石油工业概论ppt课件.ppt

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1、石油工业概论主讲：赵东风,石油工业概论内容简介,本课程主要内容1、绪论 2、石油地质3、石油勘探、4、钻井工程5、采油工程6、石油及其产品的储存和集输,第一章 绪论,1.1 什么是石油？定义 石油是气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然的产状；原油是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常温和常压条件下呈液态。原油中也含有一小部分液态的非烃组分。天然气也是石油的主要类型，呈气相，或处于地下储基层时溶解在原油中。天然气在常温和常压条件下呈气态。天然气内也含有一小部分非烃组分。Petroleum（拉丁文：petra 和 oleum）德国人乔治拜耳1556提出Crude oil 原油石油实质上是碳氢

2、化合物的复杂混合物。,1.2 石油的用途（1）作能源 原油经过加工可制得汽油、煤油和柴油等，用作汽车、火车、坦克、飞机、船只、锅炉、卫星、原子弹、导弹的燃料。（2）作化工原料 化肥、塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、合成洗涤剂、燃料、炸药的原料。一座年产万吨的合成纤维厂，相当于30万亩棉田一年生产的棉花。（3）作润滑剂 一切机器，都需要润滑，减少磨损。许多种润滑油都是从石油中提炼出来的。,天然气用途：能源和化工原料。特点：优质、高效、清结、燃烧性能好、污染小，价格低。用作生产合成氨，与煤相比，投资减少一半，成本降低1/3。1.3什么是石油工业？石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工的基

3、础原材料生产部门。设有地质勘探、钻井、开采、加工和储运等专业。石油工业由两大部分组成：原油勘探与生产（上游）和石油炼制与石油化学（下游）。,1.4 石油工业发展简史（1）世界石油工业发展史据考证，人们于三四千年前就已发现和利用石油。公元前450年，中东的巴比伦人曾把石油用于建筑和铺路。近代石油工业：从1859年美国的EL德雷克在宾夕法尼亚州）打出第一口油井开始。20世纪40年代是世界发现油田的最活跃时期，到60年代达到顶峰，进入70年代发现油田的数量急剧减小。世界石油发展史可概括为三个阶段：煤油时代汽油时代 燃料和化工原料时代,表1-1 世界能源的消费构成变化,世界未来能源需求预测（长期控CO

4、2排放/不控制CO2排放）,(2)中国石油工业发展史 中国石油工业古代发展史 我国是世界上发现、开采和利用油气最早的国家之一。早在三千多年前(公元前1122 公元前770)，周代易经就有了“泽中有火”的记载，阐明了出露在湖面、沼泽水面上的可燃天然气苗。中国石油工业近代史1877年，福建巡抚丁日昌在台湾开办苗栗油矿 从美国购进小型钻机一台，在苗栗磺坑钻探石油，这是我国历史上第一次使用新式机器钻探油井，1878年在台湾打出第一口油井。1905年在延长地区开办了著名的延长石油官厂。1907我国打成了我国大陆第一口油井。,1938年地质学家孙建初和严爽在甘肃玉门发现了老君庙油田，后来又有人在新疆独山子

5、发现了油矿，并与苏联政府联合开采，使中国近代石油工业进入了一个新的发展阶段。但由于中国近代史特殊的社会历史条件，使石油工业的发展十分缓慢。从1878年开始使用新式机器钻凿油井到中华人民共和国成立前夕的70年里，一共钻井134口，钻井总进尺63973米，生产天然石油67.71万吨，人造石油232.41万吨，生产天然气117000万立方米。据1948年统计资料，当时全国共有石油职工16000人，其中工程技术和管理人员1700多人，而石油地质勘探技术人员仅48人。由此可见，中国石油工业近代70年的发展状况与中国这样一个地域辽阔、资源丰富的国家是极不相称的，这也从一个侧面反映了中国近代半殖民地、半封建

6、社会的性质。,当代中国石油工业 1949年：石油产量120901吨，其中天然石油69979吨，人造石油为50922吨，天然气产量0.1亿立方米，石油探明储量为2900万吨。原油加工能力17.5万吨。20世纪50年代初期：我国积极恢复玉门和延长油矿和人造石油工业。主要在西北勘探石油。1956年发现克拉玛依油田。20世纪50年代中后期：勘探战略东移，1959年9月东北松辽盆地(东北平原)的松基三井喷油，从而发现了大庆油田。1958年9月兰州炼厂建成（100万吨），这是新中国第一个年加工100万吨大型炼油厂。1953年北京石油学院成立。1955年7月石油部成立。,60年代以后：1960年:大庆石油会

7、战开始，经三年努力，进入全面开发阶段。1961年：发现了胜利,1964年开始了大会战。1965年发现了辽河油田，于此同时，四川、江汉、陕甘宁等盆地均有所发现。这些油田的发现，基本上改变了我国石油工业的落后面貌.1965年产量超过1000万吨，到1978年年产量已达一亿吨。近年来，又在塔里木盆地、渤海、南海北部湾等发现了工业油气田，为我国石油工业展示了光辉的前景。这样经过四三十多年的勘探，在我国二十几个省、市、自治区找到了油气田，建立了十六个石油基地，形成了西北、陕甘宁、东北、华北、中南、西南和东南海域等7个油气区。九十年代初，中国石油产量已近1.5亿吨，位于世界先进水平。,松辽盆地,三江盆地,

8、海拉尔盆地,华北盆地,二连盆地,苏 北 盆地,渤 海 盆地,四川盆地,东 海 盆地,塔里木盆地,准噶尔盆地,吐鲁番盆地,柴达木盆地,陕甘宁盆地,江汉盆地,南 黄 海 盆地,台 湾 珠 江 口 盆 地,藏北盆地,黑河盆地,1999年，我国石油产量为1.6亿吨（16009.5万吨），位于世界第5位；2000年我国石油产量为1.6275亿吨,仍位于世界第5位；2001年我国石油产量为1.6475亿吨,位于世界第4位。2003年我国石油产量为1.7075亿吨,位于世界第5位。人造石油：先后建成了抚顺和茂名人造石油生产基地，逐步形成了年产100万吨的页岩油生产能力。从1950至1959年，全国人造石油产

9、量471.8万吨，占同期原油总量的39.5%，这在当时天然原油产量少、国内石油产品供需矛盾突出的情况下，对中国国产原油的增长和解决石油产品的供应问题，起了重要的历史作用。,1.5 当今世界的石油工业随着现代化工业的飞速发展，人类对能源特别是对石油的依赖越来越来强，因为目前还无法找到一种物质可以代替石油在一个广泛的领域中充当新的能源。任何一个国家无论它的经济多么发达，一旦离开了石油，那么很快整个国家便陷入瘫痪，石油工业在国民经济中的起着举足轻重的作用，海湾战争的硝烟恰恰证明了石油对西方诸国的价值。现在，世界各国都投入极大的人力、财力进行石油的勘探、开发和加工，以求得经济的发展和稳定。,实际上由于

10、技术水平和其它方面的限制，世界上还有相当一部分石油及天然气的储量尚未探明。据估计，世界常规石油总资源量约为3000亿吨，此外，还有重质油、油砂、油页岩等非常规石油资源，它们的储量折算为石油估计有八、九千亿吨之多，这些将在下个世纪成为石油的重要来源。现在，世界上石油探明地质储量较多的国家主要集中在中东地区，下表为2003年油气储量、产量位于前列的国家和地区。,03年世界各地区及主要国家石油产量、油气估算探明储量,欧佩克(Organization of Petroleum-Exporting Countries 简称OPEC）,“欧佩克”即石油输出国组织。它是一个自愿结成的政府间组织，对其成员国的

11、石油政策进行协调、统一欧佩克旨在通过消除有害的、不必要的价格波动，确保国际石油市场上石油价格的稳定，保证各成员国在任何情况下都能获得稳定的石油收入，并为石油消费国提供足够、经济、长期的石油供应 欧佩克是1960年9月14日在伊拉克首都巴格达成立的，创始成员国有5个，它们是：伊朗、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯和委内瑞拉。1962年11月6日，欧佩克在联合国秘书处备案，成为正式的国际组织。,1.5 当今世界的石油工业,目前，欧佩克共有11个成员国（括号内为加入欧佩克的时间），它们是：阿尔及利亚（1969年）、印度尼西亚（1962年）、伊朗（1960年）、伊拉克（1960 年）、科威特（1960年）、

12、利比亚（1962年）、尼日利亚（1971年）、卡塔尔（1961年）、沙特阿拉伯（1960年）、阿拉伯联合酋长国（1967年）和委内瑞拉（1960年）。欧佩克组织条例要求该组织致力于石油市场的稳定与繁荣，因此，为使石油生产者与消费者的利益都得到保证，欧佩克实行石油生产配额制。如果石油需求上升，或者某些产油国减少了石油产量，欧佩克将增加其石油产量，以阻止石油价格的飚升。为阻止石油价格下滑，欧佩克也有可能依据市场形势减少石油的产量。,1.5 当今世界的石油工业,欧佩克(Organization of Petroleum-Exporting Countries 简称OPEC）,但是欧佩克并不能控制国际

13、石油市场，因其成员国的石油、天然气产量分别只占世界石油、天然气总产量的40和14。但是，欧佩克成员国出口的石油占世界石油贸易量的60，对国际石油市场具有很强的影响力，特别是当其决定减少或增加石油产量的时候。,2003年欧佩克：石油探明储量1191.12亿吨，占全世界总储量的68.7%；天然气探明储量86.72万亿m3，占世界总储量的50.4%；其中，沙特阿拉伯石油探明储量为355.34亿吨，占欧佩克总储量的1/4多，占全世界总储量的1/5多,1.5 当今世界的石油工业,欧佩克(Organization of Petroleum-Exporting Countries 简称OPEC）,国外的石油

14、加工业和石油化学工业发展迅速，除了采用先进的工艺技术和设备外，已基本上淘汰了中小型炼化企业，保持着大规模低能耗的生产方式，这样，既提高了效益又合理地利用了资源。近年来又提出了“零渣油”炼厂的生产模式，是将炼油、化工、发电和环境保护合理地结合在一起，最大限度地有效地利用了能量。英荷壳牌集团(R&D Shell)即将在荷兰建立世界上第一座零渣油炼厂(原油处理能力2000万吨/年),这也是当今世界石油工业发展的新方向。,石油的炼制,1.5 当今世界的石油工业,我国的石油炼制工业和石油化学工业经过几十年的努力也蓬勃发展起来了，现在已有年加工原油100万吨以上的大中型炼油厂30余座。1992年原油总加工

15、能力达1.6亿吨，2002年原油加工能力2.26亿吨，在世界上居第4位。石油化学工业虽起步于60年代初，但经过30多年的发展，使我国的乙烯生产能力扩大了近400倍，1992年年产量已达200万吨，居世界第9位。其它产品如塑料、橡胶、合成氨等也达到了较高的产量。但与发达国家相比，尤其是从人均石化产品拥有量来看，还存在相当大的差距。据美国油气杂志的调查，2001年世界炼油能力为405832万吨/年，2002年达到409388万吨/年。,1.5 当今世界的石油工业,1.5 当今世界的石油工业,美国油气杂志近日发表了世界石油产量年终统计。据报道，2003年全球原油和凝析油年产量预测为34.04亿吨，比

16、上年的实际产量32.71亿吨增长了4，迥异于前几年徘徊不前的状态。2003年世界炼油行业继续呈增长趋势，成为新世纪第二个增长年。世界炼油总能力从2002年的409385.7万吨/年增长到2003年的410272.8万吨/年，增加了887.1万吨/年。但炼油厂总数则继续减少，从2002年的722座减少到2003年的717座，减少了5座炼油厂。,2002年世界主要国家原油加工能力统计,1.5 当今世界的石油工业,世界最大50家石油公司最新排名 美国石油情报周刊在调查分析世界120多家大石油公司的基础上，于2002年12月23日公布了根据石油储量、天然气储量、石油产量、天然气产量、石油炼制能力和油品

17、销售量六项指标销售量六项指标综合测算排出的2001年世界最大50家石油司名单，并对每个单项指标进行了排序。其中，中国石油天然气股份有限公司居第10位，比2001年第9名下降一位。中国石油化工股份有限公司由2001年的第33位跃居第23位，上升了10位，中国海洋石油总公司于1999年第一次进入该排名，居第50位之后，就未能再入围,1.5 当今世界的石油工业,1.6 中国石油工业的基本构成,我国目前石油的勘探、开发、加工、运输和销售等工作基本是由中国石油天然气集团公司(CNPC)中国石油化工集团公司(SINOPEC)中国海洋石油总公司(CNOOC)承担完成的,第二章 石油地质学,2.1现代油气成因

18、理论及储盖要素2.2油气成藏原理2.3油气分布及资源评价,2.1现代油气成因理论及储盖要2.1.1石油的成分和性质,石油是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的可燃矿物，主要成分是液态烃，其元素、烃类和非烃组成如下,（一）石油的元素组成,组成石油的化学元素主要是碳、氢，其次为硫、氮、氧,个别情况下，硫分的增多，可以使硫氮氧比例达到3%7%,多数油田石油含硫量不到1%，但有些可高达4%5%,2.1.2现代油气成因理论,石油地质学的主要研究对象包括油气成因、油气藏形成和油气分布规律三大课题,地壳上生成的石油和天然气是形成油气藏的物质基础，掌握了油气生成及其以后的活动规律，进而认识油气藏的形成和分布规律，

19、才能正确的指出找油方向，有效地部署油气勘探工作。因此，正确解决油气成因问题，有着重要的理论意义和实际意义,19世纪70年代以来，对于油气成因问题的认识，基本上可以归纳为无机生成和有机生成两大学派,2.1.2现代油气成因理论,石油的生成过程 古代富含有机质的浮游生物的遗体，在古沼泽、湖泊、江河、海洋中随泥沙一齐沉积，分散在沉积层中；生成的含有机质的沉积层逐渐被新的沉积物所覆盖，形成更厚的沉积层，造成了缺氧的还原性环境，使生物遗体保存下来；生物遗体经历地质、生物、物理和化学等多方面的作用，生成石油烃类。,生油环境 由石油生成的过程可以看出，生成石油的原始环境为：要有比较广阔的低洼地，曾长期为浅海或

20、面积较大的湖水所淹没；这些低洼地区的周围，需要有大量的生物繁殖；同时在水中也要有极大量的微体生物繁殖；需要有适当的气候，利于大量生物繁殖和发育；需要有陆地上经常输入大量泥、沙到浅海或大湖中去；需要存在缺氧还原条件和有机质残骸转化成油的各种外部物理化学条件,2.1.2现代油气成因理论,2.1.3储集层和盖层,大量油气勘探及开发实践，已证实地下不存在什么“油湖”、“油河”，油气是储存在那些具有互相连通的孔隙、裂隙的岩层中，好像水充满在海绵里一样。这些具有孔、洞、缝，能够储存和渗滤流体的岩层，称为储集层。它之所以能够储集油气，是由于它们具备相对高的孔隙性和渗透性。覆盖在储集层之上，能够阻止油气向上运

21、动的细粒、致密岩层称为盖层。它们具备相对低的孔隙性和渗透性。,储存了油气的储集层称为油气层。已经开采的含油气层称为产层。,2.1.3储集层和盖层,孔隙度 孔隙性的好坏用孔隙度来表示。孔隙度又分为绝对孔隙度和相对孔隙度。绝对孔隙度是总孔隙体积与占岩石总体积之比，不管孔隙是否连通。即：总孔隙体积 绝对孔隙度100 岩石总体积,（一）岩石的孔隙性和渗透性,岩石的孔隙是岩石中未被固体充满的空间。不同的岩石、其孔隙大小、形状和发育程度是不同的。为了衡量岩石中孔隙总体积的大小，以表示岩石孔隙的发育程度，提出孔隙度的概念,2.1.3储集层和盖层,相对孔隙度是岩石中能被流体所饱和、相互间充分连通的孔隙的总体积

22、与岩石总体积之比。即：有效孔隙总体积 相对孔隙度100 岩石总体积 孔隙度的大小直接影响储油层储集油气的多少，实际工作中常用有效孔隙度来表示构造岩层储油性能的好坏。,（一）岩石的孔隙性和渗透性,2.1.3储集层和盖层,（一）岩石的孔隙性和渗透性,渗透性,在一定的压力差下，岩石中由于孔隙的存在而允许流体在其中通过的特性称为岩石的渗透性,一般情况下，砂岩、砾岩、多孔的石灰岩、白云岩等储基层为渗透性岩层，而泥岩、石膏、硬石膏、泥灰岩等为非渗透性岩层。,根据岩石类型把储集层分为三大类：碎屑岩类储集层、碳酸盐岩储集层、其它类型的储集层。,（二）储集层,2.2油气成藏原理,2.2.1石油和天然气的运移2.

23、2.2石油和天然气的聚集2.2.3油气藏的形成和类型,石油和天然气在各种地质因素作用下所产生的在地壳内的任何移动都称为运移。石油和天然气的运移又可分为初次运移和二次运移。（1）初次运移 是指从由原来生成它的沉积物到后来储集它的沉积物的运移。初次运移的主要动力是压力(静压力)，压实作用。另外还有毛细管力。,2.2油气成藏原理,2.2.1石油和天然气的运移,初次运移实质上就是油气从烃源层向储集层的运移,（2）二次运移 是指发生在储集岩内的运移，或从一个储集层到另一储集层中的运移。二次运移主要是在浮力和水动力作用下进行的。水动力指地下水流动时对油气的携带作用。在有压差存在时，地下水发生流动，水就携带

24、其中的油气一起流动。如果水动力与浮力方向一致，油气运移驱动力加大，反之减小。另外还有动压力、地壳运动引起的各种地质构造运移：引起岩石变形，高、低压区重新分布。,2.2油气成藏原理,2.2.1石油和天然气的运移,圈闭就好象是一个地下的储油仓库，能把油气集中储藏起来。因此，地质圈闭就是油气运移的终点站，是油气的富集场所，即为油气藏的所在地，当然是石油工作者要寻找的主要对象。圈闭包含两个含义：要有适于油气运移、聚集和储存的储集层；能够阻止油气逸散的盖层和遮挡层。根据控制圈闭形成的地质因素，可将圈闭分为三大类：构造型、地层型和复合型圈闭。,2.2油气成藏原理,2.2.2石油和天然气的聚集,2.2油气成

25、藏原理,有机质,沉积物,油气二次运移,储集层,油气藏,初次运移,生油岩,干酪根,2.2.3油气藏的形成和类型,油气藏的形成过程,圈闭,按照圈闭的类型及形成条件，油气藏可分为构造油气藏、地层油气藏和复合油气藏三大类。,2.2油气成藏原理,2.2.3油气藏的形成和类型,第三章 石油勘探,3.1石油勘探的任务及基本过程3.2石油勘探发展简史3.3油气田勘探阶段的划分3.4石油勘探的工作方法3.5油气的储量分级和估算3.6石油勘探对周围环境的影响分析,基本过程,（30%）,弄清油田范围,初期阶段,第二阶段,第三阶段,19世纪40年代以前,克拉玛依油田“黑油山”独山子油田“泥火山”玉门油田“石油沟”延长

26、油矿多处油苗四川不少气苗青海“油砂山”、“油泉子”等等,3.2石油勘探发展简史,通过寻找油苗、气苗等指导寻找石油,早期的找油是从观察露出地表的油或气(被称为“油气苗”)入手的，勘探队员们在野外特别注意寻找和打听工区内有没有石油或冒气泡的水泉，这是最直观的找油方法，古今中外都一样。,无机生油说,19世纪40年代至20世纪40年代,人们在长期利用和寻找石油的实践中，随着科学水平的提高，逐渐认识到油气的聚集和背斜构造有关。19世纪40年代左右出现了“背斜聚油理论”，这个理论指导石油勘探近百年，目前仍起着重要作用。同时逐步完善了物探方法，运用重力、电、磁等进行油气勘探，这期间有机成油说逐渐占了统治地位

27、,石油勘探发展简史,初期阶段,第二阶段,第三阶段,“背斜聚油理论”出现，物探方法逐步完善,19世纪40年代以前,通过寻找油苗、气苗等指导寻找石油,石油勘探发展简史,20世纪40年代至今,由于科学的迅速发展和油气田大规模勘探开发，获得了丰富的地质资料，对油气的生成、运移、聚集等各方面的规律有了进一步的认识，各种油气田勘探方法的质量有了明显的提高，勘探的精度和深度有了相当高的水平，并出现了许多新型找油技术，大大提高了找油效率。,初期阶段,第二阶段,第三阶段,对油气的生成、运移、聚集规律的认识，新型找油技术的出现,19世纪40年代以前,通过寻找油苗、气苗等指导寻找石油,19世纪40年代至20世纪40

28、年代,“背斜聚油理论”出现，物探方法完善,3.3油气田勘探阶段的划分,各阶段既有独立性，又有阶段之间的连贯性，这种阶段与阶段之间的相互关系和工作先后顺序,勘探程序,调查阶段,（区域综合勘查）,勘探阶段,（工业勘探）,3.4石油勘探的工作方法,目前主要的勘探方法有四类：,地质法、地球物理法、地球化学法和钻探法,地质法,地质法是利用地质资料寻找油气田基本方法,它所研究的内容包括：地面地质的观察和研究、井下地质的观察和研究、实验室的测定和研究、航空、卫星照片的地质解释等,油气地质测量,在油气普查和详查阶段采用的一般地质调查方法,它主要是通过野外地质露头的观察、油气苗的研究，结合地质浅钻和构造剖面井等

29、手段，查明生油层和储油层的地质特征，落实圈闭的构造形态和含油气情况。填出不同比例尺的地质图，同时对区域地质构造（1/100万1/10万）或局部地质构造（1/10万1/2.5万）进行重点研究。地质法在过去和将来都是认识和研究地质构造的基本的、主要的方法，是直接获取地质资料的方法，是正确解释任何地球物理或地球化学成果的基础。,目前主要的勘探方法有四类：,地质法、地球物理法、地球化学法和钻探法,地质法,地质法是利用地质资料寻找油气田基本方法,它所研究的内容包括：地面地质的观察和研究、井下地质的观察和研究、实验室的测定和研究、航空、卫星照片的地质解释等,石油勘探的工作方法,地球物理勘探法,利用物理原理

30、和技术来解决地质问题的方法,地球物理方法可分为两大类：,地面地球物理勘探法（简称物探法）包括重力法、磁力法、电法、地震勘探（最重要）等方法,地面地球物理勘探法（简称物探法）包括重力法、磁力法、电法、地震勘探（最重要）等方法,石油勘探的工作方法,目前主要的勘探方法有四类：,地质法、地球物理法、地球化学法和钻探法,地球化学法是直接找油的方法。它通过测定地下油气向地表扩散和渗滤的微量烃类与周围介质所发生的生物化学、物理化学作用的产物，并根据这些产物的异常区来预测地下油气藏的存在（如生物体元素异常、大气、水体、土壤等元素异常）。地球化学法是建立在有机化学、物理化学和生物化学的理论基础上，利用先进的分析

31、仪器的新型勘探方法。其内容是研究有机质如何向油气转化及油气形成后与周围介质间的各种化学、物理化学和生物化学作用。利用研究所得到的各种指标，评价区域含油远景和局部构造的含油气性。根据研究内容不同，地球化学法可分为两大类，一类是研究岩石以及油气水的原生的地球化学特征，其主要问题是研究与生油有关的地球化学指标及作用;另一类是研究地下油气藏中高浓度集中的油气向周围介质（土壤、岩石、地下水）扩散而产生的次生地球化学变化。本方法受分析仪器精度限制，常和其它方法一起使用。,地球化学法,石油勘探的工作方法,目前主要的勘探方法有四类：,地质法、地球物理法、地球化学法和钻探法,钻探法就是利用钻井寻找油气田的方法。

32、钻探法是油气勘探中必须采用的重要手段，从调查、发现油气藏到油气藏的开采都要利用钻探。,钻探法,3.5油气的储量分级和估算,3.5.1 油气储量的定义3.5.2 油气储量的分类3.5.3 石油储量的计算方法,3.5.1 油气储量的定义资源量 是经过石油地质、物探、化探普查勘探的含油气盆地，虽然没有打过预探井，但根据普查资料的分析研究认为有希望找到油田和气田，对这个盆地或盆地内的有利圈闭所含油气资源的半定量估计，称为资源量。储量 石油和天然气勘探的最终成果。包括按照勘探程序和勘探程度，根据地质参数所计算的各种等级的油气储量。地质储量 指在地下原始条件下，油气层中所存在的原油和天然气总量。可采储量

33、指在现有工艺技术经济条件下，从油气层中所能采出的一部分地下石油（天然气）量。,3.5油气的储量分级和估算,3.5.2 油气储量的分类 1987年中国颁布的石油、天然气储量规范，中国各油气田储量分类分级标准如下：,储量,资源,远景资源量,圈闭法远景资源量,生油量法远景资源量,概算储量,控制储量,预测储量,探明储量,开发探明储量,未开发探明储量,基本探明储量,油气的储量分级和估算,油 气 田,探明储量,控制储量,预测储量,圈闭法远景资源量,生油量法远景资源量,详查资料,普查,油气的储量分级和估算,3.5.3 石油储量的计算方法 计算储量的方法，一般用容积法、物料平衡和统计法。容积法应用最广泛，基本

34、公式表达为：a.容积法计算石油原始地质储量公式：式中 N石油原始地质储量，吨；F含油面积，m2；he油层平均有效厚度，m；me有效孔隙度（%）so原始含油饱和度（%）ro地面原油比重 b原油体积系数（地下原油体积与地面脱气原油体积之比）,油气的储量分级和估算,b.原油中溶解气的原始地质储量公式：G=104NR式中 G溶解气原始地质储量，亿立方米；N石油原始地质储量，万吨；R原始溶解气油比，立方米/吨。c.气田天然气原始地质储量公式：（在气层条件下是气态）G=100AhmS（T0/T)（P/P0）（1/Z）式中 G天然气原始地质储量，亿立方米；A含气面积，km2;h气层平均有效厚度，m;m平均有

35、效孔隙度（%）S平均含气饱和度 T气层绝对温度，K；T0地面标准绝对温度，K；P原始气层压力，绝对大气压；P0地面标准压力，绝对大气压；Z原油气体偏差系数，无因次量。,油气的储量分级和估算,d.凝析油原始地质储量公式：凝析气田在地层条件下为气态，但重烃（C3-C5）含量较高。在天然气开采到地面时，可以得到一定的凝析油（相对密度0.7-0.8）凝析油地质储量公式：N0=0.01GM0式中 N0凝析油原始地质储量，吨；G气田或凝析气田天然气原始地质储量，亿立方米；M0凝析油含量，克/立方米。e.可采储量计算 油田的可采储量，是指在现代的工业技术基础上，通过人为的努力，能从油田原始地质储量中采出的石

36、油总量。其公式为：可采储量地质储量采收率 国内外不同驱动类型油藏的采收率经验值一般为：水压驱动：35%50%，气顶驱动20%40%，溶解气驱15%-20%,重力驱动10%20%。,油气的储量分级和估算,第四章 钻井工程,4.1钻井的基本方法 钻井工作是勘探和开发石油和天然气资源的一个重要环节，一个国家要寻找和开发石油资源，就必须进行大量的钻井工作，我国是世界上最早掌握钻井技术的国家，远在两千年前就能钻井取卤制盐了。石油及天然气勘探、开发的各个阶段都离不开钻井(钻地质井、基准井、构造井、钻预探井、详探井、钻生产井、注水水井、资料井等。各阶段钻井的名称、用途，直径大小及深度不同，但它们的钻井过程都

37、基本一样。井深一般为几内米到几千米，生产井寿命较长，一般为几十年。目前我国最深的井是1978年完成的7175米，美国最深的井为9583米是1974年完成的，前苏联最深的井超过12000米。,钻井方法 在长期的生产实践中，人类创造和发明了多种钻井方法，并且随着生产的发展，钻井设备也在进步和完善。常用的钻井方法有：顿钻钻井（冲击钻井）：通过地面将钢丝绳拉起，将钻头提离井底，再向下冲击，岩石随之破碎，再不时向井内注水，将岩屑和泥土混成泥浆，再下人捞砂筒捞出岩屑。顿钻钻井功率小，速度慢。它不适应快速钻井的要求，特别钻深井或超深井它更不能满足生产的需要，因此代替它的是转盘旋转钻井。,天车,钻头,钻井绳滚

38、筒,捞砂筒,井架,大皮带轮,吊升滚筒,游梁,动力机,拐柄与连杆,顿钻钻井示意图,旋转钻钻井法 转盘钻井：是从顿钻钻井演变而来的，转盘钻井是旋转钻井方法之一。它比顿钻优点多，所以，应用最广泛。转盘钻井是通过一套地面设备（动力设备、井架以及一套提升系统，通过提升系统将井下钻具提起、放下。靠转盘转动带动钻具转动，钻具转动带动下边钻头转动，钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的岩屑被泥浆泵泵人井内的泥浆循环带到地面。钻头磨损了，再将钻具起出来换上新钻头，再下钻钻进，这样井不断加深直到将井钻到预计井深。,天车,方钻秆,水龙头,绞车,转盘,防喷器,钻井泵,游动滑车,大钩,动力机,空气包,钻井液池,钻井液槽,4.

39、2常用钻井设备、工具和材料转盘旋转钻井为目前国内外使用最广泛的钻井设备（图 5-1）4.2.1钻机的分类及组成 石油钻机是用来钻油、气井的一套钻井设备。（1)钻机的分类 由于井的深浅不一,要求的设备能力不同,所以有不同类型的钻机,以适应不同深度的井。根据钻机的起重能力和所用钻杆直径的大小,可对钻机进行如下分类:大型钻机 最大起重量在800千牛以上,使用88.9mm139.7mm 的钻杆,井径在160mm以上。用于钻生产井、注水井、勘探井等。轻便钻机 额定钻柱重量：300千牛以下；钻杆：5089mm；钻井深度：几米到一、两千米；井径：150mm以下。该种钻机主要用于钻地质勘探井和水井等。,（2）

40、钻机的组成 起升系统,旋转系统,循环系统,传动系统控制系统动力设备底座,4.2.2钻具 转盘钻井地面要使用一套设备，地下还要使用一套钻具，这套钻具包括有方钻杆、钻杆、钻铤等，钻进中，将方钻杆、钻杆、钻铤用接头连接起来组成的管串叫钻柱。,4.2.3 钻头 钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质量好，进尺就快，井也钻的快，成本也低。衡量钻头的好环，主要是一只钻头的总进尺和机械钻速，机械钻速就是单位时间内的进尺。钻井使用的钻头通常有三种，即刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石钻头。,4.2.4 洗井液 洗井液（泥浆）是钻井的“血液”，在旋转钻井中使用的循环流体统称洗井液。洗井液在钻井中起着非常重要的作用。随着钻井技

41、术的进步，洗井液技术也在发展进步。1、洗井液的功用 悬浮和携带岩屑，通过井口返出岩屑和泥浆性能进行录井；润滑、冷却钻头和钻具；稳定井壁，防止井壁剥落和坍塌；平衡地层压力，能发挥水力效能，实行喷射钻井和优选参数钻井。2、泥浆的分类和组成 泥浆是粘土颗粒分散在水中而构成。在此,粘土颗粒是分散体,水是分散介质(或称粉散相),泥浆就是以粘土为分散体,水为分散介质的分散体系。通常我们把洗井液都惯称为泥浆,这样,构成泥浆的分散体就不只是粘土颗粒,而分散介质也不只是水了。,4.3钻井工艺技术 以转盘钻井法进行论述。一口油井从选择井位开始到最后对生产层进行射孔、试油简称一条永久性的油气流通道，要经过许多个工艺

42、过程。按其顺序可分为三个阶段：即钻前准备、钻进和完井，而每个阶段又包括了许多具体的工艺过程。,4.3.2钻进过程 1.钻进,2.洗井,3.接单根,4.起、下钻,5.固井固井就是在井眼内下人套管柱，在套管柱与井壁环形空间注入水泥浆进行封固。固井的目的是封隔疏松、易塌、易漏等地层；封隔油、气、水层，防止互相窜通，形成油气通道；安装井口，控制油气流，以利于钻进和生产。（1）套管层次 根据固井的目的及套管的功用，一口井内下入的套管，可以分为表层套管、技术套管、油层套管。,导管,表层套管,技术套管,油层套管,表层套管 下入深度可以从几十米到几百米。管外水泥通常返至地面。技术套管 用于封堵复杂地层，保证顺

43、利地进行钻进。例如大段漏失层、高压水层、严重垮塌地层，以及非目的层的油、气层或压力相差悬殊的油气层等。技术套管的水泥返高，一般应返至所封地层100M以上，对高压气井为防止漏气，常将水泥返至地面。油层套管 用以将不同压力的油、气、水层与其它地层分隔开来，以形成油气通道，保证长期生产，满足开采和增产措施的要求。其下人深度决定于目的层的深度和完井方法。水泥浆一般返至封隔油、气层以上100米，对于高压气井则应返至地面，以利于加固套管，增加丝扣密封性，提高套管抗内压能力。,导管,表层套管,技术套管,油层套管,（2）注水泥 注水泥就是将配制好的水泥浆，通过一定的设备和工艺注入套管，并按照设计要求使水泥浆在

44、管外环形空间上返到上定的高度。施工前必须对水泥浆用量进行精确的计算，施工时，要使用地面设备和辅助装置，还要进行严密的组织施工等。套管下入后,下一步工作是将水泥泵入套管并使之充满套管外环形空间,这一工作叫作注水泥。,6、完井 不同类型的油气藏，采用的完井方法是不同的，完井方法应能满足有效地封隔油气水层，能减少油气流入井的阻力，能防止油气层井壁坍塌，保证油气井长期稳定高产，能满足注水、压裂、酸化等特殊作业要求。完井方法一般分为套管完井和裸眼完井两大类。,油层套管,水泥环,生产层,第五章 采油工程,5.1采油原理、油层压力、驱动能量5.1.1采油原理 当通过钻井、完井射开油层时，由于井中的压力低于油

45、层内部的压力，在井筒与油层之间就形成了一个指向井筒方向的压力降。在原始条件下，油层岩石与孔隙空间内的流体处于压力平衡状态，一旦钻开油层，这种平衡就被破坏。这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀，其相应体积的原油就被驱向井中。如果地层压力足够的话，就可将原油举升到井口以上，形成自喷采油；如果地层压力不能将原油举升到井口，那么就需要借助某些人工举升的办法采油（如下入机械抽油泵、电潜泵或采用气举办法等），或者向油层中注入某种流体（如水、天然气等）提高地层压力，使油井生产能量有所改善。,有的油藏经过一个时期自喷采油又转入人工举升，这主要决定于油藏本身的能量，也就是地层压力的高低。随着采出原油的增多

46、，地层压力逐渐下降，油井就会出现停喷现象，这时就要利用人工举升办法采油。油层内的能量是有限的，为了保证油井有旺盛的生产能力，就要及时给油层补充能量，目前最为常用的是人工注水开发。在这方面，我国石油工业已经形成了一套完整、配套、成熟的工艺技术及设备。5.1.2油层压力 所谓油层压力是指油层中某一点上流体所承受的压力。油层深埋在地下，油层之上覆盖着巨厚的岩层，同时，由于岩层是在巨大的水盆中沉积的，在油层孔隙空间内除油（或气）以外，其余部分全被水所充满，地层水的重量也会产生对油层的压力。这样一来，在油层中就形成了两套压力系统，一是上覆岩层重量产生的压力，称为地静压力；二是地层孔隙空间内的地层水重量产

47、生的压力，称为静水柱压力。,5.1.3驱动能量 驱动能量是指油藏在开采过程中促使原油流动的能力特性。驱动能量有油藏自身特有的天然能量，也有人为增加的人工能量。1天然驱动能量（1）天然水压能量 驱油的主要动力是边水或底水。原油是靠边底水的弹性或刚性推进而流向压力较低的井底。随着开采的不断深入，油水接触面逐渐向油藏内部推进。（2）气顶能量 处于油藏上部的气顶呈压缩状态，压力一般与油层压力相当。当打开油层后，油层压力下降引起气顶中的压缩天然气发生膨胀，将相应体积的原油驱人井底。（3）原油中溶解气膨胀 当油层压力降到饱和压力以下，原来在原油中的溶解气便会分离出来。压力逐渐下降，气泡不断膨胀，就会将相应

48、体积的原油推向井底，这是一个消耗油藏内能的过程。,（4）岩石和流体的弹性膨胀 岩石和流体都具有弹性，当压力降低时，岩石发生弹性膨胀，其结果使孔隙体积缩小，将一部分原油挤人井中；同时孔隙中的原油和束缚水也产生弹性膨胀，又将一部分原油推人井中。（5）原油重力 原油的重力作用在油藏开采过程中始终都存在，只是其能量比较微弱，常常被其它形式的能量所掩盖。但对于巨厚和陡倾角的高渗透油藏，有时在开采后期也会成为驱油的一个主要动力。2人工驱动能量（1）注水 对于具有能量不大的边底水油藏，采用边缘注水或者油藏底部注水来增加能量，使油藏具有较高的压力。当油藏面积较大时，边水不能影响到采油区域的内部，可进行内部面积

49、注水开采。,（2）注气 在气顶部位注气，增加气顶的能量。在油藏开采过程中，驱油能量是几种能量的集中体现，单一能量的驱动是不存在的，在不同阶段、不同部位，主要驱动能量不同名理论和实践证明，有边底水、注水等外力驱动的开采方式比单独消耗内能的开采方式有更高的采收率，也就是为什么我国绝大多数油藏都采用注水方式开发的原因。5.2采油工艺 5.2.1自喷采油 依靠油层天然能量将原油采出地面，叫自喷采油。自喷采油的动力来源于油层压力，油层中的原油靠消耗部分油层压力流入井内，流入井内的原油又在剩余压力（流压）驱动下沿井筒向上举升，在向上举升的过程中又不断消耗压力，使得在油层高压下溶于原油内的一定量的天然气从原

50、油中分离出来，天然气的体积膨胀在向上运动时，降低井筒中液柱的相对密度，将原油沿油管向上举升到井口。,分离器,安全阀,油罐,在原油从油层至地面的运动过程中，主要是受地层渗透阻力、井筒液柱重力、原油与油管管壁的摩擦阻力及液体流动速度的变化等影响。原油在井筒内的运动，是依靠流动压力和天然气举升原油的能力克服液柱重力和摩擦阻力等，使原油喷出地面。为了保持地层能量，调节流动压力，做到合理开采，在原油流出地面以前，要在井口装一油嘴，原油经油嘴后还需保持一定压力，使原油经分离器直接进入地面油气集输系统。由于油层天然能量不断降低，因而，自喷采油期与油井开采期比较起来，相对是短的，油井自喷采油到一定阶段就要转为