυτή η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί για τη μείωση του επιφανειακού αποτυπώματος μιας λειτουργίας γεώτρησης. Το 2010, το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Arlington παρουσιάστηκε στις ειδήσεις για τη διάτρηση 22 φρεατίων σε ένα ενιαίο τρυπάνι που θα στραγγίξει φυσικό αέριο από 1100 στρέμματα κάτω από την πανεπιστημιούπολη. Πάνω από 25 χρόνια ζωής, τα πηγάδια αναμένεται να παράγουν συνολικά 110 δισεκατομμύρια κυβικά πόδια φυσικού αερίου. Αυτή η μέθοδος μείωσε σημαντικά το αποτύπωμα της ανάπτυξης φυσικού αερίου στην περιοχή της πανεπιστημιούπολης.
Μεγιστοποίηση της ζώνης πληρωμής: Εάν ένα κατακόρυφο πηγάδι τρυπιέται μέσα από ένα βράχο δεξαμενής πάχους 50 ποδιών, τότε το φυσικό αέριο ή το πετρέλαιο μπορούν να εισχωρήσουν στο πηγάδι μέσω 50 γραμμικών ποδιών "ζώνης πληρωμής". Ωστόσο, αν το φρεάτιο έχει στραφεί σε οριζόντια (ή την ίδια κλίση με τη βράχος) και έχει τρυπηθεί μέσα σε αυτή τη βράχος, τότε η απόσταση διείσδυσης μέσα στη ζώνη πληρωμής μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερη. Ορισμένα οριζόντια πηγάδια έχουν πάνω από ένα μίλι διείσδυσης ζώνης πληρωμής.
Θραυμμένη δεξαμενή: Ορισμένες δεξαμενές έχουν τους περισσότερους χώρους των πόρων τους με τη μορφή καταγμάτων. Τα επιτυχημένα φρεάτια πρέπει να διεισδύσουν στα κατάγματα για να έχουν ροή φυσικού αερίου στο πηγάδι. Σε πολλές γεωγραφικές περιοχές υπάρχει κυρίαρχη κατεύθυνση κατάγματος κατά μήκος της οποίας τα περισσότερα από τα κατάγματα ευθυγραμμίζονται. Αν το πηγάδι τρυπιέται κάθετα στο επίπεδο αυτών των κατάγματα, τότε θα εισχωρήσει ένας μέγιστος αριθμός καταγμάτων.
Γ) Αύξηση του μήκους της "ζώνης πληρωμής" μέσα στη μονάδα βράχου στόχου.
Εάν μια μονάδα βράχου έχει πάχος πενήντα ποδιών, ένα κάθετο πηγάδι που θα τρυπηθεί θα έχει μια ζώνη πληρωμής μήκους πενήντα ποδιών. Ωστόσο, αν το φρεάτιο γυρίσει και τρυπηθεί οριζόντια μέσα από τη βράχο για πέντε χιλιάδες πόδια, τότε αυτό το ενιαίο πηγάδι θα έχει ζώνη πληρωμής μήκους πέντε χιλιάδων μέτρων - αυτό συνήθως θα έχει ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση της παραγωγικότητας για το πηγάδι. Όταν συνδυάζεται με την υδραυλική θραύση, η οριζόντια διάτρηση μπορεί να μετατρέψει μη παραγωγικές σχισμές σε φανταστικούς βράχους δεξαμενών.
Δ) Βελτίωση της παραγωγικότητας των φρεατίων σε μια θραυσμένη δεξαμενή.
Αυτό γίνεται με διάτρηση σε μια κατεύθυνση που τέμνει ένα μέγιστο αριθμό καταγμάτων. Η κατεύθυνση διάτρησης θα είναι κανονικά σε ορθή γωνία με την κυρίαρχη κατεύθυνση κατάγματος. Τα γεωθερμικά πεδία σε υπόβαθρο γρανίτη συνήθως παίρνουν σχεδόν όλη την ανταλλαγή νερού από τα κατάγματα. Το τρυπάνισμα σε ορθές γωνίες με την κυρίαρχη κατεύθυνση κατάγματος θα οδηγήσει το πηγάδι μέσα από ένα μέγιστο αριθμό καταγμάτων.
Ε) Σφραγίστε ή αποφύγετε την πίεση σε ένα φρεάτιο "εκτός ελέγχου".
Αν ένα πηγάδι είναι εκτός ελέγχου, μπορεί να τρυπηθεί ένα "ανάγλυφο πηγάδι" για να το διασταυρώσει. Το διασταυρωμένο φρεάτιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σφραγίσει το αρχικό πηγάδι ή για να ανακουφίσει την πίεση στο φρεάτιο εκτός ελέγχου.
F) Εγκαταστήστε υπόγεια βοηθητικά προγράμματα όπου δεν είναι δυνατή η εκσκαφή.
Οριζόντια γεωτρήσεις έχουν χρησιμοποιηθεί για την εγκατάσταση αερίου και ηλεκτρικών γραμμών που πρέπει να διασχίζουν ένα ποτάμι, να διασχίζουν δρόμο ή να ταξιδεύουν κάτω από μια πόλη.
Ανακούφιση: Αν ένα φρεάτιο έχει πρόβλημα και αρχίζει να εξέρχεται από τον έλεγχο, πρέπει να σφραγίζεται σε βάθος ή να απαλλάσσεται η πίεση. Σε αυτή την περίπτωση μπορεί να γίνει διάτρηση από ένα κοντινό σημείο. Το φρεάτιο ανακούφισης θα είναι ένα πηγάδι με κατεύθυνση το οποίο θα διασταυρώνει καλά την οπή του προβλήματος για να αποστραγγίσει κάποια πίεση ή για να βάλει το φρεάτιο αντλώντας τσιμέντο μέσα στην οπή.
Rock μονάδες που επωφελούνται περισσότερο από την οριζόντια διάτρηση
Κάθετα φρεάτια μπορούν αποτελεσματικά να αποστραγγίζουν μονάδες ροκ που έχουν πολύ υψηλή διαπερατότητα. Τα υγρά σε αυτές τις μονάδες βράχου μπορούν να ρέουν γρήγορα και αποτελεσματικά σε ένα πηγάδι σε μεγάλες αποστάσεις.
Ωστόσο, όπου η διαπερατότητα είναι πολύ χαμηλή, τα υγρά μετακινούνται πολύ αργά μέσα από το βράχο και δεν ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις για να φτάσουν σε μια κοιλότητα. Η οριζόντια διάτρηση μπορεί να αυξήσει την παραγωγικότητα σε πετρώματα χαμηλής διαπερατότητας φέρνοντας το φρεάτιο πολύ πιο κοντά στην πηγή του υγρού.
Γραμμή χρησιμότητας: Οι γραμμές υπηρεσιών κοινής ωφέλειας, όπως εκείνες που παράγουν ηλεκτρισμό, νερό ή φυσικό αέριο, μερικές φορές εγκαθίστανται με κατευθυντική διάτρηση. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται όταν πρέπει να διασχίζουν έναν δρόμο όπου η ανασκαφή θα μπορούσε να διαταράξει την κυκλοφορία, να διασχίσει ένα ποτάμι όπου δεν είναι δυνατή η εκσκαφή ή μια εγκάρσια κοινότητα όπου η επιφανειακή εγκατάσταση με εκσκαφές θα ήταν εξαιρετικά δαπανηρή και θα μπορούσε να διαταράξει.
Οριζόντια διάτρηση και υδραυλική θραύση σε φυσαλίδες
Ίσως ο σημαντικότερος ρόλος που διαδραμάτισαν οι οριζόντιες γεωτρήσεις είναι η ανάπτυξη των έργων σχιστολιθικού φυσικού αερίου. Αυτές οι μονάδες πετρωμάτων χαμηλής διαπερατότητας περιέχουν σημαντικές ποσότητες αερίου και υπάρχουν κάτω από πολύ μεγάλα τμήματα της Βόρειας Αμερικής.
Το Barnett σχιστόλιθος του Τέξας, το σχιστόλιθο Fayetteville του Αρκάνσας, το σχιστόλιθο Haynesville της Λουιζιάνας και το Τέξας και το Marcellus σχιστόλιθος της λεκάνης της Απαλαχίας είναι παραδείγματα. Σε αυτές τις μονάδες βράχου η πρόκληση δεν είναι "η εύρεση" της δεξαμενής. η πρόκληση είναι η ανάκτηση του αερίου από πολύ μικροσκοπικούς πόρους σε μια μονάδα βράχου χαμηλής διαπερατότητας.
Για την τόνωση της παραγωγικότητας των φρεατίων σε οργανικές πλούσιες σχιστόλιθοι, οι επιχειρήσεις τρυπάνουν οριζόντια μέσω της βράχου και στη συνέχεια χρησιμοποιούν υδραυλικά ρωγμές για να παράγουν τεχνητή διαπερατότητα που υποστηρίζεται ανοιχτή από την άμμο φρακ. Ολοκληρωμένα, η οριζόντια διάτρηση και η υδραυλική ρωγμάτωση μπορούν να κάνουν ένα παραγωγικό πηγάδι όπου ένα κατακόρυφο φρεάτιο θα παράγει μόνο μια μικρή ποσότητα αερίου.
Μεθοδολογία γεωτρήσεων
Τα περισσότερα οριζόντια πηγάδια αρχίζουν στην επιφάνεια σαν ένα κατακόρυφο πηγάδι. Η διάτρηση εξελίσσεται έως ότου το τρυπάνι απέχει μερικές εκατοντάδες πόδια πάνω από τη μονάδα βράχου στόχου. Σε αυτό το σημείο ο σωλήνας τραβιέται από το φρεάτιο και συνδέεται ένας υδραυλικός κινητήρας μεταξύ του τρυπανιού και του σωλήνα γεώτρησης.
Ο υδραυλικός κινητήρας τροφοδοτείται από μια ροή από λάσπη γεώτρησης κάτω από το σωλήνα γεώτρησης. Μπορεί να περιστρέψει το τρυπάνι χωρίς να περιστρέψει ολόκληρο το μήκος του σωλήνα τρυπάνι ανάμεσα στο κομμάτι και την επιφάνεια. Αυτό επιτρέπει στο κομμάτι να τρυπά μια πορεία που αποκλίνει από τον προσανατολισμό του σωλήνα γεώτρησης.
Αφού εγκατασταθεί ο κινητήρας, το κομμάτι και ο σωλήνας χαμηλώνονται πίσω από το φρεάτιο και το τρυπάνι τρυπά ένα μονοπάτι που κατευθύνει την οπή του φρεατίου από κάθετη στην οριζόντια σε απόσταση από μερικές εκατοντάδες πόδια. Αφού το φρεάτιο κατευθυνθεί στην κατάλληλη γωνία, συνεχίζεται η διάτρηση ευθεία προς τα εμπρός και το πηγάδι ακολουθεί τη μονάδα βράχου στόχου. Η διατήρηση του φρέατος σε μια λεπτή μονάδα βράχου απαιτεί προσεκτική πλοήγηση. Χρησιμοποιούνται όργανα κάτωθεν για τον προσδιορισμό του αζιμούθου και του προσανατολισμού της διάτρησης. Αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για να κατευθύνουν το τρυπάνι.
Η οριζόντια διάτρηση είναι δαπανηρή. Όταν συνδυάζεται με την υδραυλική θραύση, ένα πηγάδι μπορεί να κοστίσει έως και τρεις φορές περισσότερο ανά πόδι από τη γεώτρηση ενός κάθετου φρεατίου. Το επιπλέον κόστος συνήθως ανακτάται με την αύξηση της παραγωγής από το πηγάδι. Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να πολλαπλασιάσουν την απόδοση του φυσικού αερίου ή του πετρελαίου από ένα πηγάδι. Πολλά κερδοφόρα πηγάδια θα ήταν αποτυχίες χωρίς αυτές τις μεθόδους.
Μια νέα μίσθωση και φιλοσοφία δικαιωμάτων
Στην παραγωγή αερίου από κάθετο φρεάτιο, το αέριο παράγεται κάτω από ένα ενιαίο σύνολο αγαθών. Τα περισσότερα κράτη έχουν εδώ και καιρό καθιερωμένους κανόνες για τα ορυκτά δικαιώματα που διέπουν την ιδιοκτησία αερίου που παράγεται από κατακόρυφα πηγάδια. Το αέριο συχνά μοιράζεται από όλους τους ιδιοκτήτες γης σε ένα τεμάχιο γης ή σε ακτίνα ακριβείας από το φρεάτιο παραγωγής.
Τα οριζόντια πηγάδια εισάγουν μια νέα μεταβλητή: ένα μόνο πηγάδι μπορεί να διεισδύσει και να παράγει αέριο από πολλαπλά αγροτεμάχια με διαφορετικούς ιδιοκτήτες. Πώς μπορούν να μοιραστούν δίκαια τα δικαιώματα από αυτό το αέριο; Αυτή η ερώτηση απαντάται κανονικά πριν από τη διάνοιξη ενός συνδυασμού κυβερνητικών κανόνων και συμφωνιών ιδιωτικής κατανομής δικαιωμάτων. Ο τρόπος κατανομής των δικαιωμάτων και ο τρόπος με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι ιδιοκτήτες γης μπορεί να είναι πιο πολύπλοκος από ό, τι με κάθετο πηγάδι.