海洋天然氣如何開采

❶ 海洋如何開發和利用

隨著工業的發展，人類對礦產資源的需求量成倍地增長，陸地地殼中的礦產資源儲量逐漸減少，有的趨向枯竭，豐富的海底礦產資源將成為21世紀工業原料的重要供應基地。

海底礦產資源十分豐富，從近岸海底到大洋深處，從海底表層到海底岩石以下幾千米深處，無不有礦物分布。而且礦種繁多，從固體礦產到液體礦產和氣體礦產均有。不少礦產其分布規模之大，儲量之豐富是陸地所不及的。

海底蘊藏著豐富的石油和天然氣資源。據統計，世界近海海底已探明的石油可采儲量為220億噸，天然氣儲最為17萬億立方米，分別佔世界石油和天然氣探明總可儲量的24%和23%。

海上石油平台海底有石油，這在過去是不好理解的。自從19世紀末海底發現石油以後，科學家研究了石油生成的理論。在中、新生代，海底板塊和大陸板塊相擠壓，形成許多沉積盆地，在這些盆地形成幾千米厚的沉積物。這些沉積物是海洋中的浮游生物的遺體(它們在特定的有利環境中大量繁殖)，以及河流從陸地帶來的有機質。這些沉積物被沉積的泥沙埋藏在海底，構造運動使盆地岩石變形，形成斷塊和背斜。伴隨著構造運動而發生岩漿活動，產生大量熱能，加速有機質轉化為石油，並在圈閉中聚集和保存，成為現今的陸架油田。

我國沿海和各島嶼附近海域的海底，蘊藏有豐富的石油和天然氣資源，是世界海洋油氣資源豐富的國家之一。

渤海是我國第一個開發的海底油田。渤海大陸架是華北沉降堆積的中心，大部分發現的新生代沉積物厚達4000米，最厚達7000米。這是很厚的海陸交互層，周圍陸上的大量有機質和泥沙沉積其中，渤海的沉積又是在新生代第三紀適於海洋生物繁殖的高溫氣候下進行的，這對油氣的生成極為有利。由於斷陷伴隨褶皺，產生一系列的背斜帶和構造帶，形成各種類型的油氣藏。東海大陸架寬廣，沉積厚度大於200米。

南海大陸架，是一個很大的沉積盆地，新生代地層2000~3000米，有的達6000~7000米，具有良好的生油和儲油岩系。生油岩層厚達1000~4000米，經初步估計，整個南海的石油地質儲量大致有230~300億噸，約佔中國總資源量的1/3；天然氣儲量8000億立方米，是世界海底石油的富集區，有「第二個波斯灣」之稱。

海上石油資源開發利用，有著廣闊的前景。但是，由於在海上尋找和開采石油的條件與在陸地上不同，技術手段要比陸地上的復雜一些，建設投資比陸地上的高，風險要比陸地上的大，因此，當今世界海洋石油開發活動，絕大多數國家採取了國際合作的方式。

我國為了加快海上石油資源開發，明確規定我國擁有石油資源的所有權和管轄權；合作區的海域和資源、產品屬我國所有；合作區的海域和面積大小以及選擇合作對象，都由我國決定等一系列維護我國主權和利益的條款。合理利用外資和技術，已成為加速海上石油資源開發的重要途徑。

❷ 海底的石油和天然氣是怎麼產生的

海底的石油和天然氣是海洋中的有機物質在合適的環境下演變所產生的。這些有機物質包括陸生和水生的低等植物，死亡後從陸地搬運下來，或被江河沖積下來，同泥砂和其他礦物質一起，在低窪的淺海或陸地上的湖泊中沉積，逐漸使此處淤泥的中形成有機質含量。這種有機淤泥又被新的沉積物覆蓋、埋藏起來，造成一種不含氧或含極微量游離氧的還原環境。隨著低窪地區的不斷下沉、沉積物不斷堆積，有機淤泥所承受的壓力和溫度不斷增大，處在還原環境中的有機物質經過復雜的物理、化學變化，慢慢地轉化成對人類影響甚大的石油和天然氣。經過數百萬年漫長時間的萬物更迭的交替變化，有機淤泥經過壓實和固結作用後，變成沉積岩，並進一步生油岩層。沉積盆地是指沉積物的堆積速率明顯大於其周圍區域，。

在一定特定時期，沉積岩沉積在像盆一樣的海洋或湖泊等低窪地區，並具有較厚沉積物的構造單元，稱為沉積盆地。沉積盆地在漫長的地質演變過程中，隨著地殼運動抬升，海洋變成陸地，湖盆變成高山，一層層水平狀的沉積岩層也跟著發生規模不等的撓曲、褶皺和斷裂等形變，從而使摻雜在泥砂之中具有流動性的點滴油氣離開它們的原生地帶（生油層），經「油氣搬家」再集中起來，儲集到儲油構造當中，形成可供開採的油氣礦藏，所以說，這一個個沉積盆地就像是一個個聚寶盆。

在儲油構造里，由於油、氣、水所佔比重不同，因此各自的分布也有不同：氣在上部，水在下部，而石油層在中間。儲油構造包括油氣居住的岩層——儲集層；覆蓋在儲集層之上避免油氣向上逸散的保護層——蓋層；以及遮擋油氣進入後不再跑掉的「牆」——封閉條件。只要能找到儲油構造，就不難找到油氣藏。油氣藏通常是多種類型的油氣藏復合出現，我們將多個油氣藏的組合稱為油氣田。

世界上，海洋油氣同陸地油氣資源一樣，分布極為不均。在四大洋及多個近海海域中，波斯灣海域的石油、天然氣含量最為豐富，約占總貯量的50%左右；第二位是委內瑞拉的馬拉開波湖海域；第三位是北海海域；第四位是墨西哥灣海域；其次是亞太、西非等海域。據中國南海油氣資源也有巨大的發展遠景，是世界海洋油氣主要聚集中心之一。石油和天然氣是人們向海洋索取資源的一大重要成果。

❸ 天然氣如何開采

在儲層內天然氣或石油的壓力使得這些流體可以從岩石的孔隙內流入井中。絕大多數儲層中的天然氣是由膨脹原理采出的，天然氣的膨脹使得儲層內的氣體體積相對增大，膨脹以後產生的壓力使其進入井孔內。在一些儲層內，水驅動了天然氣向井孔的流動。在儲層附近或之下的水膨脹導致了天然氣流向井孔並隨之充填了天然氣排出後岩石中的孔隙。水驅氣藏與氣驅氣藏的生產方式不同。
一口井中的天然氣開采量隨著儲層壓力的下降以及時間的推移會漸漸地地下降。在天然氣的壓力下降到700～1000psi（49～70kg/cm2）之前一般都可以采出，這是輸氣管道可以運行的最低壓力。在一些情況下，可以採用加壓器對地下的天然氣加壓，使其達到管道輸送所需要的壓力來延長開采井的生命。
在投產時，天然氣井的測試可以由氣井操作員來執行，這可以是一位專業的檢測員，也可以是專業服務公司。比如，為了確定儲氣層產氣率的差別需要進行產量檢測。此外，還對產氣井進行周期性監測，以測量生產過程中產出的天然氣、凝析油和水。那些擁有天然氣中心處理廠的氣田，生產監測時還可以指出每口井的采出量。
許多產出天然氣的地層是「緻密」的，即它們的滲透率較低，限制了通過岩石的天然氣流量。有許多種方法可以用來提高滲透率使產氣井增產。這些處理增加了井孔四周岩石內的流通路徑，所以氣藏內的天然氣流向井孔的阻力就會減少。對於石灰岩地層，可採取用泵將酸壓入井孔溶解岩石的作業方式，還可以在井內實施短暫的爆炸作業，對岩石產生破裂。直到20世紀40年代後期之前，壓裂作業通常都是用液體硝化甘油炸葯完成的。
在近期的壓裂作業中，用泵將大量高壓液體壓入井內，使儲層岩石破裂。這些作業稱為水壓裂或者增產措施。壓裂液包括油、氮氣泡沫、水或加酸的水。一旦在儲層岩石中產生了破裂，就將一些支撐劑 （比如粗大的砂粒）灌入儲層。壓裂作業通常包括注入大量的液體及使用支撐劑。
由於緻密地層在天然氣儲層中較為常見，天然氣工業的絕大部分研究工作都集中在增產措施的技術研究領域。水力壓裂是非常昂貴的，每口井高達500000美元。人們已經開發出在水力壓裂過程中收集「實時」數據的計算機軟體，用這些信息來預測破裂的增加。這使得生產人員可以在岩層中破裂仍在進行的過程中進行評價，從而掌握開采進度。
其他一些最新的進展包括更快、更容易地對破裂進行制圖作業，這可以測出壓裂的幾何形態以及最終的破裂范圍。人們還發明了無線電工具，在實施壓裂時測量井下溫度和壓力，以代替從地面的測量得出的預測數據。

❹ 如何開采天然氣

由於天然氣和石油同屬埋藏地下的烴類資源，有時且為共生礦藏，其加工版工藝及產品相互有權密切的關系，故也可將天然氣化工歸屬於石油化工。天然氣化工一般包括天然氣的凈化分離、化學加工。凈化分離包括從地下采出的天然氣，在氣井現場，經脫水、脫砂與分離凝析油後，根據氣體組成情況進行進一步的凈化分離加工。富含硫化物的天然氣，必須經過脫硫處理，以達到輸送要求，副產品硫黃用以生產硫酸、二硫化碳等一系列硫化物。脫硫後，天然氣經過深冷分離，可得到液化天然氣；若天然氣是富含乙烷以上烷烴的濕氣，則可同時得到天然氣凝析液，後者常採用精餾的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，並且還有一部分凝析油。化學加工包括在高溫下進行的天然氣熱裂解

❺ 天然氣是怎麼樣開採的出來的

由於天然氣和石油同屬埋藏地下的烴類資源，有時且為共生礦藏，其加回工工藝及產品相互有密答切的關系，故也可將天然氣化工歸屬於石油化工。天然氣化工一般包括天然氣的凈化分離、化學加工。凈化分離包括從地下采出的天然氣，在氣井現場，經脫水、脫砂與分離凝析油後，根據氣體組成情況進行進一步的凈化分離加工。富含硫化物的天然氣，必須經過脫硫處理，以達到輸送要求，副產品硫黃用以生產硫酸、二硫化碳等一系列硫化物。脫硫後，天然氣經過深冷分離，可得到液化天然氣；若天然氣是富含乙烷以上烷烴的濕氣，則可同時得到天然氣凝析液，後者常採用精餾的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，並且還有一部分凝析油。化學加工包括在高溫下進行的天然氣熱裂解，主要生產乙炔和炭黑；天然氣蒸氣轉化或天然氣的部分氧化，可製得合成氣；天然氣經過氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可製得甲烷的各種衍生物；濕性天然氣中的乙烷、丙烷、丁烷和天然氣凝析液等，經蒸氣裂解或熱裂解可生產乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脫氫或氧化可生產丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、順丁烯二酸酐等。

❻ 是怎樣從海底開采可燃冰的

20世紀70年代以來，人們陸續在世界各地的海洋深處發現了一種以前從未給予充分重視的新能源——可燃冰。猛聽這一名詞，你一定會感到奇怪！冰，怎麼會可燃呢?其實，可燃冰是指水與天然氣相結合後形成的一種晶體物質，學術上稱為「天然氣水化合物」。據測定，1立方米固體可燃冰，約含200立方米天然氣。所以可燃冰具有很強的燃燒能力，是一種十分重要的能源資源。

可燃冰的發現是出於一次偶然機會。在20世紀30年代，人們為了輸送天然氣，開始敷設巨型的天然氣管道。結果發現，管道經常發生堵塞。將管道剖開一看，原來是被冰一樣的物質所封堵的。管道中怎麼會有冰呢?經過研究才知道，原來它是天然氣與水的結合物，具有很強的燃燒能力。

可燃冰大量貯存於凍土層中和海底，其中以海洋深處蘊藏量最為豐富。在海底，可燃冰常可形成長達數千千米，厚度從數厘米到200～300米不等的巨大礦床。在美國、加拿大等沿海地區，已查明蘊藏有數百億立方米的可燃冰資源，可供開采數百年。俄羅斯、紐西蘭、印度、日本等國也都發現儲量可觀的海底可燃冰資源。我國在東海、南海、黃海海底也發現儲量豐富的可燃冰。有人估計，全世界可燃冰的儲量非常巨大，至少是煤和石油總儲量的2倍以上。它已被譽為未來的新能源。

可燃冰由於深藏於海洋深處和凍土層中，開采上有一定的難度，迄今世界上尚無開采海底可燃冰的成功經驗。目前人們設想中的開采方案有兩種，一種是把氣壓式泵管與接收船相連接的開采方案。氣壓式泵管直接伸入海底，泵管下端是一個巨大的鍾形物，可罩住水底一片區域。在鍾形物內還置有一台自動採掘機，它會把海底含有可燃冰的岩石和可燃冰一起掘起，並將它們粉碎攪爛成礦漿，然後由氣壓式泵管將礦漿輸送到接收船上。在接收船上，通過加熱加壓等方式把可燃冰中的天然氣分離出來，而剩下的海洋沉積物，往往還含有其他可利用的物質，再進行第二次、第三次分離和提取處理。最後，把無用的殘土倒入海中。

另一種方案是，在海底直接設法讓可燃冰分解為冰和天然氣，然後像開采岩層中的天然氣一樣，把它直接輸送到地面的儲氣罐中，再由儲氣罐輸送到各個需要天然氣的用戶。與前一種方案比較，後一種方案的輸送條件比較簡單，預計可節約較多的開采成本。但問題是，可燃冰在海底的分解技術迄今還不成熟；另外這一方案也無法充分利用開采區海底可能存在的其他資源。

❼ 海洋油氣開采

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海洋油氣開采與海洋環內境保容護

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。

❾ 海底石油如何開采

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。
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。
供海上鑽生產井和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。
供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：1、裝有集油氣、處理、計量以及動力和壓縮設備的平台；2、儲油設施，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）。

❿ 天然氣怎麼勘探的

在石油工業的早期，勘探所使用的就是鐵杴和鎬頭這類簡單的工具，石油和天然氣往往是偶然被發現的。探井也是隨意鑽的，或者在地表出露的天然氣苗附近鑽一口井也可以獲得較大的成功。

然而，到了近代，人們使用各種先進的技術勘探天然氣。這些技術可以分類為地質學、地球化學、地球物理等方法。這些方法用於尋找具有孔隙和滲透性儲集岩的地質圈閉。一般來講，這些儲集岩主要是古代的湖泊、河流和海洋中沉積形成的砂岩和碳酸鹽岩類。

地質學方法

地質勘探技術包括繪制地表與地下的構造地質圖、採集岩石樣品等。地形圖是用來表示地球表面演化的圖件，用等值線來表徵相同的高度。

一些地質圖上標出了何處有岩石層的「露頭」，或者它們在地層表面的分布。這些圖是平面的，用兩維圖形來表示地球的表面，第三維表示岩層的方向，用一種稱為「走向與傾向」的符號來表示，它可以顯示岩石層面的水平與垂直方向。

用於地質制圖的基本的岩石層是組，它具有標志明顯的頂與底。地殼中的所有岩石都被地質學家劃分到了組。每個組具有一個兩重含義的名稱：①它的地理分布位置，通常是一座小城鎮的名稱；②它的主要岩石類型，比如砂岩或灰岩。為了表示這些岩石層的垂直序列，地質家使用了地層柱狀圖，在這種圖上，最年輕的地層出現在頂部而最古老的地層在底部 （圖2.4） 。

圖2.6海灣地區一個天然氣田的地震記錄（由VibroseisTM獲得）（引自Norman Hyne所著《石油勘探與開發》，PennWell，1995）

地震技術的最新進展是AVO（振幅隨炮檢距變化），這可以加強地表地震數據亮點分析的能力。另外一項進展是GRIP。地下地質學常常表現出構造與岩性的復雜性，這會掩蓋勘探目標。GRIP方法通過將地質信息直接加入地震勘探設計而增強地震成像的解析度。

除了二維的地震成像方法之外，地質家還能夠使用三維技術，它可以給出一個三維的、高清晰的地下地震圖像。該方法與CAT掃描 （計算機輔助層析成像）技術相似，還與MRI（磁共振成像）技術相似，二者都是用來獲得人體內部影像的。三維技術正在幫助地質家學會如何校正那些由於岩石的厚度與壓實之間的變化而產生的噪音 （不需要的信號）。

另外一項進步是「聯井」地震技術，即在一口井中發射地震能量，在另一口井或相鄰的多口井中安置信號接收器。所獲得的數據影像可以用來確定鑽井之間的岩石特徵。連井地震成像的解析度要大大高於地表地震數據的解析度。連井地震成像已在石油勘探中獲得了成功，但是在天然氣勘探中僅僅在近期才開展應用的。

除地震技術之外，地球物理方法還包括了重力與磁力的測量。地質家們的重力計揭示了地下重力的變化，而磁力計則可以測量出地球磁場的強度與方向。

重力計對地下岩石的密度是非常靈敏的。它可以測出密度相對較小的岩石，比如鹽丘或多孔的珊瑚礁，也可以靈敏地測出密度較大的岩石，比如一個鹽丘或背斜的核部。磁力儀主要用於測定基岩層的海拔高度。磁力儀數據被用於推測充填在盆地中的沉積岩的厚度並判定基岩的變形程度。

建模

在上述所有技術都存在局限性的情況下，勘探地質家又轉向使用數學模型來對地下地質構造和沉積條件進行「成像」。為了精確地建立這些計算機模型，勘探家將鑽井數據與地球物理信息匯成一幅假設的地下圖像。最新的進展已經極大地增加了計算機建模的成功率。

探井

地質學、地球化學和地球物理技術無論達到何等的精度，也僅僅能夠做到確定在何處能夠發現油氣的沉積岩。證實地下有油氣真正存在的唯一方法就是打一口井並檢測靶區地層所含物質的性質。

由於鑽井是非常昂貴的，用各種勘探技術所獲得的資料往往要進行對比，以供選出最可能的位置。發現了新的油氣的鑽井稱為探井或「野貓井」。一口野貓井的費用從100000～15000000美元。即使地質家做了大量的前期工作，也僅僅有 15%～20%的鑽井能夠發現有商業價值的油氣。

如果一口野貓井發現一個新的氣田，它就被稱為該氣田的發現井。一個氣田的最終范圍是在其發現井四周鑽更多的探井來確定的。一旦氣田被確定，就要打一些井來進行開發或者增加其天然氣的采出率 （打加密井）。鑽井人員用來評價井的生產能力的方法將在第3章「鑽井、開采與處理」中討論。