Nowoczesne technologie wiercenia kierunkowego wykorzystane przy wierceniu intersekcyjnego układu otworów

• Autorzy: Ćwik Maciej , Adamiak Jacek , Kępiński Michał

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.09.03

Warianty tytułu

EN

Modern technologies of directional drilling used in drilling well doublets in intersection system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy wykorzystania technologii wiercenia otworów kierunkowych – tzw. intersekcyjnych, które Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA wykonało w ramach prac badawczych prowadzonych w latach 2016–2021. Projekt miał na celu wykorzystanie nowoczesnych technologii w próbach rozpoznania złóż niekonwencjonalnych – formacji węglowych o niskiej przepuszczalności i niskim ciśnieniu złożowym, otworami wierconymi z powierzchni na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Przedstawiono zasadę gromadzenia się gazu w węglu (zjawisko adsorpcji opisywane modelem Langmuira) oraz sposób eksploatacji przez odwrócenie tego zjawiska i doprowadzenie do desorpcji przy wykorzystaniu odwadniania górotworu przez pompę zamontowaną w otworze pionowym poniżej intersekcji z otworem poziomym (horyzontalnym). Wyjaśniono celowość wiercenia otworu z odcinkiem horyzontalnym jako sposób zwiększenia strefy drenażu formacji produktywnej. W artykule zwrócono uwagę na zagadnienia związane z mechaniką górotworu, a dokładnie z określeniem kierunków naprężeń jako kluczowego parametru przy ustalaniu trajektorii otworów, które mają podlegać szczelinowaniu hydraulicznemu. Orientacja otworu prostopadle do kierunku maksymalnych naprężeń SHmax pozwala osiągać maksymalną wielkość stymulowanej strefy przyodwiertowej podczas zabiegu intensyfikacyjnego. Kluczowym fragmentem artykułu jest opis prac związanych z projektowaniem, a następnie wykonaniem systemu przecinających się (intersekcyjnych) otworów kierunkowych. Pionierskość omawianego projektu polegała zarówno na zastosowaniu technologii namierzania magnetycznego (ang. active magnetic rangening), jak i na wierceniu systemu otworów z jednego „placu” w sąsiedztwie dodatkowego otworu (również intersekcyjnego z otworem pionowym). Wykorzystane technologie wiercenia RSS (ang. rotary steerable system) pozwoliły na zrealizowanie zaprojektowanych trajektorii otworów i trafienie narzędziem o średnicy 6 cali w rurę z włókna szklanego o średnicy 7 cali na głębokości około 850 metrów. We wnioskach autorzy podkreślają innowacyjność wykonanych prac, zarówno w skali firmy, kraju, jak i światowej. Podają również przykłady zastosowania wykorzystanych technologii. Wart podkreślenia jest fakt, że wykonalność zaprojektowanych prac badawczych została potwierdzona w zastosowaniu przemysłowym.

EN

The article examines the use of directional and intersection drilling technology applied by Polish Oil and Gas Company (PGNiG) as part of research work carried out between 2016 and 2021. The project was aimed at using advanced technologies in assessment of prospectivity of unconventional reservoirs – coal formations with low permeability and low pore pressure with wells drilled from the surface in the Upper Silesian Coal Basin. Firstly, the mechanism of gas accumulation in coal was described (the adsorption phenomenon defined by the Langmuir model), followed by the method of exploitation by desorption using a pump installed in a vertical well below the intersection with a horizontal section. Finally, the expediency of drilling a well with a horizontal section as a way to increase the drainage zone of a productive formation was explained. The article draws attention to the issues related to the geomechanics, and more precisely to the determination of the stress azimuth as a key parameter in determining the optimal trajectory of the wells to be subjected to hydraulic fracturing. The findings suggest that the orientation of the well perpendicular to the direction of the maximum stresses SHmax allows to achieve the maximum stimulated rock volume during the intensification treatment. The key fragment of the paper describes the work related to the design and execution of a system of intersecting directional wells. The pioneering character of the discussed project consisted in both using active magnetic ranging technology and drilling a set of wells from one location. The RSS (rotary sterable system) drilling technology allowed for the execution of the designed well trajectories and for hitting a 7-inch diameter fiberglass pipe at a depth of about 850 meters with a 6-inch diameter tool. The conclusions emphasize the innovativeness of the performed work on the local (company), national and global scale. Examples of the application of the used technologies are also provided. It is worth highlighting that the feasibility of the designed research work has been confirmed in industrial application.

Słowa kluczowe

PL

wiercenia kierunkowe; aktywne namierzanie magnetyczne; złoża niekonwencjonalne; gaz zamknięty; metan z pokładów węgla; Górnośląskie Zagłębie Węglowe

EN

directional drilling; active magnetic ranging; unconventional resources; tight gas; Coalbed Methane (CBM); Upper Silesian Coal Basin

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 9
• Strony: 587--592
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Ćwik Maciej

• Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA, Oddział Geologii i Eksploatacji w Warszawie

autor

Adamiak Jacek

• Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA, Oddział Geologii i Eksploatacji w Warszawie

autor

Kępiński Michał

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

Bibliografia

• Bader V., 2018. Projekt Techniczny Wiercenia Otworów Gilowice 3K i Gilowice 4H na potrzeby PGNiG. Schlumberger, Archiwum PGNiG SA, Warszawa.
• Bell J.S., Gough D.I., 1979. Northeast-southwest compressive stress in Alberta evidence from oil wells. Earth and Planetary Science Letters, 45(2): 475–482. DOI: 10.1016/0012-821X(79)90146-8.
• Ćwik M., Stopyra E., 2019. Metan z pokładów węgla w GZW – prace rekonstrukcyjne i intensyfikacyjne w otworach Gilowice-1 i Gilowice2H. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 9: 12–16.
• Gonet A., Nagy S., Rybicki C., Siemek J., Stryczek S., Wiśniowski R., 2010. Technologia wydobycia metanu z pokładów węgla CBM. Górnictwo i Geologia, 5(3): 5–25.
• Hadro J., Wójcik I., 2013. Metan pokładów z węgla: zasoby i eksploatacja. Przegląd Geologiczny, 61(7): 404–410.
• Heidbach O., Tingay M., Barth A., Reinecker J., Kurfeß D., Müller B., 2008. The World Stress Map, Database Release 2008. DOI: 10.1594/GFZ.WSM.Rel2008.
• Jarosiński M., 2005. Ongoing tectonic reactivation of the Outer Carpathians and its impact on the foreland: Results of borehole breakout measurements in Poland. Tectonophysics, 410: 189–216.
• Jarosiński M., 2006. Recent tectonic stress field investigations in Poland: a state of the art. Geological Quarterly, 50(3), 303–321.
• Kępiński M., 2020. Determination of stress state based on well logging data and laboratory measurements – a CBM well in the southeastern part of the Upper Silesian Coal Basin (Poland). Geology, Geophysics & Environment, 46(2): 77–92. DOI: 10.7494/geol.2020.46.2.77.
• Machowska H., 2012. Niekonwencjonalny gaz ziemny – gaz z łupków. Czasopismo Techniczne Politechniki Krakowskiej „Chemia”, 109(16): 85–94.
• Matuszewska I., Ryder P., Urbaniec J., 2017. Dodatek nr 1 do projektu robót geologicznych na obszarze koncesji „Miedzyrzecze” nr 2/2017/Ł na poszukiwanie, rozpoznawanie złóż metanu z pokładów węgla oraz wydobywanie metanu z pokładów węgla, bloki koncesyjne 391 i 411 dla wykonania otworów Gilowice-3K i Gilowice-4H (badawcze). Archiwum PGNiG SA, Warszawa.
• Zoback M.D., 2007. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).