Contenu
- Qu'est-ce qu'un forage directionnel?
- Pourquoi forer des puits non verticaux?
- Unités rocheuses bénéficiant le plus du forage horizontal
- Forage horizontal et fracturation hydraulique dans les schistes
- Méthodologie de forage
- Une nouvelle philosophie de bail et de royauté
Forage directionnel sous la ville: Le forage dirigé peut être utilisé pour atteindre des cibles impossibles à forer avec un puits vertical. Par exemple, il peut ne pas être possible d'obtenir un permis de forage pour un puits situé dans une zone peuplée ou dans un parc. Cependant, un puits pourrait être foré juste à l'extérieur de la zone peuplée ou du parc, puis dirigé dans la direction voulue pour atteindre la cible.
Qu'est-ce qu'un forage directionnel?
La plupart des puits forés pour l’eau, le pétrole, le gaz naturel, l’information ou d’autres objectifs souterrains sont des puits verticaux - forés directement dans le sol. Cependant, le forage sous un angle autre que vertical peut obtenir des informations, atteindre des cibles et stimuler des réservoirs d'une manière qui ne peut être obtenue avec un puits vertical. Dans ces cas, une capacité à diriger avec précision le puits dans des directions et des angles partant de la verticale est une capacité précieuse.
Lorsque le forage directionnel est associé à la fracturation hydraulique, certaines unités de roche qui étaient improductives lors d’un forage vertical peuvent devenir de fantastiques producteurs de pétrole ou de gaz naturel. Les exemples sont les schistes de Marcellus du bassin des Appalaches et la formation de Bakken du Dakota du Nord.
Minimiser l'empreinte: Une plateforme de forage peut être utilisée pour forer un certain nombre de puits. Cela réduit l'empreinte des opérations de forage. En 2010, l'Université du Texas à Arlington a foré 22 puits sur une plate-forme unique. Ces puits drainent le gaz naturel d'environ 1 100 acres situé sous le campus. Sur une durée de vie de 25 ans, les puits devraient produire au total 110 milliards de pieds cubes de gaz naturel. L'alternative consisterait à forer plusieurs puits, chacun nécessitant une plateforme de forage, un étang, une route d'accès et une ligne de collecte.
Pourquoi forer des puits non verticaux?
Les forages directionnels et horizontaux ont été utilisés pour atteindre les cibles situées sous les terres adjacentes, réduire l’empreinte du développement du champ gazier, augmenter la longueur de la "zone de paiement" dans un puits, scier délibérément des fractures, construire des puits de secours et installer un service public sous des terres où l'excavation est impossible ou extrêmement coûteuse.
Vous trouverez ci-dessous une liste de six raisons de forer des puits non verticaux. Ils sont illustrés graphiquement par les six dessins de cette page.
A) Toucher des cibles impossibles à atteindre par forage vertical.
Parfois, un réservoir est situé sous une ville ou un parc où le forage est impossible ou interdit. Ce réservoir peut toujours être exploité si la plateforme de forage est située à la périphérie de la ville ou du parc et si le puits est foré à un angle qui intersectera le réservoir.
B) Égoutter une large zone à partir d'une seule plate-forme de forage.
Cette méthode a été utilisée pour réduire l'empreinte de surface d'une opération de forage. En 2010, l’Université du Texas à Arlington a fait l’objet de nouvelles pour le forage de 22 puits sur une seule plate-forme de forage qui drainera le gaz naturel de 1 200 acres situés sous le campus. Sur une durée de vie de 25 ans, les puits devraient produire au total 110 milliards de pieds cubes de gaz. Cette méthode a considérablement réduit l'empreinte du développement du gaz naturel dans la zone du campus.
Maximiser la zone de paiement: Si un puits vertical est foré à travers un réservoir de roche de 50 pieds d'épaisseur, le gaz naturel ou le pétrole peut s'infiltrer dans le puits à travers 50 pieds linéaires de «zone de paiement». Toutefois, si le puits est orienté horizontalement (ou selon la même inclinaison que l'unité de roche) et foré dans cette unité de roche, la distance de pénétration dans la zone de paiement peut être beaucoup plus grande. Certains puits horizontaux ont plus d'un mile de pénétration dans la zone de paiement.
Réservoir fracturé: Certains réservoirs ont la plupart de leurs espaces de pores sous la forme de fractures. Les puits qui réussissent doivent pénétrer dans les fractures pour que le gaz puisse s’écouler dans le puits. Dans de nombreuses zones géographiques, il existe une direction de fracture dominante le long de laquelle la plupart des fractures sont alignées. Si le puits est foré perpendiculairement au plan de ces fractures, un nombre maximal de fractures sera pénétré.
C) Augmenter la longueur de la "zone de paiement" dans l’unité cible.
Si une unité de roche a cinquante pieds d’épaisseur, un puits vertical traversera une zone de paiement longue de cinquante pieds. Toutefois, si le puits est tourné et foré horizontalement à travers l’unité rocheuse sur une distance de 5 000 pieds, alors ce puits aura une zone de paiement de 5 000 pieds de long, ce qui entraînera généralement une augmentation significative de la productivité du puits. Combinés à la fracturation hydraulique, les forages horizontaux peuvent convertir des schistes non productifs en superbes roches réservoirs.
D) Améliorer la productivité des puits dans un réservoir fracturé.
Cela se fait en perçant dans une direction qui croise un nombre maximal de fractures. La direction du forage sera normalement perpendiculaire à la direction de la fracture dominante. Les champs géothermiques situés dans le substrat rocheux granitique tirent généralement de la quasi-totalité de leur échange d’eau des fractures. Les forages perpendiculaires à la direction de la fracture dominante permettront au puits de traverser un nombre maximal de fractures.
E) Scellez ou relâchez la pression dans un puits "hors de contrôle".
Si un puits est incontrôlable, un "puits de secours" peut être foré pour le croiser. Le puits en intersection peut être utilisé pour sceller le puits d'origine ou pour soulager la pression dans le puits hors de contrôle.
F) Installer des installations souterraines là où l'excavation n'est pas possible.
Le forage horizontal a été utilisé pour installer des lignes de gaz et d'électricité qui doivent traverser une rivière, une route ou passer sous une ville.
Soulagement bien: Si un puits a un problème et commence à perdre tout contrôle, il doit être scellé en profondeur ou la pression doit être relâchée. Dans cette situation, un "puits de secours" peut être foré à partir d'un site à proximité. Le puits de secours sera un puits foré dans le sens voulu qui coupe l'alésage du puits à problèmes pour évacuer une partie de la pression ou pour le boucher en pompant du ciment dans l'alésage.
Unités rocheuses bénéficiant le plus du forage horizontal
Les puits verticaux peuvent drainer efficacement les roches à très haute perméabilité. Les fluides contenus dans ces unités rocheuses peuvent s'écouler rapidement et efficacement dans un puits sur de longues distances.
Cependant, là où la perméabilité est très faible, les fluides se déplacent très lentement dans la roche et ne parcourent pas de longues distances pour atteindre un puits de forage. Le forage horizontal peut augmenter la productivité des roches de faible perméabilité en rapprochant le puits de forage de la source du fluide.
Ligne de service: Les lignes de services publics telles que celles fournissant de l'électricité, de l'eau ou du gaz naturel sont parfois installées par forage directionnel. Cette méthode est utilisée lorsqu'ils doivent traverser une route où l'excavation perturberait la circulation, traverser une rivière où l'excavation est impossible ou traverser une communauté où l'installation de la surface par l'excavation serait extrêmement coûteuse et perturbante.
Forage horizontal et fracturation hydraulique dans les schistes
Le rôle le plus important joué par les forages horizontaux est peut-être dans le développement des gisements de schiste de gaz naturel. Ces unités rocheuses à faible perméabilité contiennent des quantités importantes de gaz et sont présentes dans de très grandes parties de l’Amérique du Nord.
Les schistes de Barnett au Texas, de Fayetteville en Arkansas, de Haynesville en Louisiane et au Texas et les schistes de Marcellus du bassin des Appalaches en sont des exemples. Dans ces unités rocheuses, le défi ne consiste pas à "trouver" le réservoir; le défi consiste à récupérer le gaz à partir d'espaces de pores minuscules dans une unité de roche à faible perméabilité.
Pour stimuler la productivité des puits de schistes riches en matières organiques, les entreprises forent horizontalement dans l'unité de roche, puis utilisent la fracturation hydraulique pour produire une perméabilité artificielle maintenue ouverte par le sable de fracturation. Ensemble, le forage horizontal et la fracturation hydraulique peuvent constituer un puits productif dans le cas où un puits vertical n'aurait produit qu'une faible quantité de gaz.
Méthodologie de forage
La plupart des puits horizontaux commencent à la surface par un puits vertical. Le forage progresse jusqu'à ce que le trépan se trouve à quelques centaines de pieds au-dessus de l'unité de roche cible. À ce stade, le tuyau est tiré du puits et un moteur hydraulique est fixé entre le foret et le tube de forage.
Le moteur hydraulique est alimenté par un flux de boue de forage dans la tige de forage. Il peut faire tourner le foret sans faire tourner toute la longueur du tube de forage entre le foret et la surface. Cela permet au foret de forer un chemin qui s'écarte de l'orientation du tube de forage.
Une fois le moteur installé, le trépan et le tuyau sont redescendus dans le puits et forent un chemin qui oriente le puits de forage de vertical à horizontal sur une distance de quelques centaines de pieds. Une fois que le puits a été orienté au bon angle, le forage en ligne droite reprend et le puits suit l'unité de roche cible. Garder le puits dans une unité de roches minces nécessite une navigation prudente. Les instruments de fond sont utilisés pour déterminer l’azimut et l’orientation du forage. Cette information est utilisée pour diriger le foret.
Le forage horizontal est coûteux. Combiné à la fracturation hydraulique, un puits peut coûter jusqu'à trois fois plus par pied qu'un forage vertical. Le coût supplémentaire est généralement récupéré par une production accrue du puits. Ces méthodes peuvent multiplier le rendement en gaz naturel ou en pétrole d'un puits. Beaucoup de puits rentables seraient des échecs sans ces méthodes.
Une nouvelle philosophie de bail et de royauté
Dans la production de gaz à partir d'un puits vertical, le gaz est produit sous une seule parcelle de propriété. La plupart des États appliquent depuis longtemps des règles relatives aux droits miniers régissant la propriété du gaz produit à partir de puits verticaux. Le gaz est souvent partagé par tous les propriétaires fonciers dans un bloc de terre ou à une distance d'un rayon du puits en production.
Les puits horizontaux introduisent une nouvelle variable: un seul puits peut pénétrer et produire du gaz à partir de plusieurs parcelles appartenant à différents propriétaires. Comment les redevances de ce gaz peuvent-elles être partagées équitablement? On répond normalement à cette question avant de passer au travers d'une combinaison de règles gouvernementales et d'accords de partage de redevances privés. La façon dont les redevances sont divisées et comment les propriétaires "réservés" sont traités peut être plus complexe qu'avec un puits vertical.