A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
A Sorozat BÁNYÁSZAT 50. KÖTET
A Miskolci Egyetem fennállásának 260. évfordulója alkalmából rendezett Jubileumi Tudományos Konferencia Bányászati és Műszaki földtudományi szekcióinak előadásai Miskolc, 1995. szeptember 7-8.
MISKOLC, 1995
A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
A Sorozat BÁNYÁSZAT 50. KÖTET
Á Miskolci Egyetem fennállásának 260. évfordulója alkalmából rendezett Jubileumi Tudományos Konferencia Bányászati és Műszaki földtudományi szekcióinak előadásai Miskolc, 1995. szeptember 7-8.
MISKOLC, 1995
HU ISSN 0237-6016
SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG: KOVÁCS FERENC felelős szerkesztő JAMBRIK R., MATING B., STEINER F., TARJÁN I.
Kiadja a Miskolci Egyetem A kiadásért felelős: Dr. Palkó Gyula rektorhelyettes Miskolc-Egyetemváros, 1995 Megjelent a Miskolci Egyetemi Kiadó gondozásában Felelős vezető: Dr. Péter József Műszaki szerkesztő: Balsai Pálné A kiadóba érkezett 1995. július 17-én. A Sokszorosítóba leadva: augusztus 7-én Példányszám: 300 Készült Develop lemezről, az MSZ 5601-59 és 5602-55 szabványok szerint Miskolci Egyetem Sokszorosító Üzeme A sokszorosításért felelős: Kovács Tiborné üzemvezető BD - '95 - 860 - ME
A Miskolci Egyetem Közleményei A. sorozat Bányászai, 50. kötet. Jubileumi Konferencia 1995.59-67. old.
KORSZERŰ FŰRÁSELLENŐRZŐ ÉS -IRÁNYÍTÓ MŰSZERKABINOK A SZÉNHIDROGÉN-BÁNYÁSZATBAN
KERESZTES T. - ŐSZ Á. - PUGNER S*
A szénhidrogén-kutató és -feltáró fúrások, gyorsabb, olcsóbb és biztonságosabb mélyítésének egyik alapfeltétele, hogy a fúrás előrehaladásával egyidejűleg megbízható, pontos adatok és értelmezések álljanak rendelkezésre. így világszerte előnyben részesítik a fúrással egy időben mérésekkel nyerhető adatokat, a számitógéppel végrehajtott azonnali kiértékelést, s ezek eredményeként felvett különböző fúrási-földtani szelvényeket. Egy ma üzemelő fúróberendezésnél elengedhetetlen a korszerű fúrásellenőrző és -irányító műszerkabin alkalmazása.
BEVEZETÉS A legújabb tudományos kutatások, az elektronika, a számitástechnika, s nem utolsó sorban a fúrási technológia és technika fejlődése lehetővé teszi a mélyfúrások hatékonyságának növelését.
* Keresztes N. Tibor üzemvezető, Geoinform Kft. Geológiai Szerviz Üzem, Szolnok Kőrősi út 43. Ősz Árpád főmunkatárs, MOL Rt. KTA GMFO, Szolnok Ady Endre út 26. Pugner Sándor üzemi főmérnök, Geoinform Kft. Geológiai Szerviz Üzem, Szolnok Kőrősi út 43.
59
A mélyfúrások gyorsabb és olcsóbb mélyítésének egyik alapfeltétele, hogy a fúrási művelet irányitóinak pontos, megbízható adatok és értelmezések álljanak rendelkezésére a fúrás előrehaladásával egy időben. A magfúrások, fürószáras teszterezések és a geofizikai ( karotázs-) mérések megbízható adatokat szolgáltatnak a harántolt rétegek tulajdonságairól, azonban alkalmazásuk időigényes és a fúrási műveletet megszakítják. Ezért világszerte előnyben részesítik a fúrással egyidőben mérésekkel nyerhető adatokat, a számítógéppel végrehajtott azonnali kiértékelést, s az ezek eredményeként felvett különböző fúrási szelvényeket. A fúrási művelet teljes ellenőrzésére alakították ki a fúrási műszerkabinoka 1. ELŐZMÉNYEK A szolnoki székhelyű Kőolajkutató Vállalatnál már az 50-es évek elején történtek kísérletek a furásközbeni
műszeres információszerzésre. Elsősorban a kifolyó iszap gáztartalmának
és a
fiiróhaladásnak mérését szorgalmazták. A fejlesztés folytatása azonban abbamaradt. Ez két okkal magyarázható: -az akkori technikai, technológiai színvonal miatt a műszerek megbízhatósága, folyamatos működtetése nem volt biztosítható; -olyan -jelentős- telepeket tártak fel az országban, amelyek könnyen felismerhetők voltak. Az alföldi kutatás során, a 70-es évek elején, a pannóniai képződmények kutatása mellett az idősebb képződmények kutatása is fokozottan előtérbe került. Az addig bevált módon nem folytathatták a kutatást, hiszen egymás után jelentkeztek a lyukegyensúly-megbomlások, kitörések. Ahhoz, hogy a megfelelő sűrűségű iszap használatával az egyensúlymegbomlás veszélyét csökkentsék, megoldásként a különböző nyomásgradiensű tárolók technikai béléscsőrakattal való szétválasztása adódott. Ez azt a feladatot (célt) tűzte a berendezést irányító geológus és furómémök elé, hogy a túlnyomásos tárolókhoz minél közelebb történjen a béléscsövezés. Abban az időben ehhez segítséget a geofizikai informatív szelvény nyújtott. Ennek a módszemek azonban egy nagy buktatója volt. Mivel a méréshez szükséges leállás mélységéig volt csak információ, a túlzott óvatosság miatt a béléscsősarut sok esetben jóval a túlnyomásos összlet előtt helyezték el. Ennek eredményeként a nyitva maradt hosszabb, hidrosztatikus összletek nem bírták el a nagyobb sűrűségű öblítőiszapot, állandóan iszap veszteség lépett fel, melynek megszüntetése időben és pénzben egyaránt jelentős veszteségeket okozott. 1975-ben új időszámítás kezdődött a fúrás közbeni információszerzésben: üzembe állították a Dresser Magcobar Data Unit műszerkabint. Az akkori idők csúcstechnológiáját képviselő műszerkabin
60
a mai napig is folyamatosan dolgozik. Tapasztalatok hiányában az első három év próbálkozásokkal telt el, és csak 1979-ben jutottak el a szervezett tudatos alkalmazásig. S akkor felgyorsultak az események. A vállalat felismerve a téma fontosságát, 1979. augusztus l-jétől létrehozta az a függetlenített szervezetet, melynek elsőrendű feladata volt a fúrás közbeni információszerzés eszközeinek üzemeltetése, a kapott adatok értékelése furástechnikai és geológiai szempontokból és új módszerek, eszközök felkutatása. Ebben az időszakban történtek kísérletek hazai fejlesztésre, azonban a gyakorlat bebizonyította, hogy a kisszámú igény miatt ezek fajlagos költsége igen magas, noha az alapötlet jó is, megbízhatóságban, árban soha nem érhetik el a szériában gyártott eszközök színvonalát. A terepi gázszel vényező eszközök kifejlesztésére kísérletet sem tettek. Az OKGT akkori vezetőinél meghallgatásra találtak a fejlesztési elképzelések, és először a magyar
kőolajkutatás
történetében
a geológia
saját
beruházási
lehetőséghez jutott.
Ennek
eredményeként az üzem két terepi gázoldal-(gázdetektor, gázkromatográf) és különböző furadék és terepi vizsgálóeszközökhöz jutott. 1982 végén beérkezett az első on-line rendszerű komplett Geoservices TDC (Total Drilling Control) műszerkabin. A beszerzés kapcsán a gyártó cég nyolchetes tréning keretében teljeskörű kiképzést tartott nemcsak az eszközök üzemeltetéséről, karbantartásáról, hanem az adatok értékeléséről, felhasználásáról is.
Év
1977
197»
1979
1910
19»
19S2
1913
19(4
1913
191«
1917
19tt
1919
1990
1991
1992
1993
1994
1
2
3
3
3
3
4
4
4
3
3
3
3
6
6
7
7
6"
Uí
2647
3964
IMII
21697
16034
23543
21643
14221
20081
272J1
42043
48313
31913
34237
29t27
319*7
31
23
20
20
üzemelő műszetkabis
Mkabin ätal dLmctet
4967 7
Blenéczfitt kát db 1
3
6
13
20
13
11
22
1. táblázat A műszerkabinok alkalmazása
24
33
41
40
46
33
* 1994 évtől 1 kabin Tunéziában dolgozi
1985-ben az első tapasztalatok alapján további on-line Geoservices TDC vásárlására került sor. így 1986-tól már öt Geoservices TDC és egy Dresser Data Unit üzemelt az országban. A TDC-k, melyek a hetvenes évek második felének technológiai színvonalát képviselték, nagy szolgálatot tettek a
61
hazai kutató- és feltárófürásoknál. A kutatásra fordítható összegek csökkenése egyre fokozta az igényt a műszerkabinok munkájára (1. táblázat). Ez részben a feltárófürásoknál jelentkező új igényből adódott, mivel ott is nehezedtek a fúrástechnikai feltételek, pl. vízszintes fúrások (Do-7., Szank-145., Algyő-34., Algyö-193., Algyö-502., Algyő-194., Algyő-407.) illetve a nehezebb fúrási feltételekkel jellemzett területek előtérbe kerülése (Földes). Ilyen előzmények után 1989-től újabb műszerkabin beszerzésére tettek lépéseket. Nehezítette (vagy könnyítette?) a választást, hogy a technikai fejlődés folyományaként minden műszerkabin gyártásával, fejlesztésével foglalkozó cég új generációval jelent meg a piacon. Kezdetben három, a végső értékelésben azonban már csak két cég műszerkabinját vizsgálták. Hosszú egyeztetések után a Geoservices cég ALS GEO-5000 (Advanced Logging System) típusú műszerkabinjaira esett a választás. A szállító cég három tréninget tartott a beszerzés kapcsán: - Felhasználói tréning, amelyen a megrendelő geológusok, fúrómérnökök vettek részt. - Kezelői tréning a későbbi kezelők részére. - Javítási, karbantartási tréning a műszerészek részére. A műszerkabint 1992-ben beérkezése után azonnal munkába állítottuk, és azóta is megbízhatóan dolgozik. 2. A FÚRÁSI MŰSZERKABINOK FELADATA A műszerkabinok feladata a következő főbb területekre irányul: - földtani és szénhidrogén-földtani információszerzés; - a fúrási folyamat ellenőrzése és riasztás; - túlnyomás előrejelzés; - a lyukegyensúly megbomlásának megelőzése; - fürástechnikai adatgyűjtés és -tárolás; - a fúrási szelvények értékelése, feldolgozása, javaslattétel; - fúrástechnológiai számítások elvégzése; - időelszámolás biztosítása; E feladatok ellátására a műszerkabinok több mint 30-féle fúrási és öblítőfolyadék-paraméterek mérését végzik folyamatosan (1. ábra). A korszerű műszerkabinok ezeket az adatokat a közvetlenül kapcsolt számítógépen automatikusan rögzítik (on-line rendszer). A műszerkabinokban jólképzett személyzet dolgozik - fúrós és/vagy geológus technikusok - , akik az adatok feldolgozásán, kiértékelésén kívül manuális - elsősorban földtani - mérést is végeznek. Az összegyűjtött adatokat a számítógép
62
azonnal értékeli és az eredményt nemcsak a műszerkabinban, hanem a fürómesteri irodában és a munkapadon is kijelzi. Valamennyi adat időléptékű regisztrálón és számitógép-adathordozón (streamer kazetta, floppy disk) tárolásra kerül. Minden értékre meghatározottak az alsó és felső határok, ezek elérése esetén hang- és fényjelzéssel riasztás történik. A tárolt adatok utólag is felhasználhatók, hiszen az adattárolók minden szakembernek rendelkezésre állnak. Lehetőség van valamennyi adat rádión vagy telefonon történő továbbítására is. így az üzem vagy vállalat központjában is látható minden paraméter már a fúrással egy időben. A fúrási szelvények értékelése és feldolgozása egy vagy több számítógépen történik, amelyek az adatokat tárolják, az elóhaladassal egyidejűleg különböző értékelő számításokat végeznek, s az adatokat kinyomtatják, rajzolják és képernyőn megjelenítik. A rendszer a fúrással egy időben - furadékfelérkezést számít, - költségértékelést végez, - túlnyomás-előrejelzést végez, - fürómeneteket értékel, - gázszelvényt értékel, - fúrási hidraulikát számít, - pozitív és negatív nyomáshullámokat számol. A segódszámítógéppel
a folyamatos adatgyűjtés megszakítása nélkül
számítások elvégzése lehetséges: - adatgyűjtés-átvétel az on-line adathordozóról, - adatjavítás, - túlnyomás-előrejelzés, - információ-összesítő felvétel, javítás és rajzolás, - gázszelvény-értékelések, - rétegvizsgálati terv és eredmények, - füróértékelés, - lyukegyensúly helyreállítás, - hidraulikai számítások, - a furószár megszorulási helyének meghatározása, - fúrási adatok rajzolása, - irányított ferdefürás tervezése,
63
fürástechnológiai
- ferdeségértékelés és rajzolása, - tervezett és tényleges lefutási idő, - béléscsőkönyv-készítés, - béléscső-cementezés tervezése és ellenőrzése, - fürószáras teszterezések értékelése, - rétegterhelési vizsgálatok. A fúrási
szelvények
feldolgozása
után javaslat
készül
a fúrólyuk
szerkezetének
megváltoztatására, az öblítöfolyadék sűrűségének beállítására, a fúrókiválasztásra, a fúrási paraméterek és a hidraulika megváltoztatására, a lyukegyensúly helyreállítási módjának megválasztására, a riasztási határértékek
beállítására,
a
rétegvizsgálati
helyek
kijelölésére
és minden
olyan
feladat
megfogalmazására, amelyet a megrendelő kíván. A fúrás lemélyítését megrendelő és a kivitelező között lévő szerződés végrehajtásának objektív mérője a fúrási műszerkabm. Az általa szolgáltatott adatok, diagramok, szelvények és feldolgozások mindkét féltől független időelszámolást biztosít 3. AZ ALS GEO-5000 TÍPUSÚ FÚRÁSI MÚSZERKABIN Az új generációs műszerkabinok kifejlesztését a rotari fúrási technika gyors fejlődése, új fúrási módszerek (vízszintes fúrások) megjelenése és a fúrások biztonságos mélyítésének igénye tette indokolttá. Segítette a fejlődést az alkalmazott elektrotechnika és a számítógépipar robbanásszerű fejlődése is. A műszerkabinos szerviz fejlődési irányátjelző lépések: - számítógépes adatgyűjtés és adatfeldolgozás, - biztonságos fúrásirányítás, - MWD alkalmazása Az ALS GEO-5000 műszerkabin főbb funkciói: 3.1. VALÓS IDEJŰ ADATGYŰJTÉS A rendszer képes akár 120 fúrási-, iszap-, gázadat egyidejű követésére. Az adatgyűjtési rendszer vázlata a 2. ábrán látható.
3.2. GYORS, PONTOS ADATFELDOLGOZÁS A digitalizált jelek a számítógépes adatfeldolgozás során a kívánt formátumú és mértékegységű mért és számított paraméterekké alakulnak. A számítógépes rendszer valós idejű adatmegjelenítést
64
(képernyő), idő- és mélységléptékű szel vényraj zoltatást tesz lehetővé, s biztosítja az adatbázis archiválását is. A rendszer felépítése a 3. ábrán látható. 3.3. ADATOK MEGJELENÍTÉSE A FÚRÁS KÜLÖNBÖZŐ PONTJAIN, ILLETVE ADATÁTVITELI LEHETŐSÉG EGY TÁVOLI FÚRÁSIRÁNYÍTÓ KÖZPONTBA A kabin számítógépei (PC-386) egy hálózatba ("network") rendezettek, ami lehetőséget ad újabb munkaállomások bekapcsolására. Ezek a kabin által gyűjtött és előkészített adatbázist használhatják (fürómémöki, geoiogusmemöki munkaállomások). A hálózati kapcsolat tovább bővíthető, s nemcsak a furásponton, hanem egy távolabbi (városi) furásirányító központban is lehetséges további munkaállomás létesítése. Az adatátvitelhez telefon vagy duplex rendszerű rádió-összeköttetés szükséges. 3.4. AZ ADATBÁZIS FELTÖLTÉSE 3.4.1. Időléptékes adatok A mért és számított valós idejű adatok 4 másodpercenként leolvasott értékeit veszi fel és tárolja a rendszer. A hard disk méretétől függően egy 40 Mb-os winchesteren pl. 90 órányi adat tárolható. 3.4.2. Mélységléptékű adatok A mélység szerint regisztrált adatok 7 csoportba rendezhetők: - 1. Valós idejű fúrási adatok; - 2. "Felérkezési" paraméterek; - 3. MWD-adatok; - 4. Rétegsor-, furadékadatok; - 5. Karotázsadatok; - 6. Gázadatok; - 7. Egyéb információk (megjegyzések). 3.5. A SZOLGÁLTATOTT INFORMÁCIÓK MEGJELENÉSI FORMÁI - Valós idejű fúrási (ki-beépítési) képernyők; - Ismétlő képernyők; - Mérnöki terminálok; - Valós idejű regisztrátumok: 3x6 csatorna időléptékes (9x6 csatornáig bővíthető) és 6 csatorna mélységléptékes; - a legfontosabb paraméterek egyidejű rajzoltatása. Az 5 E"-os lemezen archiválásra kerül minden furástechnikai és földtani adat, így ezek utólagosan lehetővé teszik bármely szakterület igényét kielégítő szelvények, értelmezések készítését
65
4. AZ ALS GEO-5000 RENDSZER ELŐNYEI A KORÁBBI TDC-HEZ KÉPEST - Gyors, egyszerű felszerelhetőség; - Bármely szenzortípus könnyen, gyorsan csatlakoztatható hozzá; - Áramszünet után gyorsan, automatikusan indul; - Kezdőbarát munkaállomások; - Új, nagy érzékenységű (FID) gázérzékelő rendszer; - Karotázs-, illetve MWD-adatok könnyen integrálhatók az adatbázisba; - Alfanumerikus és grafikus megjelenítési lehetőségek.
ON-LINE TDC
ALS GEO-5000
31
35
Számítógép On-line
1
2
Off-line
1
1
Műszerkabintípus Méret, a paraméterek száma
igen
Cserélhetőség Regisztrál ócsatomák Mélységléptékű
1
6
Időléptékű
21
24
35 perc
5 perc
100 ppm
5 ppm
adatok integrálhatósága
bonyolult
egyszerű
Felszerelési idő
2 nap
2 nap
Áramszünetet követő újraindítás A gázérzékelő rendszer érzékenysége A karotázs/MWD-
2. táblázat Az ON-LINE TDC és az ALS GEO-5000 műszerkabinok összehasonlítása.
66
ÖSSZEFOGLALÁS A kutató- és feltárófürások optimális kútszerkezetenek kialakítása, a gazdaságos és biztonságos lyukmélyítés, a szénhidrogének mindjobb megtalálása és feltárása érdekében egy ma üzemelő furóberendezésnél elengedhetetlen a korszerű íurásellenörzo és -irányító műszerkabin alkalmazása. IRODALOM 1. Műszerkabin-zárójelentések. Geomförm Kft., Geológiai Szerviz Üzem, 1993. 2. Technológiai Utasítás: Műszerkabinos információszerzés. Kőolajkutató Vállalat, 1986 3. Geológiai, geofizikai és mélyfúrási kézikönyv kőolajipari szakemberek számára. Szerkesztette: Dr. Somfai Attila, 1988 4. Technológiai utasítás: ALS műszerkabin üzemeltetése. Geoinform Kft., Geológiai Szerviz Üzem (kézirat), 1993. 5. Gerard, J. P. - Delahaye, T. - Keresztes N. T. - Pugner S.: Az ALS GEO-5000 típusú műszerkabin. OMBKE XXII. vándorgyűlés, A9, 1993. 6. Geoservizes: Advanced Logging System GEO-5000 ismertető (kézirat), 1991. 7. Geoservices: Geological and Mud Logging in DrillingControl. Catalogue of Typical Cases. Technip, Paris, 1982
67
TARTALOMJEGYZÉK
Dr. Takács, G., Udvardi, G., Turzó, Z.: A segédgázos termelés korszerűsítésének lehetőségei az algyői mezőben Heinemann, Z., E., Ganzer, L.,J.: Adaptive grid and dual-time stepping for multi-purpose reservoir simulation models
3 11
Lakatos, 1., Lakatos-Szabó, J.,Munkácsi, I., Trömbőczky, S.: Profile correction in hydrocarbon reservoirs state-of-art and experiences at the Algyő field 27 Gesztesi, Gy., Dr. Mating, B„ Dr. Török, J., Dr. Tóth, J.: Flow of mobilized oil in surfactant enhances oil recovery 37 Ősz, Á.: Vízszintes fúrások kitörésvédelme
,
47
Keresztes, T., ősz, Á., Pugner, S.: Korszerű fúrásellenőrző és -irányító műszerkabinok a szénhidrogén-bányászatban
59
Bódi, T.: Gyűjtőrendszer optimális telepítési helyének meghatározása számítógéppel
69
Dr. Bobok, E., Dr. Navratil, L., Tőrök, A., Udvardi, G.: Nehézolajok vízágyas szállításának egyszerű matematikai modellje
79
Csete, J.: Gázelosztó rendszerek szimulációja a 90-es években
85
Tihanyi, L.: Az Olaj- és Gázmérnöki szak képzési tapasztalatai és perspektívái
95
Dr. Szilágyi, Zs.: Az új gázipari műszaki-biztonsági szabályozás szakmai, tudományos alapjai Komornoki, L„ P.: Increasing fh<» rapacity of 0.6 MPa working pressure gas distribution net, constucted from 1.6 MPa nominal pressure elements Sztermen, A.: Subjective and objective risk assessment
105 109 117
Eperjesi, L.: Vezetékszakadások esetén kiáramló gáz mennyiségének becslése a végtelen nagy tartály modelljével
125
Debreczeni, E.: Pneumatikus szállítással kombinált marófej kifejlesztése a Geotechnikai Berendezések tanszéken
133
Dr. Debreczeni, E., Sümegi, L: Vízsugaras vágási kísérletek a Geotechnikai Berendezések tanszéken
145
Patvaros,J.: Möglichkeiten zur vielsteigen Nutzung von flözen mit grossem MethangehalL
155
Dr. Vőneky, G.: Textilbetétes gumiheveder rugalmas deformációja
165
Jambrik, R.: Environmental effects of closing the non-ferrous ore mine of Gyöngyösoroszi
177
293
Lénán, L.: A Bükk-térség fenntartható vízkészlet-gazdálkodása
191
Mádai, F.: A bükki mészkövek szöveti fejlődése a nyomási ikeresedés vizsgálata alapján
201
Dr. Bán, M.: Hévizek karbonátos vízkőkiválásainak termikus vizsgálata
213
Kovács, Zs.: Miskolci felhagyott kőfejtők környezetföldtani értékelése
221
Dr. Egerer, F., Namesánszki, K.: Ércpörkölés technológiai folyamatának optimalizálása röntgendiffrakcióval
231
Dr. Egerer, F., Kósik, G., Namesánszki, K.: Hulladéklerakók környezetföldtani problémái (Egy ipari hulladéklerakó környezetföldtani hatásvizsgálata) Sándor, Cs., Kovács, B„ Szabó, /.; Süllyedés-számítás depóniatestek alatt
237 245
Dr. Somfai, A., Dr. Szalay Á., Dr. Bérczy, I.: Kőolajföldtani szempontú medenceanalízis Szűcs P., Robonyi, A.: An applicable formation damage model in sandstone petroleum reservoirs Turai, E.: Felszínközeli környezetszennyezések elektromágneses módszerekkel történő kimutathatóságának a vizsgálata Némedi Varga, Z.: A mecseki kőszénkutatás eredményessége
294
255
267 275 283
