Contenido
- ¿Qué es la perforación direccional?
- ¿Por qué perforar pozos que no son verticales?
- Unidades de roca que más se benefician de la perforación horizontal
- Perforación horizontal y fractura hidráulica en lutitas
- Metodología de perforación
- Una nueva filosofía de arrendamiento y realeza
Perforación direccional bajo ciudad: La perforación direccional se puede utilizar para alcanzar objetivos que no se pueden perforar con un pozo vertical. Por ejemplo, puede que no sea posible obtener un permiso de perforación para un pozo ubicado dentro de un área poblada o dentro de un parque. Sin embargo, se podría perforar un pozo a las afueras del área poblada o parque y luego dirigirlo direccionalmente para alcanzar el objetivo.
¿Qué es la perforación direccional?
La mayoría de los pozos perforados para obtener agua, petróleo, gas natural, información u otros objetivos subterráneos son pozos verticales, perforados directamente en la tierra. Sin embargo, la perforación en un ángulo que no sea vertical puede obtener información, alcanzar objetivos y estimular depósitos de formas que no se pueden lograr con un pozo vertical. En estos casos, la capacidad de dirigir con precisión el pozo en direcciones y ángulos que se apartan de la vertical es una habilidad valiosa.
Cuando la perforación direccional se combina con la fractura hidráulica, algunas unidades de roca que no eran productivas cuando se perforaban verticalmente pueden convertirse en fantásticos productores de petróleo o gas natural. Ejemplos son el esquisto de Marcellus de la cuenca de los Apalaches y la formación Bakken de Dakota del Norte.
Minimizar huella: Se puede usar una plataforma de perforación para perforar varios pozos. Esto reduce la huella de las operaciones de perforación. En 2010, la Universidad de Texas en Arlington perforó 22 pozos en una sola plataforma. Estos pozos están drenando el gas natural de aproximadamente 1100 acres debajo del campus. Durante una vida útil de 25 años, se espera que los pozos produzcan un total de 110 mil millones de pies cúbicos de gas natural. La alternativa sería perforar muchos pozos, cada uno de los cuales requiere una plataforma de perforación, estanque, camino de acceso y línea de recolección.
¿Por qué perforar pozos que no son verticales?
La perforación direccional y horizontal se ha utilizado para alcanzar objetivos debajo de tierras adyacentes, reducir la huella del desarrollo del campo de gas, aumentar la longitud de la "zona de pago" en un pozo, intersecar deliberadamente fracturas, construir pozos de alivio e instalar servicios públicos debajo de tierras donde La excavación es imposible o extremadamente costosa.
A continuación hay una lista de seis razones para perforar pozos no verticales. Se ilustran gráficamente en los seis dibujos de esta página.
A) Golpear objetivos que no se pueden alcanzar mediante perforación vertical.
A veces, un depósito se encuentra debajo de una ciudad o un parque donde la perforación es imposible o está prohibida. Este depósito aún podría aprovecharse si la plataforma de perforación se encuentra en el borde de la ciudad o el parque y el pozo se perfora en un ángulo que se cruza con el depósito.
B) Drene un área amplia de una sola plataforma de perforación.
Este método se ha utilizado para reducir la huella superficial de una operación de perforación. En 2010, la Universidad de Texas en Arlington apareció en las noticias para perforar 22 pozos en una sola plataforma de perforación que drenará gas natural de 1100 acres debajo del campus. Durante una vida útil de 25 años, se espera que los pozos produzcan un total de 110 mil millones de pies cúbicos de gas. Este método redujo significativamente la huella del desarrollo de gas natural dentro del área del campus.
Maximizar zona de pago: Si se perfora un pozo vertical a través de una roca de depósito de 50 pies de espesor, entonces el gas natural o el petróleo pueden filtrarse en el pozo a través de 50 pies lineales de "zona de pago". Sin embargo, si el pozo se gira horizontalmente (o la misma inclinación que la unidad de roca) y se perfora dentro de esa unidad de roca, entonces la distancia de penetración dentro de la zona de pago puede ser mucho mayor. Algunos pozos horizontales tienen más de una milla de penetración en la zona de pago.
Depósito fracturado: Algunos reservorios tienen la mayoría de sus espacios porosos en forma de fracturas. Los pozos exitosos deben penetrar fracturas para tener un flujo de gas natural en el pozo. En muchas áreas geográficas hay una dirección de fractura dominante a lo largo de la cual se alinean la mayoría de las fracturas. Si el pozo se perfora perpendicularmente al plano de estas fracturas, se penetrará un número máximo de fracturas.
C) Aumentar la longitud de la "zona de pago" dentro de la unidad de roca objetivo.
Si una unidad de roca tiene cincuenta pies de espesor, un pozo vertical perforado a través de ella tendría una zona de pago de cincuenta pies de longitud. Sin embargo, si el pozo se gira y se perfora horizontalmente a través de la unidad de roca durante cinco mil pies, entonces ese pozo tendrá una zona de pago de cinco mil pies de largo; esto generalmente generará un aumento significativo de la productividad del pozo. Cuando se combina con la fractura hidráulica, la perforación horizontal puede convertir lutitas improductivas en fantásticas rocas de yacimientos.
D) Mejorar la productividad de los pozos en un reservorio fracturado.
Esto se realiza perforando en una dirección que se cruza con un número máximo de fracturas. La dirección de perforación normalmente estará en ángulo recto con la dirección de fractura dominante. Los campos geotérmicos en la roca madre de granito generalmente obtienen casi todo su intercambio de agua por fracturas. La perforación en ángulo recto con la dirección de fractura dominante conducirá al pozo a través de un número máximo de fracturas.
E) Selle o alivie la presión en un pozo "fuera de control".
Si un pozo está fuera de control, se puede perforar un "pozo de alivio" para cruzarlo. El pozo de intersección se puede usar para sellar el pozo original o para aliviar la presión en el pozo fuera de control.
F) Instale servicios públicos subterráneos donde la excavación no sea posible.
La perforación horizontal se ha utilizado para instalar líneas de gas y electricidad que deben cruzar un río, cruzar una carretera o viajar debajo de una ciudad.
Alivio bien: Si un pozo tiene un problema y comienza a fluir sin control, debe sellarse en profundidad o se debe aliviar la presión. En esta situación, se puede perforar un "pozo de alivio" desde un sitio cercano. El pozo de alivio será un pozo perforado direccionalmente que se cruza con el pozo del problema para drenar parte de la presión o para tapar el pozo bombeando cemento al pozo.
Unidades de roca que más se benefician de la perforación horizontal
Los pozos verticales pueden drenar efectivamente las unidades de roca que tienen una permeabilidad muy alta. Los fluidos en esas unidades de roca pueden fluir rápida y eficientemente a un pozo a largas distancias.
Sin embargo, donde la permeabilidad es muy baja, los fluidos se mueven muy lentamente a través de la roca y no viajan largas distancias para llegar al pozo. La perforación horizontal puede aumentar la productividad en rocas de baja permeabilidad al acercar el pozo a la fuente del fluido.
Línea de utilidad: Las líneas de servicios públicos como las que suministran electricidad, agua o gas natural a veces se instalan mediante perforación direccional. Este método se usa cuando deben cruzar una carretera donde la excavación interrumpiría el tráfico, cruzar un río donde la excavación es imposible o atravesar una comunidad donde la instalación de la superficie por excavación sería extremadamente costosa y perturbadora.
Perforación horizontal y fractura hidráulica en lutitas
Quizás el papel más importante que ha jugado la perforación horizontal es el desarrollo de los juegos de lutitas de gas natural. Estas unidades de roca de baja permeabilidad contienen cantidades significativas de gas y están presentes debajo de partes muy grandes de América del Norte.
El Barnett Shale de Texas, el Fayetteville Shale de Arkansas, el Haynesville Shale de Louisiana y Texas, y el Marcellus Shale de los Apalaches son ejemplos. En estas unidades rocosas el desafío no es "encontrar" el depósito; El desafío es recuperar el gas de espacios de poros muy pequeños en una unidad de roca de baja permeabilidad.
Para estimular la productividad de los pozos en lutitas ricas en materia orgánica, las empresas perforan horizontalmente a través de la unidad de roca y luego usan fracturación hidráulica para producir permeabilidad artificial que se abre con arena frac. En conjunto, la perforación horizontal y la fracturación hidráulica pueden hacer un pozo productivo donde un pozo vertical hubiera producido solo una pequeña cantidad de gas.
Metodología de perforación
La mayoría de los pozos horizontales comienzan en la superficie como pozos verticales. La perforación avanza hasta que la broca esté a unos cientos de pies sobre la unidad de roca objetivo. En ese punto, la tubería se extrae del pozo y se une un motor hidráulico entre la broca y la tubería de perforación.
El motor hidráulico funciona con un flujo de lodo de perforación por la tubería de perforación. Puede rotar la broca sin rotar toda la longitud de la tubería de perforación entre la broca y la superficie. Esto permite que la broca perfore una trayectoria que se desvía de la orientación de la tubería de perforación.
Después de instalar el motor, la broca y la tubería se vuelven a bajar por el pozo, y la broca perfora un camino que dirige el orificio del pozo de vertical a horizontal a una distancia de unos pocos cientos de pies. Una vez que el pozo se ha dirigido al ángulo apropiado, se reanuda la perforación directa y el pozo sigue a la unidad de roca objetivo. Mantener el pozo en una unidad de roca delgada requiere una navegación cuidadosa. Los instrumentos de fondo de pozo se utilizan para determinar el acimut y la orientación de la perforación. Esta información se utiliza para dirigir la broca.
La perforación horizontal es costosa. Cuando se combina con la fractura hidráulica, un pozo puede costar hasta tres veces más por pie que perforar un pozo vertical. El costo adicional generalmente se recupera al aumentar la producción del pozo. Estos métodos pueden multiplicar el rendimiento de gas natural o petróleo de un pozo. Muchos pozos rentables serían fallas sin estos métodos.
Una nueva filosofía de arrendamiento y realeza
En la producción de gas de un pozo vertical, el gas se produce debajo de una sola parcela de propiedad. La mayoría de los estados tienen reglas de derechos minerales establecidas desde hace mucho tiempo que rigen la propiedad del gas producido a partir de pozos verticales. El gas a menudo es compartido por todos los propietarios en un bloque de tierra o en un radio de distancia del pozo productor.
Los pozos horizontales introducen una nueva variable: un solo pozo puede penetrar y producir gas de múltiples parcelas con diferentes propietarios. ¿Cómo se pueden compartir equitativamente las regalías de este gas? Esta pregunta normalmente se responde antes de la perforación a través de una combinación de reglas gubernamentales y acuerdos privados de reparto de regalías. La forma en que se dividen las regalías y cómo se trata a los propietarios de tierras "retenidas" puede ser más complejo que con un pozo vertical.