石油開采
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石油開采是指將深埋在地下的流體礦物挖掘出來,運用到工業生產、日常生活中,為人們生活提供能量便利。油氣驅動是石油開采慣有的生產方式之一,它包括水驅油藏、溶解氣驅、彈性水驅、氣頂驅、重力驅等五部分,通過先進技術,利用人工手段,將地下石油舉升起來,經一道道過濾、分離工序,最終轉化成重要的能源。
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。美國和俄羅斯在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繫。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誌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係為標誌。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註水開采技術。在蘇聯廣泛採用了早期註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,以電子電腦和現代科學技術廣泛用於油、氣田開發為標誌,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佈置井位和開發工作;
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、水的分佈情況,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錶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(試驗和開發了除註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,在很大程度上得到瞭解決;
⑥向油層註蒸汽,熱採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。
石油開采與一般的固體礦藏相比,有三個顯著特點:
①開采的對象在整個開采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,油氣田開采的整個過程是一個不斷瞭解、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,對油氣藏中情況的瞭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。
- 石油開采的程式
在整個的石油系統中分工也是比較細的:
- 物探。專門負責利用各種物探設備並結合地質資料在可能含油氣的區域內確定油氣層的位置;
- 鑽井。利用鑽井的機械設備在含油氣的區域鑽探出一口石油井並錄取該地區的地質資料;
- 井下作業 利用井下作業設備在地面向井內下入各種井下工具或生產管柱以錄取該井的各項生產資料,或使該井正常產出原油或天
然氣並負責日後石油井的維護作業;
- 石油開采的技術
1.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、水在油藏中分佈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。
2.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,鑽井工程往往要占總投資的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、註入井、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。
3.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。對註入井來說,則是提高註入能力。
4.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。使井中採出的油、氣、水等混合流體,在礦場進行分離和初步處理,獲得儘可能多的油、氣產品。水可回註或加以利用,以防止污染環境。減少無效損耗。