❶ 我國海洋油氣勘探技術有哪些
一、海洋油氣勘探技術形成階段(1991—1995年)
1.含油氣盆地資源評價和勘探目標評價技術
在引進和總結國內外油氣資源評價方法的基礎上,經過科技攻關掌握了一套具有國際先進水平的油氣資源評價新方法和盆地模擬技術。首次在國內建立了一套以地震資料解釋為基礎、結合少量鑽井資料的早期油氣資源評價流程;研製了國內第一套在NOVA機上實現定位、構造、速度、數據自動分析的流程,初步實現了資料整理自動化;採用了先進的區域地震地層學分析方法和流程,研究各層岩相古地理演化過程;對生烴、排烴等資源定量評價方法有所創新;提出了TTIQ法及計算機程序,採用了圈閉體積模糊數學法、圈閉供油麵積及隨機運算概率統計等先進的評價方法,充分體現了國內油氣資源評價的新水平。
在一維盆地模擬系統基礎上,開發多功能的綜合盆地模擬系統。系統耦合了斷層生長作用、沉積作用、壓實作用、流體流動、烴類生成運移,以及地殼均衡作用、岩石圈減薄和熱對流等因素,能從動態的發展角度在二維空間上再現盆地構造演化史、沉降史、沉積史、熱演化史、油氣生排運聚史。主要特點是:正反演結合、與專家系統結合、與平衡剖面結合,來模擬多相運移、運距模擬三維化及三維可視化等。
此外,在國內首度研製成功了PRES油氣資源評價專家系統。該系統從功能上由兩部分組成:一是凹陷評價,包括地質類比評價、生油條件評價、儲層條件評價和油氣運聚評價;二是局部圈閉評價,包括油源評價、封閉條件評價、儲集條件評價、保存條件評價及綜合評價。系統的第二版本實現了運聚評價子系統與盆地模擬系統的掛接,可在三維狀態下進行運聚模擬評價。其研製成功開創了專輯系統技術在石油勘探領域的應用,促進了石油地質專家系統技術的發展。
2.海上地震勘探的資料採集、處理、解釋技術
海上地震技術是海上油氣勘探開發的主要技術,是涉足研究深度、廣度最大、最省錢、最適合海上油氣勘探的技術。
在地震資料採集方面通過引進技術和裝備,實現了雙纜雙震源地震採集,研究成功了高解析度地震採集系統,掌握了先進的海上二維、三維數字地震資料採集及極淺海遙測地震資料採集技術,裝備了包括一次採集能力可達240道的數字地震記錄系統;電纜中的數字羅盤能准確指示電纜的實時位置;三維採集質量控制的計算機系統,可做5條相鄰側線的面元覆蓋,並實時顯示和不同偏移距的面元顯示,裝有可進行實時處理和預處理的解編系統;配備了衛星導航接收機和組合導航系統。
在資料處理解釋方面,已掌握運用電子計算機進行常規處理和三維資料處理以及特殊處理技術,廣泛應用了地震地層學、波阻抗剖面,尤其檢測、垂直地震剖面和數據分析等技術;推廣應用計算機繪圖系統和解釋工作站;掌握了地震模式識別和完善的地震儲層預測軟體;研製開發了面元均化、多次擬合去噪、道內插等配套處理技術。
一些成功的應用技術具體有:QHDK-48道淺水湖泊地震勘探接收系統,已用於我國淺海和湖泊的地震勘探中;三維P-R分裂偏移技術及其在油氣勘探開發中的運用,獲國家科技進步二等獎,是一項進行三維地震勘探資料疊後偏移處理,提高了三維波場歸位精度和斷層分辨能力;海洋物探微導航定位資料處理程序系統,有較強的人機對話功能,在VAX機上可讀ARGO、GMS、NOR三種格式的野外帶,可對高斯、VTM和蘭伯特三種不同投影系統數據進行處理;DZRG處理系統實現了國產陣列機MCIAP2801與引進的VAX-11/780機的連接,從而提高了原主機的使用效率,從30%提高到68%,地震資料處理速度提高了60%~70%,為VAX類計算機配接國產AP機開創了一條新路。
這些技術在海上勘探中,得到過廣泛的應用,取得了良好的成績。在南海大氣區勘探中,首次使用高解析度地震採集技術,為東方1-1氣田評價提供了可靠有力的資料依據。
3.數控測井與資料分析處理技術
數控測井是當代測井的高新技術,該系統包括地面測量儀器和相應配套井下儀器適用於裸眼井、生產井以及特殊作業井的測井作業,是一套設備齊全、技術先進、適應性廣泛的測井系統。
1985年9月,中國海油與國家經濟委員會簽訂了「數控測井系統」科技攻關項目專題合同。1986年5月提出數控測井系統開發可行性方案報告。1991年在勝利油田進行測井作業,該項目難度大、工藝復雜,各項技術指標接近並達到80年代國際先進水平,證明了HCS-87數控測井地面系統工作可靠、預測資料可信。1991年獲得中國海油科技進步一等獎,獲國家重大技術裝備成果二等獎。
由於實行雙兼容,在長達5~6年的科研過程中,可以及時把一些階段成果用於生產,為測井儀器國產化開辟了一條新路。1991年7月,中國海油與西安石油勘探儀器總廠合作完成數控測井地面系統國產化的任務。為了滿足南海大氣區勘探高溫高壓測井的需要,中國海油研製成功了耐溫230℃、耐壓140兆帕的測井儀,其解釋效果與斯倫貝謝公司的解釋軟體達到的效果相同。
4.復雜地質條件下尋找大中型構造油氣田的能力
在早期主要盆地油氣資源評價、「七五」富生油凹陷研究和「八五」區域地質勘探綜合研究的基礎上,我國具備了在復雜地質條件下尋找大中型構造油氣田的能力。這些油氣田的尋找主要依靠盆地地質條件類比、盆地演化史定量分析和多種地球物理資料處理、解釋軟體的支持,排除了各種地質因素干擾,還地下構造的真實本來面貌,提高了海上自營勘探能力和勘探成功率。
二、高速高效發展海洋石油(1996—2008年)
經過了20多年勘探開發工作,已經深諳我國自然海況條件,需要我們大力開發核心技術,才能高速高效地發展中國海洋石油業。進入「九五」期間我國海洋石油科技發展以實現公司「三個一千萬噸」和降低油桶成本為具體目標,進入了高速、高效、跨越式發展的新階段。
1.「九五」後三年科技工作的重點
1)解決三大難題
(1)海上天然氣勘探。
(2)海上邊際油田開發。
(3)提高海上油田採收率。
2)開展四項科技基礎工作
(1)建立海上石油天然氣行業與企業標准。
(2)建立中國海油信息網路上的科技信息子系統。
(3)開展海上油氣田鑽采工藝基本技術研究。
(4)開展海洋石油改革與高速發展戰略軟科學研究。
3)攻克八項高新技術
(1)海上天然氣田目標勘探技術。
(2)海上地球物理高解析度、多波技術。
(3)海洋地球物理測井成像技術等。
(其他技術與勘探無關,故此處不詳細列出)
由於上述「三四八」科技規劃的實施,在海上油氣勘探開發生產建設的科技創新中,取得了一大批優異成績,充分顯示了科技進步產業化的巨大威力。
2.「863」海洋石油進入國家高新技術領域
在《海洋探查與資源開發技術主題》的6個課題研究工作中,中國海油技術達到了創新的紀錄。分別是:(1)海上中深層高解析度地震勘探技術;(2)海洋地球物理測井成像技術;(3)高性能優質鑽井液及完井液的研製;(4)精確的地層壓力預測和監測技術;(5)高溫超壓測試技術;(6)海底大位移井眼軌道控制技術。
特別的,在「863」計劃「九五」期間27項重大項目中,海洋石油的《鶯瓊大氣區勘探關鍵技術》更為顯著。其中的海上中深層高解析度地震勘探技術、海上高溫超壓地層鑽井技術、海底大位移井鑽井技術、海上成像測井技術等取得了舉世矚目的成就。
「863」計劃執行16年間取得了一大批具有世界領先水平的研究成果,突破並掌握了一批關鍵技術,同時培育了一批高技術產業生長點,為傳統產業的改造提供了高技術支撐,更為中國高技術發展形成頂天立地之勢提供了巨大的動力。
3.「九五」技術創新碩果
海上中、深層高解析度地震勘探技術躋身前列,研製了海上多波地震勘探設備,打破了國際技術壟斷。研製出的框架式多槍相干組合震源、立足於不疊加或少疊加的處理技術、聚束濾波去多次波等技術,均已達到世界先進水平。
成像測井系列儀器達到了國際90年代中期水平,屬於國內先進技術。認可的技術創新有:(1)八臂地層傾角測井儀的八臂液壓獨立推靠技術;(2)高溫高壓絕緣短節;(3)薄膜應變型井徑與壓力感測器;(4)多極子聲波測井儀的高溫高壓單極、偶極,斯通利波換能器;(5)高溫專用混合厚膜電路晶元;(6)電阻率掃描測井儀的24電扣極板技術;(7)內置電動扶正、八臂獨立機械推靠器技術。
解決了高溫超壓鑽井世界性難題的關鍵技術,包括高溫超壓鑽完井液、精確的地層壓力預測和監測技術、高溫超壓地層測試技術。
確認高溫超壓環境可以成藏,鶯歌海中深層有良好的砂岩儲層和封蓋層,二號斷裂帶是斷裂繼承性發育帶,既要重視古近系斷裂批復結構的圈閉,又要注意新近系反轉構造及砂岩體的勘探。
三、勘探技術分析
1.海洋石油地質研究與評價
富生油凹陷的分析與評價技術說明了我國近海油氣資源分布基本規律,也是油氣選區的基本依據。中國近海51個主要生油凹陷,經多次評價共篩選出10個富生油凹陷作為勘探重點。富生油凹陷占總儲量發現的84%,其中5個凹陷儲量發現超過了1億噸。
氣成藏動力學研究系統,在油氣勘探實踐中形成的石油地質研究系統,它強調了在烴源體和流體輸導體系的框架上,用模型研究和模擬研究正、反演油氣生成—運移—聚集的全過程,使油氣運移——這一石油地質研究中最薄弱的一環有了可操作研究方法和量化表現。該技術不但使中國海油地質研究跨入世界石油地質高新技術前沿,而且在珠江口盆地的實踐中,發現了重要的石油勘探新領域。
三維智能盆地與油氣成藏動力學模擬系統,中國自主開發的石油地質綜合研究計算機工作平台,這套系統突破了許多高難度的技術課題,實現了三維數字化盆地的建立和油氣運移、聚集的模擬。
精細層序地層學研究,引進國外先進技術實現成功應用的典範,大大提高了對地下沉積預測的能力,取得了豐富的應用成果。
勘探目標評價與風險分析方法,石油地質軟體科學研究的突出成果,它反映了勘探家由「我為祖國獻石油」到「股東要我現金流」的觀念性的轉化。通過規范勘探管理,將單純追求探井成功率轉變成儲量替代率、資本化率、桶油發現成本等全面勘探資本運營管理,使探井建井周期縮短2/3,每米探井進尺費用降低40%。
2.海洋石油地震勘探技術
從1962年至今,我國海上地震勘探技術發展已走過40個春秋,從初期光點記錄到24位模數轉換多纜多源數字磁帶記錄;從炸葯震源到高解析度相干空氣槍陣列震源;從光學6分定位、羅盤導航到DGPS、無線電聲吶綜合定位導航;從單次二維地震到非線性多次覆蓋三維地震;從「一炮定終生」的無處理地震到運算速度達每秒70億~80億次的大規模並行數字處理;從二維模擬處理到全三維數字處理;從NMO速度分析和疊加到DMO速度分析和疊加;從二維疊後射線偏移到全三維疊前波動方程時間偏移至全三維疊前深度偏移;從人工解釋繪圖到人機交互三維可視化解釋繪圖;從單一的構造解釋到構造、地震地層學和岩性地震學綜合解釋;從單一的縱波地震勘探到轉換多波地震勘探;從常規二維地震作業到高解析度二維至三維地震作業,我國海上地震勘探技術經歷了脫胎換骨的變化,基本上達到了與國際先進技術接軌的水平。海洋石油人多年的耕耘,換來了豐碩的成果:查清我國海域區域地質和有利沉積盆地的分布,為勘探指明方向;查明了盆地主要構造帶和局部構造的分布,為油氣鑽探提供了井位;發現了以蓬萊19-3油田為代表的多個億噸級大油田和以崖城13-1氣田為代表的多個大氣田;直接使構造和探井成功率不斷提高,分別達到53%和49%;為開發可行性研究、建立油氣藏模型、編制OPD報告,提供各種主要參數和地質依據。
上述成果充分證明,海洋物探在海洋石油工業發展中起到了先鋒作用,其技術發展是海上油氣勘探與開發增儲上產的重要手段。
3.海洋石油地球物理測井技術
我國海洋地球物理測井技術,是伴隨海洋石油勘探開發成長發展起來的。改革開放以前,海上測井作業只能選用陸地上最先進、最可靠的測井儀器進行。到20世紀80年代,利用國家改革開放賦予海洋石油的優惠政策,有計劃地引進國外先進技術與管理模式,1981年成立了中國海洋石油測井公司,並直接引進美國西方阿特拉斯CLS-3700多套技術裝備。與此同時,在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上,充分利用信息技術的新成果,緊緊抓著技術與學科緊密結合的關鍵,積極開展數控測井技術研究與開發,逐步形成了研究、製造、作業、解釋、培訓「五位一體」的機制。先後研製成功HCS-87數控測井和ELIS-I成像測井地面以及部分下井儀器設備。同時,培養了人才、鍛煉了隊伍,為測井設備的國產化打下了堅實的基礎。
4.勘探過程中的海洋環境保護
在開發海上資源的同時也不能忽視海洋環境保護,這是海上油氣田勘探開發中不容忽視的一項技術。1996年,中國海洋石油以全新的「健康、安全、環保」理念,實施安全、健康、環保、管理體系,開始步入科技化、規范化、井然有序的法制管理軌道。
安全生產是國家經濟建設的重要組成部分,良好的安全生產環境和秩序是經濟發展的保障。海洋石油工業有著投資大、技術難度高、環境因素復雜、風險大的特點,一旦出了事故,施救工作非常困難;在小小的平台上,集中了幾百套設備和眾多人員,一旦發生爆炸起火,人、物將毀於一旦;作業人員日常接觸的介質不是易燃,就是易爆,稍有不慎,就會造成海洋環境污染、生態環境損害。因此,加重了安全環保的工作責任,必須建立完善健康安全環保管理體系,才能確保海上油氣田安全生產。環境保護貫穿於整個生產過程和生產生活的各個領域,就此建立了完善的健康安全環保機構、安全的法規體系和管理體系,實行全方位、全過程的科學管理。
觀測海洋、檢測海洋,及時進行海冰、台風、風暴潮、地震等特殊海洋環境的預報,是海洋油氣勘探開發生產的不可缺少的條件。為此,開展了廣泛深入的觀測、監測和預報系統研究及綜合、集成、生產應用等工作,形成了海上固定平台水文氣象自動調查系統、海洋環境要素數值模擬分析計算和各種災害監測預報技術,在生產實踐中取得了顯著成效。
四、發展趨勢
隨著全球能源需求的不斷膨脹,陸上大型油田日益枯竭,於是人們逐漸將目光投向海洋,因為那裡有著很多未探明的油氣儲量。盡管過去由於技術不成熟人們對海洋望而卻步,但自深海鑽井平台出現後,人類就開始向幾百米甚至幾千米海洋深處進軍。
隨著海洋鑽探和開發工程技術的不斷進步,深水的概念和范圍不斷擴大。90年代末,水深超過300米的海域為深水區。目前,大於500米為深水,大於1500米則為超深水。研究和勘探實踐表明,深水區油氣資源潛力大,勘探前景良好。據估計,世界海上44%的油氣資源位於300米以下的水域。隨著未來投資的增加,海上油氣儲量和產量將保持較快增長。其中,深水油氣儲量增長尤為顯著。到2010年,全球深水油氣儲量可達到40億噸左右。
面對如此良好的開發前景,我國海洋石油公司也制定了協調發展、科技領先、人才興起和低成本等4個發展策略。盡快提高中國海油科技競爭力無疑是其中重要的組成部分。就海洋石油勘探部分,我國通過建立中國海油地球物理勘探等技術,通過技術創新與依託工程有機地銜接,創造條件使其發揮知識和技術創新的重要作用。天然氣的勘探也需要進一步解決地球物理識別技術、高溫超壓氣田勘探開發技術、非烴氣體分布於工業利用等;深水油田的勘探和開發需要深水地球物理採集和處理、深水鑽完井技術、深水沉積扇研究、深水生產平台等多種技術。
我國海洋深水區域具有豐富的油氣資源,但深水區域特殊的自然環境和復雜的油氣儲藏條件決定了深水油氣勘探開發具有高投入、高回報、高技術、高風險的特點。發展海洋石油勘探技術需要面對如下問題:
(1)與國外先進技術存在很大差距。截至2004年底,國外深水鑽探的最大水深為3095米,我國為505米;國外已開發油氣田的最大水深為2192米,我國為333米;國外鋪管最大水深為2202米,我國為330米。技術上的巨大差距是我國深水油氣田開發面臨的最大挑戰,因此實現深水技術的跨越發展是關鍵所在。
(2)深水油氣勘探技術。深水油氣勘探是深水油氣資源開發首先要面對的挑戰,包括長纜地震信號測量和分析技術、多波場分析技術、深水大型儲集識別技術及隱蔽油氣藏識別技術等。
(3)復雜的油氣藏特性。我國海上油田原油多具高黏、易凝、高含蠟等特點,同時還存在高溫、高壓、高CO2含量等問題,這給海上油氣集輸工藝設計和生產安全帶來許多難題。當然,這不僅是我們所面臨的問題,也是世界石油界面臨的難題。
(4)特殊的海洋環境條件。我國南海環境條件特殊,夏季有強熱帶風暴,冬季有季風,還有內波、海底沙脊沙坡等,使得深水油氣開發工程設計、建造、施工面臨更大的挑戰。我國渤海冬季有海冰,如何防止海冰帶來的危害也一直是困擾科研人員的難題。
(5)深水海底管道及系統內流動安全保障。深水海底為高靜壓、低溫環境(通常4℃左右),這對海上和水下結構物提出了苛刻的要求,也對海底混輸管道提出了更為嚴格的要求。來自油氣田現場的應用實踐表明,在深水油氣混輸管道中,由多相流自身組成(含水、含酸性物質等)、海底地勢起伏、運行操作等帶來的問題,如段塞流、析蠟、水化物、腐蝕、固體顆粒沖蝕等,已經嚴重威脅到生產的正常進行和海底集輸系統的安全運行,由此引起的險情頻頻發生。
(6)經濟高效的邊際油氣田開發技術。我國的油氣田特別是邊際油氣田具有底水大、壓力遞減快、區塊分散、儲量小等特點,在開發過程中往往需要考慮採用人工舉升系統,這使得許多國外邊際油氣田開發的常規技術(如水下生產技術等)面臨著更多的挑戰,意味著水下電潛泵、海底增壓泵等創新技術將應用到我國邊際油氣田的開發中;同時也意味著,降低邊際油氣田的開發投資,使這些油氣田得到經濟、有效的開發,將面臨更多的、更為復雜的技術難題。
高科技是海洋油氣業的重要特徵,海洋油氣業的發展正是我國石油能源產業「科技領先戰略」的最直接體現。只有堅持自主科技創新,才能不斷提高我國海洋油氣業的核心競爭力。2004年以來,我國在海洋石油的勘探新領域和新技術、提高採收率、邊際油田開發、深水油田開發、重質油綜合利用、液化天然氣與化工、新能源開發、海外勘探開發等領域實現了一系列突破。
2008年,中國海油兩項成果獲國家科技進步二等獎。其中一項成果是針對中國南海西部海域所存在的高溫超壓並存、井壁失穩嚴重等世界級重大鑽井技術難題,研發出一套具有自主知識產權的復雜構造鑽井關鍵技術。截至2008年底,這些技術在南海西部海域7個油田以及北部灣盆地、珠江口盆地、瓊東南盆地的探井及評價井共計76口井的鑽井作業中得到推廣應用,並取得了良好效果。鑽井井眼復雜事故率從40%~72%降至5%以下,遠低於國際上20%的統計指標,井眼報廢率也從5%降至0%,不僅節約了可觀的鑽井直接成本,而且加快了邊際油氣田的開發,創造了可觀的經濟效益。該項技術研究與應用大大提高了中國海油的鑽井技術水平,扭轉了之前該海域復雜井作業技術依賴外國石油公司的歷史。
而經過十多年的自主研究,中國海油開發形成了一整套具有自主知識產權的適合海洋石油開發要求的成像測井系統(ELIS)。這是我國自行研製的第一個滿足海上石油測井要求的成套技術裝備。該系統的研發和產業化打破了國外測井設備對我國海上和世界石油測井市場的長期壟斷。截至2008年底,中國海油累計生產裝備10套,總值達5億元人民幣,產品已進入國內外作業市場,年服務收入達3.8億元人民幣,創匯2800萬美元,效益顯著。
同時,中國海油專利申請量和授權量也已進入穩步增長階段,截至2008年底,中國海油累計獲得授權的有效專利達423項,其中發明專利105項。
2008年,中國海油首次獲准承擔國家「973」計劃課題,實現了科學研究層次的新突破。在國家重大科技專項「大型油氣田及煤層氣開發」里,中國海油將承擔6個項目和兩個示範工程。
❷ 科學家用什麼方法尋找海底石油
在海上找石油不同於在尋找陸地油氣田,陸地找油,有時可以根據一些現象,來做出最初的判斷,而海洋石油埋藏在海水覆蓋的海底深處,埋深從幾百里至幾千里,地質勘探人員要通過地球物理勘探等方法,尋找含油氣的盆地和地質的構造,並經過海洋鑽探,才能發現油氣田。
地震勘探是海洋地球物理勘探最經濟有效的勘探方法,地震勘探就是通過工人地震產生地震波,傳播到海底深部的地層中,當地震波碰到岩層界面及產生反射波,並傳回到海洋地震船的接收裝置被記錄下來,經過計算機處理利到地震反射剖面,地球物理人員對地震剖面進行解釋,並編制海洋油氣田的最關鍵的圖線,地震構造圖,能看見是一回事,而能不能看清又是另一回事,為了精確,海洋地震有較為粗放的二維地震,發展到細化的三維地震,三維數據體可展示地質構造各個側面的構造形態,可任意選切不同方向地震剖面,三維地震切片如同醫院的CT掃描,不僅能看清地下構造的細微變化,還能看到沙體的變化,有時還能到油水界面。
❸ 在海上找石油主要有哪些方法什麼叫鑽井平台有哪些類型
在海上找石油不同於在尋找陸地油氣田,陸地找油,有時可以根據一些現象,來做出最初的判斷,而海洋石油埋藏在海水覆蓋的海底深處,埋深從幾百里至幾千里,地質勘探人員要通過地球物理勘探等方法,尋找含油氣的盆地和地質的構造,並經過海洋鑽探,才能發現油氣田.
主要用於鑽探井的海上結構物。上裝鑽井、動力、通訊、導航等設備,以及安全救生和人員生活設施。海上油氣勘探開發不可缺少的手段。主要有自升式和半潛式鑽井平台。
①自升式鑽井平台。由平台、樁腿和升降機構組成,平台能沿樁腿升降,一般無自航能力。1953年美國建成第一座自升式平台,這種平台對水深適應性強,工作穩定性良好,發展較快,約占移動式鑽井裝置總數的1/2。工作時樁腿下放插入海底,平台被抬起到離開海面的安全工作高度,並對樁腿進行預壓,以保證平台遇到風暴時樁腿不致下陷。完井後平台降到海面,拔出樁腿並全部提起,整個平台浮於海面,由拖輪拖到新的井位。
②半潛式鑽井平台 。上部 為工作甲板,下部為兩個下船體,用支撐立柱連接。工作時下船體潛入水中,甲板處於水上安全高度,水線面積小,波浪影響小,穩定性好、自持力強、工作水深大,新發展的動力定位技術用於半潛式平台後,工作水深可達900~1200米 。半潛式與自升式鑽井平台相比,優點是工作水深大,移動靈活;缺點是投資大,維持費用高,需有一套復雜的水下器具,有效使用率低於自升式鑽井平台。
❹ 海底油田很多,該如何才能找到海底油田呢
在深邃的海底,蘊藏著許多石油和天然氣。它們不僅被海水覆蓋,而且還深藏在海底儲油構造里。儲油構造往往是呈倒"V"字型的上穹岩層,天然氣位於最上層,石油在中層,水在最下層。
為了尋找海底石油和儲油構造,科學家每每藉助船上的儀:器進行地球物理勘探。簡單地說,它就像是為地層作一次透視。
最重要最常用的"透視"方法是地震勘探,它利用在船尾拖曳的電纜發出和接收人工地震波。因為地震波在不一樣的地層中傳播速度是不同的,在不一樣地層的界面上就會形成不同的反射。儀器把接收到的反射波加以放大、分析,就可以知道地層中的情況,把儲油構造尋找出來。
另外,物探的"透視"方法還有重力勘探法和磁力勘探法。前者是通過測量地面上各點的重力變化來 探索 地層的情況,後者則是通過測量岩石磁性的變化來了解地層構造。它們也能找出地層中的儲油構造。
儲油構造找到以後,裡面是否有油,有多少油,仍不能完全確定,這時科學家必須通過實地勘探才能知道。因此在進行物探以後,還要進行石油勘探。石油勘探的任務由鑽井船或鑽井平台承擔。在實地,鑽井船將長長的鑽頭伸向海底的儲油構造里,從取出的岩芯的分析結果中,可估算出有多少油或天然氣,然後確定有沒有開采價值。
以前多半使用石油勘探船,它是把鑽探設備安裝在船上來進行鑽探的。由於海上風浪大,船的搖擺往往會使鑽探工作無法進行,勘探的結果會受很大影響。
現在多半使用鑽井平台。一種是自升
式鑽井平台,利用插在海底的樁腿支撐,把平台升至海面以上進行鑽探,鑽探完畢後平台降至海面,拔起插在海底的樁腿,自航或由拖船拖走至新的井位工作。這種自升式鑽井平台因為樁腿的長度有限,所以在較深的海域就無法使用。另一種是半潛式鑽井平台,它由水下浮箱、樁腿和水面上的工作甲板三部分組成。由於海面上20~~30 米處波浪十分微弱,所以整個平台比較平穩,勘探的效果也比較理想;更重要的是它不受水深限制,任何海區都可使用。當然,由於海流和風浪的沖擊,平台也會移動,這就需要用錨纜把它拉住。
經過多口油井的鑽探和岩芯分析,科學家就可以比較准確的得到該海區有多少油氣的數據,確認這個地區是否有開採的價值了。
❺ 海里怎麼取石油
1、海底石油的生產過程一般分為勘探和開采兩個階段。海上勘探原理和方法與陸地上勘探基本相同,也分普查和勘探兩個步驟。方法是以地球物理勘探法和鑽井勘探法為主,其任務是探明油氣藏構造、含油麵源咐積和儲量。普查是從地質調查研究入手,主要通過地震、重力和磁力調查法尋找油氣構造。在普查的基礎上,運用地球物理勘探分析了解海底地下岩層分布、地質構造類型、油氣圈閉情況,從而確定勘探井井位。然後,採用鑽井勘探法取得地質資料,進行分析評價,確定該地質構造是否含油、含油量及開采價值。
2、海底石油的開采過程包括鑽生產井、採油氣、集中、處理、貯存及輸送等環節。海上石油生產與陸地上石油生產不同的是要求海上油氣生產設備體積小、重量輕、自動化程度高、布置集中緊湊。一個全海式的生產處理系統包括:油氣計量、油氣分離穩定、原油和天然氣凈化棗櫻處理、輕質油回收、污水處理、注水和注氣系統、機械採油、天然氣壓縮、火炬系統、貯油及外輸系統等。
3、供海上鑽生產井和開採油氣的工程措施主要有以下幾種:人工島,多用於近岸淺水中,較經濟。固定式採油氣平台,其形式有樁式平台(如導管架平台)、拉索塔式平台、重力式平台(鋼筋混凝土重力式平台、鋼筋混凝土結構混合的重力式平台)。浮式採油氣平台,其形式又可分為可遷移式平台(又稱活動式平台),如自升式平台、半潛式平台和船式平台(即鑽井船);不遷移的浮式平台,如張力式平台、鉸接式平台。海底採油裝置:採用鑽水下井口的辦法,將井口安裝在海底,開采出的油氣用管線直接送往陸上或輸入海底集油氣設施。
4、供凳裂叢開采生產的油氣集中、處理、轉輸、貯存和外運的工程設施包括:裝有集油氣、處理、計量以及動力和壓縮設備的平台。儲油設施,包括海上儲油池、儲油罐和儲油船。海底輸油氣管線。油氣外運碼頭,包括單點系泊裝置和常規的海上碼頭(有固定式和浮式兩種)。
❻ 如何開采海底石油
海上採油可比陸地上苦難的多,海上採油一般是用鑽探船。這種船最早出現是在40年代。船表面上像是一個浮在海面的平台,實際上平台是由支柱固定在海底。在平台上安裝有鑽井。鑽井的形狀和陸地上的一樣。鑽完之後,平台可以卸下,移到新的地方安裝。現在,出現了一種自航式鑽探船,它可以像船一樣航行,在深於200米的海域作業。
❼ 世界海洋油氣勘探技術有什麼
海洋勘探開發始於20世紀初。從那以後,隨著技術的進步,深水的定義在不斷擴大。在1998年以前,只要離開大陸架即水深大於200米,就認為是深海。1998年以後水深擴大到300米,而現在普遍認為水深大於500米為深水。
技術的進步使得鑽井越鑽越深。始於20世紀40年代的海上石油工業用了近30年的時間實現了在100米深水區生產油氣,又用了20多年達到近2000米深的海域,而最近油氣生產已接觸3000米深的水域。尤其在鑽井、浮式生產系統和海底技術方面的改進和創新,大大降低了深水油氣勘探開發的資本支出和作業支出。1998年以來,深水油氣勘探開發的平均資本費用呈下降趨勢,每桶石油的資本支出已從10年前的6美元/桶下降到現在的不到4美元/桶。深水油氣勘探開發項目的綜合成本與淺水項目越來越接近。深水油氣項目的開發周期(從發現到油氣投產)越來越短,20世紀90年代後期發現的油氣田一般在5 ~6年投入生產,而10年前至少需要8年時間。隨著深水基礎設施的不斷完善,開發周期還可能進一步縮短。
深海石油的勘探開發是石油工業的一個重要的前沿陣地,是風險極高的產業。雖然國際上諸如北海、墨西哥灣、巴西以及西非等地深海石油開發已經有了極大的發展,但代價是極高的。與大陸架和陸上勘探鑽井作業相比,深水作業的施工風險高、技術要求高、成本非常昂貴,因而資金風險也極高。
深海油氣資源勘探最直接的風險是極大的施工風險。海洋平台結構復雜、體積龐大、造價昂貴,技術含量高特別是與陸地結構相比,它所處的海洋環境十分復雜和惡劣。風、海浪、洋流、海冰和潮汐等時時作用於平台結構,同時還受到地震、海嘯作用的威脅。在此環境條件下環境腐蝕、海生物附著、地基泥層沖刷和基礎動力軟化結構材料老化、構件缺陷、機械損傷以及疲勞和損傷累積等不利因素都將導致平台結構構件和整體抗力的衰減,影響結構的服役安全度和耐久性。
雖然深水油氣勘探開發的風險很大,但所獲得的回報也很大。淺水油氣田的總儲量雖然仍佔主導地位,但主要是與中東一些特大型油田所佔的比重有關。然而,深水油氣田的平均儲量規模和平均日產量都明顯高於淺水油氣田。因此,盡管深水油田勘探開發費用顯著高於淺水,但由於其儲量和產量高,使得單位儲量的成本並不很高,這才吸引了許多油公司都去深海「尋寶」。
隨著海上油氣開發的不斷發展,海洋石油工程技術發生著日新月異的變化,在深水油氣田開發中,傳統的導管架平台和重力式平台正逐步被深水浮式平台和水下生產系統所代替,各種類型深水平台的設計、建造技術不斷完善。目前,全世界已有2300多套水下生產設施、204座深水平台運行在全世界各大海域,張力腿平台(TLP)最大工作水深已達到1434米,SPAR為2073米,浮式生產儲油裝置(FPSO)為1900米,多功能半潛式平台達到1920米以上,水下作業機器人(ROV)超過3000米,採用水下生產技術開發的油氣田最大水深為2192米,最大鑽探水深為3095米。
與此同時,深水鑽井裝備和鋪管作業技術也得到迅速發展,全世界已有14艘在役鑽探設施具備進行3000米水深鑽探作業能力,第5代、第6代深水半潛式鑽井平台和鑽井船已在建造中。第6代深水鑽井船的工作水深將達到3658米,鑽井深度可達到11000米;深水起重鋪管船的起重能力達到14000噸,水下焊接深度為400米,水下維修深度為2000米,深水鋪管長度達到12000千米。
國際上地震技術發展迅速,先進的計算機大量投入使用,目前可視化、虛擬現實技術等已經初步實現:Landmark公司研製了3DVI和Voxcube等三維體積解釋軟體和立體動畫軟體;Geoquest研製了GeoViz人機交互性三維解釋軟體;Paradigm公司研製了VoxelGeo;DGI公司研製了EarthVision;Photo公司研製了3Dviz三維可視化軟體。
在虛擬現實方面,ARCO公司和Norsk Hydro公司開發建立了沉浸式虛擬現實系統,Texaco公司開發建立了虛擬現實可視廳,Alternate Realities股份有限公司開發建立了可視穹(VisionDome),美國SGI公司建立了一個專門的演示廳,IBM公司開發建立了可以用來再現4D地震油藏模擬現實的虛擬現實系統,斯倫貝謝的Geoquest公司等目前也在開發虛擬現實系統等。
在地震屬性獲取方面,國際上從60年代的直接烴類檢測、亮點,到70年代的瞬時屬性或復數道分析,80年代的多屬性分析,直至90年代的多維屬性(如傾角、方位和相乾等)分析。目前,從地震資料里獲取有關時間、振幅、頻率、吸收衰減等方面的地震屬性已多達70多種,包括了運動學和動力學屬性、幾何屬性以及物理屬性等。
國外地球物理研究關注的熱點:國外石油地球物理勘探以海上地震勘探技術研究最具代表性。一方面墨西哥灣、北海具有典型的勘探復雜性;另一方面美國、英國等國家科技發達、人才濟濟,其地球物理理論與技術水平基本代表國際現狀。墨西哥灣、北海的勘探目標主要是鹽丘及其周邊地層、裂隙油氣藏、老油田剩餘油分布,主要面臨四個理論與技術問題:(1)復雜介質中地震波傳播理論及正演模擬;(2)鹽丘構造的地震成像;(3)信噪比提高與弱信號提取;(4)復雜儲層與油氣識別。圍繞著這三方面,國外地球物理理論技術發展迅速。
❽ 海上石油是如何開採的
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,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。
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
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。
靠油藏本身或用人工補給的能量把石油從井底舉升到地面的方法。19世紀50年代末出現了專門開採石油的油井。早期油井很淺,用吊桶汲取。後來井深增加,採油方法逐漸復雜,分為自噴採油法和人工舉升採油法兩類,後者有氣舉採油法和泵抽採油法(又稱深井泵採油法)兩種。
自噴採油法: 當油藏壓力高於井內流體柱的壓力,油藏中的石油通過油管和採油樹自行舉升至井外的採油方法。石油中大量的伴生天然氣能降低井內流體的比重,降低流體柱壓力,使油井更易自噴。油層壓力和氣油比(中國石油礦場習稱油氣比)是油井自噴能力的兩個主要指標。
油、氣同時在井內沿油管向上流動,其能量主要消耗於重力和摩擦力。在一定的油層壓力和油氣比的條件下,每口井中的油管尺寸和深度不變時,有一個充分利用能量的最優流速范圍,即最優日產量范圍。必須選用合理的油管尺寸,調節井口節流器(常稱油嘴)的大小,使自噴井的產量與油層的供油能力相匹配,以保證自噴井在最優產量范圍內生產。
為使井口密封並便於修井和更換損壞的部件,自噴井井口裝有專門的採油裝置,稱採油樹(見彩圖)。自噴井的井身結構見圖。自噴井管理方便,生產能力高,耗費小,是一種比較理想的採油方法。很多油田都採取早期注水、注氣(見注水開采)保持油藏壓力的措施,延長油井的自噴期。
人工舉升採油法: 人為地向油井井底增補能量,將油藏中的石油舉升至井口的方法。隨著采出石油總量的不斷增加,油層壓力日益降低;注水開發的油田,油井產水百分比逐漸增大,使流體的比重增加,這兩種情況都使油井自噴能力逐步減弱。為提高產量,需採取人工舉升法採油(又稱機械採油),是油田開採的主要方式,特別在油田開發後期,有泵抽採油法和氣舉採油法兩種。
氣舉採油法: 將天然氣從套管環隙或油管中注入井內,降低井中流體的比重,使井內流體柱的壓力低於已降低了的油層壓力,從而把流體從油管或套管環隙中導出井外。有連續氣舉和間歇氣舉兩類。多數情況下,採用從套管環隙注氣、油管出油的方式。氣舉採油要求有比較充足的天然氣源;不能用空氣,以免爆炸。氣舉的啟動壓力和工作壓力差別較大。在井下常需安裝特製的氣舉閥以降低啟動壓力,使壓縮機在較低壓力下工作,提高其效率,結構和工作原理見圖。在油管外的液面被壓到氣舉閥以下時,氣從A孔進入油管,使管內液體與氣混合,噴出至地面。管內壓力下降到一定程度時,油管內外壓差使該閥關閉。管外液面可繼續下降。油井較深時,可裝幾個氣舉閥,把液面降至油管鞋,使啟動壓力大為降低。
氣舉採油法:
氣舉井中產出的油、氣經分離後,氣體集中到礦場壓縮機站,經過壓縮送回井口。對於某些低產油井,可使用間歇氣舉法以節約氣量,有時還循環使用活塞氣舉法。
氣舉法有較高的生產能力。井下裝置簡單,沒有運動部件,井下設備使用壽命長,管理方便。雖然壓縮機建站和敷設地面管線的一次投資高,但總的投資和管理費用與抽油機、電動潛油泵或水力活塞泵比較是最低的。氣舉法應用時間較短,一般為15~30%左右;單位產量能耗較高,又需要大量天然氣;只適用於有天然氣氣源和具備以上條件的地區內有一定油層壓力的高產油井和定向井,當油層壓力降到某一最低值時,便不宜採用;效率較低。
泵抽採油法: 人工舉升採油法的一種(見人工舉升採油法)。在油井中下入抽油泵,把油藏中產出的液體泵送到地面的方法,簡稱抽油法。此法所用的抽油泵按動力傳動方式分為有桿和無桿兩類。
有桿泵 是最常用的單缸單作用抽油泵(圖1),其排油量取決於泵徑和泵的沖程、沖數。有桿泵分桿式泵、管式泵兩類。一套完整的有桿泵機組包括抽油機、抽油桿柱和抽油泵(圖2)。
泵抽採油法 泵抽採油法
抽油機主要是把動力機(一般是電動機)的圓周運動轉變為往復直線運動,帶動抽油桿和泵,抽油機有游梁式和無游梁式兩種。前者使用最普遍,中國一些礦場使用的鏈條抽油機屬後一種(見彩圖)。抽油桿柱是連接抽油機和抽油泵的長桿柱,長逾千米,因交變載荷所引起的振動和彈性變形,使抽油桿懸點的沖程和泵的柱塞沖程有較大差別。抽油泵的直徑和沖程、沖數要根據每口油井的生產特徵,進行設計計算來優選。在泵的入口處安裝氣體分離裝置——氣錨,或者增加泵的下入深度,以降低流體中的含氣量對抽油泵充滿程度(即體積效率)的影響。
泵抽採油法
有桿泵是一個自重系統,抽油桿的截面增加時,其載荷也隨著增大。各種材質製成的抽油桿的下入深度,都是有極限的,要增加泵的下入深度,主要須改變抽油桿的材質、熱處理工藝和級次。根據抽油桿的彈性和地層流體的特徵,在選擇工作制度時,要選用沖程、沖數的有利組合。有桿泵的工作深度在國外已超過 3000m,抽油機的載荷已超過25t,泵的排量與井深有關,有些淺井日排量可以高達400m3,一般中深井可達200m3,但抽油井的產量主要根據油層的生產能力。有桿抽油機泵組的主要優點是結構簡單,維修管理方便,在中深井中泵的效率為50%左右,適用於中、低產量的井。目前世界上有85%以上的油井用機械採油法生產,其中絕大部分用有桿泵。
無桿泵 適用於大產量的中深井或深井和斜井。在工業上應用的是電動潛油泵、水力活塞泵和水力噴射泵。
電動潛油泵 是一套多級離心泵和電動機直接連接的機泵組。由動力電纜把電送給井下的電機以驅動離心泵,把井中的流體泵送到地面,由於機泵組是在套管內使用,機泵的直徑受到限制,所以採取細長的形狀(圖3)。為防止井下流體(特別是水)進入電樞使電機失效,需採取特殊的密封裝置,並在泵和電動機的連接部位加裝保護器。泵的排量受井眼尺寸的限制,揚程決定於泵的級數,二者都取決於電動機的功率。電動潛油泵適用於中、高產液量,含氣和砂較少的稀油或含水原油的油井。一般日排量為100~1000m3、揚程在2000m以內時,效率較高,可用於斜井。建井較簡單,管理方便,免修期較長,泵效率在60%左右;但不適用於高含氣的井和帶腐蝕性流體的井,下井後泵的排量不能調節,機泵組成本較高,起下作業和檢修都比較復雜。
泵抽採油法
水力活塞泵 利用地面泵注入液體驅動井下液壓馬達帶動井下泵,把井下的液體泵出地面。水力活塞泵的工作原理與有桿泵相似,只是往復運動用液壓馬達和換向閥來實現(圖 4)。水力活塞泵的井下泵有單作用和雙作用兩種,地面泵都用高壓柱塞泵。流程有兩種:①開式流程。單管結構,以低粘度原油為動力液,既能減少管道摩擦阻力,又可降低抽出油的粘度,並與采出液混在一起采出地面。②閉式流程。用輕油或水為動力液,用水時要增添潤滑劑和防腐劑,自行循環不與產出的液體相混,工作過程中只需作少量的補充。水力活塞泵可以單井運轉,也可以建泵組集中管理,排量適應范圍寬,從每日幾十到上千立方米等,適用於深井、高揚程井、稠油井、斜井。優點是可任意調節排量,起下泵可不起油管,操作和管理方便。泵效率可達85%以上。缺點是地面要多建一條高壓管線,動力液要處理,增加了建井和管理成本。
泵抽採油法
水力射流泵 帶有噴嘴和擴散器的抽油泵(圖5)。水力射流泵沒有運動零件,結構簡單,成本低,管理方便,但效率低,不高於30~35%,造成的生產壓差太小,只適用於高壓高產井。一般僅在水力活塞泵的前期即油井的壓力較高、排量較大時使用;當壓力降低、排量減少時,改用水力活塞泵。