Jak se těží ropa?

Těžební sondy a jejich vystrojení

Při hloubení a po dokončení vrtu se provádí čerpací zkoušky. Při hloubení vrtu se většinou využívá "testerů" , které zjišťují jaké médium je v provrtaných vrstvách. Do vrtu se zapustí testerovací aparatura, prostor nad a někdy i pod zkoušeným obzorem se uzavře "pakry" (roztahovací pryžové zátky) a otevře se vzorkovací komora. Mimo odběru vzorku kapaliny a plynu se zaznamenává tlak a teplota v obzoru.

Po zapažení vrtu se provádí krátkodobé a dlouhodobé čerpací zkoušky při kterých se vytěží část ropy nebo plynu ze zkoušeného obzoru. Při dlouhodobých čerpacích zkouškách z plynových obzorů se vytěžený plyn často spaluje a sleduje se pokles tlaku v obzoru při odtěžovaném množství plynu. Z těchto údajů je vypočítávají zásoby uhlovodíků v ložisku.

V těžební koloně a cementu, který ji izoluje, je nutno vytvořit otvory (A), kterými plyn nebo ropa z nasycených vrstev (kolektoru) vtéká do sondy(C). Toto "otevření" obzoru se provádí perforací (prostřelením otvorů) v pažnicích (C). Používá se několik typů perforátorů, kterými se vytvoří otvory nejen v pažnici a cementu, ale také se poruší přiléhající hornina (kolektor).

Někdy se hornina také štěpí vysokým tlakem média a do trhlin se natlačí písek, kterým ropa nebo plyn snáze proudí i z větší vzdálenosti od vrtu. Podobného efektu je možno dosáhnout i "kyselinováním" - rozpuštěním vápnitého tmely mezi zrny kolektoru.

Těžba může probíhat i z nezapažené části vrtu a některé vrty se proto ve spodní části nepaží. Lze také zapustit již perforovanou kolonu, která se pak necementuje. Vrt, který se využívá k těžbě se nazývá sonda. Sondy jsou zpravidla zapažené.

Osvojení vrtu

Po perforaci přitéká ropa nebo plyn do sondy, těžba však zpravidla neprobíhá v celém profilu pažnic. Do sondy se zapouští kolona maloprůměrových trubek - stupaček, kterými uhlovodíky vystupují na povrch. Stupačky jsou zpravidla zapuštěny tak, že mezikruží nad obzorem odděluje pakr a perforovaný interval může komunikovat pouze do stupaček.

Někdy se kolem perforovaných pažnic naplavují pískové filtry nebo zapouštějí jiné typy filtrů, které zabraňují pronikání materiálu (pískových zrn) z těženého kolektoru.

Po zapuštění stupaček je ústí sondy vystrojeno soustavou šoupátek - produkčním křížem. V horní části a na bočních ramenech jsou přes jehlové ventily umístěny kontrolní manometry pro sledování tlaků v ložisku a jednotlivých mezikružích.

Metody těžby

Samotoková těžba

Po otevření nového ložiska velmi často nastává samotoková těžba. To proto, že tlak v ložisku se ustavuje na úrovni tlaku hydrostatického, kdežto sloupec ropy v sondě, kdy má ropa měrnou hmotnost menší než voda, tento tlak nevyrovná a ropa vytéká na povrchu pod tlakem. Také plyn rozpuštěný v ropě se s klesajícím tlakem uvolňuje a vynáší ropu k povrchu. K samotokové těžbě ropy se také využívá expanze plynu plynové čepice. Těžená ropa se dostává vzhůru a na ústí vrtu vtéká do trubek a odtud do připravených nádrží nebo ropovodů.

Aby se s ropou nebo plynem nevynášely na povrch částečky korektorské horniny, bývají perforované části pažnic nebo stupačky opatřeny filtry.

Při výtoku ropy stupačkami se především v důsledku poklesu teploty vydělují z ropy parafinické složky. Tento "parafin" může často stupačky nebo dopravní potrubí ucpat a proto se musí periodicky čistit buď škrabáním nebo proplachem párou nebo horkou ropou.

Těžba hlubinnými čerpadly

Při vytěžené části ropy a poklesu tlaku v ložisku hladina ropy v sondě poklesne a ropu je nutno čerpat hlubinnými čerpadly. Na povrchu čerpací kozlík zajišťuje proměnlivý pohyb táhlic s čerpadlem. Tento pohyb je vyvozován pomocí elektromotoru, který přes převody, třmen a vahadlo předává na rameno kývající efekt. Na konci ramena jsou přes hlavu kozlíku upevněny táhlice, které dávají do pohybu mechanismus hlubinného čerpadla.

Hlubinné čerpadlo je vlastně čerpadlo pístové. Na koloně táhlic je zavěšen dutý píst "plunžer" ve vrchní a spodní části čerpadla jsou kulové ventily. Při pohybu pístu nahoru se spodní sací ventil otevírá působením tlaku kapaliny zdola a kapalina vchází do válce čerpadla. Při zpětném pohybu pístu dolů se spodní sací ventil tlakem kapaliny, nacházející se pod pístem a větším než je tlak zdola, zavírá a horní ventil se otevírá a kapalina z válce prochází do prostoru nad pístem.

K těžbě ropy se může používat i jiných typů čerpadel (zubová, membránová), ale pro citlivost k cizorodým příměsím nejsou tak rozšířená jako pístová. V současné době se odhaduje, že 90% všech ropných sond těží pomocí hlubinných čerpadel.

Alternativní těžební metody

Primární těžební metody využívají přirozeného tlaku ložiska, často se zlepšují korektorské vlastnosti štěpením nebo kyselinováním nádržní horniny. Těžba ropy může probíhat také pomocí stlačeného vzduchu (airlift) nebo stlačeným plynem (gasligft). Při tomto způsobu těžby se tlačí plyn jednou stupačkovou kolonou a ropa se těží mezikružím nebo druhou kolonou stupaček.
Prvotními metodami těžby se vytěží 20-35% ropy, zbytek zůstává v pórech ložiskové horniny.

Druhotné těžební metody představují postupy, které udržují ložiskovou energii při těžbě co nejdéle na vysoké úrovni. Patří mezi ně zatláčení plynu do plynové čepice nebo vody do vodního zápolí ropného ložiska. Takto lze zvýšit vytěžitelnost na 50-60%.

Terciérní metody (fáze) těžby zahrnují různé speciální metody, např. zatláčení "neuhlovodíkových" plynů do ložiska (např. CO2, dusíku, spalných plynů) LPG metodu (zkapalněný zemní plyn nebo propan), aplikace rozšířených zavodňovacích metod (zatláčení vody upravené povrchové aktivními látkami, polymery nebo jinými chemickými činidly) využití tepla pro snížení viskozity ropy (podzemní spalování, vtláčení páry nebo horké vody), využití metabolické činnosti anaerobních baktérií atd. Cílem je intenzifikace přítoku "zbytkové" ropy, která nebyla vytěžena během primární nebo druhotné těžební fáze. Při dotěžování ložisek se vedle gravitačních principů využívá také generování mechanických otřesů v ložisku, které pomáhá uvolňovat ropu vázanou na povrchu zrn a v pórech kolektorů.

Primární úprava ropy a doprava ropy

Po vytěžení se ropa skladuje v nádržích, odstraňují se mechanické nečistoty a odvodňuje se jak za použití chemických příměsí, tak zahříváním. Ropa je následně transportována do rafinerií v cisternách po železnici nebo silnících či je využíváno dálkových ropovodů.