Směrové vrtání: výhody a nevýhody

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

V posledních letech se výstavba dostává z vleklé krize, roste počet rozestavěných domů, průmyslových komplexů, silnic a další infrastruktury. Techniky high-tech inženýrství jsou proto stále více žádané, aby se snížil čas a náklady na pracovní sílu.

Obecné informace

Mezi ně patří směrové vrtání. Je známo, že studny jsou jak vertikální (standardní), tak i šikmé. Navíc odchylka od svislé / vodorovné požadované k tomu je malá: pouze 2 stupně pro standardní vrtání, více než 6 stupňů pro hlubinné vrty (artézské vrty, těžba ropy nebo plynu).

Je přirozené, že přítomnost této odchylky může být způsobena nejen umělými, ale také zcela přirozenými důvody. Dělí se do několika skupin (geologické, technické, technologické). Pokud o všech těchto faktorech důkladně víte, můžete polohu ovládat s vysokou přesností.studny ve vesmíru.

Umělá odchylka je podle toho chápána jako jakékoli „zakřivení“kanálu studny, které bylo původně koncipováno. Je důležité pochopit, že směrové vrtání znamená přísnou kontrolu směru pohybu vrtáku během práce.

Funkce vrtných ropných a plynových vrtů

Taková práce způsobuje zejména mnoho obtíží v oblasti ropného a plynárenského průmyslu. Tam se musí šikmé vrtání provádět pomocí speciálních vodicích profilů. Je také důležité mít na paměti, že horní jáma je vždy (!) vyrobena přísně svisle a odchylka začíná na spodních horizontech, v plánovaném azimutu.

Zvlášť často se šikmé vrty nepoužívají při vývoji ložisek, ale pouze při jejich průzkumu. Je mnohem levnější zkontrolovat „značky“vytvořením dostatečně dlouhého nakloněného otvoru, než se okamžitě pokoušet vrtat skálu do dostatečné hloubky svisle.

Jak se směrové vrtání obecně provádí? Technologie je poměrně jednoduchá: nejprve se vyrazí hlavní jáma, poté se pomocí ohýbacích zařízení přivede na správné místo šikmý nebo vodorovně nasměrovaný vrták, se kterým se již vyrábí další hřídel. Pro přesné udržení směru stanoveného projektem je nutné používat „markery“, jsou to také majáky. V mnoha případech se k vizualizaci procesu vrtání používají speciální kamery.

Důležité poznámky

PotřebujiJe třeba poznamenat, že v některých případech jsou takové studny vynuceny vlastnostmi geologických hornin. Někdy je tedy levnější vyvrtat jámu nad místem nějakého druhu pevné vyvřelé horniny, než ji prorazit.

Všimněte si také, že směrové vrtání předpokládá pronikání přísně vodorovných otvorů. Všechny jamky získané touto metodou jsou rozděleny na jednoduché a mnohostranné jamky. V druhém případě se několik vrstev odchýlí od hlavního kmene. Podobná metoda vrtání v ropném a plynárenském průmyslu je široce používána v následujících případech:

• Při otevírání ložiskových útvarů ropy nebo plynu, které leží mezi paralelními poruchami.
• Pokud by se ukázalo, že rozvinutá nádrž náhle změní svůj směr.
• V případě, kdy horizonty ložiska ropy nebo plynu leží pod solnými kopulemi (kvůli obtížím při vrtání skrz solné kopule).
• Když je nutné obejít závalové zóny v dolech.
• Odchylné (zejména horizontální) vrtání je nezbytné, pokud produktivní formace leží pod nějakým druhem nádrže nebo na mořském dně, pod obytnými oblastmi nebo samostatnými budovami.
• Na vrtných stojanech a plošinách umístěných přímo na moři se v 90 % případů používá tento způsob vrtání jámy.
• Směrové vrtání je navíc nezbytné, pokud potřebujete provést mnohostranný vrt v oblasti s velmi členitým terénem (rokle, kopce atd.).

Podobná metoda je nezbytná, pokudZ nějakého důvodu (kolaps, posun tektonické horniny) se šachta dolu posunula do strany, a proto byla potřeba problémové místo obejít. To se také provádí, pokud je nutné odebrat jádrový vzorek z hlavního vrtu, protože to nelze provést jinými způsoby.

Směrové vrtání se také používá, když potřebujete rychle uhasit studnu, která z nějakého důvodu zahořela, a také v případech, kdy je z provozních důvodů potřeba rozšířit spodní část jámy. Podobným způsobem se povrch drenáže zvětší u starých studní, když je potřeba zvýšit objem výroby.

To se praktikuje, když je zpočátku známo, že vklad nepatří do kategorie bohatých, ale je třeba jej rychle „vydojit“. Pak se používá "shlukové" vrtání s vícenásobným a vícenásobným odběrem z hlavní jámy bočních. Pokud v tomto případě použijete standardní metody, návratnost z pole bude nízká a vrt bude rychle vyčerpán.

Metoda směrového vrtání proráží primární jámy uhelnými pastami, protože v této situaci musí být nejprve zbaveny možných plynových kapes. Pokud se tak nestane, existuje vysoká pravděpodobnost vznícení a dokonce výbuchu již během provozu vrtu.

K proražení otvoru se používají vrtací motory (turbovrtačky, příležitostně elektrické vrtačky, šroubové motory). Metoda vrtání - rotační.

Hlavní metody

Hlavní metodou (u nás i v zahraničí) je dynamické využití terénních prvků. A to je pochopitelné, protože v ideálním případě ploché pláně a stepi nejsou zdaleka všude.

Zpravidla se jako vzorek berou typické stopy (profily), které jsou předem sestaveny a používají se k tomu metody matematického modelování. Je důležité poznamenat, že „typickou“metodu lze aplikovat pouze (!) na již rozvinuté obory, jejichž všechny vlastnosti jsou již dlouho známy. Zvláštností této metody je, že se nesnaží ovládat zakřivení terénu, ale přizpůsobovat se mu. Bohužel, ale zároveň se projevuje významný nedostatek, vyjádřený ve znatelném zvýšení nákladů na vrtání.

V konstrukčním profilu jsou nutně označena místa s maximálním stupněm zakřivení, protože bez těchto údajů není vhodné vypracovat hotový projekt. Design je v tomto případě odpovědností vyškoleného inženýra směrového vrtání.

Změna rozvržení vrtné soupravy za účelem nápravy ohybu vrtu

Nejběžnější způsob, pokud jde o ovládání ohybu otvoru přímo při jeho děrování. Metoda je dobrá, protože nemusíte používat speciální vybavení. Jeho nevýhoda spočívá v přísném omezení zrychlených režimů vrtání.

Použití umělých převaděčů

Pro tento typ práce se používají ohnuté podložky, excentrické vsuvky, klíny a další vychylovací zařízení. Všechna zařízení se vybírají individuálně v závislosti na konkrétní situaci a typu terénu.

Odrůda smrku

Důležitou metodou směrového vrtání je příložné vrtání. Zároveň je začátek všech jam umístěn v jednom bodě a koncové části jsou tam, kam směřují vrstvy objevených ložisek.

Tato metoda je dobrá v tom, že umožňuje výrazně snížit množství instalačních prací na místě, výrazně snížit počet požadovaných komunikačních linek, včetně silnic do oblastí, kde se pracuje, a potřebu vody napájecí a napájecí vedení je redukováno. Tento typ vrtání byl poprvé testován v SSSR, přesněji v Ázerbájdžánu, během instalačních prací na ostrově Artem.

Mezi hlavní nevýhody patří důležitost zamezení křížení důlních ústí. Kromě toho je nutné do doby sekundárního vrtání zakonzervovat již fungující jámy, protože to vyžadují pravidla požární bezpečnosti. A konečně, obrovskou nevýhodou clusterových jam je složitost jejich následné údržby a oprav a v mořských podmínkách může být extrémně obtížné eliminovat průlomy.

Za jakých podmínek se používá cluster drilling?

Kdy se tedy používá skupinové směrové horizontální vrtání? Důvody pro jeho použití jsou rozděleny do následujících skupin:

• Technogenní – vrtání pod budovami, včetně obytných, jiných technických staveb.
• Technologické – když je pravděpodobné, že výstavba standardního vrtu naruší provoz stávajících jímek. Bushova metoda není v tomto ohledu tak „traumatická“.
• Geologické –když minerály leží v nerovných vrstvách, na různých horizontech. V tomto případě jsou směrové vrtné soupravy jedinou možností, když potřebujete zajistit výrobu v co nejkratším čase, aniž byste za to utráceli fenomenální množství peněz.
• Orografické - nejběžnější skupina důvodů, včetně potřeby otevřít pole umístěné pod hladinou moře, jezera, v případě členitého terénu, stejně jako při pokládání jam ze základny offshore plošin, stejně jako nadjezdy.
• Klimatické. V posledních letech je v mnoha regionech Dálného severu trvalý trend tání permafrostu, což je důvod, proč jsou specialisté prostě nuceni uchýlit se k metodě clusterového vrtání. Jiné metody jsou plné kolapsu lumen studny.

Všimněte si, že maximální efekt z provozu clusterových vrtů je pozorován v bažinatých, často zaplavovaných oblastech. Je důležité poznamenat, že při šikmém vrtání pod povrchem vodních útvarů je nesmírně důležité mít zkušený personál schopný správně používat navigační zařízení, bez kterého je nemožné prorazit díru v takových specifických podmínkách.

Volná pracovní místa pro směrové vrtání tedy nutně musí zahrnovat hledání technicky zdatného a vzdělaného personálu.

Důležité vlastnosti metody

Objemové keře vypadají jako pyramidy nebo kužely, jejichž velikost, jak můžete pochopit, závisí na velikosti a„rozostření“rozvinutého oboru. V souladu s tím je počet děrovaných otvorů určen technickými možnostmi. Je velmi důležité pochopit, že k určení velikosti keře by se mělo přistupovat co nejzodpovědněji, protože na tomto ukazateli závisí plocha odcizeného území.

Toto je zvláště důležité při budování jám v hranicích osady. Důležitou roli při provozu hotové studny hraje umístění ústí studní. Není divu, že směrové vrtání plynovodů se stalo hlavní metodou široce používanou v praxi v posledních 15-20 letech.

Pozitivní účinky clusterového vrtání

Obecně tato metoda výrazně snižuje náklady na organizaci těžby nerostů nebo výstavbu průmyslových zařízení, přispívá k objemu automatizace všech výrobních operací a procesů. Ještě důležitější je, že tento přístup přispívá k ochraně životního prostředí tím, že minimalizuje dopad na přírodu.

Faktem je, že při provádění klastrových vrtů je docela možné zcela shromáždit odpad z vrtů, zabránit tomu, aby se dostal do podzemních vod, a také snižuje pravděpodobnost poklesu hladiny vrtů. To je často vidět u konvenčních vrtů, protože ničí vodonosné vrstvy.

Jedna podložka obsahuje alespoň dvě jamky. Olejáři u nás zpravidla praktikují seskupování jam po 18-24 kusech, v některých případech však jejich počet přesahujeza 30. To však zdaleka není rekord, neboť v zahraniční praxi se vyskytují případy, kdy by z jednoho dolu mohlo odletět 60 „výhonů“. Zejména notoricky známá společnost BP vyvrtala na malém hromadném ostrově 60 × 60 m … 68 jam najednou. To umožnilo dramaticky zvýšit množství ropy přijaté z jednoho pole.

Vrtání směrových a horizontálních vrtů je v moderní ekonomice extrémně žádané právě kvůli zachování materiálních a finančních zdrojů.

Typ víceděrového vrtání

V současné době, kvůli vyčerpání mnoha starých ložisek, je jediným spolehlivým způsobem získávání nerostů použití pokročilých metod těžby, které zahrnují mnohostranné vrty. Současně je z hlavní jámy v určité hloubce najednou odstraněno několik nových „výhonů“. Z tohoto důvodu se plocha vrtu v produktivním horizontu výrazně zvyšuje a objem těžby se zvyšuje. Kromě toho je současně možné snížit objemy vrtů v horních, neproduktivních horizontech.

Na území naší země byl první vrt tohoto typu vyvrtán v roce 1953 v Baškirii. Ale jámu, která přecházela přímo do mocnosti souvrství, bylo možné vyrobit až koncem 50. let. Stalo se to v regionu Samara. Okamžitě se ukázalo, že denní návratnost takových vrtů je asi o 40 % vyšší než u jader vyrobených standardní vertikální metodou.

Tehdy se u nás začalo rozvíjet směrové vrtání. Školení pro totospecializace byla zavedena ve všech technických institutech v zemi.

Při použití multilaterální metody se výrazně zvětší celková délka otvoru v nádrži, zvětší se drenážní a filtrační zóna. To přispívá nejen ke zvýšení návratnosti z vrtu, ale také zlepšuje kvalitu produktu získaného během jeho provozu. Tento druh jam se dělí do následujících odrůd:

• Skloněný, rozvětvený typ.
• Horizontálně rozvětvené.
• Radiální jámy.

V druhém případě se směrové vrtání (horizontální směrové vrtání) používá v obtížném terénu a nerovnoměrné koncentraci pracovních horizontů. Tato metoda umožňuje (při minimalizaci nákladů) maximalizovat objem těžby.

Charakteristiky víceděrových otvorů

Jak asi tušíte, šikmo rozvětvené jámy se skládají z hlavní šachty dolu a z nich vybíhajících podřízených výběžků umístěných v různých rovinách. Vlastní horizontálně orientovaný typ je variací právě popsaného typu. Jediný rozdíl je v tom, že „výhonky“vycházejí z hlavního kmene v přísně vodorovné rovině, pod úhlem 90 stupňů.

V souladu s tím u radiálních jam jde hlavní hřídel také přísně vertikálně a další - podél obvodu, to znamená v radiálním směru. V posledních letech byly rozvětvené studny považovány za velmi slibný směr vrtání, protože jejich použití v průmyslovém měřítku umožňuje vyřešit mnoho problémů,vyplývající z rozvoje podzemních zdrojů:

• Maximálně efektivní rozvoj ropných polí s nerovnými horizonty. V tomto případě není vertikální vrtání ekonomicky proveditelné, protože konečné náklady jsou příliš vysoké.
• Směrové vrtání může výrazně snížit počet použitých vrtů. To vede ke snížení nákladů na práci a také minimalizuje dopad na životní prostředí.
• Při těžbě velmi viskózních druhů ropy, které jsou odčerpávány v extrémně velkých hloubkách.
• Stejná metoda se používá, když je nutné postavit geotermální stanici, která využívá energii podzemní horké vody.

Směrové vrtání vrtů je tedy technika široce používaná v dnešním ropném, plynárenském a stavebním průmyslu.