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电子产品是哪个行业 2025-06-23 09:02:40

为什么开采石油要测岩芯

发布时间: 2023-06-09 22:33:26

A. 工程中“取心”和“ 取芯” 的区别

芯 xìn
基本字义

1. 物体的中心部分:岩~。矿~。
2. 装在器物中的捻子:蜡~儿(蜡烛的捻子)。引~。
3. 蛇和羊的舌头:~子。

而心呢 在基本字义中是: 中央,枢纽,主要的:~腹。中~。

从工程角度出发,取芯是一个过程,需要使用特殊的机器来完成。提取出所所需要的物体其内部的物质特征。
而取心的理解,就是主观上找到中心,取此心的目的是为了定位等控制。比如建筑物的柱啦,管道的中心拉,等等 取此心的目的是定位准确。

希望我的分析能对你有帮助。

B. 岩芯的详细说明

油、气田勘探和开发过程中,按勘察得到的地层层位和设计深度,向井内下入取芯工具,钻取出的岩石样品。岩芯是了解地下油层及所含流体特征最直观、最实际的资料。有井壁取芯和钻井取心两种方式,通常以后者为主。
油气勘探取心:
在油田范围内必须选择适量的井,对有关油、气层位,钻取一定数量的岩心,通过观察、分析和研究,可以了解:①地层的时代、岩性、沉积特征;②储层的物理、化学性质和含油、气、水状况;③生油层特征和生油指标;④地下构造情况(如断层、节理以及它们的倾向、倾角等);⑤各种测井方法定性、定量解释的基础数据;⑥开采过程中油、气、水运动和分布状况,以及地层结构的变化;⑦岩芯还可供注水或各种提高采收率方法和增产、增注措施的室内实验分析,是估算石油储量、编制合理开发方案、提高油藏注水开发效果和采收率的必不可少的基础资料。
为取得束缚水饱和度,从而求准原始含油饱和度,多使用油基泥浆取岩心(见钻井流体)。为检查开采后变化了的油、水饱和度,中国广泛应用密闭液保护岩心的密闭取心工艺。美国近年来发展了保持压力取心,使取出的岩心既不受泥浆影响,又能保持地层压力条件下的流体饱和度,但此法工艺复杂,成本高。岩心是一项非常重要的地质档案资料,应有专门设施长期保存,以供经常研究。

C. 石油钻探

【石油钻探揭秘】

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

图文并茂推荐在原链接观看。

石油的形成
石油是由1,000万至6亿年前古代海洋里死亡的微小动植物(浮游生物)残体形成的。这些生物死后,便会沉入海底的沙里或泥里。

随着岁月流逝,生物有机体在沉积层内腐烂了。这些地层内的氧气很少或根本就没有氧气,因此残体被微生物分解为富碳化合物,最终形成有机层。这些有机物质与沉积物混和,形成了细密的页岩或源岩。随着新的沉积层不断沉积,源岩被施加了巨大的压力和热量,这些热量和压力使得有机物质成为了原油和天然气。石油从源岩内流出,积聚在厚度更高、孔隙更多的石灰岩或沙岩(称为贮油岩)中。地壳运动使得石油和天然气被截留在不渗透岩层或盖岩(例如花岗石或大理石)之间的贮油岩内。
这些地壳运动包括:

褶皱——向内挤压的水平运动,使得岩层向上移动形成褶皱或背斜。
断层——岩层断裂,并发生上下相对位移。
尖灭——不渗透岩层被向上压入贮油岩中。
寻找石油
寻找石油是地质学家的任务,地质学家或被石油公司直接雇佣,或被私人公司通过合同雇佣。他们的任务是找到正确的石油开采区——正确的源岩、贮油岩和圈闭。多年以前,地质学家的主要工作是解释地貌、地表岩石和土壤类型,或许还会通过浅层钻井采集一些少量的岩芯样品。现代的石油地质学家还借助卫星图像来研究地表岩石和地形。然而,他们还利用各种其他的方法来寻找石油。比如,可以利用高灵敏度的重力仪来测量地球引力场中的微小变化,这些变化可以寻找到地下流动的石油;还可以利用高灵敏度的磁力计来测量由于石油流动造成的地球磁场内的细微变化;利用被称为嗅探器的高灵敏度电子鼻,他们可以探测到烃类物质的气味。最后(也是最常见的),他们利用地震学的知识,制造出冲击波穿过隐藏岩层,然后对反射回地面的地震波进行分析。

在地震勘测中,制造冲击波的方法包括:

压缩气枪——向水中发射空气脉冲(用于水面勘探)
重击卡车——向地下击入厚金属板(用于陆地勘探)
炸药——在地上钻孔放入炸药(用于陆地勘探)或从船上向外扔炸药(用于水面勘探),然后引爆。
冲击波在地下传播,并被不同的岩层反射回来。反射波的传播速度取决于它们所穿过岩层的类型或密度。人们利用高灵敏度的扩音器或振动探测器来探测冲击波的反射波——水上勘探利用水听器,陆上勘探利用地震检波器。地震学家将对探测结果进行分析,来寻找油汽圈闭区的信号。
虽然现代石油勘探技术要比过去先进很多,但是在寻找新油田时仍然只有10%的成功率。一旦发现一个富油区,其位置在陆地上将用全球定位系统坐标进行标记,水中则用标志浮标进行定位。

确定好地点之后,必须对选定地区进行勘测以确定其边界,此外可能还需要进行环境影响研究。石油钻探必须获取租赁协议、土地使用资格和权利,还要进行法律评估。对于近海地区,还需要确定法律管辖权。
法律问题解决之后,工作队开始着手陆地准备工作:

将陆地打扫干净并铺平,修建交通道路。
因为钻探过程需要水,所以附近必须有水源。如果不存在天然水源,工作队会打一口水井。
工作队会挖掘一个储备池,用来处理钻探过程中产生的岩屑和钻探泥浆。储备池底部会铺设塑料衬层,以保护环境。如果该地区是一个生态易受破坏地区(如湿地或荒野),那么岩屑和泥浆必须在其他地方进行处理——用卡车运走,而不是填入坑内。
陆地准备工作完成之后,还需要挖掘几个钻探孔,为搭建钻塔和钻探主孔做准备。在真正的钻井孔周围挖一个被称为圆井的矩形深坑,圆井在钻孔周围为工作人员和钻井设备提供了一个工作平台。之后,工作人员开始挖掘主孔,通常是利用一个小型钻车,而不是大型钻塔。钻孔的第一部分要比主体部分大一些,也更浅一些,并会铺设大直径的导管。在一旁挖掘一些额外的钻探孔,用来暂时储存设备——这些钻探孔完成之后,就可以运入并架起钻探设备了。

搭建钻塔
根据钻探区与其交通道路之间的距离远近,来决定是利用卡车、直升机还是驳船将设备运到现场。一些在内陆水域工作的钻塔被建在海船或驳船上,因为那里没有可以支撑钻塔的地基(例如湿地或湖泊)。设备到位之后,便开始搭建钻塔。下面是陆地石油钻塔的主要组成系统:
动力系统
大型柴油发动机——燃烧柴油以提供主要的动力来源
发电机——以柴油发动机为动力来提供电力

机械系统——由电机驱动
提升系统—— 用来提升重物;由一个带有大型钢缆轴盘的机械绞盘(绞车)、一个滑轮组和一个电缆接收存储滚筒组成
转盘——钻探设备的一个组成部分

旋转设备——用于旋转钻探
转环——一个大手柄,用来支撑钻柱的重量,使钻柱可以旋转,并对孔口进行耐压密封
转管——四面或六面的导管,将旋转运动传输到转盘或转柱上
转盘或轮盘——利用电机提供的动力来推动旋转运动
钻柱——由钻杆(连接部分,大约10米长)和钻环(直径更大、更重的导管,安装在钻杆周围,由钻头承载其重力)组成
钻头——钻孔机的末端,用来实际切割岩石;会针对不同的钻探任务和岩石构成,在众多形状和材质(碳化钨钢或金刚石)的钻头中选用最适合的一种

套管——安放在钻孔内的大直径混凝土管道,用于防止钻孔塌陷并允许钻探泥浆进行循环

石油学会供图
泥浆在钻孔内循环

循环系统——在压力作用下用泵抽取钻探泥浆(水、粘土、加重材料和化学物质的混合物,用来把钻头上的岩屑带到地表),使之通过转管、轮盘、钻杆和钻环
泵——从泥浆坑中抽取泥浆,并把它抽吸到钻探设备中
导管和软管——连接泵和钻探设备
泥浆回流管道——使泥浆从钻孔中回流
泥浆振动筛——通过振动或者过滤将岩屑从泥浆中分离出来
滑道——将岩屑传送到储备池
储备池——收集从泥浆中分离出来的岩屑
泥浆坑——钻探泥浆进行混合和循环利用的场所
泥浆混合槽——新的泥浆在这里进行混合,随后送入泥浆坑
铁架塔——安放钻探设备的支撑框架;铁架塔必须足够高,以保证在钻探过程中可以向钻探设备上添加新的钻杆部件

防喷装置——高压阀(安装在陆地钻塔下或海床上)用来密封高压钻井管道,并在必要时降低压力以防止发生井喷(即气体或石油不受控制地喷出地表,经常会引起火灾)
工作队搭建起钻塔开始钻探工作。首先,他们在最初的钻孔位置上钻一个表孔,该孔的深度是预定的,要高于人们所认为的石油圈闭区的位置。钻探表孔有五个基本步骤:
把钻头、钻环和钻杆放入孔内。
安装转管和转盘,开始钻孔。
钻孔过程中,循环泥浆不断通过钻杆,并从钻头排出,使得岩屑可以浮出孔口。
随着孔越钻越深,要在钻杆上增加新部件(接头)。
到达预定深度(从几十米到几百米)后,移走(取出)钻杆、钻环和钻头。
到达预定深度之后,必须插入套管并进行固定 ——将套管部分置入钻孔内,以防止钻孔发生塌陷。套管外围设有定位装置,以保证它位于钻孔中央。
负责套管的工作人员将套管放入钻孔中。固井队工作人员利用底塞、水泥浆、顶塞和钻探泥浆通过套管向下灌注水泥。来自钻探泥浆的压力使得水泥浆流经套管,并充满套管外部与钻孔之间的空隙。最后,等待水泥凝固,然后对硬度、位置和完全密封等性能进行测试。

新的钻探技术
美国能源部和石油业都在努力寻找石油钻探的新方法,其中包括水平钻探技术、在生态易受破坏地区进行石油开采以及利用激光技术钻油井。
继续钻探阶段:工作人员进行钻探,然后放置新套管并用水泥进行加固,之后再进行钻探。当泥浆所含的岩屑中出现贮油岩内的油沙时,就达到了最终深度。此时,工作人员将钻探设备从钻孔中移出,然后进行以下几项测试以验证这一发现:

测井——在钻孔内放置电子和气体传感器来测定那里岩石的组成
钻杆测试——在钻孔内放置测压装置,该装置可以显示是否已经到达贮油岩
岩芯取样——采集岩石样品,寻找贮油岩的特征
井喷和火灾
在电影里,会看到钻孔机到达最终深度时发生的油喷(井喷),甚至是火灾。这些都是非常危险的情况,利用防喷装置和钻探泥浆产生的压力(有可能)可以避免这些状况的发生。在大多数油井中,都必须对油井进行酸化或碎裂处理,才能使油流出。
达到最终深度后,工作人员会将油井加以完善以保证石油能够以可控制的方式流入套管中。首先,将打孔器放入油井内的产油深度处。打孔器内装填有炸药,可以在套管上炸开洞孔,从而让石油经此处流出。套管开孔后,向钻孔内放入一根小直径的导管(油管),作为油气流出井外的管道。一种叫做封隔器的装置被安装在油管外部的底端,当封隔器设置为生产状态时,它会发生膨胀,从而在油管外部形成一个密封圈。最后,在油管顶部连接一个被称为采油树的多阀结构,并将其与套管顶部结合在一起。采油树使得工作人员可以控制井内流出石油的流速。
油井完成后,必须让石油流入油井内。如果是石灰石贮油岩,那么通过向油井内注入酸,可以使之通过孔洞流出。酸会使石灰石内溶解出一条可供石油流入油井的通道。如果是沙岩贮油岩,那么可以向油井中注入一种含有支撑剂(沙子、胡桃壳、铝粒)的特殊混合液体,然后使石油通过孔洞流出。来自此种液体的压力使得沙岩内部产生微小的裂缝,因此石油可以流入井内,而支撑剂可以维持这些缝隙的存在。石油流出时,石油钻塔就会从现场拆除,同时安装生产装置来从油井中抽取石油。
钻塔被移走后,将在井口放置一台油泵。

加利福尼亚州资源保护部供图
用泵在钻井中抽油

在泵抽系统中,利用电机带动齿轮箱来移动控制杆。控制杆不断地推拉抛光杆,使之上下移动。抛光杆连在一个抽油杆上,抽油杆又连着泵。该系统推动泵上下移动,从而产生一个吸力将石油从井里抽上来。

在有些情况下,石油可能会因过于粘稠而无法流动。这时工人们会再钻一个孔到达贮油区内,然后在压力作用下注入蒸汽。蒸汽散发的热量会使贮油区内的石油变稀,进而利用压力作用将石油压出井外。该过程被称为原油强化回收。

加利福尼亚州资源保护部供图
石油强化回收

虽然目前正在应用的石油钻探技术众多,并且新的方法不断出现,但是问题仍然存在:我们会有足够的石油来满足需求么?根据目前和未来的石油发现量以及当今的需求量来估计,我们的石油储量只能满足未来63到95年的消耗量。

钻探

工作队搭建起钻塔开始钻探工作。首先,他们在最初的钻孔位置上钻一个表孔,该孔的深度是预定的,要高于人们所认为的石油圈闭区的位置。钻探表孔有五个基本步骤:
把钻头、钻环和钻杆放入孔内。
安装转管和转盘,开始钻孔。
钻孔过程中,循环泥浆不断通过钻杆,并从钻头排出,使得岩屑可以浮出孔口。
随着孔越钻越深,要在钻杆上增加新部件(接头)。
到达预定深度(从几十米到几百米)后,移走(取出)钻杆、钻环和钻头。
到达预定深度之后,必须插入套管并进行固定 ——将套管部分置入钻孔内,以防止钻孔发生塌陷。套管外围设有定位装置,以保证它位于钻孔中央。
负责套管的工作人员将套管放入钻孔中。固井队工作人员利用底塞、水泥浆、顶塞和钻探泥浆通过套管向下灌注水泥。来自钻探泥浆的压力使得水泥浆流经套管,并充满套管外部与钻孔之间的空隙。最后,等待水泥凝固,然后对硬度、位置和完全密封等性能进行测试。

新的钻探技术
美国能源部和石油业都在努力寻找石油钻探的新方法,其中包括水平钻探技术、在生态易受破坏地区进行石油开采以及利用激光技术钻油井。
继续钻探阶段:工作人员进行钻探,然后放置新套管并用水泥进行加固,之后再进行钻探。当泥浆所含的岩屑中出现贮油岩内的油沙时,就达到了最终深度。此时,工作人员将钻探设备从钻孔中移出,然后进行以下几项测试以验证这一发现:

测井——在钻孔内放置电子和气体传感器来测定那里岩石的组成
钻杆测试——在钻孔内放置测压装置,该装置可以显示是否已经到达贮油岩
岩芯取样——采集岩石样品,寻找贮油岩的特征
井喷和火灾
在电影里,会看到钻孔机到达最终深度时发生的油喷(井喷),甚至是火灾。这些都是非常危险的情况,利用防喷装置和钻探泥浆产生的压力(有可能)可以避免这些状况的发生。在大多数油井中,都必须对油井进行酸化或碎裂处理,才能使油流出。
达到最终深度后,工作人员会将油井加以完善以保证石油能够以可控制的方式流入套管中。首先,将打孔器放入油井内的产油深度处。打孔器内装填有炸药,可以在套管上炸开洞孔,从而让石油经此处流出。套管开孔后,向钻孔内放入一根小直径的导管(油管),作为油气流出井外的管道。一种叫做封隔器的装置被安装在油管外部的底端,当封隔器设置为生产状态时,它会发生膨胀,从而在油管外部形成一个密封圈。最后,在油管顶部连接一个被称为采油树的多阀结构,并将其与套管顶部结合在一起。采油树使得工作人员可以控制井内流出石油的流速。
油井完成后,必须让石油流入油井内。如果是石灰石贮油岩,那么通过向油井内注入酸,可以使之通过孔洞流出。酸会使石灰石内溶解出一条可供石油流入油井的通道。如果是沙岩贮油岩,那么可以向油井中注入一种含有支撑剂(沙子、胡桃壳、铝粒)的特殊混合液体,然后使石油通过孔洞流出。来自此种液体的压力使得沙岩内部产生微小的裂缝,因此石油可以流入井内,而支撑剂可以维持这些缝隙的存在。石油流出时,石油钻塔就会从现场拆除,同时安装生产装置来从油井中抽取石油。

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D. 什么是工程钻井取芯 石油方面哈

工程钻井取芯方法:为了解地层地质情况,对所钻地层进行岩石取样的过程;取芯通过取芯桶完成,传统的取芯桶接在钻杆接近钻头的底端;取芯切割头切割进入地层后,可用取芯桶连续取芯,然后从钻杆里取出。大部分地方都使用电缆取芯桶,因为在取芯过程中不用从井内起出钻杆取岩芯,然后再继续取芯;相反,只需要将取芯桶投入钻杆,自动锁定在取芯位置,到达井底,进行连续取芯。
钻井工程是利用机械设备,将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具类型,又可分为顿钻和旋转钻。
在地质工作中,利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔,又称钻孔。钻井直径和深度大小,取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。

E. 解释一下,石油工程的各部分的基本流程,钻井,测井,固井,……

大哥,你的问题很复杂啊
打起来很复杂的,我作了一个表
你看看吧
石油的生成 石油勘探 石油钻井 石油的开采 油气集输 石油炼制 石油化工
干酪根 生储盖组合 调查 勘探 准备 钻进 固井 完井 自喷 抽油 驱油 计量站 联合站 常减压蒸馏 裂化重整 基本原料 三大材料
经过沉积初期改造,变成干酪根。适合温度变成石油,过高变成甲烷和石墨 生成油气后,运移到渗透性好的储油层 人造地震波,靠反射探知地下情况 钻探井,取岩芯和测试证实是否有油气存在 选井位,选层位。修路,平井场,水电,井架 钻头、钻杆、钻井液 套管,水泥 完井方法 靠地层压力,直接喷出地面,进入管线 各种抽油机 注水或者其他及稠油高凝油 到此汇总,计量,加热、掺水,加动力等 汇总,脱油气水,储存。长距离输送 加热,将原油分成不同馏分的各种油品 重质油,比如石蜡变成轻质油如汽油。将劣质油如80号变成优质油如97号 基本如甲烷、乙烯、苯等 合成纤维、合成树脂、合成橡胶等高分子材料
圈闭、断层将油气聚集 海上钻井及特殊井 井口采油树及试油

石油生成 找油 开采石油 用油

1、http://www.cnpc.com.cn/CNPC/cyqy/这个是中石油下面的100多家局级单位的名单,从里面可以进入各处级单位。
2、http://www.sinopec.com.cn/company/subsidiary/index.shtml这个是中石化一下100对家局级单位的名单。

F. 岩芯是什么意思

岩芯是用特殊钻机从地下取出供测试用的样品,大致呈圆柱形的地下物质试块。岩芯样本中有些岩石形成于几亿年前,甚至几十亿年前。它是研究和了解地下地质和矿产情况的重要实物材料

例如在油、气田勘探和开发过程中,按勘察得到的地层层位和设计深度,向井内下入取芯工具,钻取出的岩石样品。通过岩芯了解地下油层及所含流体特征最直观、最实际的资料,为油、气田开发提供技术支持。

岩芯怎样形成

在钻井中,利用取芯工具,包括取芯钻头,取芯筒。取芯钻进时,取芯钻头垂向圆周切割地层岩石,并进入取芯筒内,取到一定岩芯进尺后,割芯起钻,取出岩心内筒,把岩心拿出。

石油埋藏在地下有孔隙裂缝的岩石中,石油工程师为了更直观地了解地层中油气的真实面貌,总是希望从井下取出含有油气的岩心来。目前,获取井下岩心的方法主要有射孔取心和钻井取心两种。

少量零星的岩心可下入电缆进行射孔取心,但射孔取心取出的岩心体积小、数量少,又是间断不连续的,地质家们分析起来难度较大。人们为了更直观地分析井下的地层和油砂,一般多采用常规钻井方法进行钻井取心。

钻井取心时,要在下入井内钻柱的最下端,接上一套特制的取心工具,取心钻头在垂直载荷和扭矩的联合作用下,对井底的岩石进行环形破碎,中间保留一圆柱状岩心进入岩心筒。

当钻进取心到一定长度后,采用与工具相匹配的方法和措施,将钻头端部的岩心割断后起钻,取心工具与钻具一起提出地面后,即可取出岩心筒内的岩心。

G. 石油领域里“取心”什么意思

取芯,是这个芯。指的是打井,打的是预探井,也就是某个区块或地层以前没有进行钻探过,然后打探井,在需要的层位进行取芯作业,就是把岩芯取出来,用的是取芯筒进行取芯,不是用的钻头打钻。

H. 石油在开采之前是不是需要先勘测,具体用什么设备来勘测呢

肯定是要先勘测的,详细说的话能说到明天,简单来说分为一下几步:地质勘探,地震勘探,钻井,录井,测井这些是开采前的准备活动。
当然,在钻井的过程中会产生很高的温度,所以一些应用材料和电子设备就要承受较高的温度。

I. 石油开采过程步骤

石油开采的工艺过程:
1、通过抽油机带动井下深井泵将原油由地下输送到地面。

2、由地面管网输到送采油中转站。
3、一般的中转站都有沉降罐对站外来液进行初步处理,再由中转站经加热炉加温后由离心泵通过长输管线输送到联合站进行进一步处理。
石油是深埋在地下的流体矿物。1982年世界石油产量为26.44亿吨,天然气为15829亿立方米。在开采石油的过程中,油气从储层流入井底,又从井底上升到井口的驱动方式。
石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油,把可燃气体称天然气,把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入,认识到它们在组成上均属烃类化合物,在成因上互有联系,因此把它们统称为石油。1983年9月第11次世界石油大会提出,石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。所以石油开采也包括了天然气开采。
石油在国民经济中的作用石油是重要能源,同煤相比,具有能量密度大(等重的石油燃烧热比标准煤高50%)、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的液化气和管道煤气是城市居民生活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器,也消耗大量石油燃料。因此,许多国家都把石油列为战略物资。
20世纪70年代以来,在世界能源消费的构成中,石油已超过煤而跃居首位。1979年占45%,预计到21世纪初,这种情况不会有大的改变。石油制品还广泛地用作各种机械的润滑剂。沥青是公路和建筑的重要材料。石油化工产品广泛地用于农业、轻工业、纺织工业以及医药卫生等部门,如合成纤维、塑料、合成橡胶制品,已成为人们的生活必需品。
1982年世界石油产量为26.44亿吨,天然气为15829亿立方米。1973年以来,三次石油涨价和1982年的石油落价,都引起世界经济较大的波动(见世界石油工业)。
油气聚集和驱动方式油气在地壳中生成后,呈分散状态存在于生油气层中,经过运移进入储集层,在具有良好保存条件的地质圈闭内聚集,形成油气藏。在一个地质构造内可以有若干个油气藏,组合成油气田。
储层 贮存油气并能允许油气流在其中通过的有储集空间的岩层。储层中的空间,有岩石碎屑间的孔隙,岩石裂缝中的裂隙,溶蚀作用形成的洞隙。孔隙一般与沉积作用有关,裂隙多半与构造形变有关,洞隙往往与古岩溶有关。空隙的大小、分布和连通情况,影响油气的流动,决定着油气开采的特征(见石油开发地质)。
油气驱动方式 在开采石油的过程中,油气从储层流入井底,又从井底上升到井口的驱动方式。主要有:①水驱油藏,周围水体有地表水流补给而形成的静水压头;②弹性水驱,周围封闭性水体和储层岩石的弹性膨胀作用;③溶解气驱,压力降低使溶解在油中的气体逸出时所起的膨胀作用;④气顶驱,存在气顶时,气顶气随压力降低而发生的膨胀作用;⑤重力驱,重力排油作用。当以上天然能量充足时,油气可以喷出井口;能量不足时,则需采取人工举升措施,把油流驱出地面(见自喷采油法,人工举升采油法)。
石油开采的特点与一般的固体矿藏相比,有三个显着特点:①开采的对象在整个开采的过程中不断地流动,油藏情况不断地变化,一切措施必须针对这种情况来进行,因此,油气田开采的整个过程是一个不断了解、不断改进的过程;②开采者在一般情况下不与矿体直接接触。油气的开采,对油气藏中情况的了解以及对油气藏施加影响进行各种措施,都要通过专门的测井来进行;③油气藏的某些特点必须在生产过程中,甚至必须在井数较多后才能认识到,因此,在一段时间内勘探和开采阶段常常互相交织在一起(见油气田开发规划和设计)。
要开发好油气藏,必须对它进行全面了解,要钻一定数量的探边井,配合地球物理勘探资料来确定油气藏的各种边界(油水边界、油气边界、分割断层、尖灭线等);要钻一定数量的评价井来了解油气层的性质(一般都要取岩心),包括油气层厚度变化,储层物理性质,油藏流体及其性质,油藏的温度、压力的分布等特点,进行综合研究,以得出对于油气藏的比较全面的认识。在油气藏研究中不能只研究油气藏本身,而要同时研究与之相邻的含水层及二者的连通关系(见油藏物理)。
在开采过程中还需要通过生产井、注入井和观察井对油气藏进行开采、观察和控制。油、气的流动有三个互相联接的过程:①油、气从油层中流入井底;②从井底上升到井口;③从井口流入集油站,经过分离脱水处理后,流入输油气总站,转输出矿区(见油藏工程)。
石油开采技术
测井工程 在井筒中应用地球物理方法,把钻过的岩层和油气藏中的原始状况和发生变化的信息,特别是油、气、水在油藏中分布情况及其变化的信息,通过电缆传到地面,据以综合判断,确定应采取的技术措施(见工程测井,生产测井,饱和度测井)。
钻井工程 在油气田开发中,有着十分重要的地位,在建设一个油气田中,钻井工程往往要占总投资的50%以上。一个油气田的开发,往往要打几百口甚至几千口或更多的井。对用于开采、观察和控制等不同目的的井(如生产井、注入井、观察井以及专为检查水洗油效果的检查井等)有不同的技术要求。应保证钻出的井对油气层的污染最少,固井质量高,能经受开采几十年中的各种井下作业的影响。改进钻井技术和管理,提高钻井速度,是降低钻井成本的关键(见钻井方法,钻井工艺,完井)。
采油工程 是把油、气在油井中从井底举升到井口的整个过程的工艺技术。油气的上升可以依靠地层的能量自喷,也可以依靠抽油泵、气举等人工增补的能量举出。各种有效的修井措施,能排除油井经常出现的结蜡、出水、出砂等故障,保证油井正常生产。水力压裂或酸化等增产措施,能提高因油层渗透率太低,或因钻井技术措施不当污染、损害油气层而降低的产能。对注入井来说,则是提高注入能力(见采油方法,采气工艺,分层开采技术,油气井增产工艺)。
油气集输工程 是在油田上建设完整的油气收集、分离、处理、计量和储存、输送的工艺技术。使井中采出的油、气、水等混合流体,在矿场进行分离和初步处理,获得尽可能多的油、气产品。水可回注或加以利用,以防止污染环境。减少无效损耗(见油田油气集输)。
石油开采中各学科和工程技术之间的关系见图。石油开采技术的发展石油和天然气的大规模开采和应用,是近百年的事。美国和俄国在19世纪50年代开始了他们各自的近代油、气开采工业。其他国家稍晚一些。石油开采技术的发展与数学、力学、地质学、物理学、机械工程、电子学等学科发展有密切联系。大致可分三个阶段:
初期阶段 从19世纪末到20世纪30年代。随着内燃机的出现,对油料提出了迫切的要求。这个阶段技术上的主要标志是以利用天然能量开采为主。石油的采收率平均只有15~20%,钻井深度不大,观察油藏的手段只有简单的温度计、压力计等。
第二阶段 从30年代末到50年代末,以建立油田开发的理论体系为标志。主要内容是:①形成了作为钻井工程理论基础的岩石力学;②基本确立了油藏物理和渗流力学体系,普遍采用人工增补油藏能量的注水开采技术。在苏联广泛采用了早期注水保持地层压力的技术,使石油的最终采收率从30年代的15~20%,提高到30%以上,发展了以电测方法为中心的测井技术和钻4500米以上的超深井的钻井技术。在矿场集输工艺中广泛地应用了以油气相平衡理论为基础的石油稳定技术。基本建立了与油气田开发和开采有关的应用科学和工程技术体系。
第三阶段 从60年代开始,以电子计算机和现代科学技术广泛用于油、气田开发为标志,开发技术迅速发展。主要方面有:①建立的各种油层的沉积相模型,提高了预测储油砂体的非均质性及其连续性的能力,从而能更经济有效地布置井位和开发工作;②把现代物理中的核技术应用到测井中,形成放射性测井技术,与原有的电测技术,加上新的生产测井系列,可以用来直接测定油藏中油、气、水的分布情况,在不同开发阶段能采取更为有效的措施;③对油气藏内部在采油气过程中起作用的表面现象及在多孔介质中的多相渗流的规律等,有了更深刻的理解,并根据物理模型和数学模型对这些现象由定性进入定量解释(见油藏数值模拟),试验和开发了除注水以外提高石油采收率的新技术;④以喷射钻井和平衡钻井为基础的优化钻井技术迅速发展。钻井速度有很大的提高。可以打各种特殊类型的井,包括丛式井,定向井,甚至水平井,加上优质泥浆,使钻井过程中油层的污染降到最低限度;⑤大型酸化压裂技术的应用使很多过去没有经济价值的油、气藏,特别是致密气藏,可以投入开发,大大增加了天然资源的利用程度。对油井的出砂、结蜡和高含水所造成的困难,在很大程度上得到了解决(见稠油开采,油井防蜡和清蜡,油井防砂和清砂,水油比控制);⑥向油层注蒸汽,热采技术的应用已经使很多稠油油藏投入开发;⑦油、气分离技术和气体处理技术的自动化和电子监控,使矿场油、气集输中的损耗降到很低,并能提供质量更高的产品。
海上油气开发海上油气开发与陆地上的没有很大的不同,只是建造采油平台的工程耗资要大得多,因而对油气田范围的评价工作要更加慎重。要进行风险分析,准确选定平台位置和建设规模。避免由于对地下油藏认识不清或推断错误,造成损失。60年代开始,前瞻中国油田服务行业发展前景与投资战略规划海上石油开发有了极大的发展。海上油田的采油量已达到世界总采油量的20%左右。形成了整套的海上开采和集输的专用设备和技术。平台的建设已经可以抗风、浪、冰流及地震等各种灾害,油、气田开采的水深已经超过200米。
当今世界上还有不少地区尚未勘探或充分勘探,深部地层及海洋深水部分的油气勘探刚刚开始不久,还会发现更多的油气藏,已开发的油气藏中应用提高石油采收率技术可以开采出的原油数量也是相当大的;这些都预示着油、气开采的科学技术将会有更大的发展。