‘壹’ 美国原油产量
3.2.1.1 原油总产量
美国是世界现代石油工业的发祥地，也是世界上最主要的石油生产国之一。经过近150年的勘探和开发，美国本土资源探明程度和采出率均较高。1952年之前，美国的原油年产量还占世界年产量的50%以上，但随着其他国家的产量逐渐增加，美国原油产量在世界产量中所占的比例也逐渐降低，到20世纪70年代初，所占比例已降至20%以下。虽然目前美国的油气产量仍排在世界前列，但由于受到国内能源政策影响及资源情况的限制，从20世纪70年代达到产量高峰之后，原油产量开始下降(图3.13)。2004年，美国的原油产量为2.71亿吨，占世界产量的7.54%，累计产量占世界累计产量的19.6%，居世界第三位。
20世纪初期是美国原油生产大发展的时期。沿东部的阿巴拉契亚山脉到西部的落基山脉，原油生产基地从北向南，从东向西，不断扩展。俄亥俄、印第安纳、堪萨斯、俄克拉何马、得克萨斯和加利福尼亚等州先后进入了产油州的行列。在这期间，原油产量迅猛增加。1901年，美国的原油产量为0.09亿吨，占世界原油总产量的41%；到1918年，产量已增至0.46亿吨，比1901年增长了4倍，占世界原油总产量的比例上升到70.69%，美国成为当时世界上的最大产油国；到1926年，美国原油产量已超过1亿吨。
20世纪30年代，由于严重的经济危机，油价一度跌至1美圆以下，美国的原油产量相应受到了较大的影响而下跌。随着经济危机影响逐步减弱，原油产量重新呈现出上升的趋势，虽然中间有所波动，但是在达到20世纪70年代的产量高峰之前，美国的原油产量总体上保持着上升的趋势。1940～1970年之间的年均产量增长率约为3.5%。
1970年，美国的原油产量达到4.8亿吨，但在接下来的6年里，原油产量以2.7%的速度递减，到1976年，已降至4.06亿吨。从1977年开始，美国原油的产量出现反弹，这种上升的趋势一直持续到1985年，平均水平维持在4.31亿吨。从1986年开始，美国的原油产量恢复递减的趋势。在1986～1999年间，美国原油产量平均递减率达到2.9%，但是在2000～2004年期间，美国的原油产量递减速度降低，平均递减率仅为0.16%。
图3.16 美国EOR产量与重油产量
‘贰’ 美国现在也成为了石油输出大国，其页岩油的技术已经发展成熟了吗
目前来说，美国的岩油技术已经算很成熟了，在上世纪90年代美国突破了页岩气开采技术，主要是用水裂法开采页气能够从中提炼出油来。
所以说，美国在之前一直是从加拿大、委内瑞拉等国进口石油以及天然气等能源，但近些年来，美国除了自己生产的石油、天然气自给自足之外，还能够出口，这不得不说是一个很大的跨越。
‘叁’ 为什么页岩油只有美国成功
页岩油只有美国成功是因为美国是用水裂法来开采的，成熟的技术，但对环境污染太大，不适合中国，因为中国同样缺水。目前我们已经找到另一种开采方法，不过目前只批准了一个油田开采，不知道是技术不成熟，还是成本原因，没有大规模开采。
页岩油也是石油的一种，它的用处和石油差不多，属于石油的一种，只不过它的存在方式和普通石油有所区别，它主要分布在岩层系中，是以页岩为主的石油，通俗点来说页岩油就是岩石层里面的石油。
页岩油的利弊
页岩油和普通石油不同，对开采技术的要求也不同，目前只有美国能大批量的开采页岩油，而我们中国只有少数，主要还是依赖进口。另外这种石油也是最难开采的石油之一，首先开采页岩油用到的技术是：水平井和分段压裂技术。
这种开采技术需要大量的淡水资源，而我们中国本来就是淡水资源比较少的国家，很多地区缺水都非常严重，如果大量开采页岩油，就会造成国内淡水资源更加匮乏，到时候后果会更严重。
其次开采页岩油需要先进的技术，这方面不仅缺乏技术更缺乏经验，相比起美国用的发达技术，我们中国目前都还不具备。
如果我们一味的和发达国家买技术和设备来开采，只会大大的增加开采成本，与其花大价钱买技术设备，那还不如直接跟国外买。总的来说就是中国目前开采技术还不够先进，无法大量开采出页岩油。
‘肆’ 油田注水开发技术是什么
在采油过程中，仅利用地层天然能量进行采油，称为“一次采油”。一次采油也被称为“能量衰竭法采油”，采收率一般只能达到15%左右，大部分油气仍残留在油层中。为保持和提高地层能量，提高地层中油气采收率，人们采用油田注水开发技术。
向油层注水，保持或提高地层能量，提高油气采收率的采油方法，早在20世纪20年代美国就已工业化应用。苏联于1946年第一次在杜依玛兹油田采用早期注水、保持油层压力的开发方法。在这期间注水开发的油田越来越多。1936年美国采用注水开发的区块只有846个，到1970年就发展到9000个以上。我国最早大量注水的油田是克拉玛依油田，现各主要油田都采用了注水开发方式。因此，注水已成为世界范围内油田开发的主要手段。
一、油田注水时间的选择
（一）不同时间注水油田开发的特点
不同类型的油田，在油田开发的不同阶段注水，对油田开发过程的影响是不同的，其开发结果也有较大的差异。
1．早期注水
早期注水的特点是在地层压力还没有降到饱和压力之前就及时进行注水，使地层压力始终保持在饱和压力以上。由于地层压力高于饱和压力，油层内不脱气，原油性质较好。注水以后，随着含水饱和度增加，油层内只是油、水两相流动，其渗流特征可由油水两相渗透率曲线所反映。
早期注水可以使油层压力始终保持在饱和压力以上，油井有较高的产能，有利于保持较长的自喷开采期。由于生产压差调整余地大，有利于保持较高的采油速度和实现较长的稳产期。但这种注水方式使油田投产初期注水工程投资较大，投资回收期较长。所以，早期注水方式不是对所有油田都是经济合理的，尤其对原始地层压力较高而饱和压力较低的油田更是如此。
2．晚期注水
油田开发初期依靠天然能量开采，在没有能量补给的情况下，地层压力逐渐降到饱和压力以下，原油中的溶解气析出，油藏驱动方式转为溶解气驱，导致地下原油黏度增加，采油指数下降，产油量下降，气油比上升。如我国某油田，在地层压力降到饱和压力以下后，气油比由77m3/t上升到157m3/t，平均单井日产油由10t左右下降到2t左右。
在溶解气驱之后注水，称晚期注水，在美国称“二次采油”。注水后，地层压力回升，但一般只是在低水平上保持稳定。由于大量溶解气已跑掉，在压力恢复后，也只有少量游离气重新溶解到原油中，溶解气油比不可能恢复到原始值。因此，注水以后，采油指数不会有大的提高。由于油层中残留有残余气或游离气，注水后可能形成油、水两相或油、气、水三相流动，渗流过程变得更加复杂。这种方式的油田产量不可能保持稳产，自喷开采期短，对原油黏度和含蜡量较高的油田，还将由于脱气使原油具有结构力学性质，渗流条件更加恶化。
晚期注水方式初期生产投资少，原油成本低。原油性质较好、面积不大且天然能量比较充足的中、小油田可以考虑采用。
3．中期注水
中期注水介于上述两种方式之间，即投产初期依靠天然能量开采，当地层压力下降到低于饱和压力后，在气油比上升至最大值之前注水。此时油层中将由油、气两相流动变为油、气、水三相流动。随着注水恢复压力，可以有两种情形：
一种情形是地层压力恢复到一定程度，但仍然低于饱和压力。在地层压力稳定条件下，形成水驱混气油驱动方式。据室内模拟和国外文献介绍，如果地层压力低于饱和压力15%以内，此时从原油中析出的气体尚未形成连续相，这部分气体有一定驱油的作用，并由于油—气间的界面张力远比油—水界面、油—岩石界面的张力小，因而部分气泡位于油膜和岩石颗粒表面之间。这对亲油岩石来说，可破坏岩石颗粒表面的连续油膜，有助于提高最终采收率。
另一种情形就是通过注水逐步将地层压力恢复到饱和压力以上。此时，脱出的游离气可以重新溶解到原油中，但天然气组分的相态变化是不可逆过程。当提高压力时，脱出的游离气重新完全溶解所需的压力为溶解压力。显然，溶解压力大于饱和压力。此外，在利用天然能量开采阶段，部分溶解气逸出。因此，即使地层压力恢复到饱和压力以上，溶解气油比和原油性质都不可能恢复到初始情况，产能也将低于初始值。在地层压力高于饱和压力条件下，如将井底流压降至饱和压力以下，尽管采油指数较低，但由于采油井的生产压差大幅度提高，仍可使油井获得较高的产量和较长的稳产期。
中期注水的特点是初期投资少，经济效益好，也可能保持较长稳产期，并不影响最终采收率。地饱压差较大、天然能量相对较大的油田比较适用于中期注水。
（二）选择注水时机应考虑的因素
1．油田天然能量的大小
要确定油田合理的注水时间，就要研究油田天然能量的大小，研究这些能量在开发过程中可能起的作用。总的原则是：在满足油田开发要求的前提下，尽量利用油田的天然能量，尽可能减少人工能量的补充。如有的油田边水很活跃，边水驱动能满足油田开发的要求，就没有必要采用人工注水的方法开发；有的油田原始地层压力与饱和压力相差很大，有较大的弹性能量，也就没有必要采用早期注水。
2．油田的大小和对油田产量的要求
不同油田由于自然条件和所处位置的不同，对油田开发方针和产量也是不同的。小油田，由于储量少、产量不高，一般要求高速开采，不一定追求稳产期，因此也就没有必要强调早期注水。大油田，对国家原油产量的增长起着很大的作用，对国民经济及其他部门的布局和发展有着很大的影响，因此要求大油田投入开发后，产油量逐步稳定上升，在油田达到最高产量后，还要尽可能地保持较长时间的稳产，不允许油田产量出现较大的波动。要确保这个目标的实现，一般要求进行早期注水。如前苏联第二巴库油田大部分是采用早期注水开发。20世纪70年代以后投入开发的西西伯利亚油区的一些大油田也是采用早期注水开发的。如萨马特洛尔油田，1969年4月投入开发，同年10月就开始注水，当年采油140×104t，到1975年产量达到8700×104t，1976年采油速度就达到2%，1980年产量为1.52×108t，地层压力始终保持在原始地层压力附近。
3．油田的开采特点和开采方式
自喷开采的油田，就要求注水时间相对早一些，压力保持的水平相对高一些。原油黏度高、油层非均质性严重、自喷很困难、只能采用机械方式采油的油田，地层压力就没有必要保持在原始地层压力附近，不一定采用早期注水开发。原始油层压力与静水柱压力之比高于1.3以上的油田，即使自喷开采，保持压力的界限也可以比原始压力低，因此注水时间也可以推迟。
总之，注水时间的选择是一个比较复杂的问题。我们既要考虑到油田开发初期的效果，又要考虑到油田中后期的效果，必须在开发方案中进行全面的技术论证，在不影响油田开发效果和完成国家任务的前提下，适当推迟注水时间，可以减少初期投资，缩短投资回收期，有利于扩大再生产，取得较好的经济效益。
二、油田注水方式
油田注水方式是指注水井在油田上所处的部位和注水井与采油井间的排列关系。
采用人工注水开发的油田，油井之间、注水井之间、油井与注水井之间都存在着严重的相互干扰。因此，我们必须深入研究油层性质和构造条件，确定合理的注采井网，进行合理的配产配注。这是油田注水开发中最突出、最关键的一个问题。
油田注水方式可分为边缘注水、切割注水、面积注水和点状注水四种，油田应结合地质条件、流动特征以及开发的要求选择最佳的注水方式。
（一）边缘注水
边缘注水的条件是：油田面积不大，构造比较完整，油层稳定，边部和内部连通性好，油层流动系数（有效渗透率×有效厚度／原油黏度）较高。特别是钻注水井的边缘地区要有较高的吸水能力，能保证压力的有效传递，使油田内部能收到良好的注水效果。边缘注水根据油水过渡带的油层情况又可分为缘外注水、缘上注水和缘内注水三种。
1．缘外注水
缘外注水又称边外注水。这种注水方式要求含水区内渗透率较高，注水井一般与等高线平行，分布在外油水边界以外，如图6-8所示。它的优点是相当于将供给边线移近到油藏开发区，可保持或提高新供给边线的压力。
世界上用这种注水方式开发比较成功的油田，如前苏联的巴夫雷油田，面积为80km2左右，平均有效渗透率为0.6μm2，油层比较均匀而稳定，边水活跃。采用边外注水后，油层平均压力稳定在13.73～15.70MPa之间。在注水后的5年内，石油日产量基本稳定，年采油速度为可采储量的6%左右。我国老君庙油田，面积较小，并有边水存在，在开发初期，L油层和M油层均采用缘外注水方式。
2．缘上注水
当油田在油水外缘以外的区域渗透性差时，不宜缘外注水，而将注水井部署在油水外缘上或在油藏以内距油水外缘不远的地方，即缘上注水，如图6-9所示。
图6-8缘外注水
图6-13面积注水
什么样的油田，选用什么样的面积注水，并无固定的格式。一般说来，油层连通性不好，而又要加速开采，这时注水井就应该多，可采用四点法或反九点法；反之则采用七点法井网开采。在油田开发初期，注水井应少些，到了晚期，注水井数就应适当增多。面积注水方式适用的条件如下：
（1）油层分布不规则，延伸性差，多呈透镜状分布，用切割注水不能控制注入水，不能逐排地影响生产井。
（2）油层渗透性差，流动系数低，切割注水时注水推进的阻力大，采油速度低。
（3）油田面积大，构造不够完整，断层分布复杂。
（4）适用于油田后期的强化开采以提高采收率。
（5）油层具备切割注水或其他注水方式，但要求达到更高的采油速度时也可用面积注水方式。
与切割注水相比，面积注水方式对油层分布适应性要广些，采油速度要高些，但切割注水方式调整的灵活性要大些。
（四）点状注水
点状注水是指注水井零星地分布在开发区内，常作为其他注水方式的一种补充形式。
‘伍’ 油田的开发方式有哪些
随着石油科学和开采技术的发展，油田开发方式也在不断进步。在19世纪后半叶和20世纪初，主要以消耗天然能量的方式进行开发油田。直到20世纪三四十年代，人工注水补充能量的开发方式才逐步发展起来，成为石油开发史上的重大突破。但是，目前并不是所有的油田都采用注水开发，而是有多种开发方式，归纳起来有以下几种。
一、利用天然能量开发利用天然能量开发是一种传统的开发方式。其优点是投资少、成本低、投产快。只需按照设计的生产井网钻井，无需增加采油设备，石油依靠油层自身的能量就可流到地面。因此，它仍是一种常用的开发方式。其缺点是天然能量作用的范围和时间有限，不能适应油田较高的采油速度及长期稳产的要求，最终采收率通常较低。利用天然能量开发可分为以下几种方式。
1.弹性能量开采油层弹性能量的储存和释放过程与弹簧的压缩和恢复相似。油层埋藏在地下几百米至几千米的深处。开发前油层承受着巨大的压力，因此在油层中积蓄了一定的弹性能量。当钻井打开油层进行采油时，油层的均衡受压状态遭到破坏。油层岩石颗粒和孔隙中的液体因压力下降而膨胀，将部分原油推挤出来，流向井底喷至地面。随着原油的不断采出，油层中压力降低的范围不断扩大，压力降低的幅度不断增加，油层中的弹性能不断减少。一般的砂岩油藏，靠弹性能量仅能采出地下储量的1%～5%。
2.溶解气能量开采在日常生活中经常可见到这样一种现象，当打开汽水或啤酒瓶盖时，汽水或啤酒会随着气泡一起溢出瓶口。这是因为在制造汽水、啤酒时，加压使汽水、啤酒中溶解了一定数量的二氧化碳气体。当打开瓶盖时，瓶内压力下降，二氧化碳的溶解度减小，很快从汽水、啤酒中分离出来，同汽水、啤酒一起涌出瓶口。溶解气能量开采就是利用这个原理。打开油层开始采油后，油层压力降低。当其压力低于饱和压力时，在高压下原来溶解在原油中的天然气就分离出来，以自由的气泡存在。在向井底流动的过程中，由于压力越来越低，气泡体积不断膨胀，就沿着油层把原油推向井底。
在利用溶解气能量的开采过程中，由于气体比原油容易流动，往往是气体先溢出来。溶解在原油中的天然气量大幅度减少使原油变得越来越稠、流动性越来越差。当油层中溶解的天然气能量消耗完后，油层中还会留下大量的原油。因此，只依靠溶解气能量开采，一般只能采出原始储量的百分之十几。
3.气顶能量开采有些油田在油层的顶部存在气顶。油田投入开发后，含油区的压力将不断下降。当这一压力降传递到气顶时，将引起气顶发生膨胀，气顶中的气体就会侵入到储存原油的孔隙中，将原油驱向生产井井底。
4.水压驱油能量开采水压驱油分为边水驱动和底水驱动两种形式，如图4-11所示。无论是边水驱动还是底水驱动，地下油层必须与地面水源沟通，开采时才能得到外来水源的补充。如果油田面积小、水压驱动条件好、水的补给量与采出的油量平衡，那么在开采过程中油田的产油量和地层压力就可以在较长时间内保持稳定，可以获得较好的油田开采效果和较高的最终采收率。但实际中绝大多数天然水压驱动的油田，外界水源的补给都跟不上能量的消耗，因此开采效果不很理想。
表4-2不同面积井网的井网参数
早期进行面积注水开发时，注水井经过适当排液即可转入注水，并使油田投入全面开发。这种注水方式实质上是把油层分割成许多小单元。一口注水井控制一个单元，并同时影响周围的几口油井。而每口油井又同时在几个方向上受注水井影响。显然，这种注水方式的特点是采油速度较高，生产井容易受到注入水的充分影响、见水时间早。
采用面积注水方式的条件是：第一，油层分布不规则，多呈透镜状分布；第二，油层的渗透性差,流动系数低；第三，油田面积大,构造不够完整,断层分布复杂；第四，可用于油田后期的强化采油，以提高采收率；第五，虽然油田具备切割注水或其他注水方式的条件，但为了达到更高的采油速度，也可采用面积注水方式。
2.人工注气人工注气是在油田开发过程中，用人工方法把气体注入油层中，以保持和提高油层压力。人工注气分为顶部注气和面积注气。顶部注气就是把注气井布置在油藏的气顶上，向气顶中注气以保持油层压力；面积注气是根据需要按某种几何形状在油田的一定位置上部署注气井和采油井，进行注气采油。
三、开发方式的选择对于具体油田，开发方式的选择原则是：既要合理地利用天然能量又要有效地保持油藏能量，确保油田具有较高的采油速度和较长的稳产时间。为此，我们必须进行区域性的调查研究，了解整个水压系统的地质、水文地质特征和油藏本身的地质—物理特征，即必须了解油田有无边水、底水，有无水源供给区，中间是否有断层遮挡和岩性变异现象，油藏有无气顶及气顶的大小等。
当通过预测及研究确定油田天然能量不足时，则考虑向油层注入水、气等驱替工作剂。
注入剂的选择与储集层结构及流体性质有密切关系。当储集层渗透率很低时，注水效果通常较差，油井见效慢。若储集层性质均匀、渗透性好、水敏性粘土矿物少、原油粘度低，注水开发效果就好。当断层或裂隙较多时，注入流体可能会沿断裂处窜入生产井或非生产层。因此，必须搞清断层的走向和裂隙的发育规律，因势利导，以扩大注入剂的驱替面积。
开发过程的控制，即开发速度也会对驱动方式的建立产生重大影响。开发速度过大，由于外排生产井的屏蔽遮挡作用，往往使内部油井难以见效。也可能造成气顶和底水锥进、边水舌进，影响最终采收率。开发速度过小又满足不了对产量的要求。
实施人工注水、注气还要考虑注入剂的来源及处理问题。注水必然要涉及水质是否与储集层配伍以及环保等问题。注入冷水、淡水可能会对地下温度、原油物性及粘土矿物产生影响。因而需要考虑是否要加添加剂、是否要进行加热预处理等。
显然，向油层注入驱替剂会增加油田的前期投资、设备和工作量。因此，需要对采取该措施所能获得的采收率和经济效益进行预测。
人们最初向油层注水，是当油田开采了相当长的时间，天然能量接近枯竭的时候，为了进一步采出油层中剩余的原油而进行的。这种做法称为晚期注水。在长期的油田开发实践中，人们发现保持油层压力越早，地下能量损耗就越少，能开采出的原油也就越多。于是就有意识地在油田开发初期向油层注水以保持压力，这种方法叫早期注水。目前，世界上许多油田都采用了早期注水。我国的大庆油田，在总结了国内外油田开发经验和教训的基础上，根据本油田的特点，在油田开发初期就采用了边内切割注水保持油层压力的开发方式。生产实践表明：由于油层压力保持在一定水平上，油层能量充足，油田产量稳定。
由于水的来源广、价格便宜、易于处理，而且水驱效果一般比溶解气驱等驱动方式好，我国有条件的油田都采用注水方式开发，并取得了显着的经济效益。它是我国现阶段科技水平的产物，今后有待于进一步发展。此外，为了实现有效注水，还应采取多方面的措施，尤其是工程工艺方面的措施，以提高水驱效果。
总之，人工保持油层压力的方法，要根据油田的具体情况来确定。
‘陆’ 促进石油大规模工业化开采的原因是什么
从1859年开始。
1859年，美国人德雷克在宾夕法尼亚州钻成第一口具有现代意义的油井——德雷克井，标志着近代石油工业的开始。
最初的石油工业发展可以分为两个时期，一个为煤油时期。一个为汽油时期(动力时期)。煤油时期大约是1860~1900年，这一时期煤的主要用途是照明和民用燃料。19世纪六七十年代，美国石油工业从勘探、开采、炼制加工、储运到销售。已经形成了完整的产业链并迅速发展起来。
(6)美国石油用什么开采的扩展阅读：
19世纪石油工业的发展缓慢，提炼的石油主要是用来作为油灯的燃料。20世纪初随着内燃机的发明情况骤变，迄今为止石油是最重要的内燃机燃料。尤其在美国在德克萨斯州、俄克拉何马州和加利福尼亚州的油田发现导致“淘金热”一般的形势。
1910年在加拿大（尤其是在艾伯塔）、荷属东印度、波斯、秘鲁、委内瑞拉和墨西哥发现了新的油田。这些油田全部被工业化开发。