Smerno vrtanje: prednosti in slabosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Gradbeništvo v zadnjih letih izhaja iz dolgotrajne krize, povečuje se število hiš v gradnji, industrijskih kompleksov, cest in drugih infrastrukturnih objektov. V skladu s tem postajajo visokotehnološke tehnike inženiringa vse bolj povprašene za zmanjšanje časa in stroškov dela.

Splošne informacije

Ti vključujejo usmerjeno vrtanje. Znano je, da so vrtine navpične (standardne) in nagnjene. Poleg tega je za to zahtevano odstopanje od navpične/vodoravne ravnine: samo 2 stopinji za standardno vrtanje, več kot 6 stopinj za globoko vrtanje (arteške vrtine, proizvodnja nafte ali plina).

Naravno je, da je prisotnost tega odstopanja lahko posledica ne le umetnih, temveč tudi povsem naravnih razlogov. Razdeljeni so v več skupin (geološke, tehnične, tehnološke). Če dobro poznate vse te dejavnike, lahko z visoko natančnostjo nadzorujete položaj.vodnjaki v vesolju.

V skladu s tem se pod umetnim odklonom razume vsaka "ukrivljenost" kanala vrtine, ki je bila prvotno zasnovana. Pomembno je razumeti, da smerno vrtanje pomeni strog nadzor smeri gibanja svedra med delom.

Značilnosti vrtanja naftnih in plinskih vrtin

Še posebej veliko težav povzroča takšno delo na področju naftne in plinske industrije. Tam je treba nagnjeno vrtanje izvesti s posebnimi vodilnimi profili. Pomembno si je tudi zapomniti, da je zgornja jama vedno (!) narejena strogo navpično, odstopanje pa se začne pri spodnjih obzorjih, v načrtovanem azimutu.

Nagnjeno vrtanje se še posebej pogosto uporablja ne pri razvoju nahajališč, temveč le pri njihovem raziskovanju. Precej ceneje je preveriti "markerje" tako, da naredite dovolj dolgo nagnjeno luknjo, kot da takoj poskusite izvrtati kamnino do zadostne globine navpično.

Kako se na splošno izvaja usmerjeno vrtanje? Tehnologija je razmeroma preprosta: najprej se prebije glavna jama, nato pa se s pomočjo upogibnih naprav na pravo mesto pripelje poševni ali vodoravno usmerjen sveder, s katerim se že izdela dodatna gred. Za natančno vzdrževanje smeri, ki jo je določil projekt, je treba uporabiti "markerje", so tudi svetilniki. V mnogih primerih se za vizualizacijo postopka vrtanja uporabljajo posebne kamere.

Pomembne opombe

PotrebujemTreba je opozoriti, da so v nekaterih primerih takšne vrtine prisiljene zaradi značilnosti geoloških kamnin. Torej je včasih ceneje izvrtati jamo na lokaciji neke vrste trdne magmatske kamnine, kot pa jo prebiti.

Upoštevajte tudi, da smerno vrtanje pomeni prodor v strogo vodoravne luknje. Vse vrtine, pridobljene s to metodo, so razdeljene na enojne in večstranske vrtine. V slednjem primeru več plasti odstopa od glavnega debla. Podobna metoda vrtanja v naftni in plinski industriji se pogosto uporablja v naslednjih primerih:

• Pri odpiranju naftnih ali plinonosnih formacij, ki ležijo med vzporednimi prelomi.
• Če bi se izkazalo, da razvita akumulacija nenadoma spremeni smer.
• V primeru, ko ležijo naftonosni horizonti pod solnimi kupolami (zaradi težav pri vrtanju slednjih).
• Ko je treba v rudnikih zaobiti območja udorov.
• Odklonsko (zlasti horizontalno) vrtanje je nepogrešljivo, če produktivna formacija leži pod nekakšnim rezervoarjem ali na morskem dnu, pod stanovanjskimi območji ali samostojnimi zgradbami.
• Na vrtalnih regalih in ploščadih, ki se nahajajo neposredno na morju, se v 90% primerov uporablja ta način vrtanja jame.
• Poleg tega je usmerjeno vrtanje nepogrešljivo, če morate izvesti večstransko vrtino na območju z zelo razgibanim terenom (grape, hribi itd.).

Podobna metoda je nepogrešljiva, čeIz nekega razloga (propad, premik tektonske kamnine) se je jašek rudnika premaknil na stran, zato je bilo treba obiti problematično območje. To se naredi tudi, če je treba vzeti vzorec jedra iz glavne vrtine, saj je to nemogoče narediti na druge načine.

Smerno vrtanje se uporablja tudi takrat, ko je treba hitro pogasiti vodnjak, ki je iz nekega razloga zagorel, pa tudi v primerih, ko je treba iz operativnih razlogov razširiti spodnji del jame. Na podoben način se poveča drenažna površina v starih vrtinah, ko je potrebno povečati obseg proizvodnje.

To se izvaja, ko se sprva ve, da vložek ne spada v kategorijo bogatih, vendar ga je treba hitro "pomlzeti". Nato se uporablja "gručasto" vrtanje z večkratnim in večkratnim odvzemom stranskih iz glavne jame. Če v tem primeru uporabite standardne metode, bo donos s polja nizek in vodnjak bo hitro izčrpan.

Metoda usmerjenega vrtanja razbija primarne jame skozi premogovne paste, saj jih je treba v tem primeru najprej osvoboditi morebitnih plinskih žepov. Če tega ne storite, obstaja velika verjetnost vžiga in celo eksplozije že med delovanjem vrtine.

Downhole motorji (turbodrill, občasno električni vrtalni stroji, vijačni motorji) se uporabljajo za preboj skozi luknjo. Način vrtanja - rotacijski.

Glavne metode

Glavna metoda (tako pri nas kot v tujini) je dinamična uporaba značilnosti terena. In to je razumljivo, saj idealno ravne ravnice in stepe še zdaleč niso povsod.

Za vzorec se praviloma vzamejo tipične sledi (profili), ki so vnaprej zgrajene, za to pa se uporabljajo metode matematičnega modeliranja. Pomembno je omeniti, da je »tipično« metodo mogoče uporabiti (!) le na že razvitih področjih, katerih vse značilnosti so že dolgo znane. Posebnost te metode je, da ne poskušajo nadzorovati ukrivljenosti terena, ampak se temu prilagajajo. Žal, a hkrati se kaže pomembna pomanjkljivost, izražena v opaznem povečanju stroškov vrtanja.

V načrtovalnem profilu so nujno označena mesta z največjo stopnjo ukrivljenosti, saj brez teh podatkov ni priporočljivo sestaviti končnega projekta. Za načrtovanje je v tem primeru odgovoren usposobljen inženir za smerno vrtanje.

Spreminjanje postavitve vrtalne naprave za popravljanje upogiba vrtine

Najpogostejši način, ko gre za nadzor upogiba luknje neposredno med izbijanjem. Metoda je dobra, ker vam ni treba uporabljati posebne opreme. Njegova pomanjkljivost je v hudi omejitvi pospešenih načinov vrtanja.

Uporaba umetnih preusmeritev

Za to vrsto dela se uporabljajo upognjene podstavke, ekscentrične nastavke, zagozde in druge odklonske naprave. Vse naprave so izbrane individualno, odvisno od specifične situacije in vrste terena.

sorta smreke

Pomembna metoda usmerjenega vrtanja je vrtanje s ploščicami. Hkrati se začetek vseh jam nahaja na eni točki, končni odseki pa tam, kamor segajo plasti odkritih nahajališč.

Metoda je dobra, ker vam omogoča znatno zmanjšati količino inštalacij na mestu, znatno zmanjšati število potrebnih komunikacijskih vodov, vključno s cestami do območij, kjer se dela, in potrebo po vodi napajalnih in napajalnih vodov se zmanjša. Ta vrsta vrtanja je bila prvič preizkušena v ZSSR, natančneje v Azerbajdžanu, med inštalacijskimi deli na otoku Artem.

Glavne pomanjkljivosti vključujejo pomen preprečevanja prečkanja minskih ust. Poleg tega je treba do sekundarnega vrtanja ohraniti že delujoče jame, saj to zahtevajo predpisi požarne varnosti. Končno je velika pomanjkljivost grozdastih jam zapletenost njihovega nadaljnjega vzdrževanja in popravil, v morskih razmerah pa je lahko izjemno težko odpraviti preboje.

V kakšnih pogojih se uporablja grozdno vrtanje?

Kdaj se torej uporablja grozdno usmerjeno vodoravno vrtanje? Razlogi za njegovo uporabo so razdeljeni v naslednje skupine:

• Tehnogeno - vrtanje pod zgradbami, vključno s stanovanjskimi, drugimi tehničnimi objekti.
• Tehnološki - ko je verjetno, da bo razvoj standardne vrtine motil delovanje obstoječih jam. Bush metoda v tem pogledu ni tako "travmatična".
• geološka –ko minerali ležijo v neenakomernih plasteh, na različnih obzorjih. V tem primeru so naprave za usmerjeno vrtanje edina možnost, ko morate vzpostaviti proizvodnjo v najkrajšem možnem času, ne da bi za to porabili neverjetne količine denarja.
• Orografska - najpogostejša skupina razlogov, vključno s potrebo po odpiranju polja, ki se nahaja pod gladino morja, jezera, v primeru razgibanega terena, pa tudi pri polaganju jam iz dna morskih ploščadi, kot tudi nadvozi.
• Klima. V zadnjih letih je v številnih regijah skrajnega severa prisoten stalen trend odmrzovanja permafrosta, zaradi česar so strokovnjaki preprosto prisiljeni zateči k metodi grozdovega vrtanja. Druge metode so preobremenjene s propadom lumena vodnjaka.

Upoštevajte, da je največji učinek delovanja grozdnih vrtin opažen na močvirnih, pogosto poplavljenih območjih. Pomembno je omeniti, da je pri nagnjenem vrtanju pod gladino vodnih teles izjemno pomembno imeti izkušeno osebje, ki je sposobno pravilno uporabljati navigacijsko opremo, brez katere je v tako posebnih pogojih nemogoče prebiti luknjo.

Tako morajo prosta delovna mesta za usmerjeno vrtanje nujno vključevati iskanje tehnično podkovanega, izobraženega osebja.

Pomembne značilnosti metode

Volumetrične grme so videti kot piramide ali stožci, katerih velikost je, kot razumete, odvisna od velikosti in»zabrisovanje« razvitega polja. V skladu s tem je število luknjanih lukenj odvisno od tehničnih zmogljivosti. Zelo pomembno je razumeti, da je treba do določanja velikosti grma obravnavati čim bolj odgovorno, saj je območje odtujenega ozemlja odvisno od tega kazalnika.

To je še posebej pomembno pri razvoju jam znotraj meja naselja. Pomembno vlogo pri delovanju končne vrtine igra lokacija vrtin. Ni presenetljivo, da je usmerjeno vrtanje plinovodov postalo glavna metoda, ki se v praksi pogosto uporablja v zadnjih 15-20 letih.

Pozitivni učinki grozdovega vrtanja

Na splošno ta metoda znatno zmanjša stroške organizacije pridobivanja mineralov ali gradnje industrijskih objektov, prispeva k obsegu avtomatizacije vseh proizvodnih operacij in procesov. Še pomembneje pa je, da ta pristop prispeva k varovanju okolja z zmanjševanjem vpliva na naravo.

Dejstvo je, da je pri izvajanju grozdovega vrtanja povsem mogoče popolnoma zbrati vrtalne odpadke, ki jim preprečijo vstop v podtalnico in zmanjšajo tudi verjetnost znižanja nivoja slednje. To je pogosto opaziti pri običajnem vrtanju, saj uničuje vodonosnike.

Ena blazinica vsebuje vsaj dve vdolbinici. Oljarji pri nas praviloma izvajajo združevanje jam po 18-24 kosov, vendar v nekaterih primerih njihovo število presegaza 30. Vendar to še zdaleč ni rekord, saj v tuji praksi obstajajo primeri, ko bi lahko iz enega rudnika odšlo 60 "kalčkov". Zlasti zloglasno podjetje BP je na majhnem otoku v razsutem stanju 60 × 60 m izvrtalo naenkrat 68 jam. To je omogočilo dramatično povečanje količine nafte, prejetega z enega polja.

Torej je vrtanje smernih in horizontalnih vrtin v sodobnem gospodarstvu izjemno povpraševanje prav zaradi ohranjanja materialnih in finančnih virov.

Vrsta vrtanja z več luknjami

Trenutno je zaradi izčrpavanja številnih starih nahajališč edini zanesljiv način pridobivanja mineralov uporaba naprednih metod rudarjenja, ki vključujejo večstransko vrtanje. Hkrati se iz glavne jame na določeni globini naenkrat odstrani več novih "kalčkov". Zaradi tega se površina vrtine v produktivnem horizontu znatno poveča, obseg rudarjenja pa se poveča. Poleg tega je hkrati mogoče zmanjšati obseg vrtanja v zgornjih, neproduktivnih obzorjih.

Na ozemlju naše države je bila prva tovrstna vrtina izvrtana leta 1953 v Baškiriji. Toda jamo, ki je prešla neposredno v debelino formacije, je bilo mogoče izdelati šele konec 50-ih let. Zgodilo se je v regiji Samara. Takoj se je pokazalo, da je dnevni donos takih vrtin približno 40 % višji kot pri jedrih, izdelanih po standardni vertikalni metodi.

Takrat se je pri nas začelo razvijati smerno vrtanje. Usposabljanje za tospecialnost je bila uvedena na vseh tehničnih inštitutih v državi.

Če se uporablja večstranska metoda, se skupna dolžina luknje v rezervoarju znatno poveča, poveča se drenažna in filtrirna cona. To prispeva ne le k povečanju donosa iz vrtine, temveč tudi izboljša kakovost izdelka, pridobljenega med njegovim delovanjem. Tovrstne jame so razdeljene na naslednje sorte:

• Nagnjena, razvejana vrsta.
• Horizontalno razvejano.
• radialne jame.

V slednjem primeru se pri težkih terenih in neenakomerni koncentraciji delovnih horizontov uporablja usmerjeno vrtanje (horizontalno usmerjeno vrtanje). Ta metoda omogoča (ob zmanjševanju stroškov) maksimiranje obsega rudarjenja.

Lastnosti lukenj z več luknjami

Kot lahko ugibate, poševno razvejane jame sestavljajo glavni jašek rudnika in podrejeni procesi, ki segajo od njih, ki se nahajajo v različnih ravninah. Horizontalno usmerjen tip je različica pravkar opisanega tipa. Edina razlika je v tem, da se "kalčki" odmikajo od glavnega debla v strogo vodoravni ravnini, pod kotom 90 stopinj.

V skladu s tem gre za radialne jame tudi glavna gred strogo navpično, dodatne pa - vzdolž oboda, torej v radialni smeri. V zadnjih letih se razvejane vrtine štejejo za zelo obetavno smer vrtanja, saj njihova uporaba v industrijskem obsegu omogoča reševanje številnih vprašanj,ki izhajajo iz razvoja podzemnih virov:

• Maksimalno učinkovit razvoj naftnih polj z neenakomernimi obzorji. V tem primeru vertikalno vrtanje ni ekonomsko izvedljivo, saj je končni strošek previsok.
• Smerno vrtanje lahko znatno zmanjša število uporabljenih vrtin. To vodi do znižanja stroškov dela in tudi zmanjša vpliv na okolje.
• Pri pridobivanju zelo viskoznih vrst olja, ki se črpajo na izjemno velikih globinah.
• Ista metoda se uporablja, ko je treba zgraditi geotermalno postajo, ki uporablja energijo podzemne tople vode.

Tako je usmerjeno vrtanje tehnika, ki se široko uporablja v današnji naftni in plinski ter gradbeni industriji.