『壹』 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。
『貳』 你知道如何勘探、採集位於海洋中的油田嗎
石油勘探,就是考證地質歷史,研究地質規律,尋找石油天然氣田。主要要經過四大步驟,即:確定古代的湖泊和海洋(古盆地)的范圍;然後從中查出可能生成石油的深凹陷來;第三步是在可能生油的凹陷周圍尋找有利於油氣聚集的地質圈閉;最後對評價最好的圈閉進行鑽探,查證是否有石油或天然氣,並搞清它有多少儲量。下面對這四個步驟的工作內容作一介紹。(具體的石油勘探技術方法後面有專題論述) 前面已經講到了,石油是在古代的湖泊或海洋的沉積物中生成的,油田也是在這里形成的。因此,確定古湖古海(即古盆地)所在及其范圍當屬是首要的。
確定古湖古海的地質依據,主要是研究岩石和化石(古代保存在地層中的生物遺體或印模、痕跡等)。通過地質家們的研究,地球上的岩石種類極多,但最基本的可以分為三大類,一是火成岩(亦叫岩漿岩),它是由地球深部的岩漿噴發到淺處或地面後,凝固而成的。電視中曾多次報導過現代火山噴發的壯觀場面,因此對這種岩石的來源與形成是好理解的。二是沉積岩,前面在油氣形成問題時,已談到了它的來源與形成過程了,它就是確定古湖古海最主要的物質依據。也就是說,哪裡有沉積岩,哪裡就是古代湖泊或海洋,這是毫無疑問的。三是變質岩,這主要是各種岩石(包括火成岩、沉積岩),在地殼的變遷過程中因經受高溫高壓而改變了原來的性質變成了既堅硬又緻密的另一類岩石。
古湖泊和古海洋又怎樣區別呢?這主要是通過化石來確定和區分的。因為湖泊與海洋的生物特徵是大不一樣的。另外,即使同樣的沉積岩,湖泊和海洋岩石的物理化學性質也是不一樣的。簡單地說,是以當時水的鹹淡來分的,淡水為湖,鹹水為海……。古湖古海的保存狀況對找油找氣的影響十分重要,在後來的地質變遷中,或遭受過風化剝蝕,造成殘缺不全;或遭到火成岩的侵入破壞;或經過嚴重的變質過程等等,這些情況也都要通過對岩石性質和地層保存的完整程度等方面考證其發育過程。 尋找地質圈閉是尋找油田的中心環節。任何一個找油部門對這一工作都是十分重視的。地質圈閉有大有小,有深有淺,形態各異。例如大慶油田的大慶長垣,其圈閉面積達千餘平方公里,是迄今為止我國找到的最大儲油圈閉。當然也有小到不足一個平方公里的,有的單獨的含油圈閉只有一口油井。地質圈閉有的可以部分地露出地面,甚至一座高山即為一個完整的地質圈閉;有的埋藏很深,地表完全看不出來。我國有能力探測到的圈閉埋深,大約在五、六千米深左右,在這個深度以內,用人工地震的方法可以查得比較准確,鑽井也能夠得著。尋找圈閉自然也是一個由淺入深、由大到小的過程,對於深而小的圈閉,找到它當然是很困難的,它要求的技術精度、難度要比一般情況下高的多。找到地質圈閉以後,還要對圈閉進行是否具備儲油條件的研究和評價工作。一般來說,在靠近生油凹陷的地質圈閉,有利於油氣運移進去,成為有希望的油田,而對其他地方的圈閉,評價就要低一些。再則各個圈閉本身的保存是否完整,可儲藏油量的大小等情況也需要進行研究和評價。 對所找到的地質圈閉,裡面是否儲藏著石油或天然氣,在沒有對它進行鑽井驗證之前,一般是很難給以定論的。因此,對地質圈閉進行鑽探,這是尋找油田的最後一個步驟,也是極其重要、極其關鍵的一個步驟。其重要性及關鍵性在於,這個步驟中所採取的一切技術和手段,它都關繫到一個油田能否順利誕生以及它的實際命運問題。
在油田發現史上有不少這樣的情況:一個圈閉本來是充滿了石油的,但因鑽探技術及方法不當,而沒有發現其中的油氣,直到若干年後,人們再次認識,再次鑽探時才證實是個油田;還有的在首次鑽探中就發現了油層,但其中油氣就是出不來或油氣產量很低、結果評價為沒有工業開采價值而棄置一旁,可是以後的重新鑽探或經過一定的技術措施,又噴出了高產油氣流。可見,鑽探是發現油氣田至關重要的一步,它與前面的工作關系,如同十月懷胎與一朝分娩那樣,所以必須十分認真對待。
在盆地內或一個圈閉上第一口或第一批探井應該打在什麼位置,這是要綜合考慮多種資料以後才能確定的。其實,第一口井就找出油田來的可能性是比較小的,如新疆克拉瑪依因為旁邊有黑油山可以看得見,它就是第一號探井生油的。至於我國東部在覆蓋區找油田,就不那麼容易了,大慶油田的第一口出油井是松基3井,說明在此以前至少已有了兩口空井;勝利油田的第一口出油探井是華8井,說明在此之前曾經至少打了7口乾井;大港油田是在打了近20口探井以後才發現的;任丘油田的第一口出油井是任4井,在它以前,曾經有5口以上的井落了空。當然,確定探井井位也不是無章可循、完全盲目的,簡單而言,以找油為目的的探井(另有以探明地層為目的的井稱之為基準井或參數井)總是盡可能定在圈閉的最高位置,其理由就是油和氣總是浮在水的上面。這里的所謂高是指含油層的「高」。地質結構十分復雜,因而「高」也不是絕對的高,形象地比喻:如果要鑽探的圈閉象個反扣著的碗或盆,第一口探井就定在拱起的碗或盆底上;如果這個圈閉象一條豎放著的大魚,第一口井位就定在其脊背的高處;如果圈閉象一塊傾斜的板(克拉瑪依),探井就定在它的上方。也有極少的例外,比如一般人的頭發都在頭頂上最密,但禿頂者卻在頭部的周圍才有頭發,如果一定要在頭頂去剪發,只會徒勞無益,新疆准噶爾盆地就有這樣的實例,五十年代在其最高處打成了一口探井,一無所獲,到了八十年代又在四周較低處打井,卻出了油,用「禿頂」周圍的頭發來比喻,確有相似之處。也有確實在「盆底」找到油的,猶如炒菜的鍋里放點油,它不可能停在鍋沿上,這是因為這里的地層里幾乎沒有水,石油不佔密度差的優勢浮起來,只好「沉底」了,這種實例很少,所以「高處找油」仍然是首先應當遵循的准則。
當一個地質圈閉經鑽探後,有一口井獲得了有工業開采價值的油氣流,這就算是找到了一個油田。但是,還必須進一步把這個油田的具體范圍和出油能力搞清楚。因此,在鑽探過程中發現油氣之後,就應立即查清油層的層數、深度、厚度,並要搞清油層的岩性和其他物理性質,還要對油層進行油氣生產能力的測試和原油性質的分析。然後再進行擴大鑽探,進一步探明圈閉含油氣情況,算出地下的油氣儲藏量有多少。這樣,對單獨個油田來說,它的初步勘探工作就算結束了。
最後這里還需加以說明的是,在實際尋找油田的工作中,這個步驟不可能絕然分開進行,而總是相互聯系、交錯進行的。找有利生油凹陷的過程中,往往也同時就找到了地質圈閉;在找地質圈閉過程中,也會發現新的沉積地層或新的生油凹陷;在鑽探圈閉時,也會發現新的生油層和儲集層,以致給人們增加許多新的認識。總的來說,尋找油田的過程,一方面是人們對地下情況不斷積累資料、深化認識的過程,一方面又是找油技術不斷進步的過程。
『叄』 如何勘探、採集位於海洋中的油田
如果某國政府想開採石油。資源國政府,在缺乏沒有相應的技術實力、管理水平的情況下。往往會與國際油公司合作,最早的時候是把地租給別人(租讓制),自己收稅、收租金外一概不管,後來學乖了,成立國家石油公司與國際有公司合作,簽署產量分層協議(Proction Sharing Contract),利用別人的資本、技術與管理優勢的同時,保留了礦產的所有權。再後來,翅膀更硬了,資源國政府對石油這一寶貴戰略資源也越來越重視起來,提出了風險服務合同,不以產量分成支付酬勞,直接給錢,招標投標價低者得,愛干不幹。資源國政府是老闆,國際油公司是總承包商,當然還有更苦逼的打工的,那就是技術分包商,譬如物探公司、鑽探公司等等。既然合同准備好了,那就可以找技術公司開幹了。當然,從勘探到開發,再到生產是一個漫長的流程,不是今天挖個洞明天就可以冒油。
前期需要獲取必要的地質資料。地球物理公司能夠提供物探採集、處理解釋,甚至地球化學分析服務,鑽探公司繼而鑽井、測井,獲取更詳細的第一手地層資料,確認該油田是否具有商業開采價值。進入實質性的開發階段後,鑽井公司會根據設計好的開發方案打井,地面建設公司會讓一個油田初具規模,正式投產後採油公司會進行設備維護,並運用科學的開發方案盡可能提高石油產量。
『肆』 海上石油鑽井是什麼
海上石油鑽井是在大陸架海區,為普查勘探海底石油和天然氣而進行的鑽探工程。鑽探深度一般為幾千米。目前,最深的海上石油鑽井可達6000多米。
海洋石油鑽井與陸地相比,主要有四點不同:一是如何在水面之上平穩地立起井架,並要經受得住風浪的襲擊;二是在轉盤至海底之間,如何建立一個特殊的井口裝置,把海水與井筒隔絕開來;三是海洋鑽井直井少斜井多,在海上鑽井,必須有保證鑽機等鑽井設備正常工作的海洋鑽井平台;四是海洋鑽井費用高,要比陸上鑽井高3~10倍。
海上鑽井裝置按其結構特點可分為固定式和移動式兩類。前者包括樁基式平台和重力式平台兩種(圖6.5);後者又分為座底式平台和浮動式平台。座底式平台包括自升式平台和沉浮式平台;浮動式平台包括浮式鑽井船和半潛式鑽井平台兩種。在使用浮動式鑽井平台鑽井時,平台井口和海底井口是固定不動的。這種井口裝置類似於陸上鑽井導管的加長,用以隔絕海水,連接海底井口和平台井口,造成鑽井液返回的通路。這種固定不動的井口導管,可以用打樁的辦法打入海底一定深度,或者在海底鑽出一定深度的井眼,然後下入導管,並與平台基礎構架緊固在一起,從而達到能夠正常鑽井的要求。
在使用浮動式平台鑽井時,井口裝置就比較復雜。由於海水的運動,整個鑽井裝置就會發生升降、平移、搖擺活動。這樣,平台井口與海底井口之間,即產生相對運動。因此,這種井口裝置必須裝有能夠伸縮和彎曲的部件,也能隨著水面和水下兩個井口的相對運動而活動著,否則就不能適應正常鑽井的需要。
圖6.5海上鑽井平台
這種井口裝置,主要由三個系統組成。
(1)導引系統。包括井口盤、導引架以及導引繩張緊機構等。導引系統的作用是引導井口裝置和其他部件對正,以便安裝和拆卸;引導鑽具和其他下井工具進入海底井口。
(2)防噴器系統。海上鑽井的安全防火是非常重要的。為了安全鑽井,一般要求裝有三個防噴器:一個鑽桿防噴器,一個全閉式防噴器,一個萬能防噴器;或者用兩個鑽桿防噴器,一個全閉式防噴器。防噴器開關閘門安裝在近海海底的水域中,不在平台上,所以必須遙控。在鑽井過程中,因為每次固井要換井口,或因改變鑽具尺寸需要換防噴器芯子等。為了拆裝方便迅速,而且當水深超過潛水員的潛深能力時,仍能准確拆裝,所以需要有遙控連接器或快速接卸器等部件。
(3)隔水管系統。隔水管系統裝在防噴器的上部,由隔水管、伸縮隔管、變曲接頭和隔水管張緊器等組成。其作用是隔絕海水,導引鑽具入井,形成鑽井液迴路,並且承受浮動平台的升降、平移運動。其中伸縮隔管和彎曲接頭就是分別解決升降、平移運動的裝置。隔水管張緊器是防止隔水管在海浪、潮流的作用下產生彎曲,以免影響它的壽命和工作。因此,要有較大的張緊力來維持隔水管正常的工作狀態。
以上三個系統的完整裝置,就構成了海洋鑽井特殊的水下井口裝置。
『伍』 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。
『陸』 海上石油怎麼勘探
海上石油物理勘探一般是在海洋調查船上裝備特別的儀器設備,來發現有利於石油聚集的地層和構造。最常用的辦法是採用重力勘探,磁力勘探和地震勘探。這些方法只能間接地確定海洋石油在海洋中的位置,究竟海底是否有石油,儲量有多大,還必須通過海上鑽探這種直接的方法才能證實。
『柒』 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。
『捌』 如何在海上開採石油
海上開採油氣的工程措施主要有以下幾種。
1、人工島,多用於近岸淺水中,較經濟。
2、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)。
3、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。
4、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。
(8)石油勘探船怎麼操作擴展閱讀:
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所不同的是要求海上油氣生產設備體積小、重量輕、高效可靠、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。
供開采生產的油氣集中、處理、轉輸、貯存和外運的工程設施:
1.裝有集油氣、處理、計量以及動力和壓縮設備的平台。
2.貯油設施,包括海上儲油池、儲油罐和儲油船。
3.海底輸油氣管線。
4.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)。