CZ2022134A3 - Způsob a zařízení pro dotěžování ropných vrtů - Google Patents

Abstract

Zařízení pro dotěžování ropných vrtů zahrnuje první pracovní nádrž (1) zahrnující přívod dusičnanu amonného, přívod vody, míchadlo a topný prvek a druhou pracovní nádrž (3) zahrnující přívod dusitanu sodného a přívod vody. Dále zahrnuje první vedení a první čerpadlo (13a) pro dodávání roztoku dusičnanu amonného do ropného vrtu a druhé vedení a druhé čerpadlo (13b) pro dodávání roztoku dusitanu sodného do ropného vrtu. Dále zahrnuje řídicí jednotku a jednotku pro měření teploty. Řídicí jednotka je uzpůsobena pro dávkování roztoku dusičnanu amonného a roztoku dusitanu sodného na základě dat z jednotky pro měření teploty. Jednotka pro měření teploty zahrnuje výpočetní jednotku a optické vlákno propojené s výpočetní jednotkou uzpůsobenou pro vyzařování světla do optického vlákna a detekci odraženého světla přivedeného zpět optickým vláknem. Vlákno zahrnuje zářezy pro odraz světla zpět k výpočetní jednotce. Výpočetní jednotka je uzpůsobena pro stanovení teploty v ropném vrtu na základě detekovaného světla. Předmětem vynálezu je i způsob využívající tohoto zařízení.

Description

Způsob a zařízení pro dotěžování ropných vrtů

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká zařízení a způsobu pro revitalizaci, tj. umožnění další těžby, ropných vrtů již vytěžených standardním způsobem. Konkrétně se týká zařízení a způsobu pro dodávání látek do vrtu pro vyvolání exotermické reakce.

Dosavadní stav techniky

V současném stavu techniky je revitalizace ropných vrtů, tj. jejich ošetření za účelem umožnění další těžby, řešena za využití páry, která je vyráběna ve vyvíječích páry a vháněná do vytěženého ropného vrtu. Použití páry je omezeno hloubkou vrtu, protože je potřeba udržet její teplotu až do místa ropné sloje. V ropné sloji za pomoci páry dojde k ohřevu ropné vrstvy horniny a tím k uvolnění pórů v hornině, které jsou zaneseny těžšími složkami ropy. Tímto je možné znovu obnovit těžbu takto ošetřeného ropného vrtu až do doby, než se opět zanesou póry v hornině. Ve stavu techniky se tímto způsobem ošetřují vrty do hloubky cca 700 metrů, u hlubších vrtů je tato metoda již neekonomická.

Dokument WO 2019240627 A1 popisuje revitalizaci ropného vrtu dodáváním látek, které způsobí exotermickou reakci pro uvolnění pórů v hornině. Teplota v ropném vrtu je přitom měřena a může ovlivňovat dodávání těchto látek do vrtu. Tento dokument však neuvádí, jaký způsob měření teploty je pro tuto aplikaci vhodný. Využití exotermických reakcí v ropném vrtu pro revitalizaci dále popisují například i dokumenty US 2021363866 A1, CN 1273997 A a RU 2587203 C1. V těchto dokumentech však měření teploty pro regulování dodávání látek do vrtu není popsáno vůbec.

Bylo by proto vhodné přijít s řešením, které by umožnilo revitalizovat ropné vrty i ve větší hloubce s měřením teploty s dostatečnou přesností.

Podstata vynálezu

Nedostatky řešení známých ze stavu techniky do jisté míry odstraňuje zařízení pro dotěžování ropných vrtů zahrnující první pracovní nádrž, která zahrnuje přívod dusičnanu amonného (NH4NO3), přívod vody, míchadlo a topný prvek, a druhou pracovní nádrž, která zahrnuje přívod dusitanu sodného (NaNO2) a přívod vody. Toto zařízení dále zahrnuje první vedení a první čerpadlo uzpůsobená pro dodávání roztoku dusičnanu amonného do ropného vrtu a druhé vedení a druhé čerpadlo uzpůsobená pro dodávání roztoku dusitanu sodného do ropného vrtu. Po dodání obou roztoků do vrtu přitom nastane exotermická reakce, která zajišťuje požadovanou revitalizaci daného vrtu, tj. uvolnění zanesených póru pro umožnění dotěžení. Dále zařízení zahrnuje řídicí jednotku a jednotku pro měření teploty, přičemž řídicí jednotka je propojena s prvním čerpadlem, druhým čerpadlem a jednotkou pro měření teploty a je uzpůsobena pro dávkování roztoku dusičnanu amonného a roztoku dusitanu sodného na základě dat z jednotky pro měření teploty.

Jednotka pro měření teploty zahrnuje výpočetní jednotku, optické vlákno a pouzdro pro optické vlákno, přičemž optické vlákno je propojeno s výpočetní jednotkou, která je uzpůsobena pro vyzařování světla do optického vlákna a detekci odraženého světla přivedeného zpět optickým vláknem, přičemž vlákno zahrnuje vícero zářezů na části vlákna určené pro zavedení do ropného vrtu, a výpočetní jednotka je uzpůsobena pro stanovení teploty v ropném vrtu na základě detekovaného světla. Zářezy slouží k odrazu světla ve vlákně zpět k výpočetní jednotce. Díky tomu, že frekvence světla se při odrazu o různě teplé povrchy různě mění, je na základě frekvence

- 1 CZ 2022 - 134 A3 světla přivedeného vláknem zpět do řídicí jednotky možné stanovit teplotu uvnitř vrtu, resp. teplotu pouzdra, přes kterou je teplota vrtu měřena nepřímo.

Množství obou roztoků dodávané do vrtu je tedy regulováno zpětnou vazbou na základě teploty, případně navíc i na základě tlaku měřeného vhodnými senzory uvnitř vrtu. Díky tomuto zařízení je možné revitalizovat vrty v podstatě libovolné hloubky, protože omezujícím faktorem je v podstatě jen délka vedení, kterou lze zvolit prakticky libovolně. Zároveň je zařízení relativně levné, takže je zajištěna ekonomická návratnost, a jeho provoz je ekologický. Po revitalizace je opět možné standardním zařízením těžit z vrtu ropu. Oba roztoky mohou být dodávány v předem určeném poměru, ovlivněném zejména koncentrací jednotlivých roztoků, resp. může být koncentrace obou roztoků volena například tak, aby bylo možné je pro zajištění požadované reakce dodávat oba v určitém poměru. Výhodně řídicí jednotka umožňuje i regulovat poměr dodávaných roztoků.

Zařízení výhodně dále zahrnuje přívod kyseliny, např. fosforečné, do roztoku dusičnanu amonného. Nádrž na dusičnan amonný, ať už zásobní nebo pracovní, výhodně však zásobní, tak výhodně obsahuje i senzory pro měření pH a řídicí jednotka s daty z těchto senzorů reguluje dávkování kyseliny. Požadovaná hladina pH je výhodně 6,5 až 6,7.

Zařízení může zahrnovat první zásobní nádrž pro roztok dusičnanu amonného, přičemž první čerpadlo je uzpůsobeno pro odebírání roztoku z první zásobní nádrže, a dále zahrnuje druhou zásobní nádrž pro roztok dusitanu sodného, přičemž druhé čerpadlo je uzpůsobeno pro odebírání roztoku z druhé zásobní nádrže. Roztoky jsou tedy připravovány v pracovních nádržích a skladovány v zásobních, z nichž jsou dle potřeby dávkovány do vrtu díky uvedenému řízení na základě teploty. Například je tak možné připravit v pracovní nádrži novou dávku roztoku vždy, když v zásobní nádrži hladina roztoku klesne pod určitou úroveň, takže je umožněn kontinuální provoz. Pro přečerpávání roztoků do zásobních nádrží jsou výhodně poskytnuta další čerpadla.

Výhodně zařízení dále zahrnuje lodní kontejner, přičemž všechny součásti zařízení jsou umístěny v lodním kontejneru. Kontejner umožňuje snadnou přepravu zařízení, čímž je značně usnadněno nasazení zařízení do provozu na ropných polích kdekoliv na světě.

Nedostatky známých řešení dále do jisté míry odstraňuje způsob dotěžování ropných vrtů, zejména realizovaný zařízením popsaným výše. Tento způsob zahrnuje alespoň následující kroky:

• Příprava roztoku dusičnanu amonného.

• Příprava roztoku dusitanu sodného.

• Individuální dodávání roztoků dusičnanu amonného a dusitanu sodného do ropného vrtu, přičemž v ropném vrtu dusičnan amonný a dusitan sodný reagují v exotermické reakci, díky níž dojde k uvolňování pórů uvnitř vrtu, a • Opakované, výhodně kontinuální, měření teploty v ropném vrtu. Teplota je měřena na základě změny frekvence světla pomocí optického vlákna v kovovém pouzdře, kde vlákno zahrnuje zářezy pro odraz světla, jak je popsáno výše.

Dodávání roztoku dusičnanu amonného a dusitanu sodného je regulováno na základě naměřené teploty. Dále může způsob zahrnovat krok dodávání kyseliny pro okyselení roztoku dusičnanu amonného. Dále může způsob zahrnovat kroky přečerpávání roztoků do zásobních nádrží, jak je popsáno pro zařízení výše. Tento způsob může dále zahrnovat samotné dotěžení ropného vrtu, které však výhodně probíhá standardním známým způsobem pro těžbu ropy.

- 2 CZ 2022 - 134 A3

Objasnění výkresů

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:

obr. 1 je schematicky znázorněn půdorysný pohled na první část zařízení dle vynálezu zahrnující nádrže na dusičnan amonný, obr. 2 je schematicky znázorněn půdorysný pohled na druhou část zařízení dle vynálezu zahrnující nádrže na dusitan sodný, obr. 3 je schematicky znázorněn půdorysný pohled na část zařízení z obr. 1, přičemž jsou znázorněny jiné součásti zařízení, zejména čerpadlo pro čerpání látek z nádrží z obr. 1, obr. 4 je schematicky znázorněn půdorysný pohled na část zařízení z obr. 2, přičemž jsou znázorněny jiné součásti zařízení, zejména čerpadlo pro čerpání látek z nádrží z obr. 2, a kotel, obr. 5 je schematicky znázorněn pohled z boku na část zařízení z obr. 1 a 3, a na obr. 6 je schematicky znázorněn pohled z boku na část zařízení z obr. 2 a 4.

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude dále objasněn na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy. Předmětem vynálezu je zařízení pro dotěžování ropných vrtů neboli terciální dotěžování či revitalizaci ropných vrtů. V oboru těžby ropy bývá tento proces označován anglickým výrazem revitalization.

Toto zařízení obsahuje dvě pracovní válcové nádrže s duplikátorem, které jsou míchány speciálním míchadlem a zároveň ohřívány termickým olejem. Další součástí jsou dvě zásobní ohřívané nádrže, termický olejový kotel 5, nádrž 11 na kyselinu fosforečnou, dva šnekové dopravníky, olejové potrubí, potrubí na vodu, vysokotlaké potrubí, dvě vysokotlaká nerezová čerpadla, optoelektronika, elektronika, senzory tlaku na čerpadlech a na kotli, senzory teploty, měření pH a řídicí ventily. Vše je řízeno běžně dostupným speciálně naprogramovaným PLC, které dostává data optoelektronikou sběrem teplot v jednotlivých vrstvách sloje.

Příležitostí k nasazení chemického dotěžování, revitalizace ropného vrtu je „vytěžený“ ropný vrt, který byl ošetřen všemi známými technickými metodami a nelze jej už těžit. Nic z něj už neteče. Přesto v zemi stále zůstává velké množství ropy, které je odhadováno podle hustoty ropy na 30 až 60 % z původních zásob.

V zobrazeném provedení zahrnuje zařízení dle vynálezu první část pro dodávání roztoku dusičnanu amonného, druhou část pro dodávání dusitanu sodného a měřicí a řídicí část, která za provozu na základě teploty uvnitř vrtu reguluje dodávání obou látek. První část zahrnuje dopravník 8 na dusičnan amonný, který má na jednom konci násypku, např. pro ruční dodávání granulovaného dusičnanu amonného, a na druhém konci ústí do první pracovní nádrže 1 s dvojitou stěnou, tzv. duplikátoru, opatřené míchadlem a topným hadem pro ohřívání horkým olejem. Dopravník 8 je výhodně šnekový. V první pracovní nádrži 1 je dusičnan míchán s vodou do tekutého stavu až do koncentrace 70 % ±5 %. Obecně může tato koncentrace výhodně být například 70 až 75 %, tato koncentrace přitom bude mít vliv na množství roztoku dodané do vrtu. Při míchání je topným hadem obsah nádrže zahříván a intenzivně usměrněně míchán, protože se jedná o endotermickou reakci a je nutné zajistit dostatečné promíchání bez krystalizace roztoku a předejít připékání míchané směsi k nádobě, míchadlu či topnému hadu.

- 3 CZ 2022 - 134 A3

První pracovní nádrž 1 může dále zahrnovat přívod pro kyselinu, například může roztok obsahovat 3 % objemová kyseliny fosforečné pro 81% kyselinu fosforečnou, po dosažení potřebného pH 6,5 až 6,7 roztoku se její přítok zastaví. S touto kyselinou se nejlépe pracuje a je běžně dostupná, obecně lze použít i jinou kyselinu, důležité je dosažní pH a tím mírné kyselosti roztoku pro okyselení zamíchané a ohřáté směsi. Množství kyseliny může být regulováno s ohledem na měřené pH. Možné je i uzpůsobit nádrž pro ruční dodávání kyseliny. Součástí zařízení tak může být zásobník kyseliny, resp. nádrž na kyselinu 11, potrubí na kyselinu a čerpadlo 15 na kyselinu. Zásobníkem kyseliny může být například IBC (Intermediate Bulk Container), např. o objemu 600 litrů. Dále první část zahrnuje první zásobní nádrž 2 a oběhové třetí čerpadlo 14a pro přečerpání směsi z první pracovní nádrže 1 do první zásobní nádrže 2. Z diskontinuálního míchání se tedy díky využití dvou nádrží stane kontinuální dodávka chemikálií do vrtu. První zásobní nádrž 2 nemusí již zahrnovat míchadlo, výhodně je však rovněž temperovaná, např. na 75 °C až 85 °C tak, aby nedocházelo k přílišnému varu roztoku, výsledný roztok má tuto pracovní teplotu, nádrže jsou ohřívané například na 150 °C, např. obdobným topným hadem. Dále první část zahrnuje vysokotlaké plunžrové první čerpadlo 13a a vysokotlaké potrubí nebo jiné vedení, např DN 1,5“, pro dodávání směsi do ropné vrtu, přímo do místa ropné sloje.

První část zařízení je znázorněna na obr. 1, 3 a 5. Z těchto obrázků je patrné uspořádání první pracovní nádrže 1, první zásobní nádrže 2, dopravníku 8 na dusičnan amonný, nádrže na kyselinu 11 a souvisejících čerpadel. Zařízení je přitom umístěno v lodním kontejneru 18 a je naznačen jeden vchod do kontejneru 18. Výhodně má kontejner 18 více vchodů pro lepší přístup k jednotlivým částem zařízení, například dále vchod na obou kratších stranách kontejneru 18. Na obr. 5 je naznačeno i uspořádání řady hrdel 19 na jednotlivých nádržích.

Druhá část zahrnuje druhou pracovní nádrž 3, která může mít stejnou konstrukci jako první pracovní nádrž 1, avšak nemusí již zahrnovat topný had. Druhá pracovní nádrž 3 může zahrnovat dopravník 8, např. rovněž šnekový, pro dodávání krystalického dusitanu sodného (řeznická sůl), který je míchadlem míchán s vodou, např. na koncentraci 50 % ±10 %, výhodněji 50 % ±5 %, obecně například i 20 až 80 %. Dále druhá část zahrnuje druhou zásobní nádrž 4, výhodně zahřívanou, do níž je oběhovým či jednostupňovým odstředivým čtvrtým čerpadlem 14b přečerpána směs dusitanu. Další součástí této části je vysokotlaké plunžrové druhé čerpadlo 13b a vysokotlaké potrubí či jiné vedení pro čerpání směsi do vrtu. Toto potrubí může být potrubím, které je běžnou součástí ropného vrtu, obvykle se jedná o 6palcové potrubí.

Druhá část zařízení je znázorněna na obr. 2, 4 a 6. Zde je znázorněno uspořádání nádrží na dusitan sodný a souvisejících čerpadel, je patrný kotel 5 a rozdělovač 12 oleje a přívod elektřiny.

Měřicí a řídicí část zahrnuje prostředek pro měření teploty a tlaku uvnitř vrtu a řídicí jednotku, například programovatelný logický automat (PLC) pro zcela automatické řízení dodávání směsi z obou částí. Řídicí jednotka tedy reguluje jak množství dodávaných směsí, tak časování jejich dodávání, na základě informací o teplotě a tlaku uvnitř vrtu. Například tedy řídicí jednotka může udržovat přednastavenou hodnotu teploty, a případně i tlaku, a při naměření nižší hodnoty zajistí dodání dalších chemikálií.

Smícháním všech do vrtu dopravených látek a již přítomné ropy dojde k řízené chemické reakci za vývinu tepla, jehož množství je určeno charakterem vrtu a množstvím dodaných chemikálií. Poměry roztoků se mohou měnit podle průběhu ošetřování, v principu je poměr dusitan k dusičnanu výhodně například 1 ku 10 až 20. Takto dodané teplo do vrtu působí přímo v místě ropného sloje a rozehřívá okolní horninu s ucpanými póry, kterými dříve proudila ropa. Ohřevem horniny se póry uvolňují a hornina se stává opět pro ropu průchozí. Vrty se dostávají po tomto ošetření teplem na svoji původní výtěžnost, která sice postupně klesá, ale terciální těžba, tj. dotěžení po využití zařízení dle vynálezu, může trvat i několik let.

- 4 CZ 2022 - 134 A3

Součástí zařízení je výhodně lodní kontejner 18, ve kterém jsou uspořádány ostatní součásti zařízení. Rozměry kontejneru 18 jsou např. délka 12 032 mm, šířka 2350 mm, výška 2680 mm. Délka dopravníku 8 na dusičnan amonný je například 1900 mm, sklon může být volen vzhledem k omezenému prostoru v lodním kontejneru 18, např. 80°, průměr šnekovnice může být 148 x 76,1 mm, průměr trubky šneku 76,1 x 6,3 mm, stoupání může být 130 až 150 mm a otáčky 117 ot/min. Tím je zajištěn přepravní výkon dopravníku 8 4,21 t/hod dusičnanu amonného. Dopravník 8 je výhodně tlačný, jeho hmotnost je při výše popsaných rozměrech přibližně 200 kg. Pohon může být zajištěn převodovým motorem, např. od společnosti NORD. Motor může být řízený pomocí frekvenčního měniče centrálním řídicím systémem zařízení, tedy zejména s ohledem na teplotu, a tedy i množství látek dodávaných do vrtu. Materiál nádrží je výhodně nerez, např. 1.4301. Rozměr nádrží je např. průměr 1000 mm x 1300 m, pracovní využitelný prostor 0,85 m³. Všechny nádrže mají v zobrazeném provedení kuželová dna, jsou opatřeny technologickými hrdly 19 a hrdly 19 pro čidla ASŘTP (automatický systém řízení technologických procesů). Nádrže jsou výhodně konstruovány jako beztlakové. Hodnota přetlaku v duplikátorech výhodně nepřekračuje hodnotu pmax = 0,5 bar, a proto jsou v nádržích výhodně zabudovány kontrolní manometry. Například se při překročení tlaku z důvodu bezpečnosti zmírní výkon kotle, může být zastaven přívod látek dopravníky, zasláno upozornění obsluze atd.

Zdroj tepla pro zahřívání nádrží může být termický olejový kotel 5, ve kterém se ve speciálně upraveném automatickém olejovém hořáku 6 výhodně spaluje místní, na ropném poli těžená ropa. Tím je pro zařízení zajištěno dostatečné množství tepelné energie nezávisle na elektrické energii, kterou se takto na ropném poli šetří. Toto řešení vytápění je tak významné i pro celkovou ekonomiku těžby. Elektrickou energií jsou v zařízení výhodně poháněny pouze motory čerpadel, míchadel, dopravníku 8 a kompresoru kotle 5 a řídicí a měřicí komponenty. Těleso kotle 5 zahrnuje válcový plášť a dvě čelní vyztužené stěny. V jedné ze stěn je uložen uprostřed hořák 6. Uvnitř kotle 5 jsou žárové trubky stočené do dvou topných hadů. Na zadní čelní stěně kotle 5 je kouřový sběrač, který ústí do kouřovodu 17. Ve výhodném provedení, kdy je zařízení zabudováno do lodního kontejneru 18 je komín vyveden do boční stěny lodního kontejneru 18 tak, aby lodní kontejner 18 bylo možné skladovat a převážet. Přední čelní stěna kotle 5 je s hořákem 6 uchycená na dvou pantech tak, aby bylo možné kotel 5 otevřít a v případě potřeby vyčistit. Hořák 6 má vlastní čerpadlo ropy, které z provozní nádrže na ropu, kterou je např. dvěstělitrový ocelový olejový sud 10, čerpá ropu do malé nádrže hořáku 6. Hladinu v malé nádrži hořáku 6 reguluje plovákové spínání, které udržuje stálou hladinu spalované ropy. Teplotu ropy hlídá a reguluje termostat, který při dosažení nastavené hodnoty spustí, nebo vypne hořák 6. Plynulý průběh spalování provádí řídicí jednotka hořáku 6. Palivo je do hořáku 6 nasáváno palivovým čerpadlem a za pomocí stlačeného vzduchu z kompresoru rozprašováno speciální tryskou v podobě mikro jemných kapiček. Stlačený vzduch slouží také jako primární vzduch pro spalování. Sekundární vzduch dodává ventilátor hořáku 6. Vzduch se u vírníku neboli rozprašovací clony mísí s rozstřikovanou ropou a tím je dosaženo dokonalého spalování a bezpečného provozu kotle 5. V okruhu kotle 5 je atmosférický tlak, což umožnilo všechny nádrže vyřešit jako beztlaké, což šetří značné investiční náklady. Součástí okruhu kotle 5 je expanzní nádrž 7 umístěná pod stropem lodního kontejneru 18, rozdělovač 12 oleje, čerpadlo 16 vratného oleje, zpětné klapky, uzavírací armatury DN 40, PN 16, uhlíkaté olejové potrubí a speciální kovové hadice odolné teplotám 200 °C, které kompenzují mechanické a tepelné změny v potrubí. Kotel 5 je vybaven manometrem, teplotním čidlem, teploměrem a pojistnými ventily.

Spotřeba všech elektrických spotřebičů v lodním kontejneru 18 je výhodně cca 20 kW, přičemž může být použita běžná napěťová soustava 3 x 400 V, 50 Hz, TN-C-S a ovládací napětí 24 V DC. Ochrana proti zkratu a přetížení je provedena pomocí jističů a motorových spouštěčů. Ochrana před úrazem elektrickým proudem je provedena automatickým odpojením od zdroje a ochranné uzemnění je provedeno spojením všech neživých částí technologie ochranným vodičem 6mm²-Cu. Celkově se lodní kontejner 18 na ropném poli uzemní zemnicí tyčí. Veškeré elektrické rozvody a kabeláže jsou po lodním kontejneru 18 vedeny po obvodových stěnách v drátěných žlabech. Veškerá připojení motorů čerpadel, kotle 5, klapek a ventilů jsou provedena pohyblivými vodiči.

- 5 CZ 2022 - 134 A3

Celý systém řízení je poloautomatický s bezpečnostními prvky automatického provozu. Po nastavení parametrů pro revitalizaci ropného vrtu již obsluha do celého procesu nezasahuje. Systém řízení ve zpětné vazbě detekuje od jednotlivých spínacích a kontrolních prvků poruchové a systémové vazby a zcela automaticky reaguje na vzniklé poruchy a požadavky celého technologického procesu. Pro obsluhu je zachovaná možnost manuálního ovládání čerpadel, ventilů a kotle 5. Jinak je systém ovládání technologie zcela záměrně zvolen tak, aby obsluha až na povolené výjimky, nemohla zasahovat do procesu revitalizace ropného vrtu. Všechna data jsou výhodně zaznamenávána, např. do PC. Zařízení je tak využitelné pro revitalizaci a automatické ošetřování vytěžených ropných vrtů v celém světě.

Výhodně je pro měření vysokých teplot v ropném vrtu využit optický měřicí systém. Například FBGUARD 1550 FAST od společnosti Safibra, s.r.o. Tento měřicí systém, primárně určený na měření průhybů mostních konstrukcí ve stavebnictví, je možné využít i k měření teplot v ropném průmyslu, např. právě v předkládaném zařízení. Jedná se o princip měření, kdy změna teploty ovlivňuje frekvenci odraženého světla a tato změna frekvence je převáděna na teplotu. Vše se odehrává ve skleněném vlákně, které je vedeno pouzdrem, výhodně dutým incoloidovým drátem. Incoloy® je slitina kovů vysoce odolná teplotám a chemickým látkám, používá se v petrochemii na výstelky horních den vysoce teplotně a chemicky namáhaných destilačních kolon. Alternativně lze použít i jinou slitinu odolnou vůči vysokým tlakům a teplotám a vůči korozi, zejména slitiny železa, chromu a niklu, případně s dalšími příměsemi jako Ti, Al, Cu, Mn, Mo či Nb, například slitina Inconel^®. V předkládaném zařízení je výhodně upraven do 1 mm silného dutého drátu, jehož středem je vedeno skelné vlákno. Drát je v potřebné délce navinut na hliníkovou cívku. Cívka je součástí navijáku, který je ovládán řídicím systémem zařízení. Pro spuštění drátu do ropného vrtu je na jeho konci připevněno sedmikilové incoloidové závaží v podobě špičaté štíhlé tyče. Uvnitř drátu jsou v místě ropné sloje do skelného vlákna vyříznuty v délce, např. po půl metrech jemné zářezy. Dutý drát je jeho ochranou, teplota se měří ve všech místech zároveň. Ropné sloje bývají silné od několika málo metrů až po desítku metrů a často bývají i nad sebou. Pro zajištění měření ve všech těchto případech jsou výhodně zářezy rozmístěny na délce 50 metrů, tj. vlákno obsahuje sto měřicích míst. Zářezy mohou obecné být na jinak dlouhém intervalu, například 10 až 200 m, a rozestupy mezi nimi mohou být rovněž různé, např. 20 až 500 cm. Obecně je pro měření teploty možné například i využít vlákno s jediným výřezm. Měření funguje tak, že světlo je vysláno z FBGUARDu po skelném vlákně do ropného vrtu, odráží se od jednotlivých zářezů ve skelném vlákně, vrací se do FBGUARDu a tady je jeho teplotou změněná frekvence převáděna na stupně celsia. Na naměřenou teplotu reaguje řídicí systém zařízení a podle potřeby dávkuje do ropného vrtu jednotlivé chemikálie tak, aby proces vývoje tepla v ropné sloji byl kontinuální a rovnoměrný. Celý proces je automatický. Alternativně lze použít i jiný způsob měření teploty s jinou měřicí či řídicí jednotkou.

Protože při revitalizaci ropného vrtu může dojít po jeho ošetření k výronu ropy až na povrch a ropa může vystříknout do výšky, je ropný kříž vrtu vybaven fondánovou armaturou, tj. armaturou, která uzavírá vrt, a incoloidový drát je veden přes lubrikátor, který je namontovaný také na ropném kříži a zajišťuje, že ropa nevystříkne ani kolem tohoto měřicího drátu.

Vzhledem k tomu, že na ropných polích bývá nedostatek čisté vody, která je pro zařízení dle vynálezu potřebná, zahrnuje zařízení výhodně samostatnou domovní vodárnou, která je výhodně také umístěna v lodním kontejneru 18 a zajišťuje čistou vodu. Tlak vody na výstup z vodárny může být např. 4 bary. Voda tak může být k ropnému vrtu dovážena cisternou a čerpána domovní vodárnou do jednotlivých nádrží. Voda je vedená plastovým potrubím, součástí domovní vodárny je jednostupňové odstředivé čerpadlo s 0,55 kW motorem, flexi hadice, manometr, tlakový spínač, výtlačná tvarovka a 60 litrová tlaková nádoba, např. od společnosti Varem.

Zařízení umožňuje, aby jeho provoz byl kontinuální. Jednotlivé chemikálie se mohou podle potřeby připravovat a čerpat v potřebném množství po celou dobu ošetřování ropného vrtu. To umožňuje ošetřovat vrty o různých kapacitách a složení ropné horniny. Zařízení umožňuje ošetřit ropné vrty o různých hloubkách, limitující je v zásadě pouze délka incoloidového drátu a výkon

- 6 CZ 2022 - 134 A3 vysokotlakých čerpadel. Protože délka drátu může být zvolena v podstatě libovolná a výkony čerpadel lze rovněž vždy přizpůsobit ošetřované hloubce ropného vrtu, je předkládané zařízení použitelné u všech ropných vrtů na světě. Zejména je tedy využitelné i hlubších vrtů, než je doposud parou ošetřovaných cca 700 metrů. Zařízení dle vynálezu může například zahrnovat čerpadla, která dávají pracovní tlak 100 barů, a délka drátu může být 800 metrů.

V alternativních provedeních může být například kyselina do první pracovní nádrže 1 přidávána ručně. Možné je do nádrží i ručně, tj. bez dopravníku 8, dodávat dusičnan amonný nebo dusitan draselný. Přívodem dusičnanu amonného, resp. dusitanu sodného, pak může například být jen násypka či otvor.

Využitím optoelektroniky a sestavením celé technologie z osvědčených jednotlivých dílčích strojních technologických částí do kompaktního celku je zařízením dle vynálezu umožněno dostat řízenou exotermickou reakci i do velmi hlubokých ropných vrtů, a tak je efektivně ošetřit, aby se jejich těžba obnovila. Celý proces ošetření ropného vrtu není díky tomu zařízení finančně náročný a je tak zajištěna ekonomická návratnost. Použitý chemický proces nijak nenarušuje životní prostředí a je bezodpadový.

Předmětem vynálezu je dále způsob dotěžování ropných vrtů, který může být realizován zařízením dle vynálezu. Tento způsob tedy zahrnuje míchání dusičnanu amonného s vodou za stálého míchání a zahřívání a okyselení tohoto roztoku, např. kyselinou fosforečnou. Dále zahrnuje míchání dusitanu sodného s vodou. Následně jsou oba roztoky samostatně čerpány do ropného vrtu do ropné sloje, přičemž čerpání obou roztoků je regulováno řídicí jednotkou alespoň na základě teploty v ropném vrtu. Výhodně je teplota měřena opticky na základě změny frekvence světla vystupujícího z optického vlákna zavedeného do vrtu, jak je popsáno výše. V podzemí sloučením obou roztoků a přítomné ropy dojde k exotermické chemické reakci za vývinu tepla, jehož množství je řízeno postupným přesným dávkováním jednotlivých chemikálií. Z revitalizovaného ropného vrtu může ropa být následně těžena standardním způsobem, kterým byla těžena před použitím vynálezu. Způsob dle vynálezu tedy může zahrnovat ještě krok těžení ropy.

Claims (5)

1. Zařízení pro dotěžování ropných vrtů zahrnující první pracovní nádrž (1), která zahrnuje přívod dusičnanu amonného, přívod vody, míchadlo a topný prvek, a druhou pracovní nádrž (3), která zahrnuje přívod dusitanu sodného a přívod vody, přičemž dále zařízení zahrnuje první vedení a první čerpadlo (13a) uzpůsobená pro dodávání roztoku dusičnanu amonného do ropného vrtu a druhé vedení a druhé čerpadlo (13b) uzpůsobená pro dodávání roztoku dusitanu sodného do ropného vrtu, vyznačující se tím, že dále zahrnuje řídicí jednotku a jednotku pro měření teploty, přičemž řídicí jednotka je propojena s prvním čerpadlem (13a), druhým čerpadlem (13b) a jednotkou pro měření teploty a je uzpůsobena pro dávkování roztoku dusičnanu amonného a roztoku dusitanu sodného na základě dat z jednotky pro měření teploty, přičemž jednotka pro měření teploty zahrnuje výpočetní jednotku, optické vlákno a pouzdro pro optické vlákno, přičemž optické vlákno je propojeno s výpočetní jednotkou, která je uzpůsobena pro vyzařování světla do optického vlákna a detekci odraženého světla přivedeného zpět optickým vláknem, přičemž vlákno zahrnuje vícero zářezů pro odraz světla zpět k výpočetní jednotce umístěných na části vlákna určené pro zavedení do ropného vrtu, a výpočetní jednotka je uzpůsobena pro stanovení teploty v ropném vrtu na základě detekovaného světla.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přívod kyseliny do roztoku dusičnanu amonného.

3. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje první zásobní nádrž (2) pro roztok dusičnanu amonného, přičemž první čerpadlo (13a) je uzpůsobeno pro odebírání roztoku z první zásobní nádrže (2), a dále zahrnuje druhou zásobní nádrž (4) pro roztok dusitanu sodného, přičemž druhé čerpadlo (13b) je uzpůsobeno pro odebírání roztoku z druhé zásobní nádrže (4).

4. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále zahrnuje lodní kontejner (18), přičemž všechny součásti zařízení jsou umístěny v lodním kontejneru (18).

5. Způsob dotěžování ropných vrtů realizovaný zařízením podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

• příprava roztoku dusičnanu amonného;

• příprava roztoku dusitanu sodného;

• individuální dodávání roztoků dusičnanu amonného a dusitanu sodného do ropného vrtu, přičemž v ropném vrtu dusičnan amonný a dusitan sodný reagují v exotermické reakci;

• opakované měření teploty v ropném vrtu zahrnující zavedení optického vlákna s vícero zářezy v pouzdře pro optické vlákno do ropného vrtu, vyzařování světla do optického vlákna, detekci od zářezů odraženého světla přivedeného zpět optickým vláknem řídicí jednotkou a stanovení teploty v ropném vrtu na základě detekovaného světla řídicí jednotkou, přičemž dodávání roztoku dusičnanu amonného a dusitanu sodného je regulováno na základě naměřené teploty.