MUŽ, KTERÝ NAUČIL SVĚT TĚŽIT ROPU

13.01.2020

„Hrome“, zaklel šéf party vrtařů Billy Smith, když se vrtná parní souprava, zakoupená v 45 mil vzdáleném městě Erie v Pensylvánii s rachotem zastavila. Asi se zase přehřál vrták, pomyslel si. Vrtání bylo v poslední době nesmírně pomalé. Ze začátku to celkem šlo, ale dle Smithových propočtů, vrtali poslední týden maximální rychlostí pouhé 3 stopy denně. Pravděpodobně v podzemí narazili na nějakou vrstvu štěrku nebo skály, či co a poruchy vrtné soupravy byly čím dál častější. Začínal toho mít po krk. Pomalu se otočil na svého šéfa. „Co dál, plukovníku?“

Edwin Drake, šéf, přezdívaný plukovník, vysoký štíhlý chlap s plnovousem, ve špinavých montérkách lehce přikývl. Oukej, vytáhněte to, pro dnešek končíme“, prohlásil pevným hlasem k partě šesti chlapů stojících okolo vrtu. Stejně bude za chvíli tma, pomyslel si a pohlédl směrem k pomalu zapadajícímu Slunci za nedalekým městem Titusville.

Když Drake, o pár hodin později seděl v místní nálevně, měl vážné pochyby. Metoda vrtání, kterou vymyslel a vložil do ní veškeré své peníze, zatím nenesla žádné ovoce. Ono vrtat pomocí potrubí, aby se zabránilo kolapsu vrtu a umožnilo vrtání do větších hloubek je sice šikovné, svým způsobem je to přímo geniální nápad, ale musí se vrtat tam, kde nějaká ropa je. A tady to zatím vypadá, že žádná není. Při odchodu z nálevny se ve dveřích srazil s obrovským černochem potácejícím se dovnitř… Vidím to černě, pomyslel si…

Když druhý den ráno, 27. srpna 1859, společně se šéfem vrtařů Smithem v přípravě na další pracovní den nahlédli do vrtné roury, zaleskly se jim oči. Roura byla plná ropy a hladina pomalu stoupala. Právě začal Věk ropy.

EDWIN DRAKE

Edwin Drake se narodil v Greenville, okrese Greene County státě New York, 29.března 1819 rodičům Lymanovi a Lauře Drakeovým. V 19 letech odešel z domova a začal pracovat na železnici jako strojvůdce. Roku 1854 se oženil s Philenou Adamsovou, která téhož roku zemřela při porodu. O tři roky později se oženil s Laurou Dowdovou. V létě 1857 díky nemoci přišel o práci na železnici a o rok později se i s rodinou stěhuje do městečka Titusville v Pensylvánii.

Na jaře roku 1858 ho společnost Seneca Oil Company najala, s platem 1000$ ročně, aby prozkoumal ropná pole v okolí města Titusville.

Zpočátku Drake získával ropu pozemním sběrem z mělkých jam a kopaných studní, ze kterých se ropa odebírala po džberech. Kvůli nebezpečnosti těžby (na dně, kde musel člověk ručně nabírat džbery, se hromadil plyn, který byl jedovatý, zabraňoval přístupu kyslíku a vybuchoval, a stěny kopaných studní se časem bortily) přišel s inovativní myšlenkou, vrtání pomocí litinového potrubí, které zabraňuje zhroucení stěny vrtu. Tato metoda také umožňuje vrtat mnohem hlouběji a moderní těžební společnosti ji používají dodnes.

27. srpna 1857, Edwin Drake, z hloubky 22 metrů vytěžil první barely ropy.

Ropa se původně vozila v dřevěných sudech, anglicky barelech. V letech 1859-1861 se používaly dva druhy - sud na whisky obsahující 40 galonů (asi 150 litrů) a větší sud od slanečků nebo cukrové šťávy o obsahu 42 galonů (asi 160 litrů). Z rafinérií je přepravovaly povozy tažené dvěma páry koní. S nástupem železnice se prosadil větší barel. Byl výhodnější pro přepravu a tehdejší největší společnost, Standard Oil, do něj dávala dva galony "zdarma" - kvůli netěsnostem sudu a odpařování ropy. Standard Oil své barely s nezpracovanou ropou natíral modře, a tak dal název i dnešní zkratce pro barel ropy - bbl (blue barrel).

Drake byl ovšem smolař. Barel černé tekutiny se tehdy prodával za 70 centů.. Neuplynulo ani pár týdnů a podél Oil Creek napodobovali ostatní vrtaři Drakeovu metodu a zakládali nové vrty. Ropný boom nakonec vyvrcholil vytvořením několika těžařských měst v okolí. A zatímco v roce 1872 produkoval Drakeův vrt asi 25 barelů (4,0 m3) ropy denně, celá oblast produkovala 15.9 tisíc barelů (2.530 m3) denně.

Drake založil akciovou společnost, na těžbu a prodej ropy, ale zatímco jeho průkopnická práce vedla k růstu ropného průmyslu, na kterém mnoho lidí přímo pohádkově zbohatlo, Edwinu Drakeovi bohatství nakonec uteklo. Drake bohužel nebyl dobrým obchodníkem. Nenechal si patentovat svůj inovativní vynález vrtání, a při spekulacích na burze roku 1863 dokonce přišel o všechny své peníze.

Jako chudák skončil na ulici. Zachránila ho až skutečnost, že roku 1872 odhlasovali představitelé státu Pennsylvania roční rentu 1500 $ “starému muži”, který založil ropný průmysl.

Edwin Drake zemřel 9. listopadu 1880 ve městě Betlémě, kde žil od roku 1874. Společně s maželkou jsou pohřbeni v Titusville, vedle jeho památníku.

STANDARD OIL A TI DRUZÍ

Na americké ropné horečce vydělali jiní - třeba John D. Rockefeller se svou firmou Standard Oil či J. Paul Getty, zakladatel Getty Oil. V Ruské říši, na území dnešního Ázerbájdžánu, jim zdatně konkuruje Ludvig Nobel, bratr vynálezce dynamitu Alfréda Nobela. Asii ovládl Marcus Samuel, bývalý prodavač tretek a lastur, se svou firmou Shell.

Ropa se postupně stala pro Západ nepostradatelnou jako snadno přepravitelný a koncentrovaný zdroj energie pohánějící vše od lodí až po automobily. I dnes je stále "lepší" než uhlí, dřevo nebo třeba atomový reaktor. Ropa je navíc těžko nahraditelnou surovinou pro výrobu plastů používaných od nábytku po počítače, ale i některých léků, hnojiv a pesticidů.

SOUČASNOST

Protože náklady na provoz mnoha vrtných plošin a personál dosahují až 200 000 € denně, i velmi krátké narušení výroby může stát těžařské společnosti neuvěřitelně vysoké částky. Díky tomu je spolehlivost faktorem číslem jedna, pokud jde o úspěšnost v energetickém oboru.

Spolehlivost je klíčem každého rozvojového programu v oblasti těžby ropy a plynu, protože je přirozeně spojena s produktivitou a tím i ziskovostí. Nikde není dopad na produktivitu vnímán citlivěji, než na „ostrém konci“ průzkumu ložisek ropy a zemního plynu – na vrtacím řetězci, který je v podstatě tvořen vrtací trubkou, zátěžkami, nástroji a vrtací korunkou.

Vrtací zařízení se musí vypořádat s různými geologickými formacemi, včetně tvrdé skály a písku, takže axiální a rázová zatížení jsou významně vyšší a existuje mnoho možných způsobů selhání, včetně těžké koroze nebo prasknutí kroužků.

Ložiska motorů s jílovým výplachem, používaných u vrtů na ropu a zemní plyn, pracují spolehlivě v extrémně drsných podmínkách. Tím však vysoké nároky zdaleka nekončí. Kromě vypořádání se s vysokými zatíženími musí ložiska být pro zařízení na těžbu ropy a plynu „mazána“ vysoce abrazivním bahnem, které obsahuje až > 10 % pevných částic, například písku. To nevyhnutelně zvyšuje opotřebování otěrem na kroužcích a kuličkách. Kromě toho musí ložiska motoru s jílovým výplachem zápasit s agresivními chemickými přísadami, například chloridy.

Mazání ložisek motoru s jílovým výplachem je relativně jednoduché – bahno je natlakováno asi na 10 000 PSI (690 bar) a čerpáno do vrtu skrze vrtací řetězec. Pak prochází motorem, maže vertikální sestavu ložiska a pak skrze vrtací korunku a nakonec je vytlačena ven z vrtacího řetězce, přičemž s sebou odnáší odpad z vrtání na povrch. Bahno a odpad jsou pak prosévány a filtrovány na vrtací plošině, než jsou znovu načerpány dolů do vrtu v rámci činnosti v uzavřené smyčce.

SKF – VE JMÉNU POKROKU

Po mnoho let byla vrtací korunka „slabým článkem“ vrtacího řetězce, pokud jde o produktivitu, takže se vývojové práce zaměřily na tuto oblast. V důsledku zlepšení funkčnosti vrtací korunky a výkonové sekce motoru se „slabý článek řetězu“ přesunul do ložiska. Společnost SKF proto aplikovala své komplexní schopnosti v oblasti analýzy poruch, materiálového inženýrství, testování a konstrukce k inovaci provedení ložiska motoru s jílovým výplachem, který přináší významný nárůst střední doby mezi poruchami.

Pro výrobce je tak velkou výzvou používání speciálních materiálů, jako jsou oceli odolné proti opotřebení. I když došlo k pozvolnému zvyšování, cena ropy v posledních letech dramaticky klesla. V dnešní dobu je cena vrtacích prací a tím také těžby ropy stále vysoká, takže velcí hráči se zaměřují na způsoby optimalizace každého kusu vybavení – včetně ložisek motoru s jílovým výplachem – aby bylo možné maximalizovat účinnost a minimalizovat provozní náklady.

Typický motor SKF s jílovým výplachem obsahuje mez 8 až 12 řadami ložisek. Pokud je ložisko nové, většina zatížení je přenášena několika málo řadami. Jak se každá řada ložisek opotřebovává, posouvá se zatížení na následující řadu, až jsou všechny řady opotřebovány rovnoměrně. Pak se zatížení posune zpět na první řadu a proces se opakuje.

Protože je však každá situace odlišná, společnost SKF přináší specifickou sadu nástrojů pro přizpůsobení vertikální sestavy ložiska pro každý projekt, v závislosti na prostorových omezeních, požadavcích na kolísání při vrtacích operacích, hloubce a směru vrtání a geologických podmínkách. Mezi tyto nástroje patří interní testování, některé provozní testování, proces přezkoumávání a provozní parametry.

S ohledem na předpokládaný celosvětový růst vrtacích operací se zvýšená spolehlivost snadno přenese do prodloužení střední doby mezi poruchami a zlepšené výkonnosti nabízené společnostmi, jako je SKF. Poskytne tak kritickou výhodu producentům ropy, kteří se snaží o získání výhody na neuvěřitelně konkurenčním trhu.

Zlepšení spolehlivosti a výkonnosti ložisek při těžbě ropy a zemního plynu založili inženýři společnosti SKF na našem vlastním konstrukčním provedení a na simulačních nástrojích, díky čemuž dokázali následující:

• Přesně definovat chování vertikální sestavy ložisek.

• Přepracovat ložiska za účelem minimalizace napětí a optimalizace únosnosti.

• Otestovat nová provedení a materiály.

Přesná analýza zatížení ložiska je nemožná v „živém“ pracovním prostředí, protože vrtací korunka není během práce dostupná. Společnost SKF vybudovala testovací vrtnou plošinu, která simuluje základní provozní podmínky součástí ložiska, aby bylo možné prověřovat způsoby vedoucí k vyřešení problému s předčasnými poruchami ložisek. Za pomocí této testovací vrtné plošiny dokázala společnost replikovat způsoby opotřebování a vzniku trhlin v kroužcích a to způsobem, který je konzistentní s typickými způsoby vzniku poruch.

Metodologie společnosti SKF však zachází mnohem dále za analýzu ložisek, zahrnuje totiž celkové přezkoumání způsobu použití a provozního prostředí. Unikátní kompetence společnosti SKF spočívají v hloubce znalostí vývoje materiálů, obzvláště oceli.

Počáteční analýza poruch provedená společností SKF ukázala, že základní ocel a také povýrobní zpracování mají významný dopad na životnost ložiska.

Společnost SKF proto vyrobila omezený počet ložisek nové konstrukce pro testovací vrtnou plošinu. Kromě speciální oceli pro zlepšení odolnosti proti opotřebení byla ložiska vybavena celou sadou kuliček se zvýšenou únosností, výměnnými kroužky pro optimalizované rozložení zatížení a jedinečnou interní geometrií podporující vysoká axiální vrtací zatížení a odolávající nečistotám.

Po pozitivních výsledcích na testovací vrtné plošině SKF byla ložiska uvedena do provozu v reálné aplikaci zákazníka. Ložiska byla vyhodnocena během standardních intervalů údržby vrtacího motoru a bylo zjištěno, že jsou stále v použitelné stavu a proto byla uvolněna k dalšímu provozu. Díky změně konstrukce ložiska a také optimalizovaným postupům generální opravy motoru se v tomto specifickém případě provozní hodiny zlepšily asi o 100%.

Očekává se, že řešení ložisek SKF pro motory s jílovým výplachem budou nyní schopna v provozu ve vrtu pracovat mnohem déle, než je stávající provozní interval 50–200 hodin.

Společnost SKF je předním světovým dodavatelem ložisek, těsnění, mechatroniky, mazacích systémů a služeb, které zahrnují technickou podporu, údržbu, zajištění spolehlivosti, technické poradenství a školení. Společnost SKF má zastoupení ve více než 130 zemích a okolo 17 000 distribučních míst po celém světě. Celkové tržby za rok 2017 dosáhly 77 938 milionů SEK a počet zaměstnanců činil 45 678.

Společnost MP DIMS je autorizovaným distributorem SKF.

Zdroj: wikipedie.org, skf.com, dailyhistory.org, pbs.org (whomadeamerica)