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為什麼開採石油要測岩芯

發布時間: 2023-06-09 22:33:26

A. 工程中「取心」和「 取芯」 的區別

芯 xìn
基本字義

1. 物體的中心部分:岩~。礦~。
2. 裝在器物中的捻子:蠟~兒(蠟燭的捻子)。引~。
3. 蛇和羊的舌頭:~子。

而心呢 在基本字義中是: 中央,樞紐,主要的:~腹。中~。

從工程角度出發,取芯是一個過程,需要使用特殊的機器來完成。提取出所所需要的物體其內部的物質特徵。
而取心的理解,就是主觀上找到中心,取此心的目的是為了定位等控制。比如建築物的柱啦,管道的中心拉,等等 取此心的目的是定位準確。

希望我的分析能對你有幫助。

B. 岩芯的詳細說明

油、氣田勘探和開發過程中,按勘察得到的地層層位和設計深度,向井內下入取芯工具,鑽取出的岩石樣品。岩芯是了解地下油層及所含流體特徵最直觀、最實際的資料。有井壁取芯和鑽井取心兩種方式,通常以後者為主。
油氣勘探取心:
在油田范圍內必須選擇適量的井,對有關油、氣層位,鑽取一定數量的岩心,通過觀察、分析和研究,可以了解:①地層的時代、岩性、沉積特徵;②儲層的物理、化學性質和含油、氣、水狀況;③生油層特徵和生油指標;④地下構造情況(如斷層、節理以及它們的傾向、傾角等);⑤各種測井方法定性、定量解釋的基礎數據;⑥開采過程中油、氣、水運動和分布狀況,以及地層結構的變化;⑦岩芯還可供注水或各種提高採收率方法和增產、增注措施的室內實驗分析,是估算石油儲量、編制合理開發方案、提高油藏注水開發效果和採收率的必不可少的基礎資料。
為取得束縛水飽和度,從而求准原始含油飽和度,多使用油基泥漿取岩心(見鑽井流體)。為檢查開采後變化了的油、水飽和度,中國廣泛應用密閉液保護岩心的密閉取心工藝。美國近年來發展了保持壓力取心,使取出的岩心既不受泥漿影響,又能保持地層壓力條件下的流體飽和度,但此法工藝復雜,成本高。岩心是一項非常重要的地質檔案資料,應有專門設施長期保存,以供經常研究。

C. 石油鑽探

【石油鑽探揭秘】

原文地址http://science.bowenwang.com.cn/oil-drilling.htm

圖文並茂推薦在原鏈接觀看。

石油的形成
石油是由1,000萬至6億年前古代海洋里死亡的微小動植物(浮游生物)殘體形成的。這些生物死後,便會沉入海底的沙里或泥里。

隨著歲月流逝,生物有機體在沉積層內腐爛了。這些地層內的氧氣很少或根本就沒有氧氣,因此殘體被微生物分解為富碳化合物,最終形成有機層。這些有機物質與沉積物混和,形成了細密的頁岩或源岩。隨著新的沉積層不斷沉積,源岩被施加了巨大的壓力和熱量,這些熱量和壓力使得有機物質成為了原油和天然氣。石油從源岩內流出,積聚在厚度更高、孔隙更多的石灰岩或沙岩(稱為貯油岩)中。地殼運動使得石油和天然氣被截留在不滲透岩層或蓋岩(例如花崗石或大理石)之間的貯油岩內。
這些地殼運動包括:

褶皺——向內擠壓的水平運動,使得岩層向上移動形成褶皺或背斜。
斷層——岩層斷裂,並發生上下相對位移。
尖滅——不滲透岩層被向上壓入貯油岩中。
尋找石油
尋找石油是地質學家的任務,地質學家或被石油公司直接僱傭,或被私人公司通過合同僱傭。他們的任務是找到正確的石油開采區——正確的源岩、貯油岩和圈閉。多年以前,地質學家的主要工作是解釋地貌、地表岩石和土壤類型,或許還會通過淺層鑽井採集一些少量的岩芯樣品。現代的石油地質學家還藉助衛星圖像來研究地表岩石和地形。然而,他們還利用各種其他的方法來尋找石油。比如,可以利用高靈敏度的重力儀來測量地球引力場中的微小變化,這些變化可以尋找到地下流動的石油;還可以利用高靈敏度的磁力計來測量由於石油流動造成的地球磁場內的細微變化;利用被稱為嗅探器的高靈敏度電子鼻,他們可以探測到烴類物質的氣味。最後(也是最常見的),他們利用地震學的知識,製造出沖擊波穿過隱藏岩層,然後對反射回地面的地震波進行分析。

在地震勘測中,製造沖擊波的方法包括:

壓縮氣槍——向水中發射空氣脈沖(用於水面勘探)
重擊卡車——向地下擊入厚金屬板(用於陸地勘探)
炸葯——在地上鑽孔放入炸葯(用於陸地勘探)或從船上向外扔炸葯(用於水面勘探),然後引爆。
沖擊波在地下傳播,並被不同的岩層反射回來。反射波的傳播速度取決於它們所穿過岩層的類型或密度。人們利用高靈敏度的擴音器或振動探測器來探測沖擊波的反射波——水上勘探利用水聽器,陸上勘探利用地震檢波器。地震學家將對探測結果進行分析,來尋找油汽圈閉區的信號。
雖然現代石油勘探技術要比過去先進很多,但是在尋找新油田時仍然只有10%的成功率。一旦發現一個富油區,其位置在陸地上將用全球定位系統坐標進行標記,水中則用標志浮標進行定位。

確定好地點之後,必須對選定地區進行勘測以確定其邊界,此外可能還需要進行環境影響研究。石油鑽探必須獲取租賃協議、土地使用資格和權利,還要進行法律評估。對於近海地區,還需要確定法律管轄權。
法律問題解決之後,工作隊開始著手陸地准備工作:

將陸地打掃干凈並鋪平,修建交通道路。
因為鑽探過程需要水,所以附近必須有水源。如果不存在天然水源,工作隊會打一口水井。
工作隊會挖掘一個儲備池,用來處理鑽探過程中產生的岩屑和鑽探泥漿。儲備池底部會鋪設塑料襯層,以保護環境。如果該地區是一個生態易受破壞地區(如濕地或荒野),那麼岩屑和泥漿必須在其他地方進行處理——用卡車運走,而不是填入坑內。
陸地准備工作完成之後,還需要挖掘幾個鑽探孔,為搭建鑽塔和鑽探主孔做准備。在真正的鑽井孔周圍挖一個被稱為圓井的矩形深坑,圓井在鑽孔周圍為工作人員和鑽井設備提供了一個工作平台。之後,工作人員開始挖掘主孔,通常是利用一個小型鑽車,而不是大型鑽塔。鑽孔的第一部分要比主體部分大一些,也更淺一些,並會鋪設大直徑的導管。在一旁挖掘一些額外的鑽探孔,用來暫時儲存設備——這些鑽探孔完成之後,就可以運入並架起鑽探設備了。

搭建鑽塔
根據鑽探區與其交通道路之間的距離遠近,來決定是利用卡車、直升機還是駁船將設備運到現場。一些在內陸水域工作的鑽塔被建在海船或駁船上,因為那裡沒有可以支撐鑽塔的地基(例如濕地或湖泊)。設備到位之後,便開始搭建鑽塔。下面是陸地石油鑽塔的主要組成系統:
動力系統
大型柴油發動機——燃燒柴油以提供主要的動力來源
發電機——以柴油發動機為動力來提供電力

機械繫統——由電機驅動
提升系統—— 用來提升重物;由一個帶有大型鋼纜軸盤的機械絞盤(絞車)、一個滑輪組和一個電纜接收存儲滾筒組成
轉盤——鑽探設備的一個組成部分

旋轉設備——用於旋轉鑽探
轉環——一個大手柄,用來支撐鑽柱的重量,使鑽柱可以旋轉,並對孔口進行耐壓密封
轉管——四面或六面的導管,將旋轉運動傳輸到轉盤或轉柱上
轉盤或輪盤——利用電機提供的動力來推動旋轉運動
鑽柱——由鑽桿(連接部分,大約10米長)和鑽環(直徑更大、更重的導管,安裝在鑽桿周圍,由鑽頭承載其重力)組成
鑽頭——鑽孔機的末端,用來實際切割岩石;會針對不同的鑽探任務和岩石構成,在眾多形狀和材質(碳化鎢鋼或金剛石)的鑽頭中選用最適合的一種

套管——安放在鑽孔內的大直徑混凝土管道,用於防止鑽孔塌陷並允許鑽探泥漿進行循環

石油學會供圖
泥漿在鑽孔內循環

循環系統——在壓力作用下用泵抽取鑽探泥漿(水、粘土、加重材料和化學物質的混合物,用來把鑽頭上的岩屑帶到地表),使之通過轉管、輪盤、鑽桿和鑽環
泵——從泥漿坑中抽取泥漿,並把它抽吸到鑽探設備中
導管和軟管——連接泵和鑽探設備
泥漿迴流管道——使泥漿從鑽孔中迴流
泥漿振動篩——通過振動或者過濾將岩屑從泥漿中分離出來
滑道——將岩屑傳送到儲備池
儲備池——收集從泥漿中分離出來的岩屑
泥漿坑——鑽探泥漿進行混合和循環利用的場所
泥漿混合槽——新的泥漿在這里進行混合,隨後送入泥漿坑
鐵架塔——安放鑽探設備的支撐框架;鐵架塔必須足夠高,以保證在鑽探過程中可以向鑽探設備上添加新的鑽桿部件

防噴裝置——高壓閥(安裝在陸地鑽塔下或海床上)用來密封高壓鑽井管道,並在必要時降低壓力以防止發生井噴(即氣體或石油不受控制地噴出地表,經常會引起火災)
工作隊搭建起鑽塔開始鑽探工作。首先,他們在最初的鑽孔位置上鑽一個表孔,該孔的深度是預定的,要高於人們所認為的石油圈閉區的位置。鑽探表孔有五個基本步驟:
把鑽頭、鑽環和鑽桿放入孔內。
安裝轉管和轉盤,開始鑽孔。
鑽孔過程中,循環泥漿不斷通過鑽桿,並從鑽頭排出,使得岩屑可以浮出孔口。
隨著孔越鑽越深,要在鑽桿上增加新部件(接頭)。
到達預定深度(從幾十米到幾百米)後,移走(取出)鑽桿、鑽環和鑽頭。
到達預定深度之後,必須插入套管並進行固定 ——將套管部分置入鑽孔內,以防止鑽孔發生塌陷。套管外圍設有定位裝置,以保證它位於鑽孔中央。
負責套管的工作人員將套管放入鑽孔中。固井隊工作人員利用底塞、水泥漿、頂塞和鑽探泥漿通過套管向下灌注水泥。來自鑽探泥漿的壓力使得水泥漿流經套管,並充滿套管外部與鑽孔之間的空隙。最後,等待水泥凝固,然後對硬度、位置和完全密封等性能進行測試。

新的鑽探技術
美國能源部和石油業都在努力尋找石油鑽探的新方法,其中包括水平鑽探技術、在生態易受破壞地區進行石油開采以及利用激光技術鑽油井。
繼續鑽探階段:工作人員進行鑽探,然後放置新套管並用水泥進行加固,之後再進行鑽探。當泥漿所含的岩屑中出現貯油岩內的油沙時,就達到了最終深度。此時,工作人員將鑽探設備從鑽孔中移出,然後進行以下幾項測試以驗證這一發現:

測井——在鑽孔內放置電子和氣體感測器來測定那裡岩石的組成
鑽桿測試——在鑽孔內放置測壓裝置,該裝置可以顯示是否已經到達貯油岩
岩芯取樣——採集岩石樣品,尋找貯油岩的特徵
井噴和火災
在電影里,會看到鑽孔機到達最終深度時發生的油噴(井噴),甚至是火災。這些都是非常危險的情況,利用防噴裝置和鑽探泥漿產生的壓力(有可能)可以避免這些狀況的發生。在大多數油井中,都必須對油井進行酸化或碎裂處理,才能使油流出。
達到最終深度後,工作人員會將油井加以完善以保證石油能夠以可控制的方式流入套管中。首先,將打孔器放入油井內的產油深度處。打孔器內裝填有炸葯,可以在套管上炸開洞孔,從而讓石油經此處流出。套管開孔後,向鑽孔內放入一根小直徑的導管(油管),作為油氣流出井外的管道。一種叫做封隔器的裝置被安裝在油管外部的底端,當封隔器設置為生產狀態時,它會發生膨脹,從而在油管外部形成一個密封圈。最後,在油管頂部連接一個被稱為採油樹的多閥結構,並將其與套管頂部結合在一起。採油樹使得工作人員可以控制井內流出石油的流速。
油井完成後,必須讓石油流入油井內。如果是石灰石貯油岩,那麼通過向油井內注入酸,可以使之通過孔洞流出。酸會使石灰石內溶解出一條可供石油流入油井的通道。如果是沙岩貯油岩,那麼可以向油井中注入一種含有支撐劑(沙子、胡桃殼、鋁粒)的特殊混合液體,然後使石油通過孔洞流出。來自此種液體的壓力使得沙岩內部產生微小的裂縫,因此石油可以流入井內,而支撐劑可以維持這些縫隙的存在。石油流出時,石油鑽塔就會從現場拆除,同時安裝生產裝置來從油井中抽取石油。
鑽塔被移走後,將在井口放置一台油泵。

加利福尼亞州資源保護部供圖
用泵在鑽井中抽油

在泵抽系統中,利用電機帶動齒輪箱來移動控制桿。控制桿不斷地推拉拋光桿,使之上下移動。拋光桿連在一個抽油桿上,抽油桿又連著泵。該系統推動泵上下移動,從而產生一個吸力將石油從井裡抽上來。

在有些情況下,石油可能會因過於粘稠而無法流動。這時工人們會再鑽一個孔到達貯油區內,然後在壓力作用下注入蒸汽。蒸汽散發的熱量會使貯油區內的石油變稀,進而利用壓力作用將石油壓出井外。該過程被稱為原油強化回收。

加利福尼亞州資源保護部供圖
石油強化回收

雖然目前正在應用的石油鑽探技術眾多,並且新的方法不斷出現,但是問題仍然存在:我們會有足夠的石油來滿足需求么?根據目前和未來的石油發現量以及當今的需求量來估計,我們的石油儲量只能滿足未來63到95年的消耗量。

鑽探

工作隊搭建起鑽塔開始鑽探工作。首先,他們在最初的鑽孔位置上鑽一個表孔,該孔的深度是預定的,要高於人們所認為的石油圈閉區的位置。鑽探表孔有五個基本步驟:
把鑽頭、鑽環和鑽桿放入孔內。
安裝轉管和轉盤,開始鑽孔。
鑽孔過程中,循環泥漿不斷通過鑽桿,並從鑽頭排出,使得岩屑可以浮出孔口。
隨著孔越鑽越深,要在鑽桿上增加新部件(接頭)。
到達預定深度(從幾十米到幾百米)後,移走(取出)鑽桿、鑽環和鑽頭。
到達預定深度之後,必須插入套管並進行固定 ——將套管部分置入鑽孔內,以防止鑽孔發生塌陷。套管外圍設有定位裝置,以保證它位於鑽孔中央。
負責套管的工作人員將套管放入鑽孔中。固井隊工作人員利用底塞、水泥漿、頂塞和鑽探泥漿通過套管向下灌注水泥。來自鑽探泥漿的壓力使得水泥漿流經套管,並充滿套管外部與鑽孔之間的空隙。最後,等待水泥凝固,然後對硬度、位置和完全密封等性能進行測試。

新的鑽探技術
美國能源部和石油業都在努力尋找石油鑽探的新方法,其中包括水平鑽探技術、在生態易受破壞地區進行石油開采以及利用激光技術鑽油井。
繼續鑽探階段:工作人員進行鑽探,然後放置新套管並用水泥進行加固,之後再進行鑽探。當泥漿所含的岩屑中出現貯油岩內的油沙時,就達到了最終深度。此時,工作人員將鑽探設備從鑽孔中移出,然後進行以下幾項測試以驗證這一發現:

測井——在鑽孔內放置電子和氣體感測器來測定那裡岩石的組成
鑽桿測試——在鑽孔內放置測壓裝置,該裝置可以顯示是否已經到達貯油岩
岩芯取樣——採集岩石樣品,尋找貯油岩的特徵
井噴和火災
在電影里,會看到鑽孔機到達最終深度時發生的油噴(井噴),甚至是火災。這些都是非常危險的情況,利用防噴裝置和鑽探泥漿產生的壓力(有可能)可以避免這些狀況的發生。在大多數油井中,都必須對油井進行酸化或碎裂處理,才能使油流出。
達到最終深度後,工作人員會將油井加以完善以保證石油能夠以可控制的方式流入套管中。首先,將打孔器放入油井內的產油深度處。打孔器內裝填有炸葯,可以在套管上炸開洞孔,從而讓石油經此處流出。套管開孔後,向鑽孔內放入一根小直徑的導管(油管),作為油氣流出井外的管道。一種叫做封隔器的裝置被安裝在油管外部的底端,當封隔器設置為生產狀態時,它會發生膨脹,從而在油管外部形成一個密封圈。最後,在油管頂部連接一個被稱為採油樹的多閥結構,並將其與套管頂部結合在一起。採油樹使得工作人員可以控制井內流出石油的流速。
油井完成後,必須讓石油流入油井內。如果是石灰石貯油岩,那麼通過向油井內注入酸,可以使之通過孔洞流出。酸會使石灰石內溶解出一條可供石油流入油井的通道。如果是沙岩貯油岩,那麼可以向油井中注入一種含有支撐劑(沙子、胡桃殼、鋁粒)的特殊混合液體,然後使石油通過孔洞流出。來自此種液體的壓力使得沙岩內部產生微小的裂縫,因此石油可以流入井內,而支撐劑可以維持這些縫隙的存在。石油流出時,石油鑽塔就會從現場拆除,同時安裝生產裝置來從油井中抽取石油。

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D. 什麼是工程鑽井取芯 石油方面哈

工程鑽井取芯方法:為了解地層地質情況,對所鑽地層進行岩石取樣的過程;取芯通過取芯桶完成,傳統的取芯桶接在鑽桿接近鑽頭的底端;取芯切割頭切割進入地層後,可用取芯桶連續取芯,然後從鑽桿里取出。大部分地方都使用電纜取芯桶,因為在取芯過程中不用從井內起出鑽桿取岩芯,然後再繼續取芯;相反,只需要將取芯桶投入鑽桿,自動鎖定在取芯位置,到達井底,進行連續取芯。
鑽井工程是利用機械設備,將地層鑽成具有一定深度的圓柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具類型,又可分為頓鑽和旋轉鑽。
在地質工作中,利用鑽探設備向地下鑽成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔,又稱鑽孔。鑽井直徑和深度大小,取決於鑽井用途及礦產埋藏深度等。鑽探石油、天然氣以及地下水的鑽井直徑都較大。

E. 解釋一下,石油工程的各部分的基本流程,鑽井,測井,固井,……

大哥,你的問題很復雜啊
打起來很復雜的,我作了一個表
你看看吧
石油的生成 石油勘探 石油鑽井 石油的開采 油氣集輸 石油煉制 石油化工
乾酪根 生儲蓋組合 調查 勘探 准備 鑽進 固井 完井 自噴 抽油 驅油 計量站 聯合站 常減壓蒸餾 裂化重整 基本原料 三大材料
經過沉積初期改造,變成乾酪根。適合溫度變成石油,過高變成甲烷和石墨 生成油氣後,運移到滲透性好的儲油層 人造地震波,靠反射探知地下情況 鑽探井,取岩芯和測試證實是否有油氣存在 選井位,選層位。修路,平井場,水電,井架 鑽頭、鑽桿、鑽井液 套管,水泥 完井方法 靠地層壓力,直接噴出地面,進入管線 各種抽油機 注水或者其他及稠油高凝油 到此匯總,計量,加熱、摻水,加動力等 匯總,脫油氣水,儲存。長距離輸送 加熱,將原油分成不同餾分的各種油品 重質油,比如石蠟變成輕質油如汽油。將劣質油如80號變成優質油如97號 基本如甲烷、乙烯、苯等 合成纖維、合成樹脂、合成橡膠等高分子材料
圈閉、斷層將油氣聚集 海上鑽井及特殊井 井口採油樹及試油

石油生成 找油 開採石油 用油

1、http://www.cnpc.com.cn/CNPC/cyqy/這個是中石油下面的100多家局級單位的名單,從裡面可以進入各處級單位。
2、http://www.sinopec.com.cn/company/subsidiary/index.shtml這個是中石化一下100對家局級單位的名單。

F. 岩芯是什麼意思

岩芯是用特殊鑽機從地下取出供測試用的樣品,大致呈圓柱形的地下物質試塊。岩芯樣本中有些岩石形成於幾億年前,甚至幾十億年前。它是研究和了解地下地質和礦產情況的重要實物材料

例如在油、氣田勘探和開發過程中,按勘察得到的地層層位和設計深度,向井內下入取芯工具,鑽取出的岩石樣品。通過岩芯了解地下油層及所含流體特徵最直觀、最實際的資料,為油、氣田開發提供技術支持。

岩芯怎樣形成

在鑽井中,利用取芯工具,包括取芯鑽頭,取芯筒。取芯鑽進時,取芯鑽頭垂向圓周切割地層岩石,並進入取芯筒內,取到一定岩芯進尺後,割芯起鑽,取出岩心內筒,把岩心拿出。

石油埋藏在地下有孔隙裂縫的岩石中,石油工程師為了更直觀地了解地層中油氣的真實面貌,總是希望從井下取出含有油氣的岩心來。目前,獲取井下岩心的方法主要有射孔取心和鑽井取心兩種。

少量零星的岩心可下入電纜進行射孔取心,但射孔取心取出的岩心體積小、數量少,又是間斷不連續的,地質家們分析起來難度較大。人們為了更直觀地分析井下的地層和油砂,一般多採用常規鑽井方法進行鑽井取心。

鑽井取心時,要在下入井內鑽柱的最下端,接上一套特製的取心工具,取心鑽頭在垂直載荷和扭矩的聯合作用下,對井底的岩石進行環形破碎,中間保留一圓柱狀岩心進入岩心筒。

當鑽進取心到一定長度後,採用與工具相匹配的方法和措施,將鑽頭端部的岩心割斷後起鑽,取心工具與鑽具一起提出地面後,即可取出岩心筒內的岩心。

G. 石油領域里「取心」什麼意思

取芯,是這個芯。指的是打井,打的是預探井,也就是某個區塊或地層以前沒有進行鑽探過,然後打探井,在需要的層位進行取芯作業,就是把岩芯取出來,用的是取芯筒進行取芯,不是用的鑽頭打鑽。

H. 石油在開采之前是不是需要先勘測,具體用什麼設備來勘測呢

肯定是要先勘測的,詳細說的話能說到明天,簡單來說分為一下幾步:地質勘探,地震勘探,鑽井,錄井,測井這些是開采前的准備活動。
當然,在鑽井的過程中會產生很高的溫度,所以一些應用材料和電子設備就要承受較高的溫度。

I. 石油開采過程步驟

石油開採的工藝過程:
1、通過抽油機帶動井下深井泵將原油由地下輸送到地面。

2、由地面管網輸到送採油中轉站。
3、一般的中轉站都有沉降罐對站外來液進行初步處理,再由中轉站經加熱爐加溫後由離心泵通過長輸管線輸送到聯合站進行進一步處理。
石油是深埋在地下的流體礦物。1982年世界石油產量為26.44億噸,天然氣為15829億立方米。在開採石油的過程中,油氣從儲層流入井底,又從井底上升到井口的驅動方式。
石油是深埋在地下的流體礦物。最初人們把自然界產生的油狀液體礦物稱石油,把可燃氣體稱天然氣,把固態可燃油質礦物稱瀝青。隨著對這些礦物研究的深入,認識到它們在組成上均屬烴類化合物,在成因上互有聯系,因此把它們統稱為石油。1983年9月第11次世界石油大會提出,石油是包括自然界中存在的氣態、液態和固態烴類化合物以及少量雜質組成的復雜混合物。所以石油開采也包括了天然氣開采。
石油在國民經濟中的作用石油是重要能源,同煤相比,具有能量密度大(等重的石油燃燒熱比標准煤高50%)、運輸儲存方便、燃燒後對大氣的污染程度較小等優點。從石油中提煉的燃料油是運輸工具、電站鍋爐、冶金工業和建築材料工業各種窯爐的主要燃料。以石油為原料的液化氣和管道煤氣是城市居民生活應用的優質燃料。飛機、坦克、艦艇、火箭以及其他航天器,也消耗大量石油燃料。因此,許多國家都把石油列為戰略物資。
20世紀70年代以來,在世界能源消費的構成中,石油已超過煤而躍居首位。1979年佔45%,預計到21世紀初,這種情況不會有大的改變。石油製品還廣泛地用作各種機械的潤滑劑。瀝青是公路和建築的重要材料。石油化工產品廣泛地用於農業、輕工業、紡織工業以及醫葯衛生等部門,如合成纖維、塑料、合成橡膠製品,已成為人們的生活必需品。
1982年世界石油產量為26.44億噸,天然氣為15829億立方米。1973年以來,三次石油漲價和1982年的石油落價,都引起世界經濟較大的波動(見世界石油工業)。
油氣聚集和驅動方式油氣在地殼中生成後,呈分散狀態存在於生油氣層中,經過運移進入儲集層,在具有良好保存條件的地質圈閉內聚集,形成油氣藏。在一個地質構造內可以有若干個油氣藏,組合成油氣田。
儲層 貯存油氣並能允許油氣流在其中通過的有儲集空間的岩層。儲層中的空間,有岩石碎屑間的孔隙,岩石裂縫中的裂隙,溶蝕作用形成的洞隙。孔隙一般與沉積作用有關,裂隙多半與構造形變有關,洞隙往往與古岩溶有關。空隙的大小、分布和連通情況,影響油氣的流動,決定著油氣開採的特徵(見石油開發地質)。
油氣驅動方式 在開採石油的過程中,油氣從儲層流入井底,又從井底上升到井口的驅動方式。主要有:①水驅油藏,周圍水體有地表水流補給而形成的靜水壓頭;②彈性水驅,周圍封閉性水體和儲層岩石的彈性膨脹作用;③溶解氣驅,壓力降低使溶解在油中的氣體逸出時所起的膨脹作用;④氣頂驅,存在氣頂時,氣頂氣隨壓力降低而發生的膨脹作用;⑤重力驅,重力排油作用。當以上天然能量充足時,油氣可以噴出井口;能量不足時,則需採取人工舉升措施,把油流驅出地面(見自噴採油法,人工舉升採油法)。
石油開採的特點與一般的固體礦藏相比,有三個顯著特點:①開採的對象在整個開採的過程中不斷地流動,油藏情況不斷地變化,一切措施必須針對這種情況來進行,因此,油氣田開採的整個過程是一個不斷了解、不斷改進的過程;②開采者在一般情況下不與礦體直接接觸。油氣的開采,對油氣藏中情況的了解以及對油氣藏施加影響進行各種措施,都要通過專門的測井來進行;③油氣藏的某些特點必須在生產過程中,甚至必須在井數較多後才能認識到,因此,在一段時間內勘探和開采階段常常互相交織在一起(見油氣田開發規劃和設計)。
要開發好油氣藏,必須對它進行全面了解,要鑽一定數量的探邊井,配合地球物理勘探資料來確定油氣藏的各種邊界(油水邊界、油氣邊界、分割斷層、尖滅線等);要鑽一定數量的評價井來了解油氣層的性質(一般都要取岩心),包括油氣層厚度變化,儲層物理性質,油藏流體及其性質,油藏的溫度、壓力的分布等特點,進行綜合研究,以得出對於油氣藏的比較全面的認識。在油氣藏研究中不能只研究油氣藏本身,而要同時研究與之相鄰的含水層及二者的連通關系(見油藏物理)。
在開采過程中還需要通過生產井、注入井和觀察井對油氣藏進行開采、觀察和控制。油、氣的流動有三個互相聯接的過程:①油、氣從油層中流入井底;②從井底上升到井口;③從井口流入集油站,經過分離脫水處理後,流入輸油氣總站,轉輸出礦區(見油藏工程)。
石油開采技術
測井工程 在井筒中應用地球物理方法,把鑽過的岩層和油氣藏中的原始狀況和發生變化的信息,特別是油、氣、水在油藏中分布情況及其變化的信息,通過電纜傳到地面,據以綜合判斷,確定應採取的技術措施(見工程測井,生產測井,飽和度測井)。
鑽井工程 在油氣田開發中,有著十分重要的地位,在建設一個油氣田中,鑽井工程往往要佔總投資的50%以上。一個油氣田的開發,往往要打幾百口甚至幾千口或更多的井。對用於開采、觀察和控制等不同目的的井(如生產井、注入井、觀察井以及專為檢查水洗油效果的檢查井等)有不同的技術要求。應保證鑽出的井對油氣層的污染最少,固井質量高,能經受開采幾十年中的各種井下作業的影響。改進鑽井技術和管理,提高鑽井速度,是降低鑽井成本的關鍵(見鑽井方法,鑽井工藝,完井)。
採油工程 是把油、氣在油井中從井底舉升到井口的整個過程的工藝技術。油氣的上升可以依靠地層的能量自噴,也可以依靠抽油泵、氣舉等人工增補的能量舉出。各種有效的修井措施,能排除油井經常出現的結蠟、出水、出砂等故障,保證油井正常生產。水力壓裂或酸化等增產措施,能提高因油層滲透率太低,或因鑽井技術措施不當污染、損害油氣層而降低的產能。對注入井來說,則是提高注入能力(見採油方法,采氣工藝,分層開采技術,油氣井增產工藝)。
油氣集輸工程 是在油田上建設完整的油氣收集、分離、處理、計量和儲存、輸送的工藝技術。使井中采出的油、氣、水等混合流體,在礦場進行分離和初步處理,獲得盡可能多的油、氣產品。水可回注或加以利用,以防止污染環境。減少無效損耗(見油田油氣集輸)。
石油開采中各學科和工程技術之間的關系見圖。石油開采技術的發展石油和天然氣的大規模開采和應用,是近百年的事。美國和俄國在19世紀50年代開始了他們各自的近代油、氣開采工業。其他國家稍晚一些。石油開采技術的發展與數學、力學、地質學、物理學、機械工程、電子學等學科發展有密切聯系。大致可分三個階段:
初期階段 從19世紀末到20世紀30年代。隨著內燃機的出現,對油料提出了迫切的要求。這個階段技術上的主要標志是以利用天然能量開采為主。石油的採收率平均只有15~20%,鑽井深度不大,觀察油藏的手段只有簡單的溫度計、壓力計等。
第二階段 從30年代末到50年代末,以建立油田開發的理論體系為標志。主要內容是:①形成了作為鑽井工程理論基礎的岩石力學;②基本確立了油藏物理和滲流力學體系,普遍採用人工增補油藏能量的注水開采技術。在蘇聯廣泛採用了早期注水保持地層壓力的技術,使石油的最終採收率從30年代的15~20%,提高到30%以上,發展了以電測方法為中心的測井技術和鑽4500米以上的超深井的鑽井技術。在礦場集輸工藝中廣泛地應用了以油氣相平衡理論為基礎的石油穩定技術。基本建立了與油氣田開發和開采有關的應用科學和工程技術體系。
第三階段 從60年代開始,以電子計算機和現代科學技術廣泛用於油、氣田開發為標志,開發技術迅速發展。主要方面有:①建立的各種油層的沉積相模型,提高了預測儲油砂體的非均質性及其連續性的能力,從而能更經濟有效地布置井位和開發工作;②把現代物理中的核技術應用到測井中,形成放射性測井技術,與原有的電測技術,加上新的生產測井系列,可以用來直接測定油藏中油、氣、水的分布情況,在不同開發階段能採取更為有效的措施;③對油氣藏內部在採油氣過程中起作用的表面現象及在多孔介質中的多相滲流的規律等,有了更深刻的理解,並根據物理模型和數學模型對這些現象由定性進入定量解釋(見油藏數值模擬),試驗和開發了除注水以外提高石油採收率的新技術;④以噴射鑽井和平衡鑽井為基礎的優化鑽井技術迅速發展。鑽井速度有很大的提高。可以打各種特殊類型的井,包括叢式井,定向井,甚至水平井,加上優質泥漿,使鑽井過程中油層的污染降到最低限度;⑤大型酸化壓裂技術的應用使很多過去沒有經濟價值的油、氣藏,特別是緻密氣藏,可以投入開發,大大增加了天然資源的利用程度。對油井的出砂、結蠟和高含水所造成的困難,在很大程度上得到了解決(見稠油開采,油井防蠟和清蠟,油井防砂和清砂,水油比控制);⑥向油層注蒸汽,熱采技術的應用已經使很多稠油油藏投入開發;⑦油、氣分離技術和氣體處理技術的自動化和電子監控,使礦場油、氣集輸中的損耗降到很低,並能提供質量更高的產品。
海上油氣開發海上油氣開發與陸地上的沒有很大的不同,只是建造採油平台的工程耗資要大得多,因而對油氣田范圍的評價工作要更加慎重。要進行風險分析,准確選定平台位置和建設規模。避免由於對地下油藏認識不清或推斷錯誤,造成損失。60年代開始,前瞻中國油田服務行業發展前景與投資戰略規劃海上石油開發有了極大的發展。海上油田的採油量已達到世界總採油量的20%左右。形成了整套的海上開采和集輸的專用設備和技術。平台的建設已經可以抗風、浪、冰流及地震等各種災害,油、氣田開採的水深已經超過200米。
當今世界上還有不少地區尚未勘探或充分勘探,深部地層及海洋深水部分的油氣勘探剛剛開始不久,還會發現更多的油氣藏,已開發的油氣藏中應用提高石油採收率技術可以開采出的原油數量也是相當大的;這些都預示著油、氣開採的科學技術將會有更大的發展。