Metóda výroby oleja plynovým výťahom: popis a charakteristika

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

Skupinu metód leteckej dopravy na výrobu uhľovodíkov v ropných a plynových poliach už dlho používa domáci priemysel ako alternatívu k rozvoju tečúcich vrtov. Táto technológia za určitých podmienok aplikácie poskytuje značné ekonomické a technické výhody, ale vyžaduje aj pripojenie dodatočných zdrojov. Optimálnym riešením je vo väčšine prípadov metóda plynového výťahu pri výrobe ropy, pri ktorej sa ako aktívne zdvíhacie médium používa zmes plynov. Takéto riešenie sa ospravedlňuje vysokým výkonom, ale kladie aj ďalšie organizačné požiadavky z hľadiska bezpečnosti. Z tohto dôvodu metódu využívajú väčšinou veľké organizácie s dostatočnou základňou zdrojov.

Všeobecná charakteristika metódy výroby ropy plynovým výťahom

Princípy leteckej dopravy, teda technológia vyzdvihnutia studňových zdrojov podzemného ložiska, boli prvýkrát použité na konci 18. storočia. Vznik myšlienky tejto metódy bol spôsobený rýchlym rozvojom banských technológií, ale jej plné využitie bolo dlho obmedzené nedostatkom dostatočne vyvinutého kompresorového zariadenia. Autorom metódy výroby ropy pomocou plynového výťahu je nemecký inžinier Karl Loscher, ktorý predložil všeobecnú schému na získavanie zdrojov pomocou energie zmesí vzduchu. V budúcnosti bola technika opakovane optimalizovaná, modernizovaná a zdokonaľovaná v určitých aspektoch prevádzky. Praktické využitie leteckého mosta v priemyselnom meradle s vytvorením teoretického základu pre jeho technickú realizáciu sa začalo až v 20. storočí. V ropných poliach sa prvé skúsenosti s použitím plynového výťahu datujú do roku 1985.

V našej dobe sa použitie technológie plynového výťahu ospravedlňuje hlavne v studniach s vysokými prietokmi. V podmienkach vysokého obsahu nečistôt je plynový výťah najekonomickejším riešením na zdvíhanie zdroja na povrch. Týka sa to predovšetkým olejových zmesí, ktoré obsahujú soli, živice a parafíny, ktoré sťažujú zdvíhanie hmôt. Čo sa týka porovnania s leteckou dopravou ako takou, môžeme povedať, že metóda plynového výťahu pri výrobe ropy je pokračovaním všeobecnej technológie umelého zdvíhania kvapalín. Iba ak je v klasickom airlifte použitá ako aktívne médium vzduchová zmes, potom gaslift využíva látky obsahujúce uhlík. Z tohto dôvodu je jedným z kľúčových operačnýchcharakteristiky technológie zohľadňujú špecifickú spotrebu plynu. Pri výpočte nákladov na používanie plynového výťahu sú náklady na energiu na údržbu a dodávku zmesí plynov približne 30 % z celkových nákladov na projekty.

Rozsah použitia metódy plynového výťahu pri výrobe ropy

Cieľovým miestom pre zavedenie plynového výťahu je vysokovýťažná studňa s vysokým tlakom v spodnej dierke. Takéto ložiská sú v zásade priaznivým prostredím pre organizáciu leteckej dopravy. Ale prax obmedzovania prietokových metód ťažby ropy tiež určuje množstvo podmienok, za ktorých sa plynový výťah stáva jedinou možnou metódou práce na studni. Prinajmenšom všeobecná charakteristika metódy plynového výťahu, ktorá je najviac prispôsobená dynamicky nevyváženým hydraulickým prostrediam, umožňuje jej použitie v spodných jamách s nízkym saturačným tlakom a v pieskových vrtoch s ťažko dostupnými podmienkami inštalácie pre technickú podporu.. Napríklad systém plynového výťahu možno použiť v povodňových podmienkach, v močaristých oblastiach alebo tam, kde hrozia záplavy. Indikátory tlaku, mimochodom, môžu byť umelo vyrovnávané pomocou kompresorového zariadenia - aj keď nárast závisí od indikátorov energie plynu z vrtu, dá sa celkom prispôsobiť aktuálnym potrebám.

Na druhej strane, ak neexistuje centralizované zásobovanie technickými a plynárenskými materiálmi s vysokou úrovňou mechanizácie výrobného procesu, potom je lepšie použiť tradičnú schému fontánbaníctvo. Rovnako ako v prípade airliftu je aj metóda plynového výťahu pri výrobe ropy pokračovaním technológie prietokovej metódy, avšak v rozšírenej verzii. Práve technologické rozšírenie výrobnej infraštruktúry neumožňuje aplikovať túto metódu na malé vrty, ktorých prevádzka je kalkulovaná na krátke obdobia.

Technologický výrobný proces

Po rozvinutí vrtu sa na povrchu vytvorí štrukturálny základ hrotu, ktorý neskôr funguje ako platforma pre organizáciu hlavných pracovných procesov. Vo výklenku vrtu je usporiadaný uzavretý tunel s komorami a prechodovými ventilmi, ktoré fungujú ako regulátor toku zdrojov. Pohyb produkovanej tekutiny hore kanálom je hlavným prevádzkovým procesom, ktorý je podporovaný splyňovaným médiom v spodnom otvore. Na zabezpečenie splyňovania sa paralelne s kanálom pozdĺž izolovaného okruhu spúšťa komora s tryskou na privádzanie aktívnej zmesi. V skutočnosti je princíp metódy plynového výťahu ťažby ropy redukovaný na smerovanie plynu do kvapalného média cieľového zdroja, po ktorom musí prebehnúť proces zdvíhania. Je dôležité poznamenať, že obohatenie zmesou plynu a vzduchu samo o sebe nezabezpečuje stúpanie kvapaliny. Na túto operáciu sa používajú špeciálne čerpadlá. Zdvíhacia sila závisí od stupňa splyňovania a od výkonu čerpadla, pričom oboje je možné nastaviť. Pre komplexnú kontrolu indikátorov tlaku v okruhu slúži kompresorová jednotka umiestnená na povrchu.

Intenzita výrobyzdroj možno ovládať manuálnou mechanikou alebo automatickými systémami s elektronickými snímačmi. Prevádzkové parametre sa nastavujú podľa možností prijímacieho zariadenia. Znakom metódy plynového výťahu pri ťažbe ropy je špeciálna úprava po ťažbe zdroja. Pretože kvapalina stúpa spolu so zmesou plynov, je potrebná špeciálna separácia, po ktorej sa už vyčistený olej posiela do špeciálnej vane. Navyše, keďže plynový výťah sa často používa v prostrediach s vysokou kontamináciou kalom, môže byť potrebná viacstupňová hrubá filtrácia predtým, ako zdroj vstúpi do dočasnej skladovacej nádrže.

Použité vybavenie

Celú technickú infraštruktúru tvoria dve skupiny zariadení - univerzálne zariadenia a zariadenia na organizáciu procesov údržby studní a špeciálne inštalácie, ktoré sa používajú pri prevádzke plynového výťahu. Prvá skupina môže zahŕňať čerpacie obehové zariadenia, zariadenia plášťa, montážne príslušenstvo, kovové potrubia na čerpanie atď. Spravidla sa na tomto zariadení s malými konštrukčnými rozdielmi stavajú prietokové aj plynové zdvíhacie metódy výroby ropy.

Pokiaľ ide o špeciálne technické prvky na realizáciu ťažby ropy na plyn, zahŕňajú tieto:

• Kompresor. Inštalácia na udržiavanie optimálneho tlaku vstrekovaním stlačeného vzduchu. Väčšinou sa používajú priemyselné vysokovýkonné jednotky,schopný upraviť parametre pracovnej hodnoty v širokom rozsahu.
• Plynová výťahová komora. Dá sa povedať, že je jadrom infraštruktúry na ťažbu ropy plynovým výťahom, v ktorej prebiehajú hlavné procesy usmerňovania toku, distribúcie a dodávky zmesí plynu a vzduchu. Ide o kovovú konštrukciu s odbočkami a výstupnými kanálmi, ktorých činnosť je regulovaná uzatváracími ventilmi.
• Ventily. V tomto systéme ventil plní nielen funkciu blokovania cirkulácie kvapalného média, ale pôsobí aj ako regulátor prietoku. Plynové zdvíhacie ventily sa používajú na rôznych úrovniach vrtu, čo umožňuje presnejšie riadenie rýchlosti produkcie. Hlavným konštrukčným znakom takýchto ventilov možno nazvať prítomnosť citlivých prvkov, ktoré zaznamenávajú tlakové indikátory s vysokou presnosťou a menia svoj stav v závislosti od sily nárazu v oblasti ovládania.

Plynový výťah

V tomto prípade koncept výťahu odráža komplexnú infraštruktúru plynového výťahu ponoreného do studne. Jeho koncepcia obsahuje dva kanály - pre vstrekovanie plynu a pre zdvíhanie cieľového kvapalného zdroja. Oba kanály sú usporiadané pomocou kovových rúrok, ale nemusia byť navzájom spojené paralelne. Okrem toho je niekedy poskytnutý uhlový smer prívodného potrubia plynu, ktorý je určený špecifikami pripojenia čerpacej jednotky. Konfigurácia umiestnenia potrubia závisí od podmienok, za ktorých je organizovaná metóda výroby ropy plynovým výťahom. Nasledujúca fotografia zobrazuje moderné technológie.použitie kombinovanej vstrekovacej a regeneračnej struny v jednom okruhu s priemerom 90 až 140 mm. V tomto prípade, bez ohľadu na konfiguráciu smeru kanálov, ako z hornej časti pri hlave, tak aj v spodnej oblasti topánky, pokiaľ je to možné, je zabezpečené pevné upevnenie konštrukcie. Potrubie môže mať aj technologické otvory (perforáciu) na uvoľnenie piesku a iných cudzích častíc.

Prevádzka plynového výťahu bez kompresora

Dodávka plynu a regulácia indikátorov tlaku sa v zásade nemusí vykonávať s podporou kompresorového zariadenia. Ak sa plynové a ropné polia nachádzajú v rámci toho istého prevádzkového miesta, potom môže byť dolný plynový výťah organizovaný s vlastnou energetickou podporou bez kompresora. Ale aj v tomto prípade sa technológie výroby ropy s prúdením a plynovým výťahom budú líšiť, pretože vylúčenie regulácie stlačeným vzduchom zvonku nevylučuje kontrolu indikátorov tlaku zo zemného plynu. Okrem toho je za takýchto podmienok možné vykonávať hĺbkové sušenie a predbežné čistenie zdroja, čo znižuje náklady na technologický proces.

Ovládacie prvky procesu plynového výťahu

V prvom rade je potrebné zdôrazniť, že plynový výťah vyžaduje použitie širokej škály meracích zariadení, ktoré vám umožnia udržať dôležité ukazovatele výkonu pod kontrolou. Patria sem tlak, teplota, vlhkosť a prietok plynu. Priame riadenie produkcie ropy metódou gas lift sa vykonáva pomocou vyššie uvedených ventilov auzatváracie ventily s pohonnými systémami poháňanými generátormi na povrchu. Pokročilejšie elektrárne pracujú pod kontrolou automatických kontrol, bez účasti operátorov, upravujúcich parametre splyňovania a rýchlosť získavania zdrojov.

Výhody technológie

Z hľadiska technickej implementácie je metóda pomerne pracná a nákladná, no má množstvo pozitívnych vlastností, ktoré oprávňujú jej použitie:

• Vysoký výkon.
• Široké možnosti štrukturálneho prispôsobenia vonkajším prevádzkovým podmienkam a parametrom vrtu.
• Spoľahlivosť a bezpečnosť procesu ťažby.
• Flexibilita. Táto vlastnosť odzrkadľuje výhody aj nevýhody metódy plynového výťahu pri výrobe ropy, ktoré sa prejavujú v rôznych aspektoch jej aplikácie. Napríklad z pohľadu kvalifikovaného operátora je samotný proces ovládania pomerne jednoduchý a prakticky nevyžaduje fyzickú námahu. Pracovníci údržby však pracujú so zložitými strojmi, ktorých údržba si vyžaduje veľa práce a nákladov.
• Väčšina kritického vybavenia sa nachádza na povrchu.
• Univerzálnosť metódy.

Technologické nedostatky

Túto metódu však nemožno označiť za optimálne vhodnú pre všetky oblasti, ak vezmeme do úvahy súhrn prevádzkových faktorov, ako aj environmentálne a ekonomické aspekty. K negatívnym aspektom používania metódy plynového výťahuprodukcia ropy zahŕňa:

• Vysoké náklady na energetické zdroje. Hovoríme o vstrekovaní plynu v priemyselných objemoch a nákladoch na palivo pre generátory, ktoré zabezpečujú funkcie čerpacieho zariadenia s kompresormi.
• Investície nemusia zodpovedať hodnote regenerovaných ropných a plynových materiálov – najmä ak vezmeme do úvahy náklady na dodatočné čistenie procesov a separačné procesy.
• Ako sa využívajú veľké ložiská, objemy produkcie klesajú, pričom úroveň organizačnej a technickej podpory by mala zostať rovnaká.

Záver

Skúsenosti spoločností ťažiacich ropu a plyn ukazujú, že približne polovica nákladov na projekty rozvoja a prevádzky polí pripadá na organizáciu technickej infraštruktúry s podporou dodatočných pracovných tokov. Zdalo by sa, že trendy rozvoja priemyslu by mali posunúť pokrok smerom k štrukturálnej optimalizácii takýchto udalostí, ale metóda plynového výťahu dokazuje opak. Ako naznačil Karl Locher, autor metódy výroby ropy plynovým výťahom, pripojenie pomocných zdrojov energie pri zdvíhaní znižuje energetickú náročnosť pracovnej operácie, nie však organizáciu podujatia ako celku. V každom prípade, zariadenie pre výťahovú strunu neprináša ani tak výhody v podobe pripojenia splyňovacieho kanála, ale otvára viac možností pri riadení parametrov výrobného procesu. A touto výhodou je práve perspektíva rozvoja plynového výťahu ako spôsobu, ktorýmôže rozšíriť možnosti spojenia viacerých vývojových nádrží do jedného veľkokapacitného výrobného zariadenia.