PL201821B1 - Sposób uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, układ do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni oraz układ do uzyskiwania dostępu do wielokrotnych stref podziemnych z powierzchni - Google Patents

Abstract

1. Sposób uzyskiwania dost epu do strefy pod- ziemnej z powierzchni, znamienny tym, ze formuje si e pierwszy wej sciowy odwiert (15) z powierzchni (11), formuje si e jeden lub wiele sko snych odwiertów (20) od pierwszego wej sciowego odwiertu (15) do strefy podziemnej (22), formuje si e drugi wej sciowy odwiert (15) z powierzchni (11), który to drugi wej sciowy odwiert po lo zony jest w tym samym obszarze wiert- niczym (92) jak pierwszy wej sciowy odwiert (15) przy powierzchni (11), formuje si e jeden lub wiele sko snych odwiertów (20) od drugiego wej sciowego odwiertu (15) do strefy podziemnej (22), formuje si e trzeci wej sciowy odwiert (15) z powierzchni (11), który to trzeci wej- sciowy odwiert (15) po lo zony jest w tym samym obszarze wiertniczym (92) jak pierwszy wej sciowy odwiert (15) i drugi wej sciowy odwiert (15) przy po- wierzchni (11), oraz formuje si e jeden lub wiele sko- snych odwiertów (20) od trzeciego wej sciowego od- wiertu (15) do strefy podziemnej (22), a nast epnie formuje si e zasadniczo poziomy uk lad odwadniaj acy przez co najmniej jeden ze sko snych odwiertów (20) do srodka strefy podziemnej (22). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, układ do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, oraz układ do uzyskiwania dostępu do wielokrotnych stref podziemnych z powierzchni.

Złoża podziemne węgla zawierają znaczne ilości metanu. Ograniczone wydobycie i wykorzystanie metanu ze złóż węglowych trwa od wielu lat. Jednak zasadnicze przeszkody bardziej udaremniają ekstensywny rozwój i wykorzystanie złóż metanu w cienkich pokładach węgla. Największym problemem przy wydobywaniu metanu z cienkich pokładów węgla jest to, że chociaż pokłady węgla mogą zalegać na znacznych obszarach, obejmując nawet wiele tysięcy akrów, to są one w rzeczywistości cienkie, a ich grubość zmienia się od kilku cali do wielu metrów. Odwierty pionowe wiercone w złoż ach węglowych w celu uzyskania metanu mogą jedynie odwadniać obszar o dość małym promieniu położony dokoła tych złóż węglowych. Ponadto, złoża węglowe nie ulegają pęknięciom pod wpływem ciśnienia i innym sposobom często stosowanym do zwiększenia wydobycia metanu z formacji skalnych. W rezultacie, gdy wydobywany gaz jest łatwo odprowadzany z pionowego odwiertu w cienkim pokł adzie wę gla, to dalsze jego wydobycie ograniczone jest pod wzglę dem obję toś ciowym. Ponadto, cienkie pokłady węgla często występują z wodą podziemną, która musi być odprowadzana z cienkiego pokł adu wę gla w celu wydobycia metanu.

Próbowano stosować poziome układy wiercenia, aby zwiększyć ilość cienkich pokładów węgla poddanych wierceniu w celu wydobycia gazu. Takie techniki poziomego wiercenia wymagają jednak zastosowania promieniowego odwiertu, który stwarza trudności przy usuwaniu porywanej wody z cienkiego pokładu węgla. Najbardziej wydajny sposób pompowania wody z podziemnego odwiertu przy użyciu pompy żerdziowej nie funkcjonuje dobrze w poziomych otworach wiertniczych lub w otworach o ma ł ym promieniu.

Pojedynczy skośny odwiert pozwala na efektywne usuwanie wody za pomocą pompy żerdziowej, odnosząc korzyści z poziomego układu wiertniczego, bez ograniczania użycia poziomych układów odwadniających w strefie docelowej.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, charakteryzuje się tym, że formuje się pierwszy wejściowy odwiert z powierzchni, formuje się jeden lub wiele skośnych odwiertów od pierwszego wejściowego odwiertu do strefy podziemnej, formuje się drugi wejściowy odwiert z powierzchni, który to drugi wejściowy odwiert położony jest w tym samym obszarze wiertniczym jak pierwszy wejściowy odwiert przy powierzchni, formuje się jeden lub wiele skośnych odwiertów od drugiego wejściowego odwiertu do strefy podziemnej, formuje się trzeci wejściowy odwiert z powierzchni, który to trzeci wejściowy odwiert położony jest w tym samym obszarze wiertniczym jak pierwszy wejściowy odwiert i drugi wejściowy odwiert przy powierzchni, oraz formuje się jeden lub wiele skośnych odwiertów od trzeciego wejściowego odwiertu do strefy podziemnej, a nastę pnie formuje się zasadniczo poziomy ukł ad odwadniają cy przez co najmniej jeden ze skoś nych odwiertów do środka strefy podziemnej.

Korzystnie, stosuje się poziome układy odwadniające zawierające poziomy odwiert odchodzący od skośnego odwiertu i szereg bocznych odwiertów odchodzących od poziomego odwiertu.

Korzystnie, stosuje się poziome układy odwadniające mające układ stopy wrony.

Korzystnie, boczne odwierty konfiguruje się tak, że odwadniają obszar strefy podziemnej wynoszący co najmniej 640 akrów.

Korzystnie, stosuje się poziome układy odwadniające mające układ liściowy.

Korzystnie, w sposobie tym ponadto usuwa się zasoby ze strefy podziemnej przez poziome układy odwadniające na powierzchnię.

Korzystnie, ponadto kształtuje się poszerzoną jamę w każdym ze skośnych odwiertów w pobliżu i powyż ej strefy podziemnej.

Korzystnie, ponadto kształtuje się poszerzoną jamę w każdym ze skośnych odwiertów powyżej poziomego układu odwadniającego.

Korzystnie, położenie poszerzonej jamy ustala się w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu i zasadniczo poziomego układu odwadniającego.

Korzystnie, pierwszy, drugi i trzeci wejściowe odwierty oddalone są od siebie w przybliżeniu o 20 stóp (6,096 m).

Korzystnie, ponadto formuje się drugi poziom układ odwadniający od każdego ze skośnych odwiertów do środka drugiej strefy podziemnej.

PL 201 821 B1

Natomiast, układ do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszy wejściowy odwiert odchodzący od powierzchni, drugi wejściowy odwiert odchodzący od powierzchni, który to drugi wejściowy odwiert położony jest w tym samym obszarze wiertniczym jak pierwszy wejściowy odwiert przy powierzchni, trzeci wejściowy odwiert odchodzący od powierzchni, który to trzeci wejściowy odwiert położony jest w tym samym obszarze wiertniczym jak pierwszy wejściowy odwiert i drugi wejściowy odwiert przy powierzchni, jeden lub wiele skośnych odwiertów odchodzących od każdego z pierwszych, drugich i trzecich wejściowych odwiertów do strefy podziemnej, oraz zasadniczo poziomy układ odwadniający wywiercony przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów do środka strefy podziemnej.

Korzystnie, poziome układy odwadniające zawierają poziomy odwiert odchodzący od skośnego odwiertu oraz szereg bocznych odwiertów odchodzących od poziomego odwiertu.

Korzystnie, poziome układy odwadniające mają układ stopy wrony.

Korzystnie, boczne odwierty są skonfigurowane tak, że odwadniają obszar strefy podziemnej wynoszący co najmniej 640 akrów.

Korzystnie, poziome układy odwadniające mają układ liściowy.

Korzystnie, układ ponadto zawiera poszerzoną jamę w każdym ze skośnych odwiertów w pobliżu strefy podziemnej.

Korzystnie, układ ponadto zawiera poszerzoną jamę w każdym ze skośnych odwiertów pomiędzy powierzchnią i poziomym układem odwadniającym.

Korzystnie, poszerzona jama położona jest w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu i zasadniczo poziomego układu odwadniającego.

Korzystnie, pierwszy, drugi i trzeci wejściowe odwierty oddalone są od siebie w przybliżeniu o 20 stóp (6,096 m) przy powierzchni.

Korzystnie, układ ponadto zawiera drugi zasadniczo poziomy układ odwadniający odchodzący od każdego skośnego odwiertu do środka drugiej strefy podziemnej.

Inny układ do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, charakteryzuje się tym, że zawiera trzy lub wiele wejściowych odwiertów odchodzących od powierzchni, jeden lub wiele skośnych odwiertów odchodzących od każdego wejściowego odwiertu do strefy podziemnej, zasadniczo poziomy układ odwadniający wywiercony przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów do środka strefy podziemnej, oraz poszerzoną jamę w każdym z tego jednego lub z tych wielu skośnych odwiertów, położoną w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu i zasadniczo poziomego układu odwadniającego.

Z kolei, układ do uzyskania dostępu do wielokrotnych stref podziemnych z powierzchni, charakteryzuje się tym, że zawiera trzy lub wiele wejściowych odwiertów odchodzących od powierzchni, jeden lub wiele skośnych odwiertów odchodzących od każdego wejściowego odwiertu do jednej lub wielu stref podziemnych, jeden lub wiele zasadniczo poziomych układów odwadniających wywierconych przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów do środka każdej z tej jednej lub z tych wielu stref podziemnych, oraz jedną lub wiele poszerzonych jam w każdym ze skośnych odwiertów położonych w pobliżu węzła przecięcia skośnych odwiertów i jednego lub wielu zasadniczo poziomych układów odwadniających.

Korzystnie, trzy lub wiele wejściowych odwiertów położonych jest na tym samym obszarze wiertniczym.

Wynalazek zapewnia wejściowy układ o skośnych odwiertach i sposób uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, który zasadniczo eliminuje lub zmniejsza niedogodności i problemy związane z poprzednimi rozwiązaniami w tym zakresie. W szczególności, pewne przykłady wykonania niniejszego wynalazku zapewniają wejściowy układ o skośnych odwiertach i sposób wydajnego wydobywania i usuwania pochwyconego metanu i wody z cienkiego pokładu węgla, bez konieczności nadmiernego wykorzystania promieniowych lub członowych odwiertów lub szerokiego obszaru powierzchni, na którym prowadzone są operacje wiertnicze.

Przykłady wykonania według niniejszego wynalazku mogą zapewnić szereg korzyści technicznych. Do korzyści tych można zaliczyć wykonanie trzech lub wielu blisko oddalonych od siebie wejściowych odwiertów, szeregu skośnych odwiertów, i układów odwadniających dla zoptymalizowania obszaru formacji podpowierzchniowej, z której może być odprowadzany gaz i zasoby w postaci ciekłej. Pozwala to na bardziej wydajne wiercenie i wydobywanie oraz znacznie zmniejsza koszty i problemy związane z innymi układami i sposobami. Do innych korzyści technicznych można zaliczyć zapewnienie sposobu uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni stosując szereg skośnych od4

PL 201 821 B1 wiertów z jedną lub z wieloma jamami. Poszerzone jamy pozwalają na zmniejszenie szybkości gazów wydobywających się poprzez skośne odwierty, pomagając w usuwaniu porywanych cieczy i optymalizując usuwanie zasobów ze strefy podziemnej.

Inne korzyści techniczne wynikające z rozwiązania według niniejszego wynalazku okażą się zrozumiałe dla specjalisty z tej dziedziny, wobec przedstawionych poniżej figur rysunku, opisu i zastrzeżeń.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykładowy układ odwiertów skośnych do eksploatowania zasobów ze strefy podziemnej, fig. 2A przedstawia pionowy układ odwiertów do eksploatowania zasobów ze strefy podziemnej, fig. 2B przedstawia część przykładowego wejściowego układu odwiertów skośnych, w dalszych szczegółach, fig. 3 przedstawia schematycznie etapy przykładowego sposobu wydobywania wody i gazu z formacji podpowierzchniowej, fig. 4 przedstawia przykładowy odwiert wejściowy, fig. 5 przedstawia zastosowanie przykładowego układu odwiertu wejściowego i odwiertu skośnego, fig. 6 przedstawia przykładowy układ odwiertu wejściowego i odwiertu skośnego, fig. 7 przedstawia przykładowy układ odwiertu skośnego i odwiertu członowego, fig. 8 przedstawia wydobywanie wody i gazu w przykładowym układzie odwiertów skośnych, a fig. 9 przedstawia przykładowy układ odwadniający do wykorzystania w układzie odwiertów skośnych.

Fig. 1 przedstawia przykładowy układ odwiertów skośnych do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni. W przykładzie wykonania opisywanym poniżej, strefę podziemną stanowi cienki pokład węgla. Należy podkreślić, że inne podziemne formacje i/lub strefy mogą być tak samo dostępne wykorzystując układ o odwiertach skośnych według niniejszego wynalazku dla usuwania i/lub wydobywania wody, węglowodorów, i innych płynów w tej strefie, aby w strefie tej minerały poddać obróbce przed dalszymi operacjami wydobywczymi, aby wstrzyknąć lub wprowadzić płyny, gazy lub inne substancje do tej strefy, lub w każdym innych odpowiednim celu.

Jak pokazano na fig. 1, układ skośnych odwiertów 10 zawiera wejściowe odwierty 15, skośne odwierty 20, członowe odwierty 24, jamy 26, i ślepe otwory 27. Wejściowe odwierty 15 przechodzą od powierzchni 11 w kierunku strefy podziemnej 22. Skośne odwierty 20 przechodzą od końca każdego wejściowego odwiertu 15 do strefy podziemnej 22, chociaż skośne odwierty 20 mogą alternatywnie przechodzić od każdej innej odpowiedniej części wejściowego odwiertu 15. Podane tu określenie „każdej” oznacza wszystkie z poszczególnych części danego podzbioru. Tam gdzie występuje kilka stref podziemnych 22 i to na różnych głębokościach, jak w pokazanym przykładzie, skośne odwierty 20 przechodzą przez strefy podziemne 22 w miejscu najbliżej położonym względem w powierzchni w oraz przez najgłębiej położoną strefę podziemną 22. Członowe odwierty 24 mogą odchodzić od każdego skośnego odwiertu do każdej strefy podziemnej 22. Wzdłuż skośnego odwiertu 20 może być położona jedna lub kilka jam 26, a na końcu każdego skośnego odwiertu 20 może być usytuowana jama 26 lub ślepy otwór 27.

Na fig. 1 oraz fig. 4-8, wejściowe odwierty 15 pokazane są jako zasadniczo poziome, jednak, należy rozumieć, że wejściowe odwierty mogą być wykonane pod dowolnie odpowiednim kątem w stosunku do powierzchni 11, aby móc dostosować, na przykład, geometrię i położenie i/lub konfigurację geometryczną albo orientację zasobów podziemnych. W pokazanym przykładzie wykonania, każdy skośny odwiert 20 wykonany jest w odchyleniu od wejściowego odwiertu 15 pod kątem oznaczonym α, który w pokazanym przykładzie wykonania wynosi około 20°. Należy zauważyć, że każdy skośny odwiert 20 może być wykonany pod innymi kątami dla przystosowania topologii powierzchni i innych czynników podobnych do tych mających wpływ na wejściowe odwierty. W pokazanym przykładzie wykonania, skośne odwierty 20 wykonane są względem siebie w odstępie kątowym wynoszącym około 60°. Należy podkreślić, że skośne odwierty 20 mogą być oddzielone innymi kątami w zależności od topologii i geografii obszaru i położenia docelowego cienkiego pokładu węgla jako strefy podziemnej 22.

Wejściowe odwierty 15 wykonane są przy powierzchni w odległości β stóp (1 stopa = 0,3048 m) od siebie. W pokazanym przykładzie wykonania, wejściowe odwierty 15 znajdują się w odległości wynoszącej w przybliżeniu dwadzieścia stóp od siebie. Należy zauważyć, że wejściowe odwierty 15 mogą być wykonane w innych odstępach od siebie dla przystosowania się do topologii powierzchni i/lub konfiguracji geometrycznej albo położenia podziemnych zasobów.

W niektórych przykładach wykonania, wejściowe odwierty 15 mogą znajdować się w odległości od dwóch stóp (0,6096 m) do stu stóp (30,48 m) od siebie. W niektórych przykładach wykonania, wejściowe odwierty 15 mogą być położone na tym samym obszarze wiertniczym. Użyte tu określenie „na

PL 201 821 B1 tym samym obszarze” oznacza, że odwierty te usytuowane są w tym samym miejscu, gdzie prowadzone są operacje wiertnicze. W niektórych przykładach wykonania, wejściowe odwierty 15 usytuowane są blisko siebie. Użyte tu określenie „blisko siebie” oznacza na tym samym obszarze wiertniczym.

Jamy 26 mogą być wykonane w odstępach wzdłuż skośnych odwiertów 20 powyżej jednego lub kilku członowych odwiertów 24. Na przykład, jamy 26 mogą być wykonane bezpośrednio powyżej członowego odwiertu 24. Jamy 26 mogą być również wykonane w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu 20 i członowego odwiertu 24. Użyte tu określenie „w pobliżu” oznacza tuż powyżej, poniżej, lub przy węźle przecięcia skośnego odwiertu 20 i członowego odwiertu 24. Należy zaznaczyć, że inne odpowiednie odstępy mogą być również użyte w celu przystosowania, na przykład, do podpowierzchniowych geometrii i położeń i/lub konfiguracji geometrycznej i położenia podziemnego zasobu. Skośny odwiert 20 może również posiadać jamę 26 i/lub ślepy otwór 27 położony na końcu każdego skośnego odwiertu 20. Skośne odwierty 20 mogą zawierać albo jamę 26 albo ślepy otwór 27, zarówno jamę jak i ślepy otwór, albo też żadnego z tych elementów.

Fig. 2A i 2B przedstawiają przez porównanie korzyść wykonania skośnych odwiertów 20 pod kątem odchylonym od pionu. Na fig. 2A, pionowy odwiert 30 pokazany jest z członowym odwiertem 32 wchodzącym do cienkiego pokładu węgla jako strefy podziemnej 22. Jak pokazano, płyny odprowadzane z cienkiego pokładu węgla członowym odwiertem 32 muszą przepływać wzdłuż członowego odwiertu 32 w kierunku do góry w stronę pionowego odwiertu 30 odcinek w przybliżeniu równy ω stóp zanim mogą one zostać zebrane w pionowym odwiercie 30. Odcinek o wielkości ω stóp jest znany jako spad hydrostatyczny i musi być on pokonany zanim płyny zostaną zabrane z pionowego odwiertu 30. Jak widać na fig. 2B, skośny odwiert 34 pokazany jest wraz z członowym odwiertem 36 wchodzącym do cienkiego pokładu węgla jako strefy podziemnej 22. Skośny odwiert 34 pokazany jest jako wykonany pod kątem α od pionu. Jak pokazano, płyny zebrane z cienkiego pokładu węgla muszą przepływać wzdłuż członowego odwiertu 36, aż do skośnego odwiertu 34, odcinek o długości ω' stóp. Stąd, spad hydrostatyczny wejściowego układu odwiertów skośnych zmniejszony jest w porównaniu z zasadniczo pionowym układem. Ponadto, poprzez wykonanie skośnego odwiertu 34 pod kątem α, członowy odwiert 36 wiercony od punktu stycznego lub punktu przesuniętego 38 ma większy promień krzywizny niż członowy odwiert 32 połączony z pionowym odwiertem 30. To pozwala na to, że członowy odwiert 36 jest dłuższy niż członowy odwiert 32 (ponieważ zmniejszone jest tarcie rury wiertniczej o część zakrzywioną), tym samym penetrując głębiej cienki pokład węgla i drenując bardziej strefę podziemną.

Fig. 3 przedstawia schematycznie etapy przykładowego sposobu wykonania skośnego odwiertu 20. Etapy z fig. 3 będą dalej pokazywane w kolejnych fig. 4-8. Sposób rozpoczyna się w etapie 100, w którym wykonany jest wejściowy odwiert. W etapie 105, rura okładzinowa dla świeżej wody lub inna odpowiednia rura okładzinowa instalowana jest w wejściowym odwiercie wykonanym w etapie 100. W etapie 110, rura okładzinowa dla świeżej wody spajana jest na miejscu w środku wejściowego odwiertu z etapu 100.

W etapie 115, rura wiertnicza wkładana jest przez wejściowy odwiert, i jest ona użyta do wiercenia na długości w przybliżeniu 50 stóp (15,24 m) za rurą okładzinową. W niektórych przykładach wykonania, kształtowany jest krótki zakrzywiony otwór. W niektórych przykładach wykonania, zakrzywiony otwór może mieć długość wynoszącą 200 stóp (60,96 m) i łączyć się przegubowo pod kątem 35° nad swoją długością. Należy rozumieć, że inne długości i kąty pochylenia mogą zostać wykorzystane w zależności od lokalnych warunków geologicznych i topograficznych. W etapie 120, świder ukierunkowany jest pod żądanym kątem względem skośnego odwiertu i, w etapie 125, skośny odwiert wiercony jest do dołu w i przez docelową strefę podziemną. W etapie 130, w skośnym odwiercie wykonana jest jedna lub kilka jam o powiększonej średnicy.

W etapie 135, instalowana jest rura okładzinowa skośnego odwiertu. Następnie, w etapie 140, w docelowym cienkim pokładzie węgla wiercony jest zakrzywiony odcinek o małym promieniu. Z kolei, w etapie 145, wiercony jest zasadniczo poziomy odwiert w środku i wzdłuż cienkiego pokładu węgla. Należy podkreślić, że zasadniczo poziomy odwiert może odbiegać od poziomego ustawienia z uwagi na zmiany kierunku położenia cienkiego pokładu węgla. Następnie, w etapie 150, w cienkim pokładzie węgla poprzez zasadniczo poziomy odwiert wiercony jest układ odwadniający. Układ odwadniający może mieć wzór liściowy, wzór stopy wrony, lub inne odpowiednie wzory. W etapie decyzyjnym 155, podejmowana jest decyzja, czy dodatkowe strefy podziemne mają być odwadniane jak wtedy gdy, na przykład, wielokrotne strefy podziemne występują na różnych głębokościach poniżej powierzchni. Jeśli dodatkowe strefy podziemne mają być odwadniane, proces powtarza etapy od 140 do 155 dla każdej

PL 201 821 B1 dodatkowej strefy podziemnej. Jeśli jednak, żadna dalsza strefa podziemna ma nie być odwadniana, to proces przechodzi do etapu 160. W decyzyjnym etapie 160, podejmuje się decyzję, czy wymagane są dodatkowe skośne odwierty. Jeśli wymagane są dodatkowe skośne odwierty, proces zawraca wzdłuż gałęzi TAK, do etapu 100 i zostaje powtórzony do etapu 155. Dla każdego indywidualnego skośnego odwiertu może być wykonany oddzielny wejściowy odwiert. Zatem, dla każdego skośnego odwiertu, proces rozpoczyna się w etapie 100, gdzie odnaleziony jest zasadniczo pionowy odwiert. Jednak, w niektórych przykładach wykonania, wielokrotne skośne odwierty mogą być wykonane od jednego wejściowego odwiertu.

Jeśli, nie są wymagane żadne dodatkowe skośne odwierty, proces przebiega wzdłuż gałęzi NIE do etapu 165.

W etapie 165, do każdego skośnego odwiertu instalowane jest wyposażenie produkcyjne, a w etapie 170 proces ulega zakończeniu ze skutkiem wydobycia wody/gazu/ropy ze strefy podziemnej.

Chociaż powyższe etapy opisane zostały w pewnej kolejności, to należy przyjąć, że mogą one być przeprowadzone w każdej innej odpowiedniej kolejności. Ponadto, jeden lub kilka etapów może zostać pominiętych, lub mogą być przeprowadzone inne etapy, jeśli jest to wskazane.

Na przykład, tam gdzie występują wielokrotne strefy docelowe (jak podano w etapie 155), może być umiejscowiona jama (etap 130) powyżej każdej strefy docelowej zanim nastąpi wywiercenie zakrzywionego odcinka o małym promieniu (etap 140).

Alternatywnie, wszystkie odcinki zakrzywione o małym promieniu mogą być umiejscowione w każdej strefie docelowej (etap 140) zanim umiejscowiona zostanie jakakolwiek jama o poszerzonej średnicy (etap 130). Dla specjalisty z tej dziedziny zrozumiałe okażą się także i inne odpowiednie modyfikacje.

Fig. 4 przedstawia wejściowy odwiert 15 i rurę okładzinową 44 w swoim trybie pracy, tuż przed wywierceniem skośnego odwiertu 20. Odpowiednio do etapu 110 z fig. 3, cementowy element ustalający 46 zalewany jest lub inaczej montowany dokoła rury okładzinowej w środku wejściowego odwiertu 15. Cementowa rura okładzinowa może być wykonana z jakiejkolwiek mieszaniny lub substancji odpowiedniej dla utrzymania rury okładzinowej 44 w żądanym położeniu względem wejściowego odwiertu 15. Rura wiertnicza 50 ustawiona jest wtedy w położeniu, w którym możliwe jest rozpoczęcie wykonania skośnego odwiertu. W celu utrzymania rury wiertniczej 50 w położeniu wycentrowania względem rury okładzinowej 44, może być użyty stabilizator 52. Stabilizator 52 może być pierścieniem, stabilizatorem ze statecznikiem lub każdym innym stabilizatorem odpowiednim do utrzymania rury wiertniczej 50 w położeniu względnego wycentrowania. Aby na pożądanej głębokości w wejściowym odwiercie 15 utrzymać stabilizator 52, można użyć pierścień oporowy 53. Pierścień oporowy może być wykonany z gumy lub z metalu lub z każdego innego materiału odpowiedniego dla prac w środowisku wgłębnym.

Fig. 5 przedstawia przykładowy układ skośnego odwiertu 20. Odpowiednio do etapu 115 z fig. 3, odwiert 60 wiercony jest w przybliżeniu 50 stóp (15,24 m) za końcem wejściowego odwiertu 15 (chociaż wiercenie przy wszelkich innych odstępach też jest możliwe). Odwiert 60 wiercony jest z dala od rury okładzinowej 44 w celu zminimalizowania interferencji magnetycznej i poprawienia możliwości prowadzenia przez brygadę pracowników narzędzia wiertniczego w pożądanym kierunku. Jak opisano powyżej w nawiązaniu do fig. 3, odwiert 60 może zawierać także członowy odwiert mający promień 35° na długości 200 stóp (60,96 m).

Odpowiednio do etapu 120 z fig. 3, narzędzie wiertnicze ustawione jest na przeróbkę mechaniczną celem wiercenia skośnego odwiertu 64. Odpowiednio do etapu 125 z fig. 3, wejściowy skośny odwiert 64 wiercony jest od końca promieniowego odwiertu 62 do środka i przez strefę podziemną 22. Alternatywnie, skośny odwiert 20 może być wiercony bezpośrednio od wejściowego odwiertu 15, bez włączania w to stycznego odwiertu 60 lub promieniowego odwiertu. Wykonywany jest także ślepy otwór 66, który stanowi przedłużenie skośnego odwiertu 64. Ślepy otwór 66 może być również jamą o powiększonej średnicy w lub inną odpowiednią strukturą. Odpowiednio do etapu 130 z fig. 3, w skośnym odwiercie 64 wykonana jest jama 26.

Jama 26 działa jak komora zmniejszania prędkości, oddzielając wychwycone ciecze z gazów przeznaczonych na powierzchnię. Bez co najmniej jednej jamy 26 położonej bliżej powierzchni niż najpłytszy boczny odwiert, porywane ciecze tworzą mgłę, która podnosi ciśnienie wgłębne. Przez ciecze porywane przez wydostające się gazy zwiększeniu ulega tarcie, tworząc zwiększone ciśnienie wsteczne (ciśnienie wgłębne). Zmniejszanie prędkości gazu oddziela ciecz, gdy prędkość spada poniPL 201 821 B1 żej prędkości, przy której gaz może porywać ciecz. Jama 26 obniża wystarczająco prędkość gazu, aby oddzielić porywane ciecze, umożliwiając bardziej wydajne wydostanie się gazu na powierzchnię.

W przedstawionym przykładzie wykonania, jama 26 pokazana jest bezpośrednio powyżej przewidywanego punktu przesuniętego dla kolejnego odwiertu o małym promieniu krzywizny. Należy zauważyć, że jama może być także inaczej położona w odpowiedni sposób. Ponadto, należy podkreślić, że jama 26 może być również ukształtowana po wykonaniu poziomego układu odwadniającego.

Fig. 6 przedstawia ustalenie rury okładzinowej w skośnym odwiercie 64. Dla łatwiejszego zobrazowania, pokazany został tylko jeden skośny odwiert 64. Odpowiednio do etapu 135 z fig. 3, w wejściowym skośnym odwiercie 64 zainstalowana jest rura okładzinowa 70. W pokazanym przykładzie wykonania, rura okładzinowa 70 zawiera wyciągalny klin odchylający 72, który używany jest w celu mechanicznego ustawiania rury wiertniczej w pożądanym kierunku. Należy zauważyć, że mogą być wykorzystane inne odpowiednie techniki, a użycie klina odchylającego 72 nie jest konieczne, gdy zastosowane są inne odpowiednie sposoby ustawiania narzędzia wiertniczego poprzez skośny odwiert 64 w strefie podziemnej 22. Rura okładzinowa 70 ustawiona jest tak, że wyciągalny klin odchylający 72 położony jest tak, aby koleje narzędzie wiertnicze znajdowało się w jednej linii przy wierceniu strefy podziemnej 22 na żądaną głębokość.

Fig. 7 przedstawia rurę okładzinową 70 oraz skośny odwiert 64 w dalszych szczegółach. Jak to omówiono w nawiązaniu do fig. 6, rura okładzinowa 70 położona jest w skośnym odwiercie 64 tak, aby rura wiertnicza 50 ustawiona była do przejścia przez wejściowy skośny odwiert 64 w pożądanym punkcie styczności lub w punkcie przesunięcia 38. Odpowiada to etapowi 140 z fig. 3. Rura wiertnicza 50 używana jest do wiercenia poprzez wejściowy skośny odwiert 64 w punkcie stycznym lub w punkcie przesunięcia 38 dla wykonania członowego odwiertu 36. W szczególnym przykładzie wykonania, członowy odwiert 36 posiada promień wynoszący w przybliżeniu siedemdziesiąt jeden stóp (21,64 m) i zakrzywienie wynoszące w przybliżeniu 80° na sto stóp (na 30,48 m). W tym samym przykładzie wykonania, skośny odwiert 64 odchylony jest od pionu w przybliżeniu o 10°. W tym przykładzie wykonania, spad hydrostatyczny wytworzony w powiązaniu z wydobyciem wynosi z grubsza 30 stóp (9,144 m). Jednak, należy zauważyć, że zastosowany może być każdy inny odpowiedni promień, zakrzywienie i kąt pochylenia.

Fig. 8 przedstawia skośny odwiert 64 i członowy odwiert 36 po użyciu rury wiertniczej 50 do wykonania członowego odwiertu 36. W szczególnym przykładzie wykonania, w strefie podziemnej 22 może być wówczas wykonany poziomy odwiert i układ odwadniający, jak to podano w etapie 145 i w etapie 150 z fig. 3.

Jak pokazano na fig. 8, rura okładzinowa 70 ustalona jest na dnie ślepego otworu 66, aby do wydobycia przygotować olej i gaz. Dokoła rury okładzinowej 70 może być użyty pierścień 74 warstwy uszczelniającej, aby zapobiec wydostawaniu się gazu wychodzącego z członowego odwiertu poza rurę okładzinową 70. Otwory przelotowe 76 umożliwiają wydostawanie się gazu, aby mógł on wejść do i w górę poprzez rurę okładzinową 70 celem zebrania go na powierzchni. Jak opisano powyżej, ciecze porywane przez wydostający się gaz mogą być oddzielone od gazu w jamach 26 o powiększonej średnicy, usytuowanych powyżej członowego odwiertu 36. Po oddzieleniu się od gazu, ciecze przepływają w dół skośnym odwiertem 64 i zbierane są w ślepym otworze 66. Ślepy otwór 66 może zawierać także jamę o powiększonej średnicy (nie pokazana) dla zbierania cieczy wpływających od góry.

Do usuwania wody i innych cieczy, które zbierane są ze strefy podziemnej poprzez członowy odwiert 36, używana jest żerdź pompowa 78 i pompa głębinowa 80.

Jak przedstawiono na fig. 9, ciecze, pod wpływem siły ciężkości i ciśnienia występującego w strefie podziemnej 22, przechodzą poprzez członowy odwiert 36 i w dół wejściowego skośnego odwiertu 64 do ślepego otworu 66. Stąd ciecze przepływają do otworu w wyciągalnym klinie odchylającym rury okładzinowej 70, gdzie ciecze te stykają się z zainstalowaną żerdzią pompową 78 i pompą głębinową 80. Pompa głębinowa 80 może być jedną z wielu pomp głębinowych odpowiednich do wykorzystania w środowisku wgłębnym dla usunięcia cieczy i do pompowania tych cieczy na powierzchnię poprzez żerdź pompową 78. Zainstalowanie żerdzi pompowej 78 i pompy głębinowej 80 odpowiada etapowi 165 z fig. 3. Wydobywanie wody/gazu/oleju odpowiada etapowi 170 z fig. 3.

Fig. 9 przedstawia przykładowy układ odwadniający 90, który może być wiercony od członowych odwiertów 36. W środku układu odwadniającego 90 znajduje się szereg wejściowych odwiertów 15 w obszarze wiertniczym 92 przy powierzchni. W jednym przykładzie wykonania, wejściowe odwierty 15

PL 201 821 B1 oddalone są od siebie o odstęp wynoszący w przybliżeniu 20 stóp (6,096 m). Należy zauważyć, że mogą być zastosowane też inne odpowiednie odstępy.

Skośny odwiert 20 łączy się z każdym wejściowym odwiertem 15. Na końcu skośnego odwiertu 20, jak opisano powyżej, znajdują się zasadniczo poziome odwierty 94, tworzące z grubsza wzór „stopy wrony”, odchodzące od każdego ze skośnych odwiertów. Należy podkreślić, że wszelkie inne odpowiednie układy odwadniające, na przykład, mające układ wzoru liściowego, mogą też zostać wykorzystane. W przykładowym wykonaniu, poziomy zasięg każdego zasadniczo poziomego odwiertu 94 wynosi w przybliżeniu 300 stóp (91,44 m). Dodatkowo, boczny odstęp pomiędzy równoległymi zasadniczo poziomymi odwiertami 94 wynosi w przybliżeniu 800 stóp (243,84 m). W tym szczególnym przykładzie wykonania, obszar odwadniania wynosi w przybliżeniu 640 arów.

Chociaż niniejszy wynalazek opisany został przy pomocy kilku przykładów wykonania, wiele zmian i modyfikacji może zostać zasugerowanych przez specjalistę z tej dziedziny. Przewiduje się jednak, że wynalazek ten obejmuje takie zmiany i modyfikacje jako mieszczące się w zakresie ochrony według załączonych zastrzeżeń.

Claims (24)

1. Sposób uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, znamienny tym, że formuje się pierwszy wejściowy odwiert (15) z powierzchni (11), formuje się jeden lub wiele skośnych odwiertów (20) od pierwszego wejściowego odwiertu (15) do strefy podziemnej (22), formuje się drugi wejściowy odwiert (15) z powierzchni (11), który to drugi wejściowy odwiert położony jest w tym samym obszarze wiertniczym (92) jak pierwszy wejściowy odwiert (15) przy powierzchni (11), formuje się jeden lub wiele skośnych odwiertów (20) od drugiego wejściowego odwiertu (15) do strefy podziemnej (22), formuje się trzeci wejściowy odwiert (15) z powierzchni (11), który to trzeci wejściowy odwiert (15) położony jest w tym samym obszarze wiertniczym (92) jak pierwszy wejściowy odwiert (15) i drugi wejściowy odwiert (15) przy powierzchni (11), oraz formuje się jeden lub wiele skośnych odwiertów (20) od trzeciego wejściowego odwiertu (15) do strefy podziemnej (22), a następnie formuje się zasadniczo poziomy układ odwadniający przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów (20) do środka strefy podziemnej (22).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się poziome układy odwadniające (90) zawierające poziomy odwiert (94) odchodzący od skośnego odwiertu (20) i szereg bocznych odwiertów odchodzących od poziomego odwiertu (94).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się poziome układy odwadniające (90) mające układ stopy wrony.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że boczne odwierty konfiguruje się tak, że odwadniają obszar strefy podziemnej (22) wynoszący co najmniej 640 akrów.

5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się poziome układy odwadniające mające układ liściowy.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto usuwa się zasoby ze strefy podziemnej (22) przez poziome układy odwadniające na powierzchnię (11).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto kształtuje się poszerzoną jamę (26) w każdym ze skośnych odwiertów (20) w pobliżu i powyżej strefy podziemnej (22).

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto kształtuje się poszerzoną jamę (26) w każdym ze skośnych odwiertów (20) powyżej poziomego układu odwadniającego.

9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że położenie poszerzonej jamy (26) ustala się w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu (20) i zasadniczo poziomego układu odwadniającego.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy, drugi i trzeci wejściowe odwierty (15) oddalone są od siebie w przybliżeniu o 20 stóp (6,096 m).

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto formuje się drugi poziom układ odwadniający od każdego ze skośnych odwiertów do środka drugiej strefy podziemnej (22).

12. Układ do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, znamienny tym, że zawiera pierwszy wejściowy odwiert (15) odchodzący od powierzchni (11), drugi wejściowy odwiert (15) odchodzący od powierzchni (11), który to drugi wejściowy odwiert (15) położony jest w tym samym obszarze wiertniczym (92) jak pierwszy wejściowy odwiert (15) przy powierzchni (11), trzeci wejściowy odwiert (15) odchodzący od powierzchni (11), który to trzeci wejściowy odwiert (15) położony jest

PL 201 821 B1 w tym samym obszarze wiertniczym jak pierwszy wejściowy odwiert (15) i drugi wejściowy odwiert (15) przy powierzchni (11), jeden lub wiele skośnych odwiertów (20) odchodzących od każdego z pierwszych, drugich i trzecich wejściowych odwiertów (15) do strefy podziemnej (11), oraz zasadniczo poziomy układ odwadniający wywiercony przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów (20) do środka strefy podziemnej (22).

13. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że poziome układy odwadniające zawierają poziomy odwiert (94) odchodzący od skośnego odwiertu (20) oraz szereg bocznych odwiertów odchodzących od poziomego odwiertu (94).

14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że poziome układy odwadniające (90) mają układ stopy wrony.

15. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że boczne odwierty są skonfigurowane tak, że odwadniają obszar strefy podziemnej (22) wynoszący co najmniej 640 akrów.

16. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że poziome układy odwadniające mają układ liściowy.

17. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że ponadto zawiera poszerzoną jamę (26) w każdym ze skośnych odwiertów (20) w pobliżu strefy podziemnej (22).

18. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że ponadto zawiera poszerzoną jamę (26) w każdym ze skośnych odwiertów (20) pomiędzy powierzchnią (11) i poziomym układem odwadniającym.

19. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że poszerzona jama (26) położona jest w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu (20) i zasadniczo poziomego układu odwadniającego.

20. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że pierwszy, drugi i trzeci wejściowe odwierty (15) oddalone są od siebie w przybliżeniu o 20 stóp (6,096 m) przy powierzchni (11).

21. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że ponadto zawiera drugi zasadniczo poziomy układ odwadniający odchodzący od każdego skośnego odwiertu (20) do środka drugiej strefy podziemnej (22).

22. Układ do uzyskiwania dostępu do strefy podziemnej z powierzchni, znamienny tym, że zawiera trzy lub wiele wejściowych odwiertów (15) odchodzących od powierzchni (11), jeden lub wiele skośnych odwiertów (20) odchodzących od każdego wejściowego odwiertu (15) do strefy podziemnej (22), zasadniczo poziomy układ odwadniający wywiercony przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów (20) do środka strefy podziemnej (22), oraz poszerzoną jamę (26) w każdym z tego jednego lub z tych wielu skośnych odwiertów (20), położoną w pobliżu węzła przecięcia skośnego odwiertu (20) i zasadniczo poziomego układu odwadniającego.

23. Układ do uzyskania dostępu do wielokrotnych stref podziemnych z powierzchni, znamienny tym, że zawiera trzy lub wiele wejściowych odwiertów (15) odchodzących od powierzchni (11), jeden lub wiele skośnych odwiertów (20) odchodzących od każdego wejściowego odwiertu (15) do jednej lub wielu stref podziemnych (22), jeden lub wiele zasadniczo poziomych układów odwadniających wywierconych przez co najmniej jeden ze skośnych odwiertów (20) do środka każdej z tej jednej lub z tych wielu stref podziemnych (22), oraz jedną lub wiele poszerzonych jam (26) w każdym ze skośnych odwiertów (20) położonych w pobliżu węzła przecięcia skośnych odwiertów (20) i jednego lub wielu zasadniczo poziomych układów odwadniających.

24. Układ według zastrz. 23, znamienny tym, że trzy lub wiele wejściowych odwiertów (15) położonych jest na tym samym obszarze wiertniczym.