Způsob výroby oleje plynovým výtahem: popis a charakteristika

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

Skupina metod letecké přepravy těžby uhlovodíků v ropných a plynových polích je již dlouho používána domácím průmyslem jako alternativa k rozvoji tekoucích vrtů. Tato technologie za určitých podmínek použití poskytuje značné ekonomické a technické výhody, vyžaduje však také připojení dalších zdrojů. Optimálním řešením je ve většině případů metoda plynového výtahu při výrobě ropy, při které je jako aktivní zdvihací médium použita směs plynů. Takové řešení se ospravedlňuje vysokým výkonem, ale také klade další organizační požadavky z hlediska bezpečnosti. Z tohoto důvodu je metoda používána většinou velkými organizacemi s dostatečnou základnou zdrojů.

Obecné charakteristiky metody výroby ropy plynovým výtahem

Principy letecké dopravy, tedy technologie zvedání studňových zdrojů podzemního ložiska, byly poprvé použity na konci 18. století. Vznik myšlenky této metody byl způsoben rychlým rozvojem těžebních technologií, ale její plné využití bylo dlouhou dobu limitováno nedostatkem dostatečně vyvinutého kompresorového zařízení. Autorem metody těžby ropy plynovým výtahem je německý inženýr Karl Loscher, který předložil obecné schéma získávání zdrojů pomocí energie vzduchových směsí. V budoucnu byla technika opakovaně optimalizována, modernizována a zdokonalována v určitých aspektech provozu. Praktické využití leteckého mostu v průmyslovém měřítku s vytvořením teoretického základu pro jeho technickou realizaci začalo až ve 20. století. V ropných polích se první zkušenosti s používáním plynového výtahu datují do roku 1985.

V naší době se použití technologie plynového výtahu ospravedlňuje hlavně ve vrtech s vysokými průtoky. Také v podmínkách vysokého obsahu nečistot je plynový výtah nejekonomičtějším řešením pro zvedání zdroje na povrch. To se týká především olejových směsí, které obsahují soli, pryskyřice a parafíny, které ztěžují zvedání hmot. Pokud jde o srovnání s leteckou dopravou jako takovou, lze říci, že metoda plynového výtahu při výrobě ropy navazuje na obecnou technologii umělého zvedání kapalin. Pouze pokud je v klasickém airliftu použita jako aktivní médium vzduchová směs, pak gaslift používá látky obsahující uhlík. Z tohoto důvodu jeden z klíčových provozníchvlastnosti technologie zohledňují měrnou spotřebu plynu. Při výpočtu nákladů na použití plynového výtahu jsou náklady na energii na údržbu a dodávku směsí plynů asi 30 % z celkových nákladů na projekty.

Rozsah použití metody plynového výtahu při výrobě ropy

Vysoce vydatná studna s vysokým tlakem ve spodním otvoru je cílovým místem pro zavedení plynového výtahu. Taková ložiska jsou v zásadě příznivým prostředím pro organizaci letecké dopravy. Praxe omezování plynulých metod těžby ropy však také určuje řadu podmínek, za nichž se plynový výtah stává jedinou možnou metodou práce na vrtu. Přinejmenším obecná charakteristika metody plynového výtahu při výrobě ropy jako nejpřizpůsobenější pro dynamicky nevyvážená hydraulická prostředí umožňuje její použití ve dně s nízkým saturačním tlakem a v pískových vrtech s těžko dostupnými instalačními podmínkami pro technickou podporu. Systém plynového výtahu lze například použít v povodňových podmínkách, v bažinatých oblastech nebo tam, kde hrozí záplavy. Tlakové indikátory lze mimochodem uměle vyrovnávat pomocí kompresorového zařízení - i když nárůst závisí na indikátorech energie plynu z vrtu, lze jej zcela přizpůsobit aktuálním potřebám.

Na druhou stranu, pokud neexistuje centralizovaná dodávka technických a plynárenských materiálů s vysokou úrovní mechanizace výrobního procesu, je lepší použít tradiční schéma fontánhornictví. Stejně jako v případě airliftu je i metoda plynového výtahu při výrobě ropy pokračováním technologie plynulé metody, avšak v rozšířené verzi. Právě technologický rozvoj produkční infrastruktury neumožňuje aplikovat tuto metodu na malé vrty, jejichž provoz je kalkulován na krátkou dobu.

Technologický výrobní proces

Po rozvinutí vrtu se na povrchu vytvoří strukturální základ hrotu, který později funguje jako platforma pro organizaci hlavních pracovních procesů. Ve výklenku vrtu je uspořádán uzavřený tunel s komorami a přechodovými ventily, které fungují jako regulátor toku zdroje. Pohyb vyrobené tekutiny vzhůru kanálem je hlavním provozním procesem, který je podporován zplynovaným médiem ve spodním otvoru. Pro zajištění zplyňování je paralelně s kanálem podél izolovaného okruhu spuštěna komora s tryskou pro přívod aktivní směsi. Ve skutečnosti je princip metody plynového výtahu těžby ropy redukován na směrování plynu do kapalného média cílového zdroje, po kterém musí proběhnout proces zvedání. Je důležité poznamenat, že obohacení směsí plynu a vzduchu samo o sobě nezajistí vzestup kapaliny. Pro tuto operaci se používají speciální čerpadla. Zvedací síla závisí jak na stupni zplynování, tak na výkonu čerpadla, obojí lze nastavit. Pro komplexní ovládání indikátorů tlaku v okruhu slouží kompresorová jednotka umístěná na povrchu.

Intenzita výrobyzdroj lze ovládat manuální mechanikou nebo automatickými systémy s elektronickými senzory. Provozní parametry se nastavují podle možností přijímacího zařízení. Rysem metody plynového výtahu při těžbě ropy je speciální úprava po těžbě zdroje. Protože kapalina stoupá spolu se směsí plynů, je vyžadována speciální separace, po které je již vyčištěný olej odeslán do speciální jímky. Navíc, protože plynový výtah se často používá v prostředích s vysokou kontaminací kalu, může být vyžadována vícestupňová hrubá filtrace, než zdroj vstoupí do dočasné skladovací nádrže.

Použité vybavení

Veškerou technickou infrastrukturu tvoří dvě skupiny zařízení - univerzální zařízení a zařízení pro organizaci procesů údržby studní a speciální instalace, které se používají při provozu plynového výtahu. První skupina může zahrnovat čerpací cirkulační zařízení, zařízení pláště, montážní kování, kovové trubky pro čerpání atd. Zpravidla jsou na tomto zařízení s menšími konstrukčními rozdíly postaveny jak průtokové, tak plynové výtahové metody výroby ropy.

Pokud jde o speciální technické prvky pro realizaci zvedání ropy na plynový pohon, zahrnují následující:

• Kompresor. Instalace pro udržení optimálního tlaku vstřikováním stlačeného vzduchu. Používají se převážně průmyslové jednotky s vysokým výkonem,schopný upravit parametry pracovní hodnoty v širokém rozsahu.
• Plynová výtahová komora. Dá se říci, že je jádrem infrastruktury pro těžbu ropy na plynovém výtahu, ve které probíhají hlavní procesy usměrňování toku, distribuce a dodávky směsí plyn-vzduch. Jedná se o kovovou konstrukci s odbočkami a výstupními kanály, jejichž činnost je regulována uzavíracími ventily.
• Ventily. V tomto systému ventil plní nejen funkci blokování cirkulace kapalného média, ale působí také jako regulátor průtoku. Plynové zdvihové ventily se používají na různých úrovních vrtu, což umožňuje přesnější řízení rychlosti produkce. Hlavním konstrukčním znakem takových ventilů lze nazvat přítomnost citlivých prvků, které zaznamenávají tlakové indikátory s vysokou přesností a mění svůj stav v závislosti na síle nárazu v oblasti ovládání.

Plynový výtah

V tomto případě koncept výtahu odráží složitou infrastrukturu plynového výtahu ponořeného do studny. Jeho koncepce obsahuje dva kanály - pro vstřikování plynu a pro zvedání cílového kapalného zdroje. Oba kanály jsou organizovány pomocí kovových trubek, ale nemusí být vzájemně spojeny paralelně. Kromě toho je někdy poskytnut úhlový směr potrubí přívodu plynu, který je určen specifiky připojení čerpací jednotky. Konfigurace umístění potrubí závisí na podmínkách, za kterých je organizována metoda výroby ropy s plynovým výtahem. Níže uvedená fotografie ilustruje moderní technologii.použití kombinované vstřikovací a regenerační struny v jednom okruhu o průměru 90 až 140 mm. V tomto případě, bez ohledu na konfiguraci směru kanálů, jak z horní části u hlavy, tak i ve spodní oblasti boty, pokud je to možné, je zajištěna pevná fixace konstrukce. Trubky mohou mít také technologické otvory (perforace) pro uvolňování písku a jiných cizích částic.

Provoz plynového výtahu bez kompresoru

Dodávka plynu a regulace tlakových indikátorů v zásadě nemusí být prováděna s podporou kompresorového zařízení. Pokud se plynová a ropná pole nacházejí ve stejném provozním místě, pak může být hlubinný plynový výtah organizován na vlastní energetické podpoře bez kompresoru. Ale i v tomto případě se technologie výroby ropy s prouděním a plynovým výtahem budou lišit, protože vyloučení regulace stlačeným vzduchem zvenčí nevylučuje ovládání indikátorů tlaku ze zemního plynu. Navíc je za takových podmínek možné provádět vysoušení a předběžné čištění zdroje, což snižuje náklady na technologický proces.

Ovládací prvky procesu plynového výtahu

Především je třeba zdůraznit, že plynový výtah vyžaduje použití široké škály měřicích zařízení, která vám umožní mít důležité ukazatele výkonu pod kontrolou. Patří mezi ně tlak, teplota, vlhkost a proudění plynu. Přímé řízení produkce ropy metodou gas lift se provádí pomocí výše uvedených ventilů auzavírací ventily s pohonnými systémy poháněnými generátory na povrchu. Pokročilejší zařízení pracují pod kontrolou automatických kontrol, bez účasti operátorů, upravujících parametry zplyňování a rychlost obnovy zdrojů.

Výhody technologie

Z hlediska technického provedení je metoda poměrně pracná a nákladná, ale má řadu pozitivních vlastností, které ospravedlňují její použití:

• Vysoký výkon.
• Široké možnosti strukturálního přizpůsobení vnějším provozním podmínkám a parametrům vrtu.
• Spolehlivost a bezpečnost těžebního procesu.
• Flexibilita. Tato vlastnost odráží jak výhody, tak i nevýhody metody plynového výtahu při výrobě ropy, které se projevují v různých aspektech její aplikace. Například z pohledu kvalifikované obsluhy je samotný proces ovládání vcelku jednoduchý a prakticky nevyžaduje fyzickou námahu. Pracovníci údržby však mají co do činění se složitými stroji, jejichž údržba vyžaduje spoustu práce a nákladů.
• Většina kritického vybavení je umístěna na povrchu.
• Univerzálnost metody.

Technologické nedostatky

Tuto metodu však nelze označit za optimálně vhodnou pro všechny obory, vezmeme-li v úvahu souhrn provozních faktorů, jakož i environmentální a ekonomické aspekty. K negativním aspektům používání metody plynového výtahuprodukce ropy zahrnuje:

• Vysoké náklady na energetické zdroje. Hovoříme o vstřikování plynu v průmyslových objemech a nákladech na palivo pro generátory, které zajišťují funkce čerpacího zařízení s kompresory.
• Investice nemusí odpovídat hodnotě znovuzískaných ropných a plynových materiálů – zejména s ohledem na náklady na dodatečné čištění a separační procesy.
• S těžbou velkých ložisek objemy produkce klesají, přičemž úroveň organizační a technické podpory by měla zůstat stejná.

Závěr

Zkušenosti společností produkujících ropu a plyn ukazují, že zhruba polovina nákladů na projekty rozvoje a provozu polí připadá na organizaci technické infrastruktury s podporou dalších pracovních postupů. Zdálo by se, že trendy rozvoje průmyslu by měly posunout pokrok směrem ke strukturální optimalizaci takových událostí, ale metoda plynového výtahu dokazuje opak. Jak naznačil Karl Locher, autor metody výroby ropy plynovým výtahem, připojení pomocných zdrojů energie při zvedání snižuje energetickou náročnost pracovní operace, nikoli však organizaci akce jako celku. Zařízení pro výtahovou strunu každopádně nepřináší ani tak výhody v podobě napojení zplyňovacího kanálu, ale otevírá více možností v řízení parametrů výrobního procesu. A touto výhodou je právě vyhlídka na rozvoj plynového výtahu jako takovéhomůže rozšířit možnosti spojení několika vývojových nádrží do jednoho velkokapacitního výrobního zařízení.