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都市の下での方向掘削： 方向掘削は、垂直井では掘削できないターゲットに到達するために使用できます。たとえば、人口密集地域または公園内にある井戸の掘削許可を取得できない場合があります。ただし、人口密集地域または公園のすぐ外で井戸を掘削し、目標に向かって方向を変えることができます。
方向掘削とは何ですか？
水、石油、天然ガス、情報、または他の地下の目的のために掘削されるほとんどの井戸は垂直の井戸です-地球にまっすぐ下に掘削されます。ただし、垂直以外の角度での掘削は、垂直井戸では達成できない方法で情報を取得し、ターゲットにヒットし、貯留層を刺激する可能性があります。これらの場合、垂直から外れた方向と角度で井戸を正確に操縦する能力は貴重な能力です。
方向性掘削が水圧破砕と組み合わされると、垂直に掘削されたときに非生産的だった一部の岩石ユニットは、石油または天然ガスの素晴らしい生産者になる可能性があります。例は、アパラチア盆地のマーセラス頁岩とノースダコタのバッケン層です。
フットプリントを最小化： 1つの掘削パッドを使用して、多数の井戸を掘削できます。これにより、掘削作業のフットプリントが削減されます。 2010年、テキサス大学アーリントン校は、単一のプラットフォームで22個の井戸を掘削しました。これらの井戸は、キャンパスの下の約1100エーカーから天然ガスを排出しています。 25年の寿命にわたって、この井戸は合計1,100億立方フィートの天然ガスを生産すると予想されています。別の方法としては、多くの井戸を掘削し、それぞれに掘削パッド、池、アクセス道路、採集ラインが必要です。
非垂直の井戸を掘削する理由
隣接する土地の下のターゲットに到達し、ガス田開発のフットプリントを削減し、井戸の「ペイゾーン」の長さを増やし、意図的に割れ目を交差させ、救援井戸を建設し、土地の下にユーティリティサービスを設置するために、方向性および水平掘削が使用されてきました掘削は不可能または非常に高価です。
以下は、非垂直井を掘削する6つの理由のリストです。これらは、このページの6つの図面でグラフィカルに示されています。
A）垂直掘削では到達できないターゲットをヒットします。
貯留層は、掘削が不可能または禁止されている都市または公園の下にある場合があります。掘削パッドが都市または公園の端にあり、井戸が貯水池と交差する角度で掘削されている場合、この貯水池はまだタップされている可能性があります。
B）単一の穴あけパッドから広い範囲を排水します。
この方法は、掘削作業の表面フットプリントを削減するために使用されています。 2010年、テキサス大学アーリントン校は、キャンパスの下の1100エーカーから天然ガスを排出する単一のドリルパッドで22個の井戸を掘削するニュースで取り上げられました。 25年の寿命にわたって、この井戸は合計1,100億立方フィートのガスを生産すると予想されています。この方法により、キャンパスエリア内の天然ガス開発のフットプリントが大幅に削減されました。
有料ゾーンを最大化： 厚さ50フィートの貯水池の岩に垂直井を掘削すると、天然ガスまたは石油が50フィートの「有料ゾーン」から井戸に浸透する可能性があります。ただし、井戸を水平（または岩盤と同じ傾斜）にして岩盤内で掘削すると、有料ゾーン内の貫通距離がはるかに長くなる可能性があります。一部の水平井には、1マイル以上の有料ゾーンの浸透があります。
破損した貯水池： いくつかの貯水池は、ほとんどの細孔空間が割れ目の形をしています。成功した井戸は、天然ガスが井戸に流れ込むために割れ目を貫通しなければなりません。多くの地理的領域では、ほとんどの骨折がそろっている主要な骨折方向があります。井戸がこれらの割れ目の平面に対して垂直に掘削される場合、最大数の割れ目が貫通されます。
C）ターゲットロックユニット内の「有料ゾーン」の長さを増やします。
岩盤の厚さが50フィートの場合、そこに垂直に掘削された井戸には、長さが50フィートの有料ゾーンがあります。しかし、井戸を回転させて岩ユニットに5000フィートにわたって水平に掘削すると、その単一の井戸には5000フィートの有料ゾーンがあります-これは通常、井戸の生産性が大幅に向上します。水圧破砕と組み合わせると、水平掘削は非生産的な頁岩を素晴らしい貯留岩に変えることができます。
D）破砕した貯水池の井戸の生産性を改善する。
これは、最大数の骨折と交差する方向に穴を開けることによって行われます。掘削方向は、通常、支配的な破壊方向に対して直角になります。花崗岩の岩盤の地熱地帯は、通常、ほぼすべての水交換を割れ目から得る。主要な破壊方向に対して直角に掘削することで、最大数の破壊をウェルが駆動します。
E）「制御不能」な井戸で圧力を密閉または緩和します。
井戸が制御不能になった場合、「救済井戸」を掘削して交差させることができます。交差するウェルを使用して、元のウェルを密閉したり、制御不能なウェルの圧力を緩和したりできます。
F）掘削ができない地下ユーティリティをインストールします。
水平掘削は、川を横断したり、道路を横断したり、都市の下を移動したりする必要があるガスおよび電線を設置するために使用されてきました。
安心： 井戸に問題があり、制御不能になり始めた場合、深さで密閉するか、圧力を開放する必要があります。この状況では、「救援井」を近くのサイトから掘削できます。リリーフウェルは、問題のウェルのボアと交差する方向に掘削されたウェルであり、圧力の一部を排出するか、ボアにセメントを注入してウェルを塞ぎます。
水平掘削から最も利益を得る岩盤ユニット
垂直井は、非常に高い透水性を持つ岩石ユニットを効果的に排水できます。これらの岩石ユニット内の液体は、長距離の井戸に迅速かつ効率的に流れ込むことができます。
しかし、浸透性が非常に低い場合、流体は岩を非常にゆっくりと移動し、長距離を移動して坑井に到達しません。水平掘削は、流体の供給源に井戸の穴をはるかに近づけることにより、低浸透性岩石の生産性を向上させることができます。
ユーティリティライン： 電気、水、または天然ガスを供給するものなどのユーティリティサービスラインは、指向性掘削によって設置されることがあります。この方法は、掘削により交通が妨げられる道路を横断する必要がある場合、掘削が不可能な川を横断する場合、または掘削による表面設置が非常に高価で混乱するコミュニティを横断する場合に使用されます。
頁岩の水平掘削と水圧破砕
おそらく、水平掘削が果たした最も重要な役割は、天然ガス頁岩の開発です。これらの低浸透性の岩石ユニットは、かなりの量のガスを含んでおり、北米の非常に大きな部分の下に存在しています。
テキサス州のバーネット頁岩、アーカンソー州のフェイエットビル頁岩、ルイジアナ州とテキサス州のヘインズビル頁岩、およびアパラチア盆地のマーセラス頁岩がその例です。これらの岩石ユニットでは、課題は貯留層を「見つける」ことではありません。課題は、低透過性の岩石ユニットの非常に小さな細孔空間からガスを回収することです。
有機物が豊富な頁岩の井戸の生産性を刺激するために、企業は岩盤を水平に掘削し、次に水圧破砕を使用して、フラックサンドによって支えられた人工透過性を作り出します。一緒に行うと、水平掘削と水圧破砕により、垂直坑井では少量のガスしか生成されなかった生産性の高い坑井を作成できます。
掘削方法
ほとんどの水平ウェルは、表面から垂直ウェルとして始まります。掘削は、ドリルビットがターゲットロックユニットの数百フィート上になるまで進行します。その時点で、パイプが井戸から引き出され、油圧モーターがドリルビットとドリルパイプの間に取り付けられます。
油圧モーターは、掘削パイプを下る掘削泥水の流れによって駆動されます。ビットと表面の間のドリルパイプ全体を回転させることなく、ドリルビットを回転させることができます。これにより、ビットはドリルパイプの方向から外れたパスをドリルできます。
モーターが取り付けられた後、ビットとパイプが井戸に下ろされ、ビットは井戸を数百フィートの距離にわたって垂直から水平に導く経路を掘削します。井戸が適切な角度に操縦されると、直進掘削が再開され、井戸はターゲットの岩盤ユニットに追従します。井戸を薄い岩のユニットに入れるには、注意深いナビゲーションが必要です。ダウンホール計器は、掘削の方位と方向を決定するために使用されます。この情報は、ドリルビットを操作するために使用されます。
水平掘削は高価です。水圧破砕と組み合わせた場合、坑井は垂直坑井を掘削する場合の1フィートあたり最大3倍の費用がかかります。追加費用は通常、井戸からの生産量の増加によって回収されます。これらの方法は、井戸からの天然ガスまたは石油の収量を増やすことができます。多くの収益性の高い井戸は、これらの方法がなければ失敗に終わります。
新しいリースとロイヤリティの哲学
垂直井からのガスの生産では、ガスは単一の土地区画の下で生産されます。ほとんどの州には、垂直坑井から生産されるガスの所有権を管理する、鉱物権に関する規則が確立されています。ガスは、多くの場合、土地のブロックまたは生産井からの半径距離にあるすべての地主によって共有されます。
水平井は新しい変数を導入します。1つの井戸が異なる所有者の複数の区画から浸透してガスを生成できます。このガスの使用料をどのように公平に分配できますか？この質問は通常、政府の規則と民間のロイヤルティ共有契約を組み合わせて掘り下げる前に回答されます。ロイヤルティがどのように分割され、「ホールドアウト」地主がどのように扱われるかは、垂直井よりも複雑になる可能性があります。