2000米深海石油怎么开采的
① 海底石油的开采
海底石油的生产过程一般分为勘探和开采两个阶段。海上勘探原理和方法与陆地上勘探基本相同,也分普查和详两个步骤。其方法是以地球物理勘探法和钻井勘探法为主,其任务是探明油气藏的构造、含油面积和储量。变查是从地质调查研究入手,主要通过地震、重力和磁力调查法寻找油气构造。在普查的基础上,运用地球物理勘探分析了解海底地下岩层的分布、地质构造的类型、油气圈闭的情况确定勘探井井位。然后,采用钻井勘探法直接取得地质资料,分析评价价和确定该地质构造是否含油、含油量及开采价值。
海底石油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。海上石油生产与陆地上石油生产所不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、高效可靠、自动化程度高、布置集中紧凑。一个全海式的生产处理系统包括:油气计量、油气分离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。
供海上钻生产井和开采油气的工程措施主要有:①人工岛,多用于近岸浅水中,较经济。②固定式采油气平台,其形式有桩式平台(如导管架平台)、拉索塔式平台、重力式平台(钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台)。③浮式采油气平台:其形式又分:a.可迁移式平台(又称活动式平台),如坐底式平台(也称沉浮式平台)、自升式平台、半潜式平台和船式平台(即钻井船)。b.不迁移的浮式平台,如张力式平台、铰接式平台。④海底采油装置:采用钻水下井口的办法,将井口安装在海底,开采出的油气用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。
供开采生产的油气集中、处理、转输、贮存和外运的工程设施:①装有集油气、处理、计量以及动力和压缩设备的平台。②贮油设施,包括海上储油池、储油罐和储油船。③海底输油气管线。④油气外运码头,包括单点系泊装置和常规的海上码头(有固定式和浮式两种)。
② 海底石油如何开采
海底石油的生产过程一般分为勘探和开采两个阶段。海上勘探原理和方法与陆地上勘探基本相同,也分普查和勘探两个步骤。方法是以地球物理勘探法和钻井勘探法为主,其任务是探明油气藏构造、含油面积和储量。普查是从地质调查研究入手,主要通过地震、重力和磁力调查法寻找油气构造。在普查的基础上,运用地球物理勘探分析了解海底地下岩层分布、地质构造类型、油气圈闭情况,从而确定勘探井井位。然后,采用钻井勘探法取得地质资料,进行分析评价,确定该地质构造是否含油、含油量及开采价值。
海底石油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。海上石油生产与陆地上石油生产不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、自动化程度高、布置集中紧凑。一个全海式的生产处理系统包括:油气计量、油气分离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。
供海上钻生产井和开采油气的工程措施主要有以下几种。1、人工岛,多用于近岸浅水中,较经济;2、固定式采油气平台,其形式有桩式平台(如导管架平台)、拉索塔式平台、重力式平台(钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台);3、浮式采油气平台,其形式又可分为可迁移式平台(又称活动式平台),如自升式平台、半潜式平台和船式平台(即钻井船);不迁移的浮式平台,如张力式平台、铰接式平台;4、海底采油装置:采用钻水下井口的办法,将井口安装在海底,开采出的油气用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。
供开采生产的油气集中、处理、转输、贮存和外运的工程设施包括:1、装有集油气、处理、计量以及动力和压缩设备的平台;2、储油设施,包括海上储油池、储油罐和储油船;3、海底输油气管线;4、油气外运码头,包括单点系泊装置和常规的海上码头(有固定式和浮式两种)。
③ 怎样在海底采石油
知道海底有石油,这是第一步。下一步是如何开采。在海上采油,可比在内陆上困难得多容啊。即使在大陆架浅水区,水深也有20米,深水则有二三百米。所以,要用一套特殊的设备,才可能在海上采油。
海上采油一般是用钻探船。这种船最早出现是在40年代。船表面上像是一个浮在海面的平台,实际上平台是由支柱固定在海底。在平台上安装有钻井。钻井的形状和陆地上的一样。钻完之后,平台可以卸下,移到新的地方安装。现在,出现了一种自航式钻探船,它可以像船一样航行,在深于200米的海域作业。
④ 海底石油储量是怎样的
据地质专家研究表明,海洋中的大陆架和大陆坡蕴藏着全球3000亿吨石油的一半以上。海底石油将显示出越来越广阔的应用前景。1960年全世界近海石油产量占石油总产量的10%左右;1970年,产量占总产量的16.8%;1980年海上石油产量占世界总产量21.8%;1985年海上石油占总产量的26.74%,2000年,已超过世界石油产量的一半以上。
煤、石油、天然气是工业化社会一刻也离不了的动力源泉。现代化的交通多数离不开石油、天然气和煤。20世纪以来,传统的燃料,煤和木材逐步让位于石油和天然气。以1950~1970年为例,短短20年间,世界石油消费量提高了三倍,天然气消费量提高了四倍。在世界各种能源消费结构中,油气所占比重达到了64%。而在西方发达国家中,其比重高达75%以上,多数工业发达国家都靠进口石油来满足本国需要。西欧各国所消费的石油96%依靠进口,开采石油量占世界石油总量1/3的美国,也要进口40%的石油才能满足本国石油需求量。日本进口的石油量占世界石油耗量的17%。这一趋势有增无减。
能源短缺,早已成为全球人类关注的焦点,因此开发海上天然气和石油,已成为各工业国家的共同行动。1907年美国在加利福尼亚州的圣巴巴腊海峡,用栈桥式井架,在水深仅有几米的海底,首次采出石油。1924年前后委内瑞拉的马拉开波湖和前苏联里海的浅滩上也先后建起了海上石油钻井架,进行石油开采。这些石油井架都用栈桥同陆地相连。直到1946年,美国建造的海上钻井平台首次打出了世界上第一口海底油井。
据科学家研究报道,海底石油和天然气遍及世界各大洲的大陆架,石油储量最多的首推波斯湾。其中有六个产油量超1000万吨,储量在10亿吨以上的特大油田。其次是委内瑞拉的马拉开波湖油田。在海底天然气储量方面,波斯湾仍居第一,北海居第二,墨西哥湾第三。
中国浅海大陆架面积近285万平方千米,其中200米水深范围内的大陆架面积共130万平方公里。经勘探研究表明,我国沿海主要有渤海、黄海、东海、台湾浅滩、珠江口、莺歌海、北部湾等七个含油盆地,总面积约为100万平方千米,现已查明有17个新生代沉积为主的中、新生代沉积盆地,估计有很多的油气资源量,大约达100亿~130亿吨,构成了环太平洋区含油气带的主体部分,是中国油气资源的重要后备基地。
位于英国北海的巨大的海上石油钻井平台20世纪50年代海上勘探油气的国家仅六个,而现在已达100多个。海上油气钻井数,1961年为726口,而到1995年达2663口,其中美国海上油气钻井数最多。海洋石油的产量,1950年仅0.3亿吨,占世界石油总产量的5.5%;1960年为1亿吨,占世界石油总产量的9.20%;1995年为9.65亿吨,占世界石油总产量的30.08%。海洋天然气的发展速度不如石油,1980年的产量为2903.11亿立方米,1995年为4421.00亿立方米。
从1980年开始中法、中日先后在渤海中部、西部和南部进行联合勘探开发。1981年在中日合作区打了第一口预深井,日产原油近1000吨,天然气约60万立方米。同年10月又打出了一口井,日产原油270吨,天然气3.3万立方米。1982年4月,中日合作打出第一口深井,日产原油390吨,天然气7万立方米。
早期的海上钻探,通常采用固定式或活动式平台进行几十米,甚至几百米的水深作业。固定式平台既可用于钻探,也可用于石油生产。
位于英国北海的巨大的 海上石油钻井平台
活动式钻井装置具有既保证钻井时的平稳性,又有易于活动和适应多种水深的特点。采油是海上石油开采的最后一道工序。固定式生产平台是目前最常用,最主要的是采油平台,它有钢管架桩基平台、钢筋混凝土重力式平台、张力腿平台、绷绳塔平台。建一座固定平台,其投资量非常巨大,必须要有大面积的采油要求条件,才是可行的。
浮式生产系统有半潜式和油轮式两种,半潜式适用于900~1500米的深海区或边际小油田开采油气。油轮式的最大作业水深可达1800米。有的国家采用向海中填石砂、泥土和废料等建造人造岛来进行石油开采。
⑤ 如何开采海底石油
海上采油可比陆地上苦难的多,海上采油一般是用钻探船。这种船最早出现是内在40年代。船表面上像是容一个浮在海面的平台,实际上平台是由支柱固定在海底。在平台上安装有钻井。钻井的形状和陆地上的一样。钻完之后,平台可以卸下,移到新的地方安装。现在,出现了一种自航式钻探船,它可以像船一样航行,在深于200米的海域作业。
⑥ 海底石油是怎么形成的
从海岸向外,到深海大洋区之问的区域,人们称它为大陆边缘地区。这里有水深不到200米的大陆架浅水区,还有大陆架到深海之间的一段陡坡,水深在200~3000米之间,称为“大陆坡”。经过近百年的海上石油勘探,人们发现在大陆架浅水区蕴藏着丰富的油气资源,而且在大陆坡,甚至在小型的海洋盆地等深水海域也都找到了藏油的证据。据调查,海底石油约有1350亿吨,占世界可开采石油储量的45%。举世闻名的波斯湾是世界上海底石油储量最丰富的地区之一。在我国的南海、东海、黄海和渤海湾,也都先后发现了油田。海底石油资源如此丰富,那么它是如何来的呢?要搞清这个问题,还得从几千万年甚至上亿年前的历史地质时期谈起。
海底石油
在漫长的历史地质时期中,地球上的气候,有的时期比现在温暖湿润,有的时期比现在寒冷干燥。在温暖湿润的地质时期,由于大陆架浅水区气候温和,阳光充足,光线能够透过浅浅的水层照射到海底,加上江河里带来大量的营养物质,水质肥沃,海洋藻类生物在这里大量繁殖。同时,海洋中的鱼类、软体类动物以及其他浮游生物也在这里群集,迅速繁殖。这些生物死亡后,遗体随同江河夹带来的泥沙一起沉积在海底,形成所谓的“有机淤泥”。这样,年复一年,大量的生物遗体和泥沙组成的有机淤泥被一层一层掩埋起来。由于这些地层因某种原因不断下降,有机淤泥越积越厚,越埋越深,最后与外面的空气相隔绝,造成一个缺氧的环境,加上深层处温度和压力的作用,厌氧细菌便把有机质分解,最后形成了石油。不过,这时形成的石油还只是分散的油滴。
在地层下,分散的油滴需寻找“藏身之地”。由于气候的变迁,海洋中形成的沉积物有时候颗粒较粗,颗粒问孔隙较大,便形成了砂岩、砾岩;有时候颗粒较细,颗粒问孔隙很小,于是形成页岩、泥岩。在上覆地层的压力作用下,这些分散的油滴被“挤”向多孔隙的砂岩层,成为储积石油的地层;而孔隙很小的页岩层,由于油滴无法“挤”进去,储积不了石油,却成了防止石油逃逸的“保护层”。
石油储积在砂岩层中还不具备开采价值,还需经过一个地质构造变形过程,使分散的石油集中在构造的一定部位,这样才能成为可开采的油田。这个过程大致为:原来接近水平的岩层由于受到各种压力的作用而发生变形,形成波浪起伏的形状,向上突起的叫背斜构造,向下弯曲的叫向斜构造;有的岩层经过挤压,形成像馒头一样的隆起,叫穹隆构造。在岩层受到巨大压力而变形的同时,含油层中比重小的石油由于受到下部地下水的浮托,向向斜构造岩层或穹隆构造岩层的顶部汇集,这时石油位于上部,而处在中间、下部的则是水。具有这种构造的岩层就像一个大脸盆,把汇集的石油保存起来,成为储藏石油的大“仓库”,在地质学上叫做“储油构造”,这才有真正的开采价值。
⑦ 海上石油是如何开采的
海上油气开发 海上油气开发与陆地上的没有很大的不同,只是建造采油平台的工程耗资要大得多,因而对油气田范围的评价工作要更加慎重。要进行风险分析,准确选定平台位置和建设规模。避免由于对地下油藏认识不清或推断错误,造成损失。60年代开始,海上石油开发有了极大的发展。海上油田的采油量已达到世界总采油量的20%左右。形成了整套的海上开采和集输的专用设备和技术。平台的建设已经可以抗风、浪、冰流及地震等各种灾害,油、气田开采的水深已经超过200米。
当今世界上还有不少地区尚未勘探或充分勘探,深部地层及海洋深水部分的油气勘探刚刚开始不久,还会发现更多的油气藏,已开发的油气藏中应用提高石油采收率技术可以开采出的原油数量也是相当大的;这些都预示着油、气开采的科学技术将会有更大的发展。
石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油,把可燃气体称天然气,把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入,认识到它们在组成上均属烃类化合物,在成因上互有联系,因此把它们统称为石油。1983年9月第11次世界石油大会提出,石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。所以石油开采也包括了天然气开采。
石油在国民经济中的作用 石油是重要能源,同煤相比,具有能量密度大(等重的石油燃烧热比标准煤高50%)、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的液化气和管道煤气是城市居民生活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器,也消耗大量石油燃料。因此,许多国家都把石油列为战略物资。
20世纪70年代以来,在世界能源消费的构成中,石油已超过煤而跃居首位。1979年占45%,预计到21世纪初,这种情况不会有大的改变。石油制品还广泛地用作各种机械的润滑剂。沥青是公路和建筑的重要材料。石油化工产品广泛地用于农业、轻工业、纺织工业以及医药卫生等部门,如合成纤维、塑料、合成橡胶制品,已成为人们的生活必需品。
1982年世界石油产量为26.44亿吨,天然气为15829亿立方米。1973年以来,三次石油涨价和1982年的石油落价,都引起世界经济较大的波动(见世界石油工业)。
油气聚集和驱动方式 油气在地壳中生成后,呈分散状态存在于生油气层中,经过运移进入储集层,在具有良好保存条件的地质圈闭内聚集,形成油气藏。在一个地质构造内可以有若干个油气藏,组合成油气田。
储层 贮存油气并能允许油气流在其中通过的有储集空间的岩层。储层中的空间,有岩石碎屑间的孔隙,岩石裂缝中的裂隙,溶蚀作用形成的洞隙。孔隙一般与沉积作用有关,裂隙多半与构造形变有关,洞隙往往与古岩溶有关。空隙的大小、分布和连通情况,影响油气的流动,决定着油气开采的特征(见石油开发地质)。
油气驱动方式 在开采石油的过程中,油气从储层流入井底,又从井底上升到井口的驱动方式。主要有:①水驱油藏,周围水体有地表水流补给而形成的静水压头;②弹性水驱,周围封闭性水体和储层岩石的弹性膨胀作用;③溶解气驱,压力降低使溶解在油中的气体逸出时所起的膨胀作用;④气顶驱,存在气顶时,气顶气随压力降低而发生的膨胀作用;⑤重力驱,重力排油作用。当以上天然能量充足时,油气可以喷出井口;能量不足时,则需采取人工举升措施,把油流驱出地面(见自喷采油法,人工举升采油法)。
石油开采的特点 与一般的固体矿藏相比,有三个显著特点:①开采的对象在整个开采的过程中不断地流动,油藏情况不断地变化,一切措施必须针对这种情况来进行,因此,油气田开采的整个过程是一个不断了解、不断改进的过程;②开采者在一般情况下不与矿体直接接触。油气的开采,对油气藏中情况的了解以及对油气藏施加影响进行各种措施,都要通过专门的测井来进行;③油气藏的某些特点必须在生产过程中,甚至必须在井数较多后才能认识到,因此,在一段时间内勘探和开采阶段常常互相交织在一起(见油气田开发规划和设计)。
要开发好油气藏,必须对它进行全面了解,要钻一定数量的探边井,配合地球物理勘探资料来确定油气藏的各种边界(油水边界、油气边界、分割断层、尖灭线等);要钻一定数量的评价井来了解油气层的性质(一般都要取岩心),包括油气层厚度变化,储层物理性质,油藏流体及其性质,油藏的温度、压力的分布等特点,进行综合研究,以得出对于油气藏的比较全面的认识。在油气藏研究中不能只研究油气藏本身,而要同时研究与之相邻的含水层及二者的连通关系(见油藏物理)。
在开采过程中还需要通过生产井、注入井和观察井对油气藏进行开采、观察和控制。油、气的流动有三个互相联接的过程:①油、气从油层中流入井底;②从井底上升到井口;③从井口流入集油站,经过分离脱水处理后,流入输油气总站,转输出矿区(见油藏工程)。
石油开采技术
测井工程 在井筒中应用地球物理方法,把钻过的岩层和油气藏中的原始状况和发生变化的信息,特别是油、气、水在油藏中分布情况及其变化的信息,通过电缆传到地面,据以综合判断,确定应采取的技术措施(见工程测井,生产测井,饱和度测井)。
钻井工程 在油气田开发中,有着十分重要的地位,在建设一个油气田中,钻井工程往往要占总投资的50%以上。一个油气田的开发,往往要打几百口甚至几千口或更多的井。对用于开采、观察和控制等不同目的的井(如生产井、注入井、观察井以及专为检查水洗油效果的检查井等)有不同的技术要求。应保证钻出的井对油气层的污染最少,固井质量高,能经受开采几十年中的各种井下作业的影响。改进钻井技术和管理,提高钻井速度,是降低钻井成本的关键(见钻井方法,钻井工艺,完井)。
采油工程 是把油、气在油井中从井底举升到井口的整个过程的工艺技术。油气的上升可以依靠地层的能量自喷,也可以依靠抽油泵、气举等人工增补的能量举出。各种有效的修井措施,能排除油井经常出现的结蜡、出水、出砂等故障,保证油井正常生产。水力压裂或酸化等增产措施,能提高因油层渗透率太低,或因钻井技术措施不当污染、损害油气层而降低的产能。对注入井来说,则是提高注入能力(见采油方法,采气工艺,分层开采技术,油气井增产工艺)。
油气集输工程 是在油田上建设完整的油气收集、分离、处理、计量和储存、输送的工艺技术。使井中采出的油、气、水等混合流体,在矿场进行分离和初步处理,获得尽可能多的油、气产品。水可回注或加以利用,以防止污染环境。减少无效损耗(见油田油气集输)。
石油开采中各学科和工程技术之间的关系见图。
石油开采
石油开采技术的发展 石油和天然气的大规模开采和应用,是近百年的事。美国和俄国在19世纪50年代开始了他们各自的近代油、气开采工业。其他国家稍晚一些。石油开采技术的发展与数学、力学、地质学、物理学、机械工程、电子学等学科发展有密切联系。大致可分三个阶段:
初期阶段 从19世纪末到20世纪30年代。随着内燃机的出现,对油料提出了迫切的要求。这个阶段技术上的主要标志是以利用天然能量开采为主。石油的采收率平均只有15~20%,钻井深度不大,观察油藏的手段只有简单的温度计、压力计等。
第二阶段 从30年代末到50年代末,以建立油田开发的理论体系为标志。主要内容是:①形成了作为钻井工程理论基础的岩石力学;②基本确立了油藏物理和渗流力学体系,普遍采用人工增补油藏能量的注水开采技术。在苏联广泛采用了早期注水保持地层压力的技术,使石油的最终采收率从30年代的15~20%,提高到30%以上,发展了以电测方法为中心的测井技术和钻4500米以上的超深井的钻井技术。在矿场集输工艺中广泛地应用了以油气相平衡理论为基础的石油稳定技术。基本建立了与油气田开发和开采有关的应用科学和工程技术体系。
第三阶段 从60年代开始,以电子计算机和现代科学技术广泛用于油、气田开发为标志,开发技术迅速发展。主要方面有:①建立的各种油层的沉积相模型,提高了预测储油砂体的非均质性及其连续性的能力,从而能更经济有效地布置井位和开发工作;②把现代物理中的核技术应用到测井中,形成放射性测井技术,与原有的电测技术, 加上新的生产测井系列,可以用来直接测定油藏中油、气、水的分布情况,在不同开发阶段能采取更为有效的措施;③对油气藏内部在采油气过程中起作用的表面现象及在多孔介质中的多相渗流的规律等,有了更深刻的理解,并根据物理模型和数学模型对这些现象由定性进入定量解释(见油藏数值模拟),试验和开发了除注水以外提高石油采收率的新技术;④以喷射钻井和平衡钻井为基础的优化钻井技术迅速发展。钻井速度有很大的提高。可以打各种特殊类型的井,包括丛式井,定向井,甚至水平井,加上优质泥浆,使钻井过程中油层的污染降到最低限度;⑤大型酸化压裂技术的应用使很多过去没有经济价值的油、气藏,特别是致密气藏,可以投入开发,大大增加了天然资源的利用程度。对油井的出砂、结蜡和高含水所造成的困难,在很大程度上得到了解决(见稠油开采,油井防蜡和清蜡,油井防砂和清砂,水油比控制);⑥向油层注蒸汽,热采技术的应用已经使很多稠油油藏投入开发;⑦油、气分离技术和气体处理技术的自动化和电子监控,使矿场油、气集输中的损耗降到很低,并能提供质量更高的产品。
靠油藏本身或用人工补给的能量把石油从井底举升到地面的方法。19世纪50年代末出现了专门开采石油的油井。早期油井很浅,用吊桶汲取。后来井深增加,采油方法逐渐复杂,分为自喷采油法和人工举升采油法两类,后者有气举采油法和泵抽采油法(又称深井泵采油法)两种。
自喷采油法: 当油藏压力高于井内流体柱的压力,油藏中的石油通过油管和采油树自行举升至井外的采油方法。石油中大量的伴生天然气能降低井内流体的比重,降低流体柱压力,使油井更易自喷。油层压力和气油比(中国石油矿场习称油气比)是油井自喷能力的两个主要指标。
油、气同时在井内沿油管向上流动,其能量主要消耗于重力和摩擦力。在一定的油层压力和油气比的条件下,每口井中的油管尺寸和深度不变时,有一个充分利用能量的最优流速范围,即最优日产量范围。必须选用合理的油管尺寸,调节井口节流器(常称油嘴)的大小,使自喷井的产量与油层的供油能力相匹配,以保证自喷井在最优产量范围内生产。
为使井口密封并便于修井和更换损坏的部件,自喷井井口装有专门的采油装置,称采油树(见彩图)。自喷井的井身结构见图。自喷井管理方便,生产能力高,耗费小,是一种比较理想的采油方法。很多油田都采取早期注水、注气(见注水开采)保持油藏压力的措施,延长油井的自喷期。
人工举升采油法: 人为地向油井井底增补能量,将油藏中的石油举升至井口的方法。随着采出石油总量的不断增加,油层压力日益降低;注水开发的油田,油井产水百分比逐渐增大,使流体的比重增加,这两种情况都使油井自喷能力逐步减弱。为提高产量,需采取人工举升法采油(又称机械采油),是油田开采的主要方式,特别在油田开发后期,有泵抽采油法和气举采油法两种。
气举采油法: 将天然气从套管环隙或油管中注入井内,降低井中流体的比重,使井内流体柱的压力低于已降低了的油层压力,从而把流体从油管或套管环隙中导出井外。有连续气举和间歇气举两类。多数情况下,采用从套管环隙注气、油管出油的方式。气举采油要求有比较充足的天然气源;不能用空气,以免爆炸。气举的启动压力和工作压力差别较大。在井下常需安装特制的气举阀以降低启动压力,使压缩机在较低压力下工作,提高其效率,结构和工作原理见图。在油管外的液面被压到气举阀以下时,气从A孔进入油管,使管内液体与气混合,喷出至地面。管内压力下降到一定程度时,油管内外压差使该阀关闭。管外液面可继续下降。油井较深时,可装几个气举阀,把液面降至油管鞋,使启动压力大为降低。
气举采油法:
气举井中产出的油、气经分离后,气体集中到矿场压缩机站,经过压缩送回井口。对于某些低产油井,可使用间歇气举法以节约气量,有时还循环使用活塞气举法。
气举法有较高的生产能力。井下装置简单,没有运动部件,井下设备使用寿命长,管理方便。虽然压缩机建站和敷设地面管线的一次投资高,但总的投资和管理费用与抽油机、电动潜油泵或水力活塞泵比较是最低的。气举法应用时间较短,一般为15~30%左右;单位产量能耗较高,又需要大量天然气;只适用于有天然气气源和具备以上条件的地区内有一定油层压力的高产油井和定向井,当油层压力降到某一最低值时,便不宜采用;效率较低。
泵抽采油法: 人工举升采油法的一种(见人工举升采油法)。在油井中下入抽油泵,把油藏中产出的液体泵送到地面的方法,简称抽油法。此法所用的抽油泵按动力传动方式分为有杆和无杆两类。
有杆泵 是最常用的单缸单作用抽油泵(图1),其排油量取决于泵径和泵的冲程、冲数。有杆泵分杆式泵、管式泵两类。一套完整的有杆泵机组包括抽油机、抽油杆柱和抽油泵(图2)。
泵抽采油法 泵抽采油法
抽油机主要是把动力机(一般是电动机)的圆周运动转变为往复直线运动,带动抽油杆和泵,抽油机有游梁式和无游梁式两种。前者使用最普遍,中国一些矿场使用的链条抽油机属后一种(见彩图)。抽油杆柱是连接抽油机和抽油泵的长杆柱,长逾千米,因交变载荷所引起的振动和弹性变形,使抽油杆悬点的冲程和泵的柱塞冲程有较大差别。抽油泵的直径和冲程、冲数要根据每口油井的生产特征,进行设计计算来优选。在泵的入口处安装气体分离装置——气锚,或者增加泵的下入深度,以降低流体中的含气量对抽油泵充满程度(即体积效率)的影响。
泵抽采油法
有杆泵是一个自重系统,抽油杆的截面增加时,其载荷也随着增大。各种材质制成的抽油杆的下入深度,都是有极限的,要增加泵的下入深度,主要须改变抽油杆的材质、热处理工艺和级次。根据抽油杆的弹性和地层流体的特征,在选择工作制度时,要选用冲程、冲数的有利组合。有杆泵的工作深度在国外已超过 3000m,抽油机的载荷已超过25t,泵的排量与井深有关,有些浅井日排量可以高达400m3,一般中深井可达200m3,但抽油井的产量主要根据油层的生产能力。有杆抽油机泵组的主要优点是结构简单,维修管理方便,在中深井中泵的效率为50%左右,适用于中、低产量的井。目前世界上有85%以上的油井用机械采油法生产,其中绝大部分用有杆泵。
无杆泵 适用于大产量的中深井或深井和斜井。在工业上应用的是电动潜油泵、水力活塞泵和水力喷射泵。
电动潜油泵 是一套多级离心泵和电动机直接连接的机泵组。由动力电缆把电送给井下的电机以驱动离心泵,把井中的流体泵送到地面,由于机泵组是在套管内使用,机泵的直径受到限制,所以采取细长的形状(图3)。为防止井下流体(特别是水)进入电枢使电机失效,需采取特殊的密封装置,并在泵和电动机的连接部位加装保护器。泵的排量受井眼尺寸的限制,扬程决定于泵的级数,二者都取决于电动机的功率。电动潜油泵适用于中、高产液量,含气和砂较少的稀油或含水原油的油井。一般日排量为100~1000m3、扬程在2000m以内时,效率较高,可用于斜井。建井较简单,管理方便,免修期较长,泵效率在60%左右;但不适用于高含气的井和带腐蚀性流体的井,下井后泵的排量不能调节,机泵组成本较高,起下作业和检修都比较复杂。
泵抽采油法
水力活塞泵 利用地面泵注入液体驱动井下液压马达带动井下泵,把井下的液体泵出地面。水力活塞泵的工作原理与有杆泵相似,只是往复运动用液压马达和换向阀来实现(图 4)。水力活塞泵的井下泵有单作用和双作用两种,地面泵都用高压柱塞泵。流程有两种:①开式流程。单管结构,以低粘度原油为动力液,既能减少管道摩擦阻力,又可降低抽出油的粘度,并与采出液混在一起采出地面。②闭式流程。用轻油或水为动力液,用水时要增添润滑剂和防腐剂,自行循环不与产出的液体相混,工作过程中只需作少量的补充。水力活塞泵可以单井运转,也可以建泵组集中管理,排量适应范围宽,从每日几十到上千立方米等,适用于深井、高扬程井、稠油井、斜井。优点是可任意调节排量,起下泵可不起油管,操作和管理方便。泵效率可达85%以上。缺点是地面要多建一条高压管线,动力液要处理,增加了建井和管理成本。
泵抽采油法
水力射流泵 带有喷嘴和扩散器的抽油泵(图5)。水力射流泵没有运动零件,结构简单,成本低,管理方便,但效率低,不高于30~35%,造成的生产压差太小,只适用于高压高产井。一般仅在水力活塞泵的前期即油井的压力较高、排量较大时使用;当压力降低、排量减少时,改用水力活塞泵。
⑧ 海底石油是怎样形成的
分布于海底的石油和天然气不论其生成环境是否属于海洋环境,都属于海底石油资源的一部分。
40多年来,海上石油勘探工作查明,海底含有大量的石油和天然气资源。据1979年的统计显示,世界近海海底已探明的石油可采储量为220亿吨,天然气储量为17万亿立方米,分别占当年世界石油和天然气探明总可采储量的24%和23%。
海底有石油,在以前是非常不可思议的事情。自从19世纪末人们在海底发现石油以后,科学家研究了石油生成的理论。在中、新生代,海底板既包括海洋中的浮游生物的遗体(它们在特定的有利环境中大量繁殖),也包括河流从陆地带来的有机质。这些沉积物被沉积的泥沙埋藏在海底,构造运动使盆地岩石变形,形成断块和背斜。伴随着构造运动而发生岩浆活动,产生大量热能,加速有机质转化为石油,并在圈闭中聚集和保存,成为现今的陆架油田。
在我国沿海和各岛屿附近海域的海底,石油和天然气资源的储藏量也非常可观。有人估计中国近海石油储量为100万吨~250万吨,我国无疑是世界海洋油气资源丰富的国家之一。
渤海属于我国首个开发的海底油田,渤海大陆架位于华北沉降堆积的中心,大部分已被发现的新生代沉积物厚达4000米,最厚达7000米。这是很厚的海陆交互层,周围陆上的大量有机质和泥沙沉积其中,渤海的沉积又是在新生代第三纪适于海洋生物繁殖的高温气候下进行的,这对油气的生成极为有利。由于断陷伴随褶皱形成了大量的背斜带和构造带,形成各种类型的油气藏。东海大陆架十分宽广,沉积厚度大于200米。外国人认为,东海是世界石油远景最好的地区之一,东海天然气储量潜力可能比石油还要大。
科学家在南海大陆架发现了一个很大的沉积盆地,新生代地层为2000米~3000米,有的达6000米~7000米,具有良好的生油和储油岩系。生油岩层厚达1000米~4000米,已探明的石油储量为6.4亿吨,天然气储量为9800亿立方米,是世界海底石油的富集区。因此,某些国外石油专家认为,南海的石油储藏量或许可以与波斯湾或北海油田相媲美。
海上石油资源开发利用前途非常光明。但是,由于在海上寻找和开采石油的条件与在陆地上不同,技术手段要比陆地上的复杂一些,建设投资比陆地上的高,风险要比陆地上的大,因此,当今世界海洋石油开发活动比较流行的是国际合作的方式。
⑨ 石油怎么开采呢
采油方法主要有抄自喷采油和人工举升两种。在油井的开发过程中,当对油井试油后,会根据油井的油层物性、压力,选择合适的开采方式。
在实际生产中,油层物性好、压力高的油井,油气可自喷到地表,即自喷采油。油层物性差、压力低的油井,当地层能量不足以将油气举升到底表时,应人工补充能量,进行人工举升。
油井自喷生产,一般要经过四种流动过程:
(1)原油从油层流到井底;
(2)从井底沿着井筒上升到井口;
(3)原油到井口之后通过油嘴;
(4)沿着地面管线流到分离器、计量站。
(9)2000米深海石油怎么开采的扩展阅读
石油的成分主要有:油质(这是其主要成分)、胶质(一种粘性的半固体物质)、沥青质(暗褐色或黑色脆性固体物质)、碳质。石油是由碳氢化合物为主混合而成的,具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。
严格地说,石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。构成石油的化学物质用蒸馏能分解。原油作为加工的产品,有煤油、苯、汽油、石蜡、沥青等。严格地说,石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。分子量最小的4种烃,全都是煤气。
⑩ 海底石油是到海底去开采吗
海底石油是怎样开采出来的
地球上可供人类开采使用的石油大约有3000亿吨,其中1350亿吨深埋在海底岩层中。20世纪中叶,海上石油平台刚刚建起,便成为勘探和开采海底石油最重要的海上能源站。
A 盐丘里的宝藏
在海上找石油,是要碰运气的。
早在1938年,美国一家小公司,就开始在亚拉巴马州的墨贝尔湾进行勘探,但他们没有发现值得钻探、开采的东西。
那么,怎么才能确定这里有没有石油呢?根据经验,地质学家会先参考该区的地质构成图。对于石油勘探者来说,关键就在于沉积物下面有没有盐丘状的结构。所谓盐丘,就是盐受到挤压,在地表形成的硬块,石油和天然气就被包裹在盐丘内部的各层之间。
在找到盐丘后,探测人员就要采用权威的爆破法进行探测了。他们对盐丘实施小型爆破,记录声波返回所用的时间。爆破法帮助他们提前了解了岩床的大致情况,但是无法彻底揭开它的神秘面纱——盐丘里到底都有什么东西,沙子、页岩、石灰石还是石油?想弄清楚盐丘内部物质成分的唯一办法,就是在这儿放上起重机,开始打井。即使是这样,一口探井能够发现石油或天然气的几率仅为13%。
在陆地勘探中,一旦石油公司租赁了适宜开采石油的土地,工作队就会马上组建,起重机负责把管子吊在准备打井的地方,一个类似人的牙齿一样的钻头被接在第一根管子的前端,准备就绪之后,起重机底部的发动机通过转动那根管子,使它插入地下,这个过程叫“钻井”。而海洋勘探与此类似。
随着井越钻越深,工作人员开始接上新的管子,并向管子里灌一种俗称“泥浆”的化学混合物作为钻井液来清理钻头,并移走打井产生的废物。同时,一个金属壳将会插进钻井管和井壁之间,圆柱形的石油和岩石样本将被取出来并进行分析,这个样本被称为“矿样”。
B 海上作业模式初定
1946年在路易斯安那州,木兰石油公司开始进行水下勘探。他们首先在距离岸边16公里的地方发现了一个有可能开采出石油的勘探点。随后,他们花了两个月时间,在浅水里打了35米的桩,然后搭建了一个固定的平台,这个平台的高度比涨潮时的最高水位还高3.5米。
然后,码头上的工人们每天坐着蒸汽船来到平台上,勘探工人们拖来了一台普通起重机,并把它安放在钻井平台上。为了让它们既不任意漂浮,又不完全固定,工程人员把钻机、深海码头和运输船结合在一起使用。
如此一来,建在水上的勘探平台像是湖里的船坞,打桩机被运到指定地点开始打桩,木制的平台被钉在恰当的位置上,平台中间还为钻杆留了个洞。运输船把起重机运来,工人们把它安放在那个预留孔的上方。所有这些步骤的执行都很严格,唯一能够移动的是停靠在勘探平台边上的运输船,它为抽泥泵、管子架和工作人员提供“安身”之处。这样,一个具有现代石油开采意义的海上平台搭建起来了。
不过,在这个过程中要克服一个最大的障碍,确保平台始终在海底松软的泥沙上保持水平状态。而海底淤泥平均有10米厚,因此打桩至少要打到海底以下15米的深度。有时,一根钢桩甚至要打到45米深才能固定住。但还是会发生意外,1948年2月23目,一位工作人员正在小心地操纵着吊车,想要把钻探设备从运输船转移到平台上,这时吊钩断裂了,价值5.5万美元的设备沉入了大海。
C 第一桶海底石油
事实上,除了钻井平台,海上钻井与陆地钻井有诸多相似之处:把许多钢管连接在一起,挂在起重机上,钢管的前端是一个大金属钻头,专门用来穿透不同硬度的岩石。当钻探人员在比较坚硬的岩层打孔时,如果钻头磨损了,那么所有的设备都提起来,这样才能换上新钻头。因此,海上的工作是十分单调的,频繁地把一根管子接到另一根管子上。钻探平台上,像塔一样高的起重机通过绳索把长长的管子向上拖起,一组工人把新的管子接上去,使连接后的管子长度能够到达海底。
钻探工作队里都会有一位经验丰富的钻井液工程师:他主要负责估测钻探管子里浓稠的清洁剂的流度。这项工作至关重要,就好像人体通过血液循环来运送氧气一样。钻井液通过管子流向钻头,再在钻孔、管子间回流出来。钻井液既可以清洁钻头,又能给它降温,还能把已经钻成粉末的岩石碎末和石油运送到水面上来。而且,钻井液还把海底下的信息带到地面,钻井液里含有什么物质、不含什么都要仔细地监控、分析。
全世界第一次真正从海底开采出石油的日子,是1947年11月的一天。那天,当钻头打到530米时,奇迹发生了,一个工人看见了浓稠的墨绿色液体流进了储存钻井液的深坑里。当时,这些石油每桶卖了2.65美元。此后,工程师们还为输送石油找到了一个好办法,在海床以下2米深的地方铺设海地管线。
D 平台上的生活
每个海上钻井平台至少需要25人才能够运转起来:包括两组钻井工人,6个人一组,两组交替工作,每半天轮换一次;1名专职地质学家对矿样进行评估;4名海员、4名厨师、2名工具维护人员以及1位钻井液工程师和1名勘探队负责人。一个新的工作线就这样形成了,海上工作人员和陆地上不同,他们不是早出晚归的工作模式:工人们每天在钻井平台上辛苦工作12小时,连续工作7天,之后就可以放假7天,他们可以利用假期去岸上放松,然后再回到海上。
因为工作漫长而又枯燥,海上生活的唯一调剂就是吃顿好饭。石油公司从来不在吃上节约开支。不过很显然,海上石油工人的食物里唯一没有的就是酒。由于日常工作的危险性,这使石油公司在很早就禁止任何含有酒精的饮品出现在钻井平台。这条禁令被严格执行,一旦有人违反,就会被立即遣送回岸上。
在钻井平台上,吸烟也被绝对禁止,尤其是在靠近钻探孔的地方,当原油快要抽出来时,钻孔附近会缭绕着一些天然气。因此,哪怕是一点点火星都会要了全队人的命。
不仅如此,海上勘探队还生活在爆炸的恐慌之中,一旦石油或者天然气在高压下发生喷冒,可能就会从钻孔中急涌而出,有时力量巨大到足以摧毁整个钻探平台。钻探平台离陆地越远,发生这种井喷的危险系数就越大。从1955年到1968年之间,世界上有23个钻井平台毁于井喷,这使得投保率几乎翻了一倍。为此,人们发明了一种能够放在油井附近的监控装置,一旦有紧急情况发生,它会自动卸掉从井中溢出的压力,这就是防爆器,它成为预防井喷的必备之物。
E 移动的钻探平台
20世纪50年代早期,由于打一口新井必须要搭建钻井平台,勘探结束后还要拆除,这项高额费用使海上石油勘探的发展速度减慢。为此,一个美国海军退役士兵拉伯德灵机一动:能不能找到一种方法把固定的钻探平台整体挪走,让整套设备从一个勘探点漂浮到另一个勘探点?
拉伯德曾于二战期间在美国海军服役,所以他对驳船十分熟悉,他想用驳船来运输钻探平台。在运输过程中,驳船起到船体的作用,把钻探平台放到驳船上面。当运送到目的地时,驳船就充满水,沉到水下,把钻探平台固定在适当的位置上。当钻探工作完成之后,用电泵将驳船内的水抽净,重新起到运输作用。拉伯德的革新,一经推出就大受好评。
此后,随着技术的革新,还出现了能够停泊在深水区的半潜式钻探平台。这种钻探平台能够潜入水面以下15米深,然后把锚插入海底,再用绳子把锚和钻探平台系在一起,这样就可以把它固定在指定位置了,就像我们在陆地上用绳子和木桩固定帐篷一样。
现在最常用的钻探平台被称为“自升式塔台”。自升式塔台被拖到指定位置之后,它就开始发挥驳船的作用,潜入水中,它的桩腿开始向下伸,直到海底,这些桩腿把平台固定在那儿,然后钻探平台再自动向上升起,一直升到海面以上的安全工作高度。当钻探工作结束时,钻探平台就和钻孔脱离(钻孔要用混凝土封上),浮于海面,被拖往下一勘探地。由于采用了自升式钻塔,深水区钻井开始发展起来,从前桩腿只能插到海底40米,而现在,常常冒险插到90米的深度。