Smerové vŕtanie: výhody a nevýhody

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

V posledných rokoch sa výstavba dostáva z dlhotrvajúcej krízy, zvyšuje sa počet rozostavaných domov, priemyselných komplexov, ciest a iných infraštruktúrnych zariadení. Techniky high-tech inžinierstva sú teda čoraz viac žiadané, aby sa znížili náklady na čas a prácu.

Všeobecné informácie

Sem patrí smerové vŕtanie. Je známe, že studne sú vertikálne (štandardné) aj šikmé. Okrem toho odchýlka od zvislej/horizontálnej roviny potrebná na to je malá: iba 2 stupne pre štandardné vŕtanie, viac ako 6 stupňov pre hĺbkové vrty (artézske vrty, ťažba ropy alebo plynu).

Je prirodzené, že prítomnosť tejto odchýlky môže byť spôsobená nielen umelými, ale aj úplne prirodzenými dôvodmi. Delia sa do niekoľkých skupín (geologické, technické, technologické). Ak dôkladne poznáte všetky tieto faktory, môžete ovládať polohu s vysokou presnosťou.studne vo vesmíre.

V súlade s tým sa umelá odchýlka chápe ako akékoľvek „zakrivenie“kanála studne, ktoré bolo pôvodne koncipované. Je dôležité pochopiť, že smerové vŕtanie znamená prísnu kontrolu smeru pohybu vŕtačky počas celej práce.

Funkcie ropných a plynových vrtov

Takáto práca spôsobuje najmä veľa ťažkostí v oblasti ropného a plynárenského priemyslu. Tam je potrebné vykonať šikmé vŕtanie pomocou špeciálnych vodiacich profilov. Je tiež dôležité pamätať na to, že horná jama je vždy (!) vyrobená striktne vertikálne a odchýlka začína na spodných horizontoch, v plánovanom azimute.

Najčastejšie sa šikmé vrty nepoužívajú pri ťažbe ložísk, ale len pri ich prieskume. Je oveľa lacnejšie skontrolovať „značky“vytvorením dostatočne dlhej naklonenej diery, než sa okamžite pokúsiť vyvŕtať skalu do dostatočnej hĺbky vertikálne.

Ako sa vo všeobecnosti vykonáva smerové vŕtanie? Technológia je pomerne jednoduchá: najprv sa vyrazí hlavná jama, potom sa pomocou ohýbacích zariadení privedie na správne miesto šikmý alebo vodorovne smerovaný vrták, pomocou ktorého sa už vyrába ďalší hriadeľ. Pre presné dodržanie smeru stanoveného projektom je potrebné použiť „markery“, sú to tiež majáky. V mnohých prípadoch sa na vizualizáciu procesu vŕtania používajú špeciálne kamery.

Dôležité poznámky

PotrebujemTreba poznamenať, že v niektorých prípadoch sú takéto studne vynútené vlastnosťami geologických hornín. Niekedy je teda lacnejšie vyvŕtať jamu nad umiestnením nejakého druhu pevnej vyvretej horniny, ako ju preraziť.

Všimnite si tiež, že smerové vŕtanie znamená prenikanie striktne horizontálnych otvorov. Všetky jamky získané touto metódou sú rozdelené na jednoduché a mnohostranné jamky. V druhom prípade sa niekoľko vrstiev odchyľuje od hlavného kmeňa. Podobná metóda vŕtania v ropnom a plynárenskom priemysle je široko používaná v nasledujúcich prípadoch:

• Pri otváraní ložiskových útvarov ropy alebo plynu, ktoré ležia medzi paralelnými poruchami.
• Ak by sa ukázalo, že rozvinutá nádrž náhle zmení svoj smer.
• V prípade, že horizonty ložísk ropy alebo plynu ležia pod soľnými kupolami (kvôli ťažkostiam pri vŕtaní cez soľné kupoly).
• Keď je potrebné obísť závalové zóny v baniach.
• Odchýlené (najmä horizontálne) vrty sú nevyhnutné, ak produktívna formácia leží pod nejakým druhom nádrže alebo na morskom dne, pod obytnými oblasťami alebo samostatnými budovami.
• Na vrtných stojanoch a plošinách umiestnených priamo na mori sa v 90 % prípadov používa tento spôsob vŕtania jám.
• Navyše, smerové vŕtanie je nevyhnutné, ak potrebujete vykonať mnohostranný vrt v oblasti s veľmi členitým terénom (rokliny, kopce atď.).

Podobná metóda je nevyhnutná, akZ nejakého dôvodu (kolaps, posun tektonickej horniny) sa šachta bane posunula do strany, a preto vznikla potreba obísť problémové miesto. Toto sa robí aj vtedy, ak je potrebné odobrať jadrovú vzorku z hlavného vrtu, pretože to nie je možné urobiť iným spôsobom.

Smerové vŕtanie sa používa aj vtedy, keď potrebujete rýchlo uhasiť studňu, ktorá z nejakého dôvodu zahorela, ako aj v prípadoch, keď je potrebné z prevádzkových dôvodov rozšíriť spodnú časť jamy. Podobným spôsobom sa povrch drenáže zväčšuje v starých studniach, keď je potrebné zvýšiť objem výroby.

Toto sa praktizuje, keď je na začiatku známe, že vklad nepatrí do kategórie bohatých, ale je potrebné ho rýchlo „dojiť“. Potom sa používa „klastrové“vŕtanie s viacnásobným a viacnásobným odberom z hlavnej jamy vedľajších. Ak v tomto prípade použijete štandardné metódy, návratnosť z poľa bude nízka a studňa sa rýchlo vyčerpá.

Metóda smerového vŕtania preráža primárne jamy cez uhoľné pasty, pretože v tejto situácii sa musia najskôr zbaviť prípadných plynových vreciek. Ak sa tak nestane, existuje vysoká pravdepodobnosť vznietenia a dokonca výbuchu už počas prevádzky vrtu.

Na prerazenie otvoru sa používajú vrtné motory (turbovrtáky, príležitostne elektrické vŕtačky, skrutkové motory). Metóda vŕtania - rotačné.

Hlavné metódy

Hlavnou metódou (u nás aj v zahraničí) je dynamické využitie terénnych prvkov. A to je pochopiteľné, keďže ideálne rovinaté pláne a stepi nie sú ani zďaleka všade.

Ako vzorka sa spravidla berú typické stopy (profily), ktoré sú vopred zostavené a používajú sa na to metódy matematického modelovania. Je dôležité poznamenať, že „typickú“metódu možno aplikovať iba (!) na už rozvinuté oblasti, ktorých všetky vlastnosti sú už dlho známe. Zvláštnosťou tejto metódy je, že sa nesnažia ovládať zakrivenie terénu, ale prispôsobiť sa mu. Bohužiaľ, ale zároveň sa prejavuje významná nevýhoda, ktorá sa prejavuje výrazným zvýšením nákladov na vŕtanie.

V dizajnovom profile sú nevyhnutne označené miesta s maximálnym stupňom zakrivenia, pretože bez týchto údajov nie je vhodné vypracovať hotový projekt. Za dizajn je v tomto prípade zodpovedný vyškolený inžinier smerového vŕtania.

Zmena rozloženia vrtnej súpravy na opravu ohybu studne

Najčastejší spôsob ovládania ohybu otvoru priamo pri jeho dierovaní. Metóda je dobrá, pretože nemusíte používať špeciálne vybavenie. Jeho nevýhoda spočíva v silnom obmedzení zrýchlených režimov vŕtania.

Používanie umelých odvádzačov

Na tento typ práce sa používajú ohýbané spodky, excentrické vsuvky, kliny a iné vychyľovacie zariadenia. Všetky zariadenia sa vyberajú individuálne v závislosti od konkrétnej situácie a typu terénu.

Odroda smreka

Dôležitou metódou smerového vŕtania je vŕtanie s kotúčom. Zároveň sa začiatok všetkých jám nachádza v jednom bode a koncové časti sú tam, kam smerujú vrstvy objavených ložísk.

Metóda je dobrá v tom, že vám umožňuje výrazne znížiť množstvo inštalačných prác na mieste, výrazne znížiť počet potrebných komunikačných liniek vrátane ciest do oblastí, kde sa pracuje, a potrebu vody napájacie a napájacie vedenia sa znížia. Tento typ vŕtania bol prvýkrát testovaný v ZSSR, presnejšie v Azerbajdžane, počas inštalačných prác na ostrove Artem.

Medzi hlavné nevýhody patrí dôležitosť zamedzenia prekročenia mínových úst. Okrem toho je potrebné zakonzervovať už fungujúce jamy v čase sekundárneho vŕtania, pretože to vyžadujú pravidlá požiarnej bezpečnosti. Napokon, obrovskou nevýhodou klastrových jám je zložitosť ich následnej údržby a opráv a v morských podmienkach môže byť mimoriadne ťažké odstrániť prielomy.

Za akých podmienok sa používa skupinové vŕtanie?

Kedy sa teda používa skupinové smerové horizontálne vŕtanie? Dôvody jeho použitia sú rozdelené do nasledujúcich skupín:

• Technogénne – vŕtanie pod budovami vrátane obytných a iných technických stavieb.
• Technologické – keď je pravdepodobné, že výstavba štandardného vrtu naruší prevádzku existujúcich jám. Bushova metóda nie je v tomto smere až taká „traumatická“.
• Geologické –keď minerály ležia v nerovných vrstvách, na rôznych horizontoch. V tomto prípade sú smerové vrtné súpravy jedinou možnosťou, keď potrebujete zaviesť výrobu v čo najkratšom čase bez toho, aby ste na to míňali fenomenálne sumy peňazí.
• Orografické - najčastejšia skupina dôvodov, vrátane potreby otvorenia poľa umiestneného pod hladinou mora, jazera, v prípade členitého terénu, ako aj pri ukladaní jám zo základne offshore platforiem, ako aj nadjazdy.
• Klimatické. V posledných rokoch je v mnohých regiónoch Ďalekého severu stabilný trend rozmrazovania permafrostu, a preto sú špecialisti jednoducho nútení uchýliť sa k metóde klastrového vŕtania. Iné metódy sú plné kolapsu lúmenu studne.

Všimnite si, že maximálny účinok z prevádzky klastrových vrtov sa pozoruje v bažinatých, často zaplavených oblastiach. Je dôležité poznamenať, že pri šikmých vrtoch pod povrchom vodných plôch je mimoriadne dôležité mať skúsený personál schopný správne používať navigačné vybavenie, bez ktorého je nemožné preraziť dieru v takýchto špecifických podmienkach.

Voľné pracovné miesta v oblasti vŕtania teda musia nevyhnutne zahŕňať hľadanie technicky zdatného a vzdelaného personálu.

Dôležité vlastnosti metódy

Objemové kríky vyzerajú ako pyramídy alebo kužele, ktorých veľkosť, ako viete, závisí od veľkosti a„rozostrenie“rozvinutého poľa. V súlade s tým je počet vyrazených otvorov určený technickými možnosťami. Je veľmi dôležité pochopiť, že s určením veľkosti kríka by sa malo zaobchádzať čo najzodpovednejšie, pretože od tohto ukazovateľa závisí oblasť odcudzeného územia.

Toto je obzvlášť dôležité pri budovaní jám v rámci hraníc osady. Dôležitú úlohu pri prevádzke hotového vrtu zohráva umiestnenie ústia vrtu. Nie je prekvapujúce, že smerové vŕtanie plynovodov sa za posledných 15-20 rokov stalo hlavnou metódou široko používanou v praxi.

Pozitívne účinky klastrového vŕtania

Vo všeobecnosti táto metóda výrazne znižuje náklady na organizáciu ťažby nerastov alebo výstavby priemyselných zariadení, prispieva k objemu automatizácie všetkých výrobných operácií a procesov. Ešte dôležitejšie je, že tento prístup prispieva k ochrane životného prostredia tým, že minimalizuje vplyv na prírodu.

Faktom je, že pri vykonávaní zhlukového vŕtania je celkom možné úplne zhromaždiť odpad z vŕtania, čím sa zabráni jeho vniknutiu do podzemných vôd a tiež sa zníži pravdepodobnosť poklesu hladiny odpadu. Toto je často vidieť pri konvenčnom vŕtaní, pretože ničí vodonosné vrstvy.

Jedna podložka obsahuje aspoň dve jamky. Olejári u nás spravidla praktizujú zoskupenie jám po 18-24 kusoch, no v niektorých prípadoch ich počet presahujeza 30. To však zďaleka nie je rekord, keďže v zahraničnej praxi sa vyskytujú prípady, keď by z jednej bane mohlo odísť 60 „výpestkov“. Najmä notoricky známa spoločnosť BP vyvŕtala na malom hromadnom ostrove 60 × 60 m … 68 jám naraz. To umožnilo dramaticky zvýšiť množstvo ropy získanej z jedného poľa.

Vŕtanie smerových a horizontálnych vrtov je teda v modernej ekonomike mimoriadne žiadané práve z dôvodu šetrenia materiálnych a finančných zdrojov.

Typ viacdierového vŕtania

V súčasnosti, kvôli vyčerpaniu mnohých starých ložísk, je jediným spoľahlivým spôsobom získavania nerastov použitie pokročilých metód ťažby, medzi ktoré patrí aj mnohostranné vrty. Súčasne sa z hlavnej jamy v určitej hĺbke naraz odstráni niekoľko nových „výhonov“. Z tohto dôvodu sa plocha vrtu v produktívnom horizonte výrazne zvyšuje a objem ťažby sa zvyšuje. Okrem toho je zároveň možné znížiť objemy vrtov v horných, neproduktívnych horizontoch.

Na území našej krajiny bol prvý vrt tohto typu vyvŕtaný v roku 1953 v Baškirsku. Ale jamu, ktorá prechádzala priamo do hrúbky súvrstvia, bolo možné urobiť až koncom 50. rokov. Stalo sa to v regióne Samara. Okamžite sa ukázalo, že denná návratnosť takýchto vrtov je asi o 40 % vyššia ako u jadier vyrobených štandardnou, vertikálnou metódou.

Vtedy sa u nás začalo rozvíjať smerové vŕtanie. Školenie na tošpecialita bola zavedená vo všetkých technických inštitútoch v krajine.

Ak sa použije multilaterálna metóda, celková dĺžka otvoru v nádrži sa výrazne zväčší, zväčší sa drenážna a filtračná zóna. To prispieva nielen k zvýšeniu návratnosti z vrtu, ale tiež zlepšuje kvalitu produktu získaného počas jeho prevádzky. Tento druh jamiek sa delí na nasledujúce odrody:

• Naklonený, rozvetvený typ.
• Horizontálne rozvetvené.
• Radiálne jamky.

V druhom prípade sa smerové vŕtanie (horizontálne smerové vŕtanie) používa v ťažkom teréne a nerovnomernej koncentrácii pracovných horizontov. Táto metóda umožňuje (pri minimalizácii nákladov) maximalizovať objem ťažby.

Charakteristiky viacdierových otvorov

Ako by ste mohli uhádnuť, šikmo rozvetvené jamy pozostávajú z hlavnej šachty bane a z nej vybiehajúcich podriadených procesov umiestnených v rôznych rovinách. Vlastný horizontálne orientovaný typ je variáciou práve opísaného typu. Jediný rozdiel je v tom, že „výhonky“sa odchyľujú od hlavného kmeňa v striktne horizontálnej rovine, pod uhlom 90 stupňov.

V súlade s tým, pre radiálne jamy, hlavný hriadeľ ide tiež striktne vertikálne a ďalšie - pozdĺž obvodu, to znamená v radiálnom smere. V posledných rokoch sa rozvetvené studne považujú za veľmi sľubný smer vŕtania, pretože ich použitie v priemyselnom meradle umožňuje riešiť mnohé problémy,vyplývajúce z rozvoja podzemných zdrojov:

• Maximálne efektívny rozvoj ropných polí s nerovnými horizontmi. V tomto prípade nie je vertikálne vŕtanie ekonomicky možné, pretože konečné náklady sú príliš vysoké.
• Smerové vŕtanie môže výrazne znížiť počet použitých studní. To vedie k zníženiu nákladov na prácu a tiež k minimalizácii dopadu na životné prostredie.
• Pri ťažbe veľmi viskóznych druhov ropy, ktoré sa čerpajú v extrémne veľkých hĺbkach.
• Rovnaká metóda sa používa, keď je potrebné postaviť geotermálnu stanicu, ktorá využíva energiu podzemnej horúcej vody.

Smerové vŕtanie studní je teda technika široko používaná v dnešnom ropnom, plynárenskom a stavebnom priemysle.