Az irányított fúrás , a ferdefúrás egy olyan kútépítési mód , amelyben összetett térprofillal rendelkeznek, beleértve a függőleges felső intervallumot, amelyet a függőlegestől meghatározott eltérésű szakaszok követnek [1] . Gyakran használják ásványi anyagok, például olaj és gáz feltárására és előállítására, különösen a többoldalú és fürtfúrások során. Az 1990-es évek óta az irányított fúrási technológiákat aktívan fejlesztik több kilométer hosszú vízszintes szakaszú kutak létrehozására. A leghosszabb ilyen kutat 2017-ben a szahalini Z-44 Chayvo talapzaton ( Odoptu-more mező , Oroszország) fúrták olajtermelés céljából - 15 km [2] [3] .
A 20. század közepén kezdték használni először. Ennek a módszernek az alapítói John Eastman, Roman Hines és George Feiling amerikai olajosok, akik először 1934-ben alkalmazták a texasi Conroe mező olajtermelésére [4] . A Szovjetunióban hasonló módszert alkalmaztak, M.P. bakui tudós támogatásával. Guluzade volt az első, aki az azerbajdzsáni olajost, Aga Neymatullat használta olaj kitermelésére nehezen hozzáférhető lelőhelyekből: 1941-ben szárazföldön (Baku Bibiheybat régió), 1946-1947-ben pedig a Kaszpi-tengeren [ 5 ] .
A szabályozott ferde fúrás technológiája fokozatosan fejlődött. Az alsó furat szerelvény (BHA, eng. BHA ) függőlegestől való eltérésére a kútba ékcsapokat (whipstocks, whipstock ) helyeztünk be; a fúrás hagyományos forgószerelvényekkel történt. Az ezzel a technológiával létrehozott irányított kutak azonban gyakran nem érték el a célképződményeket, jelentős eltéréseket mutatva a célirányzattól [6] .
A 12 fokot meghaladó hajlásszögű kutak nem függőleges szakaszain, ha a zenitszög további változtatására van szükség, stabilizátorokkal és fúróperemekkel ellátott fúrólyuk forgószerelvény használható, amely eltérítő terhelést hoz létre a biten. A referencia elrendezés (build szerelvény) a szög beállítására szolgál, az inga (ingaszerelvény) a csökkentésre. A beírt szög mentésére egy stabilizált elrendezést (tangens, csomagolt összeállítás) [6] [7] használunk .
Az 1960-as évek óta az irányított fúrás során hajlított adaptereket és fúrómotor-szerelvényeket használnak (például hidraulikus hajtású fúrómotorok vagy turbófúrók ). Kezdetben az adaptergörbék rögzített dőlésszöggel rendelkeztek 0,5 és 1 fok között [6] . Az irányt az ilyen elrendezéseknél a fúrósor elfordításával határozták meg, azonban a dőlésszög megváltoztatásához fel kellett emelkedni a felszínre és ki kellett cserélni az adaptert.
Később feltalálták és bevezették a szabályozott hajlítású (0-4 fokos) adaptereket, amelyeket a felületről állítanak be anélkül, hogy a szerelvényt a kútból emelték volna ki. A fúrólyuk motorokkal együtt is alkalmazták, kormányozható motort alkotva [6] . Egy ilyen motor kétféle üzemmódban használható: forgó (forgó) fúrás, amelyben az erőt forgóasztal vagy felső hajtás hozza létre, és csúszó üzemmód, amelyben a fúrószál nem forog, és a fúrófejet egy fúrólyuk motor. Csúszó üzemmódban az azimutális elhajlási szöget az oszlop elfordításával, a zenitszöget pedig a vezérelt adapter hajlításával [6] állítjuk be .
A felszínen hozzáférhető tározókban a bizonyított olaj- és gáztartalékok csökkenésével az irányított fúrások alkalmazása terjedni kezdett a világon. Az Egyesült Államokban 2004-ben 12 ezer ilyen kút működött (a teljes alap 8%-a), Oroszországban ekkor még kevesebb, mint 1%-a [8] .
Az 1970-es évek elején a Szovjetunióban megkezdődött az Odoptu-tenger mező feltárására szolgáló első irányított kút építése a Szahalin talapzaton, a 3406 m hosszú kút 1973-ban készült el, de nem termelt olajat. Eltávolodása a függőlegestől 2435,4 m volt, ami 10 évig a Szovjetunió rekordja [8] .
Az 1990-es évektől kezdve fejlesztették ki a rotációs kormányozható rendszereket (RUS, Rotary steerable system ), amelyek lehetővé teszik a kút dőlésszögének szabályozását a rotációs fúrás során, csúszási periódusok nélkül [9] . Kezdetben a függőlegestől nagy eltérésű kutak fúrására használták, de aztán széles körben elterjedtek bármilyen profilú kutak fúrására [6] .
Az OJSC Rosneft-Sakhalinmorneftegaz Oroszországban elsőként kezdett el irányított fúrást alkalmazni a parttól az alsó lyukak függőlegestől való ultrahosszú eltérésével az Odoptu-Sea mező fejlesztéséhez az északi kupoláján [8] . Az első, 202-es számú kút üzembe helyezése a függőlegestől 4781 m-es fenékfurat eltéréssel, napi 250 tonnás áramlási sebességgel a távol-keleti orosz polc fejlődésének kezdetének tekinthető [10] . A választott technológia 4-5-ször olcsóbb, mint a helyhez kötött jégálló platformokról történő olajtermelés. Ez a mező lett Oroszországban az első kísérleti terepe olyan kutak használatára, amelyeknél az alsó lyukak rendkívül nagy eltérést mutattak a függőlegestől: előfordulásuk mélysége körülbelül 1600 m, a függőleges eltérés 4,5-6 km, a komplexitási tényező pedig 4. A függőlegestől 80-88 fokos eltérés szögével irányított fúrási módszerek alkalmazása lehetővé tette a JSC Rosneft-Sakhalinmorneftegaz számára, hogy elsőként kezdje meg a Szahalin talapzatán lévő mezők kereskedelmi üzemeltetését, megelőzve a Szahalin-1 és a nemzetközi projekteket. Szahalin-2 [8 ] .
A 2000-es években a vízszintes, legfeljebb 3-4 kilométeres metszetű irányított fúrás fejlesztése a többlépcsős hidraulikus rétegrepesztéssel együtt lehetővé tette a gazdaságosan életképes gáztermelés beindítását Észak-Amerikában, majd a palaképződményekből szűk tározókból könnyű olaj kitermelését. (lásd Palaforradalom ) [11] [12] .
Az irányított és vízszintes fúrás korai próbálkozásai lényegesen lassabbak voltak, mint a függőleges kialakítások, a gyakori leállások és a kútprofilozás, valamint a lassabb kőzetfúrások miatt. Aztán a fúrómotorok és mérőeszközök fejlődésével a fúrási sebesség nőtt, a mérés is egyszerűbbé vált.
A ferde kutaknál, amelyekben a zenitszög nem haladja meg a 40 fokot, hagyományos mérőműszereket lehet használni , amelyeket kábelen leeresztenek a kútba. Nagy szögek és vízszintes szakaszok esetén összetettebb eszközökre van szükség.
A nagy szögű kutaknál a homok kútba való bejutását is nehezebb megakadályozni.
1990-ben Irak azzal vádolta Kuvaitot , hogy irányított fúrással 2,4 milliárd dollár értékű iraki olajat lopott el a Rumayla mezőről , és kártérítést követelt [13] , ami az egyik oka volt Kuvait 1990-es inváziójának . Számos Rumaila területen működő külföldi cég is elutasította Irak azon állítását, hogy az irányított fúrást „füsthálóként leplezik Irak növekvő ambícióiról” [14] .
A 20. század közepén botrány robbant ki a kelet-texasi mezőről irányított kutak segítségével történő olajlopás miatt. Ismertté vált, hogy az üzemeltetők a mezőn kívüli területekről irányított kutakat fúrtak a Woodbine formációba, csatlakozva a nagyvállalatok tulajdonában lévő termelő területekhez. A vizsgálatsorozat során az ellenőrök 380 irányító kutat fedeztek fel és kutattak le. Becslések szerint több évtized alatt 100 millió dollár értékű olajat loptak el a jogos tulajdonosoktól [15] .
A kútépítéshez és üzemeltetéshez nagy teljesítményű motorokkal (400 tonna vagy több) felszerelt fúrótornyokat és fürtfúráshoz fúrótorony-blokk mozgatására szolgáló eszközt használnak. A gépesített fúrófolyadék -előkészítő rendszert invert olaj alapú emulzió használatára alakították ki , lehetővé teszi a levágások összegyűjtését tisztítás és ártalmatlanítás céljából [8] .
Az irányított kutak fúrásakor a legnehezebb feladat egy 2 m-nél nagyobb átmérőjű fúrósor felemelése és leengedése egy majdnem vízszintes kútba legalább 4 ezer méter mélységig. A probléma megoldására az Odoptu-Sea mezőn úgy döntöttek, hogy leengedik a húrt fúrófolyadékkal való feltöltés nélkül, valamint különböző sűrűségű iszapokat használnak a húr alsó és felső részében az alsó rész könnyítésére és egy hajtóerő létrehozására. erő a felső részen. Ezzel a technológiával a zsinórokat sikeresen befuttatták az összes kútba, beleértve a 208-ast is, amelynek hossza 6446 m volt 44 óra alatt [8] .