KR20050042501A - 지하 영역에 접근하기 위한 방법 및 3차원 정 시스템 - Google Patents

지하 영역에 접근하기 위한 방법 및 3차원 정 시스템 Download PDF

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KR20050042501A
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죠셉 에이. 쥬파니크
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씨디엑스 가스, 엘.엘.씨.
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Abstract

지면으로부터 다층 지하 영역(21a, 20b, 20c)으로 접근하기 위한 본 취출 시스템은 지면으로부터 연장하는 진입정(30)을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 상기 진입정으로부터 지하 영역을 통과해 연장하는 2개 이상의 외측 취출정(40)을 포함한다. 외측 취출정 각각은 제 1선택 거리만큼 상기 진입정으로부터 외측 하방으로 연장한 후, 제 2선택 거리만큼 실질적으로 수직 하방으로 연장한다.

Description

지하 영역에 접근하기 위한 3차원 정 시스템 {THREE-DIMENSIONAL WELL SYSTEM FOR ACCESSING SUBTERRANEAN ZONES}
본 발명은 개괄적으로는 지하 자원의 회수를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 지하 영역에 접근하기 위한 3차원 정 시스템(three-dimensional well system)에 관한 것이다.
지하 석탄 매장물은 종종 상당량의 함유 메탄 가스를 포함한다. 석탄 매장물로부터 메탄 가스의 한정적인 생산 및 사용은 오랫동안 이루어져 왔다. 그러나, 탄층 내의 메탄 가스 매장물의 보다 광범위한 개발 및 이용은 많은 장애들로 인해 좌절되어 왔다. 탄층으로부터 메탄 가스를 생산함에 있어 큰 문제는, 탄층이 수천 에이커에 이르는 광대한 영역에 걸쳐 펼쳐져 있는 반면에 그 두께는 수 인치로부터 수 미터로 매우 두껍지 않다는 점이다. 따라서, 비록 탄층이 간혹 비교적 지면에 인접하여 분포하지만, 메탄 가스를 얻기 위해 석탄 매장물 내로 굴착되는 수직정은 석탄 매장물 주변으로 상당히 작은 반경만을 취출할 수 있다. 더구나, 석탄 매장물은 암석층으로부터의 메탄 가스 생산성을 향상시키기 위해 종종 사용되는 압력 파쇄법(pressure fracturing) 및 그 외 다른 방법에 부합될 수 없다. 결과적으로, 탄층의 수직정으로부터 용이하게 취출되는 가스가 일단 생산되고 나면, 추가 생산은 그 양이 한정되게 된다. 더 나아가, 탄층은 종종 지하수와 연관되어 있으며, 메탄을 생산하기 위해 일반적으로 지하수는 탄층으로부터 배수되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 3차원 취출 시스템을 도시하며,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적 3차원 취출 시스템을 도시하며,
도 3은 도 2의 예시적 3차원 취출 시스템의 단면도를 도시하며,
도 4는 진입정 및 설치된 가이드 튜브 다발을 도시하며,
도 5는 취출정이 굴착되기 시작할 때의 진입정 및 설치된 가이드 튜브 다발을 도시하며,
도 6은 취출정이 굴착되는 동안의 진입정 및 설치된 가이드 튜브 다발을 도시하며,
도 7은 휩스톡을 사용하여 진입정으로부터 취출정을 굴착하는 것을 도시하며,
도 8은 예시적인 3차원 취출 시스템으로부터 굴착 및 생산에 대한 예시적인 방법을 도시하며,
도 9는 다중 3차원 취출 시스템의 밀집 구성을 도시한다.
본 발명은 종래 시스템 및 방법과 관련된 단점 및 문제점들을 실질적으로 제거 또는 감소시키는, 지하 영역에 접근하기 위한 3차원 정 시스템을 제공한다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 다중 탄층으로부터 함유 메탄 가스 및 물을 효율적으로 생산 및 운반하기 위해 지하 영역에 접근하기 위한 3차원 정 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 지면으로부터 다층 지하 영역에 접근하기 위한 취출 시스템(drainage system)은 지면으로부터 연장하는 진입정을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 진입정으로부터 지하 영역을 통과해 연장하는 2개 이상의 외측 취출정(exterior drainage well)을 포함한다. 외측 취출정 각각은 제 1 선택 거리만큼 진입정으로부터 외측 하방으로 연장하며, 그 후에 제 2 선택 거리만큼 실질적으로 수직 하방으로 연장한다.
본 발명의 실시예들은 하나 이상의 기술적 장점을 제공할 수 있다. 이러한 기술적 장점들은 지면으로부터 하나 이상의 지하 영역으로 효율적으로 접근하기 위한 시스템 및 방법 제공을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들은 단일 지면정(surface well)을 사용하여 지하 영역으로부터의 유체 또는 그 외 다른 물질의 일정한 취출을 제공한다. 더 나아가, 본 발명의 실시예들은 다중의 얇은 하부-지표층(상기 층내에 수평 취출정 및/또는 수평 취출 패턴의 형성이 비효율적이거나 불가능하게되는 두께를 가짐)으로부터 유체를 추출하는데 유용할 수 있다. 또한, 유체는 본 발명의 실시예들을 이용하여 하나 이상의 지하 영역 내로 관입될 수 있다.
본 발명의 다른 기술적 장점들은 본 원에 포함되는 도면, 상세한 설명, 및 청구범위로부터 당업자들에게 자명할 것이다.
본 발명 및 장점들을 보다 완전하게 이해하기 위해, 첨부 도면과 관련하여 제시되는 이하의 설명이 참조될 것이며, 여기서 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 지면으로부터 다수의 지하 영역(20)으로 접근하기 위한 예시적인 3차원 취출 시스템(10)을 도시한다. 이하 개시되는 실시예에서 지하 영역(20)은 탄층(coal seal)이지만, 그 외 다른 지층으로도 상기 취출 시스템(10)을 사용하여 유사한 방식으로 접근할 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다. 더 나아가, 비록 취출 시스템(10)이 지하 영역(20)으로부터 물, 탄화수소 및 그 외 다른 유체를 제거 및/또는 생산하기 위해 사용되는 것으로 개시되지만, 상기 시스템(10)은 채굴 작업 전에 유체, 가스 또는 그 외 다른 물질을 영역(20) 내로 관입 또는 유입시켜 영역(20) 내의 광물을 처리하기 위해 또는 그 외 다른 적절한 목적을 위해 사용될 수도 있다.
취출 시스템(10)은 진입정(entry well)(30) 및 다수의 취출정(40)을 포함한다. 진입정(30)은 지면으로부터 지하 영역(20)을 향해 연장하며, 취출정(40)은 진입정(30)의 단부 인근으로부터 하나 이상의 지하 영역(20)을 지나 연장한다. 이와 달리, 취출정(40)은 진입정(30)의 그 외 다른 적절한 부분으로부터 연장할 수 있으며 지면으로부터 바로 연장할 수도 있다. 진입정(30)은 거의 수직인 것으로 도시되었지만, 지면에 대해 적절한 각도로 형성될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
하나 이상의 취출정(40)은 지하 영역(20)으로부터 유체를 추출하기 위해 사용될 수 있는 3차원 취출 패턴을 형성하기 위해, 진입정(30)으로부터 외측 하방으로 연장한다. 비록, "취출정"이란 용어가 사용되고 있지만, 이러한 정(well)(40)은 유체를 지하 영역(20)으로 관입하기 위해 사용될 수도 있다는 점을 이해하여야 한다. 하나 이상의 "외측" 취출정(40)은 상기 영역(20)으로부터 유체를 효율적으로 취출하기 위해 요구되는 정(40) 간의 간격을 얻을 수 있도록 초기에 진입정(30)(또는 지면)으로부터 소정의 각도로 굴착된다. 예를 들어, 정(40)은 서로 일정하게 이격되도록 떨어져 위치될 수 있다. 진입정(30)으로부터 요구되는 간격을 얻기 위해 이격된 각도로 연장된 후에, 정(40)은 요구되는 깊이까지 실질적으로 하방 연장될 수 있다. "중앙" 취출정(40)은 진입정(30)으로부터 바로 하방으로 연장될 수도 있다. 정(40)은 각각의 정(40)의 길이를 따라 적절한 지점에서 상기 영역(20)을 관통하여 지날 수 있다.
도 1의 예시적인 시스템(10)에서 도시된 것처럼, 각각의 정(40)은 지면으로부터 다수의 지하 영역(20)을 지나 하방으로 연장한다. 특정 실시예에서, 영역(20)은 일정 압력 하의 유체를 포함하며, 이러한 유체는 각각의 영역(20)으로부터 상기 영역(20)을 통과하는 정(40) 내로 유동하는 성향을 갖는다. 따라서, 유체는 정(40)의 하방으로 유동하여 상기 정(40)의 바닥부에 수집될 수 있다. 그 후에, 유체는 지면으로 펌핑될 수 있다. 추가적 또는 대안적으로, 지층 내의 압력 및 유체의 유형에 따라, 유체는 영역(20)으로부터 정(40)으로 흐를 수 있으며, 그 후에 지면까지 상방으로 흐를 수 있다. 예를 들어, 정(40)을 사용하여 물 및 메탄 가스를 함유하는 탄층(20)이 취출될 수 있다. 이러한 경우에, 물은 탄층(20)으로부터 배수되어 정(40)의 바닥으로 흐를 수 있으며 지면까지 펌핑될 수 있다. 물이 펌핑되는 동안, 메탄 가스가 탄층(20)으로부터 정(40) 내로 흘러 지면까지 상방으로 흐를 수 있다. 다수의 탄층이 존재하는 경우와 같이, 일단 충분한 양의 물이 탄층(20)으로부터 배수되면, 지면까지 흐르는 메탄 가스의 양은 현저하게 증가할 수 있다.
저 투과율을 가지는 영역(20)과 같은 특정 형태의 지하 영역(20)에서, 유체는 정(40)까지 단 거리를 이동하는 경우에만 유용할 수 있다. 예를 들어, 저 투과율 탄층(20)에서, 탄층(20) 내의 물이 지면으로부터 상기 탄층(20) 내로 굴착되는 단일 정까지 상기 탄층(20)을 통과하여 이동하는데는 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 따라서, 탄층(20)이 물을 충분히 배수하여 효율적으로 메탄 가스를 생산하기 위해서는 역시 오랜 시간이 걸릴 수 있다(또는 이러한 생산물을 전혀 얻지 못할 수도 있다). 따라서, 탄층(20) 내로 다수의 정을 굴착함으로써, 탄층 또는 그 외 다른 영역(20)의 특정 부분에 있는 물 또는 그 외 다른 유체가 하나 이상의 정에 상대적으로 인접하도록 하는 것이 바람직하다. 과거에는, 이는 각각 상이한 지면 위치로부터 파내려 가는 다중 굴착 수직정을 의미했지만, 이러한 것은 일반적으로 고가이고 환경 친화적이지 못한 공정이다. 시스템(10)은 지면으로부터 다수의 정을 굴착할 필요가 없도록 하면서도, 다수의 취출정(40)을 사용하여 영역(20)까지 균일한 접근을 가능하게 한다. 더 나아가, 시스템(10)은 정 보어(well bore)의 취출 영역을 증대시키기 위해 과거에 제한적 이점을 갖고 사용된 수압 파쇄법(hydraulic fracturing)보다 유체의 보다 효율적인 추출(또는 관입) 및 보다 일정한 적용 범위를 제공한다.
통상적으로, 영역(20)에 접하는 정(40)의 표면 영역이 크면 클수록, 상기 영역(20)으로부터 상기 정(40) 내로 흐르는 유체의 수용력(ability)이 더 커진다. 영역(20)으로 및/또는 영역(20)을 지나 굴착되는 각각의 정(40)의 표면 영역을 증가시키는 하나의 방법은 영역(20)에 접하는 정(40)으로부터 확장된 공동(45)을 생성하는 것이다. 이러한 표면 영역을 증대시킴으로써, 정(40)에 의해 교차되는 가스-운반 클리트(cleat) 또는 영역(20) 내의 그 외 다른 유체-운반 구조물의 수가 증가된다. 따라서, 각각의 정(40)은 지반 영역(20)과의 상기 정(40)의 교차점 또는 그 인근에 하나 이상의 관련 공동(45)을 가질 수 있다. 공동(45)은 가변확공 공구(underreaming tool) 또는 소정의 다른 적절한 기술을 사용하여 생성될 수 있다.
예시적인 시스템(10)에서, 각각의 정(40)은 확장되어 영역(20)을 가로지르는 공동(45)을 형성한다. 그러나, 다른 실시예에서, 정(40)의 일부 또는 전부가 하나 이상의 영역(20)에서 공동을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 공동(45)은 각각의 정(40)의 바닥부에서만 형성될 수도 있다. 이러한 위치에서, 공동(45)은 상기 공동(45) 위에 위치되는 영역(20)으로부터 정(40) 하방으로 취출되는 물과 같은 유체를 위한 수집 지점 또는 웅덩이로서 작용할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 펌프 입구는 축적된 유체를 수집하기 위해 각 정(40)의 바닥부의 공동(45)에 위치될 수 있다. 단지 일례로서, 모이노 펌프(Moyno pump)가 사용될 수 있다.
공동(45)에 더해 또는 대신하여, 영역(20)의 "분쇄법(fracing)" 또는 수압 파쇄법이 영역(20)으로부터 정(40)으로의 유체 흐름을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 수압 파쇄법은 지하 영역(20)과 같은 지표 밑 지질층 내에 작은 틈을 생성시켜, 유체가 상기 지질층을 통과하여 정(40)으로 이동할 수 있도록 이용된다.
전술한 바와 같이, 시스템(10)은 다층 지하 영역(20)으로부터 유체를 추출하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 지하 영역(20)은 추출될 탄화수소 또는 그 외 다른 물질을 포함하지 않거나 및/또는 상기 지하 영역(20)들 간의 탄화수소 또는 그 외 다른 물질의 흐름을 방지하는 하나 이상의 물질층(50)에 의해 분할될 수 있다. 따라서, 상기 영역(20)으로부터 유체를 추출하기 위해 지하 영역(20)까지[또는 지하 영역(20)을 통과하여] 정을 굴착할 필요가 종종 있다. 전술한 바와 같이, 이는 다중 수직 표면정을 사용하여 실행될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이는 고가의 표면 작업을 요구한다.
또한, 유체의 추출은 수평정 및/또는 수평정 및/또는 취출 패턴에 수집되는 유체를 추출하기 위해 표면정에 연결되고, 영역(20)을 관통하여 굴착되는 취출 패턴을 사용하여 실행될 수 있다. 그러나, 비록 이러한 취출 패턴이 매우 효율적일 수 있지만, 굴착하는데 비용이 많이 소요된다. 따라서, 다층 지하 영역(20)의 각각에 이러한 패턴을 굴착하는 것은 특히, 영역(20)이 상대적으로 얇은 경우 비 경제적이거나 혹은 불가능할 수 있다.
한편, 시스템(10)은 단일 표면 위치만을 필요로하며, 상기 영역(20)이 상대적으로 얇은 경우에도 다수의 영역(20)으로부터 유체를 경제적으로 추출하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 비록 일부 탄층은 50 내지 100 피트 두께의(그리고 수평 취출 패턴을 위해 훌륭한 대상이 될 수 있는) 실질적으로 고체인 석탄층을 포함할 수 있으나, 그 외 다른 탄층은 서로 이격되어 있는 다수의 얇은(예를 들어, 5피트) 탄층 또는 석탄부로 구성될 수 있다. 이러한 얇은층 각각에 수평 취출 패턴을 굴착하는 것이 비 경제적일 수 있지만, 시스템(10)은 이러한 층들로부터 유체를 추출하는 효율적인 방법을 제공한다. 비록, 상기 시스템(10)은 특정 탄층(20)과 접촉하는 정 표면의 면적이 수평 취출 패턴의 경우와 동일할 수는 없지만, 특정 탄층(20)으로 또는 특정 탄층(20)을 통과하여 굴착되는 다중정(40)의 사용[및 가능하다면 공동(45)의 사용]으로 탄층(20)과의 충분한 접촉이 제공되어 유체의 충분한 추출을 가능하게 한다. 더 나아가, 상기 시스템(10)은 보다 두꺼운 탄층 또는 그 외 다른 영역(20)으로부터 유체를 추출하는데에도 효율적일 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
도 2는 지면으로부터 다수의 지하 영역(20)으로의 접근을 위한 또 다른 3차원 취출 시스템(110)을 도시한다. 시스템(110)은 도 1과 관련하여 전술한 시스템(10)과 유사하다. 따라서, 시스템(110)은 진입정(130), 지하 영역(20)을 통과하여 형성되는 취출정(140), 및 공동(145)을 포함한다. 그러나, 시스템(10)과 달리, 시스템(110)의 외측 취출정(140)은 개별적으로 종결[정(40)의 경우와 같이]되는 대신, 중앙 취출정(140)을 향해 연장하는 하단부(142)를 가지며, 여기서 상기 하단부는 접근되어질 가장 깊은 지하 영역(20) 아래 또는 내부에 위치되는 웅덩이 공동(160)에서 교차된다. 따라서, 영역(20)으로부터 취출되는 유체는 지면까지 펌핑되기 위해 동일한 지점으로 취출될 것이다. 따라서, 유체는 시스템(10)의 각각의 취출정(40) 바닥부로부터 취출되는 대신, 웅덩이 공동(160)으로부터 펌핑될 필요가 있다. 웅덩이 공동(160)은 가변확공 공구를 사용하거나 또는 그 외 다른 소정의 적절한 기술을 사용하여 생성될 수 있다.
도 3은 도 2에 표시된 라인 3-3을 따라 취한, 예시적 3차원 취출 시스템(110)의 단면도를 도시한다. 상기 도면은 웅덩이 공동(160)을 구비한 취출정(140)의 교차 양태를 보다 상세하게 도시한다. 추가로, 상기 도면은 하기된 바와 같이, 취출정(140)[또는 취출정(40)]의 굴착을 보조하기 위해 이용될 수 있는 가이드 튜브 다발(200)을 도시한다.
도 4는 진입정(130) 내에 설치되는 가이드 튜브 다발(200) 및 관련 케이스(210)를 구비한 진입정(130)을 도시한다. 가이드 튜브 다발(200)은 진입정(130)의 바닥부에 인접하여 위치될 수 있으며, 취출정(140) 굴착을 위해 다수의 특정 방향 중 하나의 방향으로 굴착 스트링(drill string)을 지향하도록 이용될 수 있다. 가이드 튜브 다발(200)은 일련의 꼬여 있는 가이드 튜브(220)(결합 케이스일 수 있음) 및 케이스 칼라(casing collar)(230)를 포함한다. 이하 설명되는 것처럼, 굴착 스트링을 요구되는 방향으로 지향시키기 위해 결합 케이스(220)의 비틀림이 이용될 수 있다. 비록, 3개의 가이드 튜브(220)가 예시적 실시예에 도시되어 있지만, 그 외 다른 적절한 개수의 가이드 튜브가 이용될 수 있다. 특정 실시예에서는, 굴착될 각각의 취출정(40)에 대응하는 하나의 가이드 튜브(220)가 존재한다.
케이스(210)는 신선한 물 케이스 또는 하방-구멍 작업에 적절한 그 외 다른 케이스일 수 있다. 케이스(210) 및 가이드 튜브 다발(200)은 진입정(130) 내로 삽입되며, 시멘트 리테이너(240)가 진입정(130) 내부의 케이스 주위에 타설되거나 설치된다. 시멘트 리테이너(240)는 진입정(130)에 대해 요구되는 위치에 케이스(210)를 유지하도록 하는데 적합한 소정의 혼합물이거나 그 외 다른 물질일 수 있다.
도 5는 취출정(140)이 굴착되려 할 때의 진입정(130) 및 가이드 튜브 다발(200)을 도시한다. 굴착 스트링(300)은 가이드 튜브 다발(200)의 가이드 튜브(220) 중 하나로 진입하도록 위치된다. 굴착 스트링(300)은 각각의 가이드 튜브(220)로부터 상응하는 취출정(40)을 굴착하기 위해 각각의 가이드 튜브(220) 내로 계속 지향될 수 있다. 굴착 스트링(300)을 진입정(130) 내에서 비교적 중앙에 위치시키기 위해, 안정 기구(310)가 적용될 수 있다. 안정 기구(310)는 링 및 핀형 안정 기구일 수 있으며, 또는 굴착 스트링(300)을 비교적으로 중심에 유지하기에 적합한 그 외 다른 안정 기구일 수 있다. 안정 기구(310)를 진입정(130) 내에 요구되는 깊이로 유지시키기 위해, 멈춤링(320)이 적용될 수 있다. 멈춤링(320)은 고무, 금속 또는 그 외 다른 적합한 재료로 구성될 수 있다. 굴착 스트링(300)은 다수의 가이드 튜브(220) 중 어느 하나로 무작위로 삽입되거나, 선택된 가이드 튜브(220) 내로 지향될 수 있다.
도 6은 취출정(140)이 굴착될 때 진입정(130) 및 가이드 튜브 다발(200)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각 가이드 튜브(220)의 단부는 가이드 튜브(220) 내에 삽입되는 굴착 스트링(300)이 수직에서 벗어난 방향으로 가이드 튜브에 의해 지향되도록 지향된다. 각 튜브의 이러한 지향성은 진입정(130)으로부터의 각 취출정(140)의 바람직한 초기 방향이 형성되도록 구성될 것이다. 일단, 각각의 취출정(140)이 가이드 튜브(220)에 의해 진행되는 방향으로 진입정(130)으로부터 충분한 거리만큼 굴착되고 나면, 방향성 굴착 기술이 사용되어 실질적으로 수직 방향 또는 소정의 다른 요구되는 방향으로 각각의 취출정(140)의 방향을 변경시킨다.
비록 가이드 튜브 다발(200)의 이용이 개시되었지만, 이는 단지 예시적인 것에 불과하며 소정의 다른 적절한 기술이 취출정(140)[또는 취출정(40)]을 굴착하기 위해 사용될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 이와 달리 진입정(130)으로부터 각각의 취출정(140)을 굴착하기 위해 휩스톡(whipstock)이 사용될 수 있으며, 이러한 기술은 본 발명의 범위 내에 포함된다. 만약, 휩스톡이 사용된다면, 가이드 튜브가 상기 진입정(130) 내로 수용될 필요가 없어지기 때문에, 진입정(130)은 도시된 것보다 작은 직경을 가질 수 있다. 도 7은 굴착 스트링(300) 및 휩스톡(330)을 사용하여 진입정(130)으로부터 제 1취출정(140)을 굴착하는 것을 도시한다.
도 8은 3차원 취출 시스템(110)을 사용하여, 유체 또는 다른 자원을 굴착 및 생산하는 예시적인 방법을 나타낸다. 상기 방법은 진입정(130)을 굴착하는 단계에서 시작한다. 단계(355)에서, 중앙 취출정(140)은 굴착 스트링을 이용하여 진입정(130)으로부터 하방으로 굴착된다. 단계(360)에서, 웅덩이 공동(160)이 중앙 취출정(140)의 바닥부에 인접하여 형성되며, 중앙 취출정(140)과 각각의 지하 영역(20)의 교차점에 공동(145)이 형성된다. 단계(365)에서, 가이드 튜브 다발(200)이 진입정(130) 내에 설치된다.
단계(370)에서, 굴착 스트링(300)이 진입정(130) 및 가이드 튜브 다발(200)의 가이드 튜브(220) 중 하나를 통과하여 삽입된다. 그 후, 굴착 스트링(300)은 단계(375)에서 외측 취출정(140)을 굴착하기 위해 사용된다[외측 취출정(140)은 중앙 취출정(140)과 상이한 직경을 가질 수 있음을 인지할 것]. 전술한 바와 같이, 일단 외측 취출정(140)이 진입정(130)으로부터 적절한 거리만큼 굴착되면, 굴착 스트링(130)은 실질적으로 수직 하방으로 하나 이상의 지하 영역(20)을 통과하여[비록, 정(140)이 비-수직적으로 하나 이상의 지하 영역(20)을 통과할 수도 있으나] 취출정(140)을 굴착하도록 조종될 수 있다. 더 나아가, 특정 실시예에서, 정(140 또는 40)은 수직에 대해 일정 각도로 외측으로 연장할 수 있다. 단계(380)에서, 굴착 스트링(300)은 외측 취출정(140)이 중앙 취출정(140)을 향해 방향을 전환하여 웅덩이 공동(160)과 교차하도록 조종된다. 더 나아가, 단계(382)에서, 공동(145)은 외측 취출정(140)과 각각의 지하 영역(20)의 교차점에 형성될 수 있다.
결정 단계(385)에서, 외측 취출정(140)이 추가로 필요한가의 여부에 대한 결정이 이루어진다. 만약, 추가 취출정(140)이 요구된다면, 상기 공정은 단계(370)로 되돌아 가서 각각의 추가 취출정(140)을 위해 단계(380)를 지나 반복된다. 각각의 취출정(140)을 위해 굴착 스트링(300)이 이미 굴착된 것과 다른 방향으로 취출정(140)을 지향시키도록, 다른 가이드 튜브(220) 내로 삽입된다. 만약, 취출정(140)이 필요없다면, 상기 공정은 생산 설비가 설치되는 단계(390)로 계속된다. 예를 들어, 만약 유체가 지하 영역(20)으로부터 웅덩이 공동(160)으로 취출되는 경우라면, 웅덩이 공동(160)에 펌프가 설치되어 유체를 지면까지 상승시킬 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 지하 영역(20)으로부터 취출정(140) 위로 상승하는 가스를 수집하기 위한 설비가 설치될 수 있다. 단계(395)에서, 지하 영역(20)으로부터 유체를 생산하기 위한 생산 설비가 사용되며, 상기 방법은 종결된다.
비록, 상기 단계들이 소정의 순서로 개시되었지만, 그 외 다른 적절한 순서로 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 더 나아가, 하나 이상의 단계가 생략될 수 있으며, 또는 적절하다면, 추가 단계들이 실행될 수도 있다.
도 9는 다수의 예시적인 3차원 취출 시스템(410)의 밀집 구성(nested configuration)을 도시한다. 각각의 취출정(410)은 6각형 배열로 배치되는 7개의 취출정(440)[7개의 취출정(440) 중 하나는 진입정(430)으로부터 수직 하방으로 굴착되는 중앙 취출정(410)임]을 포함한다. 취출정(440)이 지하에 위치되기 때문에, 그들의 (실질적으로 수직인)최외각 부분은 도 9에서 "x"로 표시된다. 단지 일례로서, 각 시스템(410)은 1200 피트인 치수(d1) 및 800 피트인 치수(d2)를 갖도록 형성될 수 있다. 그러나, 그 외 다른 적절한 치수가 사용될 수 있으며, 상기 치수들은 단지 예시에 불과하다.
도시된 바와 같이, 다중 시스템(410)은 시스템(410)이 담당하는 지층의 취출 영역을 최대화할 수 있도록 서로 연관되어 위치될 수 있다. 각 시스템(410)에 있어서의 취출정(410)의 개수 및 지향성으로 인해, 각각의 시스템(410)은 대략 6각형의 취출 영역을 포함한다. 이에 따라, 시스템(410)은 상기 시스템(410)이 대략 벌집 형태 정렬을 형성하여 지층에 일정한 취출을 제공하도록 도시된 바와 같이 "밀집" 또는 정렬될 수 있다.
비록, "6각형" 시스템(410)이 도시되어 있지만, 3차원 취출 시스템의 다른 적절한 형태가 형성되어 밀집될 수 있다. 예를 들어, 시스템(10 및 110)은 다른 시스템(10 또는 110)과 밀집될 수 있는 정사각형 또는 직사각형을 형성한다. 이와 달리, 소정의 다른 다각형이 적절한 취출정의 개수(짝수 혹은 홀수)로 형성될 수 있다.
비록, 본 발명이 몇몇 실시예로 설명되었지만, 다양한 변형례 및 개선례들이 당업자들에게 도출될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에서 이러한 변형례 및 개선례들을 포함하게 된다.

Claims (28)

  1. 지면으로부터 진입정을 형성하는 단계, 및
    상기 진입정으로부터 지하 영역을 통과하여 2개 이상의 외측 취출정을 형성하는 단계로서, 상기 외측 취출정은 각각 제 1 선택 거리만큼 상기 진입정으로부터 외측 하방으로 연장한 후, 제 2 선택 거리만큼 실질적으로 수직 하방으로 연장하는 단계를 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 외측 취출정과 하나 이상의 상기 지하 영역간의 교차점 부근에서, 하나 이상의 상기 외측 취출정으로부터 확장 공동을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 진입정으로부터 실질적으로 수직 하방으로 상기 지하 영역을 통과하여 연장하는 중앙 취출정을 굴착하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 중앙 취출정은 상기 외측 취출정보다 큰 직경을 갖는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 중앙 취출정의 바닥 부근에서, 상기 중앙 취출정으로부터 확장 공동을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 외측 취출정이 각각 상기 중앙 취출정을 향해 내측으로 제 3 선택 거리만큼 연장하여 상기 확장 공동과 교차하도록 상기 외측 취출정을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 확장 공동 내에 펌프 입구를 위치시키는 단계, 및
    하나 이상의 상기 지하 영역으로부터 생산되는 유체를 상기 확장 공동으로부터 지면까지 펌핑하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    각각, 진입정 및 2개 이상의 관련 외측 취출정을 포함하며 서로 인접하여 밀집되도록 서로 근접 위치되는 다수의 취출 시스템을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    각각의 취출 시스템은 6개의 외측 취출정을 포함하여 실질적으로 6각형 영역을 포괄하며, 상기 취출 시스템이 벌집형으로 서로 밀집되는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 지하 영역이 탄층을 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 탄층 중 하나 이상은 상기 탄층 내에 수평 취출정을 굴착하기에 너무 얇은 두께를 갖는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 취출정의 바닥 부근에 펌프 입구를 위치시키는 단계, 및
    하나 이상의 상기 지하 영역으로부터 생산되는 유체를 상기 펌프 입구로부터 지면까지 펌핑하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 취출정을 이용하여, 지면으로부터 하나 이상의 상기 지하 영역 내로 유체를 관입시키는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    2개 이상의 꼬여 있는 가이드 튜브를 포함하는 상기 가이드 튜브 다발을 상기 진입정 내로 삽입하는 단계, 및
    상기 가이드 튜브를 이용하여, 상기 진입정으로부터 상기 외측 취출정을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 외측 취출정은 휩스톡을 이용하여 상기 진입정으로부터 형성되는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역에 접근하는 방법.
  16. 지면으로부터 연장하는 진입정, 및
    상기 진입정으로부터 연장하여 지하 영역을 통과하는 2개 이상의 외측 취출정으로서, 상기 외측 취출정 각각은 제 1 선택 거리만큼 상기 진입정으로부터 외측 하방으로 연장한 후, 제 2 선택 거리만큼 실질적으로 수직 하방으로 연장하는 2개 이상의 외측 취출정을 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    하나 이상의 상기 외측 취출정과 하나 이상의 상기 지하 영역간의 교차점 부근에서, 하나 이상의 상기 외측 취출정으로부터 형성되는 확장 공동을 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 진입정으로부터 실질적으로 수직 하방으로 상기 지하 영역을 통과하여 연장하는 중앙 취출정을 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 중앙 취출정은 상기 외측 취출정보다 큰 직경을 가지는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 중앙 취출정으로부터 형성되는 확장 공동을 상기 중앙 취출정의 바닥 부근에 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 외측 취출정 각각은 상기 중앙 취출정을 향해 내측으로 제 3 선택 거리만큼 연장하여 상기 확장 공동과 교차하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  22. 제 20항에 있어서,
    하나 이상의 상기 지하 영역으로부터 생산되는 유체를 상기 확장 공동으로부터 지면까지 펌핑하도록 구성되는 펌프를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  23. 제 16항에 있어서,
    각각, 진입정 및 2개 이상의 관련 외측 취출정을 포함하며 서로 인접하여 밀집되도록 서로 근접 위치되는 다수의 취출 시스템을 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    각각의 취출정 시스템은 6개의 외측 취출정을 포함하여 실질적으로 6각형 영역을 담당하며, 상기 취출 시스템이 벌집형으로 서로 밀집되는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  25. 제 16항에 있어서,
    상기 다수의 지하 영역이 탄층을 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 탄층 중 하나 이상은 상기 탄층 내에 수평 취출정을 굴착하기에 너무 얇은 두께를 가지는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  27. 제 16항에 있어서,
    하나 이상의 상기 지하 영역으로부터 생산되는 유체를 하나 이상의 상기 외측 취출정의 바닥으로부터 지면까지 펌핑하도록 설계되는 펌프를 더 포함하는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
  28. 제 16항에 있어서,
    상기 진입정에 위치되고 2개 이상의 꼬여 있는 가이드 튜브를 포함하는 가이드 튜브 다발을 더 포함하며, 상기 외측 취출정이 상기 가이드 튜브를 사용하여 상기 진입정으로부터 형성되는,
    지면으로부터 다수의 지하 영역으로의 접근을 위한 취출 시스템.
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