Jak probíhá proces vrtání ropných vrtů?

Pro efektivní průzkum nebo rozvoj ropných polí se používají různá technická řešení, jejichž nedílnou součástí je ropný vrt. Jde o válcovou šachtu zavrtanou do vrstev zeminy a horniny, která lidem uvnitř neumožňuje přímý přístup. Jeho hlavním účelem je poskytnout přístup k ropné vrstvě, odstranit zbytky hornin a dodávat ropu do skladovacích zařízení.

Design ropného vrtu

Ropný vrt na těžbu ropy může mít průměr od 75 do 400 mm. Vše závisí na konkrétních podmínkách vrtání, typu hornin ležících v hloubce a také na velikosti naftonosné vrstvy. To znamená, že větší průměr umožňuje odčerpávání ropy z hlubin země vyšší rychlostí.

Studna se skládá ze tří hlavních částí: ústí, kmene a dna. Ústí vrtu je horní část vrtu, která je navržena tak, aby zabránila kolapsům a destrukci uvolněných hornin v povrchových vrstvách a také k ochraně proti erozi vrtným výplachem. Šachta určuje směr vrtání a slouží k odstraňování zničených hornin z vrtu. Čelo slouží ke zpevnění sloupů do hloubky a k extrakci oleje z produktivní formace.

Pořadí operací při vrtání studní je následující:

1. Vrt se prohlubuje ničením hornin pomocí vrtné soupravy.
2. Odstraňování zničených částí horniny ze studny na povrch země.
3. Při ponoření je ropný vrt zpevněn speciálními pažnicovými sloupy.
4. Studium velikosti ropné vrstvy pomocí geologického a geofyzikálního výzkumu.
5. Spuštění finální struny do pracovní hloubky, ze které má být studna provozována.

Technologie těžby ropy

V počáteční fázi se vyvrtá kmen s mělkou hloubkou až 30 metrů a průměrem až 40 cm, poté se na jeho dno spustí trubka, která určí směr vrtání. Stěny mezi potrubím a zemí jsou cementované. Poté se vrt prohloubí na cca 500-800 m s menším průměrem. Tato část se nazývá vodič, protože je určena k izolaci nestabilních a uvolněných vrstev půdy během vrtání. Vnější stěny trubek jsou také tmeleny, takže trubky jsou chráněny před možnými posuny formace.

Pak se postup vrtání výrazně zkomplikuje a ne ve všech případech je možné dosáhnout projektované hloubky předpokládané olejonosné vrstvy. Je to dáno tím, že produktivní vrstvy se nemusí nacházet v podobě jedné vrstvy, ale několika vrstev a výroba musí být prováděna z hlubší oblasti. V takových situacích je instalován mezilehlý sloup, který je také cementován podél vnějšího povrchu.

Po dosažení požadované úrovně je nainstalován výrobní řetězec. Je určen pro těžbu ropy a plynu a také pro zásobování vodou pro vytvoření potřebného tlaku. Strukturálně se liší od běžných sloupů přítomností otvorů v bočních stěnách a také v cementové vrstvě. Kromě toho používá speciální doplňkové vybavení: pakry, centralizátor, zpětný ventil, kroužky pláště atd.

Technické vlastnosti penetrace

Při vrtání do studny je nutné snížit sloupy pro zajištění hornin obklopujících studnu. To se provádí postupně v samostatných sekcích. Při složitém vrtání se provádějí vícesloupové práce. To výrazně komplikuje technický proces a následkem toho je značné opotřebení pažnicových trubek a vrtných souprav. Pro snížení vlivu faktoru opotřebení se používají ochranné kroužky, vyrobené ve formě kovového rámu se dvěma pryžovými plášti připevněnými k ocelovým čepům. Jsou instalovány nad vrtacím rotorem při provádění operací spouštění nebo stoupání.

Vrstvy hornin se oddělují cementací speciálními roztoky. Protože je nutné zajistit nejen vysokou pevnost, ale i práci ve ztížených podmínkách, přidávají se při jejich míchání inhibitory a činidla. Urychlují proces nabírání pevnosti betonu a díky tomu nemusíte čekat 30 dní, než bude vhodný k použití. Jiný název pro řešení je cementování. Jsou klíčové při návrhu ropného vrtu, protože slouží k zajištění sloupů a zabraňují jeho deformaci při přemístění hustých hornin.

Rozvoj ropných vrtů

Proces rozvoje ropných vrtů spočívá v provedení řady komplexních opatření a práce na realizaci co nejefektivnější těžby ropy z jejich ložiska. Před uvedením studny do provozu je provedena série průzkumných prací, na jejichž základě je vytvořena speciální projektová dokumentace, která stanoví technické parametry vrtání a rozměry dna. Projekt specifikuje počet vývojových objektů, posloupnost výroby a způsoby zajištění různých dopadů za účelem získání maximální produkce z oboru.

Při vývoji vrtů nad místem průzkumu a těžby jsou umístěny v mřížce. Zahrnuje nejen těžební vrty, ale i injektážní vrty. V závislosti na vlastnostech formace je mřížka umístěna v jednotném nebo nerovnoměrném pořadí. Pokud je olejová vrstva dostatečně silná, je mřížka umístěna co nejhustěji a uspořádaně, aby se zvýšila rychlost výroby.

Etapy vývoje studny

Ropný vrt se vyvíjí v následujícím pořadí:

1. Zvládnutí objektu. Etapa se vyznačuje intenzivní těžbou ropy s minimálním výpadkem vody, výrazným poklesem tlaku v nádrži, zvýšením počtu vrtů a faktorem výtěžnosti ropy do 10 %. Doba dokončení vývoje může být až 5 let. Podmínkou dokončení je snížení výroby za rok vzhledem k celkovým bilančním rezervám.
2. Zajištění trvale vysoké úrovně produkce v rozmezí 3-17 % v závislosti na viskozitě oleje. Doba vývoje se může pohybovat od 1 do 7 let. Počet vrtů také přibývá kvůli využívání zásob, ale ty staré jsou také částečně uzavřeny. To je způsobeno skutečností, že olej je až o 65 % méně odolný vůči vodě. Současný faktor výtěžnosti ropy je 30–50 %. Výroba u některých vrtů probíhá mechanicky, tedy nuceným čerpáním výkonnými čerpadly.
3. Snížení produkce. Faktor výtěžnosti ropy se snižuje na 10 % ročně a míra výtěžnosti se snižuje na 1 %. Všechny vrty se převádějí na mechanizovanou výrobu. Počet rezervních vrtů je výrazně snížen. Závlaha dosahuje hodnot 85 %. Tato fáze je nejobtížnější, protože je nutné zpomalit rychlost čerpání oleje. Určit rozdíl mezi předchozí a současnou etapou je poměrně obtížné, protože změny průměrného ročního produkčního koeficientu jsou minimální. Během 3 období se vyrobí olejonosná vrstva až do 90 % celkového objemu.
4. Poslední fáze. Odběr oleje se sníží na 1 % a úroveň omezení vody se stane maximální (z 98 %). Rozvoj ropných vrtů se zastaví a jsou uzavřeny. Doba trvání této fáze však může být až 20 let a je omezena pouze ziskovostí projektu.

Video: Schéma ropného vrtu

Vrtání je dopad speciálního zařízení na vrstvy půdy, v důsledku čehož se v zemi vytvoří studna, kterou se budou těžit cenné zdroje. Proces vrtání ropných vrtů se provádí v různých směrech práce, které závisí na umístění půdy nebo skalní formace: může být horizontální, vertikální nebo nakloněný. V důsledku práce se v zemi vytvoří válcová dutina ve formě přímého kmene nebo studny. Jeho průměr se může lišit v závislosti na účelu, ale vždy je menší než parametr délky. Začátek studny se nachází na povrchu půdy. Stěny se nazývají kmen a dno studny se nazývá dno.

Klíčové milníky

• Dodávka zařízení na místo, kde budou práce prováděny.
• Vlastní vrtání dolu. Proces zahrnuje několik prací, jednou z nich je prohlubování šachty, ke kterému dochází pravidelným promýváním a dalším ničením horniny.
• Aby se zabránilo zničení vrtu a jeho ucpání, jsou vrstvy hornin zpevněny. Za tímto účelem je do prostoru položen speciální sloupec propojených trubek. Prostor mezi trubkou a skálou je fixován cementovou maltou: tato práce se nazývá ucpávání.
• Poslední práce je mistrovství. Otevře se tam poslední vrstva horniny, vytvoří se zóna dnu, důl se proděraví a tekutina se vypustí.

Příprava staveniště

Pro organizaci procesu vrtání ropného vrtu bude také nutné provést přípravnou fázi. Pokud je zástavba prováděna v lesním území, je nutné kromě doplnění základní dokumentace získat souhlas k provedení prací od lesního podniku. Příprava samotného webu zahrnuje následující kroky:

1. Kácení stromů na místě.
2. Rozdělení zóny na samostatné části pozemku.
3. Sestavení pracovního plánu.
4. Vytvoření osady pro ubytování pracovní síly.
5. Příprava základu pro vrtnou stanici.
6. Provádění značení na pracovišti.
7. Vytvoření základů pro instalaci nádrží ve skladu s hořlavými materiály.
8. Uspořádání skladů, dodávka a odladění techniky.

Poté je nutné začít s přípravou zařízení přímo na vrtání ropných vrtů. Tato fáze zahrnuje následující procesy:

• Instalace a testování zařízení.
• Elektroinstalační vedení pro napájení.
• Instalace základů a pomocných prvků pro věž.
• Instalace věže a její zvednutí do požadované výšky.
• Odladění veškerého vybavení.

Když je zařízení pro vrtání ropných vrtů připraveno k provozu, je nutné získat závěr od speciální komise, že zařízení je v dobrém stavu a připraveno k práci a personál má dostatečné znalosti bezpečnostních pravidel pro tento druh výroby. Při kontrole se ujasní, zda mají osvětlovací zařízení správnou konstrukci (musí mít nevýbušné pouzdro) a zda je po hloubce šachty instalováno osvětlení s napětím 12V. Poznámky týkající se výkonu a bezpečnosti je třeba vzít v úvahu předem.

Před zahájením prací na vrtání studny je nutné osadit jámu, přivést potrubí pro zpevnění vrtné šachty, korunku, malé speciální vybavení pro pomocné práce, pažnicové trubky, přístroje pro měření při vrtání, zajistit přívod vody a vyřešit další problémy.

Vrtné místo obsahuje ubytovací zařízení pro dělníky, technické prostory, laboratorní budovu pro analýzu vzorků zeminy a získaných výsledků, sklady techniky a drobného pracovního nářadí, ale i zdravotnického a bezpečnostního vybavení.

Vlastnosti vrtání ropného vrtu

Po instalaci začnou procesy opětovného vybavení pojezdového systému: během této práce se instaluje zařízení a testují se malé mechanické prostředky. Instalace stožáru otevírá proces vrtání do půdy; směr by se neměl odchýlit od osového středu věže.

Po dokončení zarovnání se vytvoří studna podle směru: tento proces znamená instalaci trubky pro zpevnění kmene a vyplnění počáteční části cementem. Po nastavení směru se opět upraví vyrovnání mezi samotnou věží a osami rotorů.

Vrtání jámy se provádí ve středu kmene a během práce se plášť provádí pomocí trubek. Při vrtání otvoru se používá turbovrtačka, pro nastavení rychlosti otáčení je nutné ji přidržovat lanem, které je upevněno na samotné věži a fyzicky drženo druhou částí.

Pár dní před spuštěním vrtné soupravy, když skončila přípravná fáze, se koná konference za účasti členů administrativy: technologů, geologů, inženýrů, vrtáků. Na konferenci se projednávala následující témata:

• Rozložení vrstev v ropném poli: vrstva jílu, vrstva pískovce s nosiči vody, vrstva ropných ložisek.
• Designové prvky studny.
• Složení hornin v místě výzkumu a vývoje.
• Zohlednění možných obtíží a komplikujících faktorů, které mohou nastat při vrtání ropného vrtu v konkrétním případě.
• Revize a analýza standardní mapy.
• Zvážení problémů souvisejících s bezproblémovou elektroinstalací.

Dokumenty a vybavení: základní požadavky

Proces vrtání ropného vrtu může začít až po dokončení řady dokumentů. Patří mezi ně následující:

• Povolení k zahájení provozu vrtného místa.
• Mapa norem.
• Časopis o vrtných kapalinách.
• Věstník o zajištění bezpečnosti práce při práci.
• Účtování o fungování dieselových motorů.
• Záznam směny.

K hlavnímu mechanickému zařízení a spotřebnímu materiálu, které se používají při vrtání studny, Mezi následující typy patří:

• Zařízení pro tmelení, samotná cementová malta.
• Bezpečnostní vybavení.
• Logovací mechanismy.
• Procesní voda.
• Reagencie pro různé účely.
• Voda na pití.
• Trubky pro opláštění a vlastní vrtání.
• Podložka pro vrtulníky.

No typy

Při procesu vrtání ropného vrtu se v hornině vytvoří šachta, která se kontroluje na přítomnost ropy nebo plynu perforací šachty, což stimuluje příliv požadované látky z produkční oblasti. Poté je vrtné zařízení demontováno, studna je utěsněna s uvedením data zahájení a konce vrtání a poté jsou odstraněny odpadky a kovové části jsou zlikvidovány.

Na začátku procesu je průměr kmene až 90 cm a na konci zřídka dosahuje 16,5 cm. Během práce se stavba studny provádí v několika fázích:

1. Prohlubování dna studny, ke kterému se používá vrtací zařízení: drtí horninu.
2. Odstraňování trosek z dolu.
3. Zajistěte kmen trubkami a cementem.
4. Práce, během které se zkoumá výsledná závada a identifikují se produktivní místa oleje.
5. Sestup hloubky a její tmelení.

Studny se mohou lišit hloubkou a jsou rozděleny do následujících typů:

• Malý (do 1500 metrů).
• Střední (do 4500 metrů).
• Hluboké (až 6000 metrů).
• Ultra hluboká (více než 6000 metrů).

Vrtání studny zahrnuje rozdrcení pevného skalního útvaru dlátem. Výsledné části se odstraní mytím speciálním roztokem; Hloubka dolu se zvětší, když je zničena celá plocha čela.

Problémy při těžbě ropy

Při vrtání studní se můžete setkat s řadou technických problémů, které práci zpomalí nebo téměř znemožní. Patří mezi ně následující jevy:

• Zničení kufru, zhroucení.
• Vypouštění kapaliny do půdy pro splachování (odstranění částí horniny).
• Nouzové stavy zařízení nebo dolu.
• Chyby při vrtání hlavně.

Nejčastěji dochází ke zřícení stěn v důsledku toho, že hornina má nestabilní strukturu. Známkou kolapsu je zvýšený tlak, větší viskozita kapaliny použité pro splachování a také zvýšený počet kusů horniny, které se dostanou na povrch.

Absorpce kapaliny se nejčastěji vyskytuje, když podkladová formace zcela absorbuje roztok. K tomuto jevu přispívá jeho porézní systém nebo vysoký stupeň nasákavosti.

Během procesu vrtání studny se projektil, který se pohybuje ve směru hodinových ručiček, dostane na dno a stoupá zpět. Vrt vrtu zasahuje až do skalních útvarů, do kterých dochází k zářezům až 1,5 metru. Aby nedošlo k vyplavení studny, je na začátku ponořena trubka, která zároveň slouží jako prostředek pro vedení proplachovacího roztoku přímo do výkopu.

Vrták, stejně jako vřeteno, se mohou otáčet různými rychlostmi a frekvencemi; tento ukazatel závisí na tom, jaké typy hornin je třeba razit a jaký průměr koruny se vytvoří. Rychlost je řízena regulátorem, který reguluje úroveň zatížení vrtáku používaného k vrtání. Při práci vzniká potřebný tlak, který je vyvíjen na stěny čela a řezáky samotné střely.

Konstrukce vrtání studní

Před zahájením procesu vytváření ropného vrtu je vypracován projekt ve formě výkresu, který nastiňuje následující aspekty:

• Vlastnosti objevených hornin (odolnost proti destrukci, tvrdost, stupeň obsahu vody).
• Hloubka studny, její úhel sklonu.
• Průměr dříku na konci: je důležitý pro určení, do jaké míry je ovlivněn tvrdostí horniny.
• Metoda vrtání studny.

Navrhování ropného vrtu musí začít určením hloubky, konečného průměru samotné šachty, jakož i úrovně vrtání a konstrukčních prvků. Geologická analýza nám umožňuje řešit tyto problémy bez ohledu na typ studny.

Metody vrtání

Proces vytváření vrtu pro těžbu ropy lze provést několika způsoby:

• Metoda šokového lana.
• Práce pomocí rotačních mechanismů.
• Vrtání studny pomocí vrtného motoru.
• Vrtání turbínového typu.
• Vrtání studny pomocí šroubového motoru.
• Vrtání studny pomocí elektrické vrtačky.

První způsob je jednou z nejznámějších a osvědčených metod a v tomto případě se hřídel proráží údery dlátem, které se provádějí v určitých intervalech. Údery jsou prováděny vlivem hmotnosti dláta a zatížené tyče. Ke zvedání zařízení dochází díky vyvažovači vrtacího zařízení.

Práce s rotačním zařízením je založena na otáčení mechanismu pomocí rotoru, který je u ústí vrtu umístěn přes vrtné trubky, které plní funkci hřídele. Vrtání malých vrtů se provádí za účasti vřetenového motoru v procesu. Rotační pohon je spojen s kardanem a navijákem: toto zařízení umožňuje ovládat rychlost otáčení hřídelí.

Vrtání s turbínou se provádí přenosem točivého momentu na sloup z motoru. Stejná metoda umožňuje přenášet hydraulickou energii. Při této metodě funguje pouze jeden kanál přívodu energie na úrovni před čelem.

Turbovrtačka je speciální mechanismus, který přeměňuje hydraulickou energii v tlaku roztoku na mechanickou energii, která zajišťuje rotaci.

Proces vrtání ropného vrtu spočívá ve spouštění a zvednutí sloupu do šachty a také v jeho zavěšení. Sloup je prefabrikovaná konstrukce z trubek, které jsou navzájem spojeny pomocí speciálních zámků. Hlavním úkolem je přenášet různé druhy energie na bit. Tímto způsobem se provádí pohyb, který vede k prohloubení a rozvoji studny.