TĚŽBA ROPY
Ropa (surová nafta, zemní či skalní olej) je tmavě zbarvená olejovitá kapalina lehčí než voda. Ropa je tvořená směsí uhlovodíků, především alkanů, v nichž jsou rozpuštěny plynné i tuhé uhlovodíky a také jiné organické sloučeniny. Petrografie řadí ropu, společně s uhlím a zemním plynem, mezi tzv. kaustobiolity, tj. hořlavé organogenní sedimenty (fosilní hořlaviny). Základní složení běžných rop se pohybuje v rozmezí 84 – 87 % uhlíku, 11 – 14 % vodíku, až 4 % síry (s vysokým obsahem síry se označuje jako kyselá ropa) Ropa je většinou lehčí než voda s měrnou hmotností 0,73 – 1,05 g/cm3.
Ložisko ropy
Ropa se tvoří geochemickými procesy z na organický materiál bohatých matečných hornin, které nejčastěji obsahují pohřbený zooplankton. Uhlovodíky se tvoří neustále, ale v geologickém čase v rozmezí několika miliónů nebo desítek miliónů let. Z hlediska lidského se tudíž jedná o neobnovitelný zdroj. Nachází se ve svrchních vrstvách zemské kůry, v hloubkách od několika set metrů do několika kilometrů. Ložiska ropy jsou těsněna nepropustnými vrstvami zpravidla jílů a jílovců. Ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem (tzv. samotokem), nebo je čerpána. Vyskytuje se společně se zemním plynem. Název ropa pochází z polštiny, v překladu znamená „hnis“, ropa vytékající ze země v místech solných pramenů představovala v očích lidí hnis nemocné Země.
Těžba ropy
Ropa je z ložisek těžena několika způsoby. Samotokem, kdy se využívá přirozeného ložiskového tlaku. Ložisková energie postupně klesá, lze ji podporovat vtláčením vody (za podestýlající vody zápolí) nebo plynu (metan, CO2) do plynové čepice. Pokud je přirozený ložiskový tlak nedostatečný, musí být ropa čerpána pomocí hlubinných čerpadel.
Hlubinný vrt
Hlubinný vrt je otvor hluboký několik stovek až první tisíce metrů, který je přepažen několika kolonami ocelových pažnic postupně se zmenšujícího průměru (řídící, úvodní, technická a produkční kolona). Tyto kolony jsou od horninového prostředí izolovány cementovým prstencem. Před uvedením zapaženého, zacementovaného a otevřeného vrtu do provozu je potřebné do něj instalovat takové vystrojení, které mu umožní spolehlivě plnit jeho funkci. Od momentu vystrojení se vrt stává sondou.
Hlubinná čerpadla
Většinou se užívá pumpování pomocí hlubinných čerpadel, ale ropu lze také těžit vháněním vzduchu nebo stlačeného plynu tak, že plyn se tlačí jednou stupačkovou kolonou a ropa se těží druhou stupačkovou kolonou nebo mezikružím.
Pro mechanizovanou těžbu se užívá několika typů hlubinných čerpadel:
– táhlicová hlubinná čerpadla (těžba pomocí kozlíků)
– vřetenová hlubinná čerpadla (PCP)
– elektrická hlubinná čerpadla (ESP)
Pístové hlubinné čerpadlo
Nejrozšířenější je pístové hlubinné čerpadlo (kozlík). Rotační pohyb elektromotoru je převáděn klikovým mechanismem na pohyb vertikální vratný. Táhlice přenášejí kývavý pohyb hlavy do vnitřní části hlubinného čerpadla, kde píst čerpadla nasává a vytlačuje ropu. Při pohybu pístu dolů je sací kuličkový ventil otevřen a při pohybu nahoru je tlačný kuličkový ventil uzavřen a ropa je stupačkami tlačena k povrchu. Díky pohybu pístu vzniká v sondě podtlak, který nasává další ropu z ložiska a děj se kontinuálně opakuje.
Konstrukce čerpadla se skládá z motoru (3 fázového), převodovky, vahadla, třmenu, nosníku, hlavy, táhlic, stupaček a hlubinného čerpadla. Čerpadlo má vysokou spolehlivost, je téměř bezúdržbové.
Vřetenové hlubinné čerpadlo
Vřetenové čerpadlo je složeno ze statoru, který je zapušten na koloně čerpacích trubek a spirálového rotoru, instalovaného na konci táhlicové kolony. Pomocí táhlicové kolony je přenášen otáčivý pohyb k rotoru z elektrického pohonu umístěného na povrchu. Rotor se otáčí vevnitř statoru, který je konstruován z vnějšího ocelového pouzdra a vnitřního „elastomeru“ šroubovitě točené podoby přizpůsobený tvaru rotoru.
Úprava ropy
Úprava ropy pro další expedici se provádí ve sběrných střediscích. Hlavní proces primární úpravy – odplynění a separace ložiskové vody z těžené ropy, probíhá v ocelových nádobách – separátorech, jednostupňovou nebo vícestupňovou separací. Nejdříve se odstraňuje volná voda spolu s mechanickými nečistotami (jemný písek, kal), kterou lze snadno oddělit v důsledku rozdílných měrných hmotností v separátoru. Pro odstranění emulze, tedy porušení mechanických vazeb mezi částicemi vody a ropy, se musí provést tzv. deemulgace. Nejčastěji se provádí tepelně – chemickým procesem. Po nástřiku povrchově aktivních látek se ropná směs zahřeje na 60-90°C v deemulzátoru (odvodňovači) a následně se gravitačně odloučí uvolněná voda, těžší voda se odvádí ze spodní části separátorů. Ložisková voda zbavená uhlovodíků a pevné fáze se zatláčí zpětně do ložisek.
Po úpravě ropy a jejím shromáždění v expedičních nádržích je následně ropa transportována do rafinerií v cisternách po železnici nebo silnících nebo je využíváno dálkových ropovodů. V blízkosti železnice jsou vybudována stáčiště ropy. Upravená ropa je tam přiváděna podzemním potrubím a po průchodu měřící jednotkou je plněna do přistavených železničních cisteren.
