MNG Hodonín MUZEUM NAFTOVÉHO DOBÝVÁNÍ A GEOLOGIE MNG Hodonín
Průzkum, těžba
OBSAH
HLAVNÍ
STRANA
OBČANSKÉ
SDRUŽENÍ
VIRTUÁLNÍ
PROHLÍDKA
NAFTOVÁ
GEOLOGIE
PRŮZKUM
TĚŽBA
 
ODKAZY
Facebook
Solná štola
Turistická ubytovna Muzeum
TAXES OIL
CONSULTANT GEO OIL
 

Jste 213632. návštěvník od 1.2.2006.

Hledání a těžba uhlovodíků

Hledání uhlovodíků – metody

Ropa vzniká a většinou se nachází pod povrchem Země v hloubce několika desítek metrů až kilometrů. Nejhlubší ropný vrt zatím dosáhl hloubky přes 9 km. Ropa je „nasáknuta“ v propustných horninách a ložisko se vytvoří tam, kde jsou tyto kolektory utěsněny nepropustnými horninami tak, že ropa lehčí než voda už nemůže stoupat dál k povrchu.

Horninový cyklus

Věda, která se touto problematikou zabývá je GEOLOGIE, naftoví geologové, v  týmech s geofyziky, paleontologů, geochemiky a dalšími odborníky, hledají ropo-plyno nadějné oblasti a provádějí průzkum, který jim poskytuje další informace o přítomnosti uhlovodíků a existenci ložiskových pastí. Zobrazit/skryt více informací

Povrchové vývěry ropy nebo plynu signalizují, že oblast může skrývat ložiska. Horniny na zemském povrchu jsou utvářeny různými geologickými pochody jako např. eroze, tektonika, vrásnění či zvětrávání. Jen omezeně lze povrchovou geologickou stavbu přenést do hloubky. Pro poznání hlubší stavby zemské kůry se využívá geofyzikální měření. Geofyzikální metody, stejně jako vytvořené geologické modely (mapy a řezy) sice neposkztují definitivní důkaz o přítomnosti ložiska a nasycení uhlovodíky, ale dovolují zjistit existenci příznivých tektonických struktur.

Nalezení ropného nebo plynového ložiska je složitý proces, zvláště dnes, kdy většina ložisek v přístupných oblastech již byla objevena a uhlovodíky se musí vyhledávat v méně přístupných, geologicky složitějších a většinou hlubších oblastech.

Gravity map

Geofyzikální metody

Geofyzika je věda, která fyzikálními metodami zjišťuje vlastnosti a stavbu zemské kůry. Základními metodami při hledání ložisek uhlovodíků jsou gravimetrie, seismicka a také dálkový průzkum Země.

Gravimetrické měření

  • Gravimetrie je založena na studiu tíhového pole Země, jehož projevem je zemská přitažlivost. Pro geologickou interpretaci se využívají hustotní rozdíly mezi jednotlivými horninami, které se projevují odchylkou tíže od maximální hodnoty tzv. tíhová anomálie. Pomocí těchto interpretací lze najít oblasti, kde se horniny vyklenují či tvoří pánve (stará moře).
Princip seismického měření

Seismický průzkum

  • Seismické měření je založeno na registraci vlnění, které se vyvolává výbuchem nebo vibrací. Rozdíly v elastických vlastnostech hornin způsobují, že se vlny na rozhraní různých prostředí lámou nebo odrážejí a tak se dostávají k povrchu, kde je můžeme registrovat. Reflexní metoda využívá vlny odražené, refrakční vlny lomené.
Seismický zdroj - vibrátor

Odpaly náloží v mělkých vrtech nebo vibrace ze speciálních aut vyvolávají seismické vlny, které se šíří v horninách a odrážejí z jejich rozhranní. Na povrchu umístěné geofony tyto odražené záchvěvy registrují, přeměňují na elektrické signály, které se zapisují v apa-raturách měřících vozů. Z časových záznamů odražených vln lze odvodit hloubku a polohu vrstev v zemské kůře. Tak lze určit struktury (podpovrchové tvary vrstev), které mohou pravděpodobně vytvářet pasti = ložiska pro přírodní uhlovodíky.
Zobrazit/skryt více informací

Měření je možno provádět na profilu (2D) a nebo jako v ploše (3D), kdy je zdrojovými i měřícími body pokryt obdélník na zemském povrchu. Při zpracování dat tak lze získat prostorovou kostku dat, ve které lze vytvořit libovolný seismický řez v horizontálním i vertikálním směru.

Interpretace seismického měření

Interpretace vychází ze spojováním reflexů, které mají stejný charakter a představují stejnou vrstvu (horizont).
Zobrazit/skryt více informací

Provádí se většinou na počítači interpretace spolu s různými úpravami vlnového obrazu. Vyznačením a digitalizací téhož horizontu na více profilech lze vytvořit (časovou) mapu seismického horizontu.

Mapa seismického horizontu

Geologické mapy

Geologové trojrozměrné informace o povrchové nebo podpovrchové stavbě Země zobrazují v geologických mapách. Jsou desítky různých geologických map.
Zobrazit/skryt více informací

Mezi základní patří povrchové geologické mapy, které zobrazují geologické jednotky na zemském povrchu, popř. odkryté geologické mapy, kdy nejsou zachyceny nejmladší (čtvrtohorní) geologické sedimenty, které na povrchu zpravidla převládají.

Důležitou kategorií jsou strukturní mapy, které zobrazují průběh vybrané vrstvy (horizontu) tak, že ukazují její hloubku od pomyslné hladiny moře (0m). Takto bývá zobrazován i povrch roponosných (korektorských) vrstev. Tam, kde taková mapa ukazuje elevaci (kopec) může být ložisko ropy nebo plynu. Při zpracování seismického měření vznikají seismické (časové) mapy jednotlivých interpretovaných horizontů.

Geologické mapy

Geologické řezy

Zobrazení stavby zemského povrchu je nejlépe patrné na geologickém řezu.
Zobrazit/skryt více informací

Pro jeho konstrukci se využívají jak informace z povrchových měření (úklon a směr úklonu vrstev), tak výsledky získané z vrtů (profily, statigrafické a litologické hranice, karotážní křivky). Podkladem mohou být i seismcké řezy. Každý geologický řez je jen částečným přiblížením ke skutečné stavbě Země.

Geologické řezy

Počítačová vizualizace

Dnes geologové používají počítače pro interpretaci seismických měření, zpracování a vyhodnocování karotážních měření, ale i pro sestavování geologických modelů (řezů a map). Je řada programů, které geologům při této práci slouží. Konečný model je možno zobrazit i prostově 3D vizualizací.
Zobrazit/skryt více informací

Počítačová vizualizace

Při geologickém zpracování a vyhledávání vhodných ložiskových struktur se využívá i dálkový průzkum země, který se zabývá pořizováním leteckých a družicových snímků, jejich zpracováním a analýzou za účelem tvorby topografických tématických map. V současné době se pro pořizování družicových snímků používá mnoha různých družic (využívají elektromagnetické záření nebo více intervalů spektra-obrazová spektrometrie, vytváří se obrazové záznamy daného území ve velmi úzkých, na sebe navazujících intervalech spektra v oblasti viditelného, blízkého a středního infračerveného záření.

Výsledky leteckých či družicových snímkování se využívají pro geologické mapování (rozpoznávání jednotlivých minerálů a hornin, tektonických linií a strukturních prvků). Pomocí pasivního mikrovlnného snímání kdy je měřena přirozená dlouhodobá energie vyzářená objekty na zemském povrchu se zjišťují charakteristiky svrchní vrstvy půdy, mapuje teplota půdy a půdní vlhkosti či studuje minerální obsah půd.

Cílem práce naftových geologů je nalézt struktury, které mohou tvořit ložiskové pasti pro přírodní uhlovodíky. Takto definované struktury („leads“) je nutno ocenit. Na základě předpokládaných parametrů (mocnost a plocha sycené vrstvy, pórovitost a stupeň nasycení, množství rozpuštěných plynů v ropě, mechnismus předpokládané těžby a režim ložiska, vytěžitelnost a dalších se odhadují možné zásoby uhlovodíků ve struktuře. Odhaduje se i pravděpodobnost existence takto odhadnutých zásob a jejich nálezu.
Zobrazit/skryt více informací

Při ekonomickém ocenění výnosnosti záměru se posuzuje počet vrtů nutných k vytěžení zásob a náklady s tím spojené stejně jako náklady potřebné k vytěžení suroviny. Porovnáním všech hodnot lze posoudit, zda geology nalezenou strukturu je ekonomické ověřit vrtem. Každý hlubinný vrt je velmi drahý a proces rozhodování tom, zda je pravděpodobnost nálezu ložiska vyvážena možným ekonomickým výnosem patří k „know-how“ každé naftové firmy, když zařazuje nalezenou strukturu do portfolia svých rozvojových aktivit.

Ještě asi před sto padesáti lety se ropa dobývala z vyhloubených studní. Práce to byla náročná a nebezpečná jednak v důsledku zavalování, ale také z  důvodu hromadění dusivého naftového plynu.Hloubka takových studní byla 2 až 60 i více metrů.

Vrty a vrtání

Nárazové vrtání, výstižnější označení „hloubení“ probíhá tak, že dláto je upevněno na konci lana (tzv. pensylvánské nárazové hloubení) nebo tyčích (tzv. kanadské nárazové hloubení), jímž je periodicky a soustavně zvedáno a pouštěno na dno vrtu (počvu), při čemž ostří dláta klepe do horniny, odštěpuje kousíček za kousíčkem, podobně jako sekáč vniká do zdi pod úderem kladiva na dláto. Je nutné čas od času hloubení přerušit a odstranit z počvy vrtného otvoru nashromážděné úlomky horniny. Takové úlomky byly odstraňovány speciální lžící – šapou.

Rotační (rotarové) vrtání se vyznačuje tím, že se vrtným nástrojem (dlátem nebo korunkou) se za řízeného přítlaku na horninu otáčí. Otáčení přenáší z „rotačního stolu“ soupravy trubky, kterými se současně do vrtu pumpuje výplach. Výplach je hustá kapalina v převaze složená z jílu a vody. Tato kapalina tryská z vrtného nástroje, který ochlazuje, ale především vynáší zpět k ústí vrtu rozdrcené horninové úlomky. Tak se rotační vrtný proces stává velmi efektivní, protože nemusí být přerušován kvůli čištění vrtu od horninové drti.

Vrtná souprava

Zobrazit/skryt více informací

Věže a stožáry
musí mít dostatečnou pevnost („nosnost“), aby udržely váhu kolon vrtných tyčí, současně však musí být mobilní. Nosnosti věží a stožárů se pohybují mezi 50 – 680 t. Většina věží a stožárů je pak konstruována na boční zatížení větrem o rychlosti 150-195km /hod. Některé jsou montovány na samohybné mechanizmy a auta, jiné se montují z dílů na pevné základy.

Vrátek
je hlavní části zdvíhacího systému. Představuje otočný buben, na který je navinuto ocelové /kladkostrojové/ lano . kromě toho je na vrátku vijáková hřídel, s vijáky („špíla“). Velmi důležitou součástí vrátku je brzdový mechanismus, který umožňuje buben zabrzdit a zabránit jeho dalšímu pohybu, čili „brzda“.

Viják je určen k tažení lana při utahování či povolování spojů vrtných trubek a pokybu utahovacích kleští.

Kladkostroj a kladkostrojové lano
Kladkostrojové lano je ocelové lano, spletené z ocelových drátků o vysoké pevnosti.

Výplachová hlava
Je namontována na konci vrtného nářadí, které na ní visí na háku. Dovoluje, aby se kolona mohla otáčet a umožňuje, aby výplach, který je čerpaný pod vysokým tlakem, mohl procházet dovnitř rotující kolony vrtného nářadí. K výplachové hlavě je připevněna výplachová hadice Vrtné nářadí (vrtné trubky a zátěžky).

Unašečka
Těsně pod výplachovou hlavou se nachází čtyř nebo šestihranná unášecí tyč, neboli unašečka“. Touto tyčí je přenášen rotační pohyb z rotačního stolu na celou kolonu vrtného nářadí. Unašečky bývají obvykle 12m dlouhé.

Rotační stůl
Přenáší na vrtné nářadí rotační pohyb. Bývá poháněn od hlavní převodové skříně převážně kardanem nebo vlastním elektromotorem. Pokud se rotační stůl neotáčí, slouží jako pracoviště při tažení a zapouštění nářadí. Unášecí vložky jsou kuželovitě upraveny tak aby zde bylo možno usadit klíny. Klíny představují nářadí na nějž je možno zavěsit celou kolonu vrtného nářadí, především při nadstavování nebo odšroubování vrtných tyčí, při zapouštění či tažení.

Preventr Je instalován na ústí vrtu. Je to sada speciálně upravených šoupátek. Jsou-li uzavřena vytváří těsnění na ústí vrtu, jež je odolné proti značně vysokým tlakům a tím zabraňují výtoku kapalin nebo plynu z vrtu. Jsou upraveny tak, že ústí vrtu utěsní I tehdy, jsou-li ve vrtu zapuštěny vrtné trubky. Lze rozlišit dva typy preventrů : universální a čelisťové.
Uzavření vrtu preventrem představuje první krok, pro zajištění vrtu. Následné obnovení vrtání po „umrtvení“ vrtu, což znamená, že vrt musí být znovu zaplněn výplachem o správné měrné hmotnosti. K tomuto účelu slouží série vysokotlakých šoupátek, nazývaná tryskový manifold, jež je vždy instalována jako nedílná součást protierupčního zařízení.

Vrtné nářadí Kolona vrtného nářadí se skládá z jednotlivých vrtných trubek a z několika tlustostěnných trubek („zátěžek“). Zátěžky jsou mnohem těžší než vrtné trubky a jsou vždy používány na spodním konci kolony k tomu, aby vytvářely přítlak na dláto. Jsou totiž opřeny o horní konec dláta a tlačí ho před sebou do záběru s horninou.
Zobrazit/skryt více informací

Zátěžka je od vrtné trubky rozpoznatelná na první pohled tím, že po celé délce má stejný vnější průměr, zatímco stejně dlouhá vrtná trubka se na obou koncích vyznačuje krátkými zesílenými těly spojníků. Vrtné trubky a zátěžky jsou zpravidla 9m dlouhé.

K cirkulaci výplachu slouží výkonná výplachová čerpadla „pumpy“, jejichž úkolem je nasávat výplach z výplachových nádrží a tlačit je výtlačným potrubím přes „stoják“, hadice, výplachovou hlavu do vrtných trubek. Výplach prochází unášečkou, kolonou vrtných trubek, zátěžkami, vysokou rychlostí projde tryskami v dlátě.

Výplach (výplachová kapalina) je obvykle suspenze jílového materiálu, zatěžkávadla a některých chemikálií. Plní řadu důležitých funkcí:
  • slouží k odčištování počvy a výnosu horninových úlomků na povrch, kde jsou z výplachu oddělovány na sítech.
  • Vytváří ve vrtu protitlak a zabranuje nežádoucímu přítoku vrstevních médií do vrtu.
  • jílovitý materiál (především bentonit) tvoří na stěnách vrtu výplachovou kůru, která brání úniku výplachu do vrstev a brání vypadávání materiálu ze stěn vrtu.
  • Ochlazuje vrtný nástroj a pomáhá tryskáním pod velkým tlakem také rozrušovat horninu na počvě vrtu.
K oddělení horninových úlomků a výplachu, který se vrací zpět do vrtu dochází na (vibračních) sítech. Výplach tak cirkuluje v podstatě uzavřeným systémem. Do výplachu jsou přimíchávány různé komponenty a je odstraňován písek, tak aby byly udržovány požadované parametry jako měrná hmotnost a viskozita.

Vrtné nástroje (dláta a korunky)

Vrtná dláta odštipují horninu v celém profilu, vrtné korunky jen ve mezikruží tak, aby se do vrtného nářadí zasouval válec horniny (jádro), který je následně s nářadím vytažen.
Zobrazit/skryt více informací

Dláta listová
Používala se při nárazovém vrtání nebo vrtání v velmi měkých horninách. Odřezávají, odsekávají nebo odštěpují horninu. Mívají jeden nebo dva břity.

Valivá dláta jsou vybavena nejčastěji třemi kuželovitými pracovními elementy, které jsou na povrchu ozubeny a tvar a materiál zubů se navzájem značně liší především podle toho do jaké horniny je takové dláto určeno (zuby z tvrdokovů nebo roubíků). Tyto kužely se mohou volně otáčet kolem svých os. Zuby na jejich povrchu jsou vlastně jediné pracovní elementy v celé sestavě kolony vrtného nářadí, které vnikají do horniny rozrušují ji, drobí, rozmělňují když se „odvalují“ po počvě vrtu, tak jak se otáčí celá kolona. Vrtní mechanismus vrtních dlát je založený na vtláčení zubů na kuželích do horniny a vytahováním zubů. Kužele rotují (odvalují se) jak okolo vlastní osy a tak společně okolo osy dláta.

Každé dláto má zařízení, jež usměrňuje výtok výplachu – trysky, které mají malý průměr a tak výplach z nich tryská vysokými rychlostmi, chladí dláto, tlakem poáhá rozmělňovat horninu a odstraňuje kousky rozdušené horniny. Pro měkké horniny se užívají dláta s většími zuby, pro tvrdé horniny s menšími zuby nebo s vsazovanými roubíky z spékaných karbidů či tvrdokovů.

Valivé dvojkuželové dláto je prakticky využíváno v USA od roku 1909, trojkuželové od roku 1931 a od roku 1933 mají dláta již přibližně dnešní podobu.

Dláta kompaktní (PDC)
Jsou to dláta řezná používající kotouče ze spékaného karbidu na jejichž čelní stranu se nanáší vrstva syntetických diamantů nebo jiných supertvrdých materiálů.
Dláta diamantová a korunky
Konstrukce diamantového dláta tvoří ocelové těleso s připojovacím závitem a hlava je osazena umělými diamanty. Toto dláto nemá pohyblivé části ani zuby a používá se na bezpečnější dokončení hlubokých vrtů v homogenních horninách a při vrtání na moři. Pro svou velkou tvrdost se používají vrtání velmi tvrdých hornin.

Při vrtání se každý vrtný nástroj obrušuje a jeho životnost je důkladně sledována.

(při kliknutí zvětšit) práce vrtného dláta vrtná korunka roubíkové valivé dláto Zubové dláto PDC dláto roubíkové dláto

Vrtný proces

Zobrazit/skryt více informací
Vrtný proces je sledován z hlediska času a dosažené hloubky v přehledných diagramech, kde jsou zaznamenávány všechny důležité operace a jejich doba trvání v čase.

Konstrukce vrtu

Aby se stěny vyhloubeného otvoru nezavalovaly a vrt tak nebyl porušen, zabezpečují se stěny vrtu dle projektovaných hloubek ocelovými rourami – pažnicemi, které mají na koncích závity a objímky. Každý vrt má nakonec několik pažnicových kolon.

Zobrazit/skryt více informací

Z počátku se vrtá velkým průměrem a zapaží se úvodní kolona, která překrývá méně zpevněných, propustné horniny a vodonosné horizonty. Její pata bývá usazena v pevných horninách, aby na ni mohlo být na ústí vrtu namontováno protierupční zařízení.

Do zapažené a zacementované pažnicové se zapustí dláto menšího průměru a hloubení vrtu pokračuje pod patou předešlé kolony. Konstrukce některých vrtů může mít i několik technických kolon, aby byl vrt ochráněn při provrtávání nestabilních hornin nebo tlakových obzorů.

Nejvnitřnější kolona pažnicových trubek se nazývá – těžební kolona. Tato kolona se také využívá na dopravu těženého nebo vtláčeného média (ropy či plynu). Část těžební kolony bývá opatřena otvory – perforacemi a je případně ovinuta specificky tvarovaným drátem či obsypána hrubým pískem, které vytváří filtr, jež zabraňuje průchodu částic hornin do těžební kolony.

Úhybové a orientované vrtání

Běžně se vrtají vrty se stvoly vertikálními, protože takové vrtání vyžaduje méně prostředků a času.

Výhodnější je však často vrtat otvory usměrněné (zakřivené) často i horizontální. Takto je možno dosáhnout ložisek pod nepřístupnými místy (města) nebo těžit jedinou sondou roponosnou vrstvu mocnou jen několik metrů, když se provrtá v ropou sycené části v délce několika set metrů. Ekonomické důvody vrtání usměrněných vrtů nabírají na významu při vrtání z mořských plošin, kdy dochází k tzv. vrtání trsů.

Zobrazit/skryt více informací

I při vertikálním vrtání dochází k samovolnému zakřivení, které je potřeba usměrňovat vhodnou sestavou vrtních tyčí, zátěžek a centrátorů.

Jednodušší, ale časově náročnější způsob usměrňování vrtu je způsob používání klínů. Pro dosažení zakřivení se do vrtu čas od času zapustí tyto ocelové klíny. Při pokračování vrtání dojde k opření vrtacího dláta o tento klín a drcení měkčí horniny pod úklonem z původního směru vrtu.

Rychlost vrtání zakřivených vrtů je pomalejší, neboť je potřeba dopravovat řadu klínů k dosažení určitých zakřivení.

Moderní způsoby usměrněného vrtání používají turbinové (ponorné) motory, kde se mezi motor a vrtnou kolonu umístí pevný nebo řízeně pohyblivý mezikus .

Ve válcovém plášti vrtného motoru jer umístěna až několika stupňová turbína. Tu do pohybu uvádí tlak výplachu proudící ve vrtných tyčích . Pomocí ozubeného reduktoru se mění počet otáček vrtného dláta. Při vrtání ponorným motorem se kolona tyčí neotáčí jen se posunuje a otáčí se jen dláto. Snižuje se tak tření a mechanické ztráty při otáčení celé kolony nářadí.

Jádrování

Vrtným nástrojem je jádrovací korunka opatřená trhačem.

Zobrazit/skryt více informací
Korunka má na svých okrajích řezné plochy (např. technickými diamanty, zuby nebo tvrdokovy) a střed je volný, aby se tam mohl vyřezaný válec horniny (jádro) sunout dovnitř vrtní kolony.

Při pohybu směrem nářadí vzhůru je jádro zachyceno trhačem a vyneseno s kolonou na povrch, tak s získá vzorek horniny ( „jádro“) pro další zkoumání.

Zobrazit/skryt více informací

Speciálním zařízením je možno vyvrtávat i boční jádra z hornin ve stěně vrtu.

Pažení a cementace

Pažením a cementací se zamezuje vzájemnému spojení (komunikaci) propustných vrstev v různých hloubkách a také otvor ochraňuje proti zavalení stěn. Zapažený a zacementovaný vrt umožňuje hloubení hlubších částí nebo další dlouhodobé využití vrtu.

Zobrazit/skryt více informací
Pažnice se zapouštějí a sešroubovávají a po jejich usazení se prostor mezi trubkou a horninou zacementuje. Cementační směs se načerpává do vrtu cementačním agregátem.
Před zapouštěním pažnic do vrtu se otvor musí prošablonovat přibíracím nářadím (rozšiřovač, při-bírač) a propláchnout. Pažnicové kolony jsou zpravidla zapaženy až po ústí vrtu, ale se používají tzv. linery – ztracené kolony, která překrývají patu poslední pažnicové kolony asi jen o 100m.

Při pažení se na vnější povrch pažnicových rour montují vodítka– centrátory, které udržují pažnice tak, aby mezi pažnicemi a stěnou vrtu zůstávala co nejrovnoměrnější mezera. Další částí pažnicové kolony je pata (vodící zaoblený betonový nátrubek ke snazšímu zavádění kolony pažnic do vrtu, zpětný ventil, který je montován nad patou a brání návratu cementové suspenze při tuhnutí a nárazová deska montovaná nad zpětným ventilem, která slouží k zastavení cementační zátky (mechanické oddělení cementové suspense a výplachu) při ukončení cementace. Po vyplnění mezikruží musí během cementační přestávky cementová suspenze utuhnout. Na závěr se provádí kontrola hermetičnosti kolony.

Cementaci ve vrtu je možno provádět vícestupňově, oknem s použitím cementační objímky a zapažnicového pakru.

Karotážní měření

Slouží k zjišťování typu provrtaných vrstev a jejich nasycení. Měření probíhá tak, že se pomocí vrátku zapustí do vrtu karotážní sonda a geofyzikální měření je zaznamenáno formou křivek. Slouží k určování geologických profilu vrtu a dále k získání některých údajů o technickém stavu vrtu. Principy jednotlivých karotážních metod jsou většinou obdobou pozemních geofyzikálních metod. Nejrozšířenější je elektrická karotáž, následují radioaktivní a akustické metody. Určuje se litologicky profil vrtu, kolektorské vlastnosti jako je jílovitost, pórovitost, popřípadě propustnost a v naftově geologickém průzkumu nasycení uhlovodíky. Pro technické účely se provádí řada geofyzikálních měření jako inklinometrie pro zjištění zakřivení vrtu, kavernometrie pro určení průměru vrtu, teplotní a akustická měření pro zjištění hlavy a kvality cementu atd. Geofyzikální práce ve vrtech rovněž zahrnují odběr vzorků hornin ze stěn vrtu, perforování pažnic a torpedování vrtu.

Sledování úlomků horniny:

Jedním z účinných nástrojů k určení přítomnosti uhlovodíků ve vrtu je právě sledování úlomků horniny, které vznikají při vrtání a jsou vynášeny výplachovou kapalinou na povrch. Technici geologické laboratoře „Geoservisu“ trpělivě sbírají vrtné úlomky na vibračních sítech a zkoumají je jednak pod mikroskopem, jednak je pozorují ve světle ultrafialové lampy (při tomto světle úlomky, obsahující v pórech přírodní uhlovodíky, specifickým způsobem září (ultrafialové světlo vyvolává luminiscenci přírodních uhlovodíků). V této mobilní laboratoři, která je umístěna na vrtu se pak zapisují další detailní informace o průběhu vrtání a poměrů ve vrtu stejně jako vyšetřování obsahu plynných uhlovodíků v odplynu z výplachu.

Havárie vrtů

Tlakový projev (erupce), který se nedá zvládnout protierupční armaturou namontovanou na ústí vrtu je vážnou havárií, zejména je-li doprovázena výbuchem či požárem. Zmáhání takových havárií je složité. Především je nutné zastavení nekontrolovaného výtoku média z vrtu a dosáhnout možnost proplachovat vrt a zaplnit těžkým výplachem (umrtvení sondy). Při havárii vrtních dlát dochází k narušení celistvosti vrtního nástroje (dláta, korunky) – dochází k rozlomení válečku, ramena, případně uvolnění celého dláta. Havárie se likviduje použitím – magnetu, pavouka, jádrovnice, mechanického chytače, frézy, kalovky, apod. Při uvíznutí vrtního nářadí ve vrtu se používají havarijní nůžky (pružné tyče způsobující otřesy), olejové výplachy, rozpojení nářadí ( torpédování ), apod. Likvidace havárie při karotážním měření je vedena snahou zachránit zařízení vysoké hodnoty. Používá se speciálních chytačů – pavouk či harpuna (namotání lana). Vrtání úhybů je poslední možností likvidace jakékoliv havárie, která neumožňuje v pokračování prací v původním vrtu. Technologie úhybu zahrnuje postavení cementového mostku nad nepřekonatelnou překážkou „fish“ a zavrtání nového vrtu . Na zavrtání úhybu se používaly tzv. úhybové klíny a v současnosti speciální ponorné motory. Usměrněných vrtů se dále používá k umrtvení vedlejších vrtů s erupcí.

Vrtné plošiny a vrtání na moři

Vrtání na moři se rozvíjí zejména v posledních desetiletích. Na počátku se vrtalo na plošinách, které byly umístěny ve velmi mělkém pobřežním pásmu moře. Nejčastěji se pro vrtání využívají tzv. šelfové oblasti moře, což je část moře o hloubce přibližně mezi 200 – 400 metry pod mořskou hladinou. Vrtné plošiny jsou umístěny na 3 – 5 pilířích (ocelové, betonové), nad hladinou tak vysoko, aby odolaly i vysokým vlnám. Na vrtné plošině je vrtná věž, sklady s trubkami, vrtacími dláty, chemikáliemi pro výplach, pohonnými hmotami apod. dále je zde ubytování pro obsluhu, pro jejich stravování i zábavu, protože se pracuje obvykle ve 14-denních turnusech (několik měsíců – často 6-měsíční). Navíc vrtné plošiny bývají umístěny i několik desítek kilometrů od pobřeží. Součástí vrtné plošiny je i heliport pro přistávání vrtulníků. Vrtné plošiny

Těžba uhlovodíků (ropy)

Těžební sondy a jejich vystrojení

Při hloubení a po dokončení vrtu se provádí čerpací zkoušky. Při hloubení vrtu se většinou využívá „testerů“ , které zjišťují jaké médium je v provrtaných vrstvách. Do vrtu se zapustí testerovací aparatura, prostor nad a někdy i pod zkoušeným obzorem se uzavře „pakry“ (roztahovací pryžové zátky) a otevře se vzorkovací komora. Mimo odběru vzorku kapaliny a plynu se zaznamenává tlak a teplota v obzoru.

Po zapažení vrtu se provádí krátkodobé a dlouhodobé čerpací zkoušky při kterých se vytěží část ropy nebo plynu ze zkoušeného obzoru. Při dlouhodobých čerpacích zkouškách z plynových obzorů se vytěžený plyn často spaluje a sleduje se pokles tlaku v obzoru při odtěžovaném množství plynu. Z těchto údajů je vypočítávají zásoby uhlovodíků v ložisku.

V těžební koloně a cementu, který ji izoluje, je nutno vytvořit otvory (A), kterými plyn nebo ropa z  nasycených vrstev (kolektoru) vtéká do sondy(C). Toto „otevření“ obzoru se provádí perforací (prostřelením otvorů) v pažnicích (C). Používá se několik typů perforátorů, kterými se vytvoří otvory nejen v pažnici a cementu, ale také se poruší přiléhající hornina (kolektor).

Někdy se hornina také štěpí vysokým tlakem média a do trhlin se natlačí písek, kterým ropa nebo plyn snáze proudí i z větší vzdálenosti od vrtu. Podobného efektu je možno dosáhnout i „kyselinováním“ – rozpuštěním vápnitého tmely mezi zrny kolektoru.

Těžba může probíhat i z nezapažené části vrtu a některé vrty se proto ve spodní části nepaží. Lze také zapustit již perforovanou kolonu, která se pak necementuje.

Vrt, který se využívá k těžbě se nazývá sonda. Sondy jsou zpravidla zapažené.

Osvojení vrtu

Po perforaci přitéká ropa nebo plyn do sondy, těžba však zpravidla neprobíhá v celém profilu pažnic. Do sondy se zapouští kolona maloprůměrových trubek – stupaček, kterými uhlovodíky vystupují na povrch. Stupačky jsou zpravidla zapuštěny tak, že mezikruží nad obzorem odděluje pakr a perforovaný interval může komunikovat pouze do stupaček.

Někdy se kolem perforovaných pažnic naplavují pískové filtry nebo zapouštějí jiné typy filtrů, které zabraňují pronikání materiálu (pískových zrn) z těženého kolektoru.

Po zapuštění stupaček je ústí sondy vystrojeno soustavou šoupátek – produkčním křížem. V horní části a na bočních ramenech jsou přes jehlové ventily umístěny kontrolní manometry pro sledování tlaků v ložisku a jednotlivých mezikružích.

Metody těžby

Samotoková těžba

Po otevření nového ložiska velmi často nastává samotoková těžba. To proto, že tlak v ložisku se ustavuje na úrovni tlaku hydrostatického, kdežto sloupec ropy v sondě, kdy má ropa měrnou hmotnost menší než voda, tento tlak nevyrovná a ropa vytéká na povrchu pod tlakem. Také plyn rozpuštěný v ropě se s klesajícím tlakem uvolňuje a vynáší ropu k povrchu. K samotokové těžbě ropy se také využívá expanze plynu plynové čepice. Těžená ropa se dostává vzhůru a na ústí vrtu vtéká do trubek a odtud do připravených nádrží nebo ropovodů.

Aby se s ropou nebo plynem nevynášely na povrch částečky korektorské horniny, bývají perforované části pažnic nebo stupačky opatřeny filtry.

Při výtoku ropy stupačkami se především v důsledku poklesu teploty vydělují z ropy parafinické složky. Tento „parafin“ může často stupačky nebo dopravní potrubí ucpat a proto se musí periodicky čistit buď škrabáním nebo proplachem párou nebo horkou ropou.

Těžba hlubinnými čerpadly

Při vytěžené části ropy a poklesu tlaku v ložisku hladina ropy v sondě poklesne a ropu je nutno čerpat hlubinnými čerpadly. Na povrchu čerpací kozlík zajišťuje proměnlivý pohyb táhlic s  čerpadlem. Tento pohyb je vyvozován pomocí elektromotoru, který přes převody, třmen a vahadlo předává na rameno kývající efekt. Na konci ramena jsou přes hlavu kozlíku upevněny táhlice, které dávají do pohybu mechanismus hlubinného čerpadla.

Hlubinné čerpadlo je vlastně čerpadlo pístové. Na koloně táhlic je zavěšen dutý píst „plunžer“ ve vrchní a spodní části čerpadla jsou kulové ventily. Při pohybu pístu nahoru se spodní sací ventil otevírá působením tlaku kapaliny zdola a kapalina vchází do válce čerpadla. Při zpětném pohybu pístu dolů se spodní sací ventil tlakem kapaliny, nacházející se pod pístem a větším než je tlak zdola, zavírá a horní ventil se otevírá a kapalina z válce prochází do prostoru nad pístem.

K těžbě ropy se může používat i jiných typů čerpadel (zubová, membránová), ale pro citlivost k cizorodým příměsím nejsou tak rozšířená jako pístová.

V současné době se odhaduje, že 90% všech ropných sond těží pomocí hlubinných čerpadel.

Alternativní těžební metody

Primární těžební metody využívají přirozeného tlaku ložiska, často se zlepšují korektorské vlastnosti štěpením nebo kyselinováním nádržní horniny.

Těžba ropy může probíhat také pomocí stlačeného vzduchu (airlift) nebo stlačeným plynem (gasligft). Při tomto způsobu těžby se tlačí plyn jednou stupačkovou kolonou a ropa se těží mezikružím nebo druhou kolonou stupaček.

Druhotné a terciární metody

Při použití prvotních metod těžby se vytěží 20-35% ropy, zbytek zůstává v pórech ložiskové horniny.

Druhotné těžební metody představují postupy, které udržují ložiskovou energii při těžbě co nejdéle na vysoké úrovni. Patří mezi ně zatláčení plynu do plynové čepice nebo vody do vodního zápolí ropného ložiska. Takto lze zvýšit vytěžitelnost na 50-60%.

Terciérní metody (fáze) těžby zahrnují různé speciální metody, např. zatláčení „neuhlovodíkových“ plynů do ložiska (např. CO2, dusíku, spalných plynů) LPG metodu (zkapalněný zemní plyn nebo propan), aplikace rozšířených zavodňovacích metod (zatláčení vody upravené povrchové aktivními látkami, polymery nebo jinými chemickými činidly) využití tepla pro snížení viskozity ropy (podzemní spalování, vtláčení páry nebo horké vody), využití metabolické činnosti anaerobních baktérií atd. Cílem je intenzifikace přítoku „zbytkové“ ropy, která nebyla vytěžena během primární nebo druhotné těžební fáze. Při dotěžování ložisek se vedle gravitačních principů využívá také generování mechanických otřesů v ložisku, které pomáhá uvolňovat ropu vázanou na povrchu zrn a v pórech kolektorů.. .

Primární úprava ropy a doprava ropy

Po vytěžení se ropa skladuje v nádržích, odstraňují se mechanické nečistoty a odvodňuje se jak za použití chemických příměsí, tak zahříváním. Ropa je následně transportována do rafinerií v cisternách po železnici nebo silnících či je využíváno dálkových ropovodů.

 
Valid HTML 4.01 Transitional
Valid CSS!
Level A conformance icon, W3C-WAI Web Content Accessibility Guidelines 1.0
  © MNG 2006-2017