Horizontální vrtání je jednou ze specializovaných technik používaných při těžbě ropy, plynu a dalších nerostů. Umožňuje zvýšit produktivitu vrtu a vyrábět z ložisek umístěných ve velkých hloubkách nebo na těžko dostupných místech. Řízení trajektorie horizontálních vrtů však hraje zásadní roli v úspěšné realizaci takových projektů.
Jednou z hlavních metod řízení trajektorie horizontálních vrtů je použití profilovacích nástrojů. Tyto nástroje se montují na vrtací kolonu a umožňují sledování směru a sklonu vrtu. Takové nástroje fungují na principu gyroskopie a osvětlují aktuální polohu a směr vrtu, což umožňuje v případě potřeby upravit proces vrtání.
Dalším způsobem, jak řídit trajektorii horizontálních vrtů, je použití systému měření směru a sklonu. Tento systém zahrnuje různé senzory a gyroskopy, které se instalují na vrtnou kolonu a umožňují nepřetržité sledování a kontrolu parametrů vrtu. Měřicí systémy přenášejí data na povrch, kde specialisté provádějí analýzy a přijímají příslušná rozhodnutí pro úpravu trajektorie vrtání.
Základní metody sledování trajektorie horizontálních vrtů
1. Inerciální navigační systémy
Jednou z nejběžnějších metod sledování trajektorie horizontálních vrtů je použití inerciálních navigačních systémů (INS). ANN umožňuje s vysokou přesností určit polohu studny v trojrozměrném prostoru. K tomu systém využívá inerciální senzory, jako jsou akcelerometry a gyroskopy. Konečné informace o poloze vrtu jsou přenášeny na povrch a analyzovány specialisty.
2. Magnetické nástroje
Další metodou řízení trajektorie horizontálních vrtů je použití magnetických nástrojů. Tyto nástroje umožňují určit polohu studny pomocí magnetického pole Země. Instalují se na vrtací nástroj a přenášejí informace o poloze vrtu na povrch. Tato metoda je užitečná zejména v podmínkách, kdy ANN neposkytuje potřebnou přesnost nebo není k dispozici.
Za účelem řízení trajektorie vrtu se obě metody používají postupně. ANN poskytuje přesnější údaje o poloze vrtu, ale jeho práce je komplikovaná při umístění v geologicky obtížných podmínkách, kdy je magnetické pole Země značně zkreslené. V takových případech je vhodné použít magnetické nástroje, které mohou pracovat bez ohledu na podmínky povrchu.
| metoda | Výhody | Omezení |
|---|---|---|
| ANN | Vysoká přesnost, práce za jakýchkoliv podmínek | Vyžaduje další hardware, komplexní software |
| Magnetické nástroje | Snadné použití, práce v obtížných geologických podmínkách | Méně přesné údaje o poloze |
Volba metody sledování trajektorie horizontálních vrtů závisí na specifikách terénu, vlastnostech geologických formací a požadované přesnosti. Kombinace použití ANN a magnetických nástrojů umožňuje dosáhnout nejlepších výsledků a zajistit efektivní rozvoj pole.
Použití gyroskopických přístrojů
Princip činnosti gyroskopických nástrojů
Gyroskopické přístroje využívají helikoptérového efektu, který má stabilizovat a stabilizovat pohyb. Princip činnosti těchto nástrojů je založen na využití gyroskopického efektu, při kterém rotace rotoru nástroje vytváří horizontální sílu a způsobuje odklon vrtu od vertikály.
Při použití gyroskopických nástrojů dochází k následujícímu procesu: nejprve se nástroj nainstaluje na místo vrtu, poté se vloží do vrtu a začne se otáčet. Díky gyroskopickému efektu nástroj způsobí změnu úhlu a azimutálního směru jamky. Gyroskopický nástroj přitom přesně změří úhel a umožní obsluze řídit trajektorii vrtu.
Výhody používání gyroskopických nástrojů
Použití gyroskopických nástrojů při sledování trajektorie horizontálních vrtů má několik výhod:
- Vysoká přesnost měření – gyroskopické nástroje poskytují přesné měření úhlu a azimutálního směru vrtu.
- Rychlá odezva – Gyroskopické nástroje dokážou rychle reagovat na změny trajektorie vrtu a umožňují obsluze rychle korigovat její směr.
- Snadné použití – Gyroskopické nástroje se snadno instalují a používají, takže jsou uživatelsky přívětivé.
Použití gyroskopických nástrojů je jednou z klíčových metod pro řízení trajektorie horizontálních vrtů. Umožňují obsluze přesně měřit úhel a azimutální směr vrtu, což výrazně zlepšuje jeho kvalitu a produktivitu.
Aplikace magnetických MPO a LSI
Magnetický MPO
Magnetické MPO jsou malé magnety, které mají určité magnetické vlastnosti, které umožňují určit polohu studny v prostoru. Instalují se na cestu studny během nebo po vrtání a jejich poloha je sledována pomocí speciálních senzorů.
Výhody použití magnetických MPO:
- Snadné použití a instalace;
- Vysoká přesnost určení polohy vrtu;
- Možnost instalace více MPO na jednu studnu pro přesnější kontrolu;
- Odolný vůči vlivům prostředí a vysokým teplotám;
- Možnost vzdáleného sledování polohy studny.
Bezkontaktní měřicí systémy
BIS je sada nástrojů, která umožňuje určit polohu studny bez přímého kontaktu s ní. Jsou založeny na využití elektromagnetických polí a umožňují získávat údaje o poloze vrtu v reálném čase.
Výhody použití bezkontaktních měřicích systémů:
- Vysoká přesnost měření;
- Možnost získávání dat v reálném čase;
- Schopnost ovládat nejen polohu, ale také dynamiku změn v trajektorii vrtu;
- Odolný vůči vlivům prostředí a vysokým teplotám;
- Možnost vzdáleného sledování polohy studny.
Použití magnetických MPO a bezkontaktních měřicích systémů umožňuje řídit trajektorii horizontálních vrtů s vysokou přesností a účinností, což je předpokladem pro úspěšné vrtné operace.
Techniky gravitačního navádění pro řízení trajektorie studny
Technika využití gravitační síly
Jednou z nejběžnějších technik pro řízení trajektorie horizontálních vrtů je použití gravitační síly. Principem fungování této techniky je instalace speciálních nástrojů na bit, které umožňují měřit sklon a směr studny. Měření jsou založena na působení gravitační síly na přístroj, který následně přenáší data na povrch.
Existuje několik typů nástrojů pro gravitační orientaci, včetně sklonoměrů, azimutometrů a složitých přístrojů, které dokážou měřit sklon i azimut studny. Tato data se pak použijí ke korekci trajektorie vrtu pomocí speciálních systémů řízení vrtání.
Výhody a omezení
Gravitační navádění je relativně jednoduchá a levná technika řízení trajektorie studny. Umožňuje dosáhnout dobrých výsledků při vrtání studní s malým úhlem odchylky. Při vrtání studní s velkým úhlem odchylky nebo když je vyžadována přesná kontrola trajektorie, mohou být účinnější přesnější a složitější techniky, jako je magnetická orientace nebo systémy gyrokompasů.
Nicméně gravitační navádění je i nadále jednou z hlavních metod řízení trajektorie horizontálních vrtů a používá se v mnoha průmyslových odvětvích, jako je těžba ropy a zemního plynu, těžba a podzemní inženýrské stavby.
