海洋天然气如何开采

❶ 海洋如何开发和利用

随着工业的发展，人类对矿产资源的需求量成倍地增长，陆地地壳中的矿产资源储量逐渐减少，有的趋向枯竭，丰富的海底矿产资源将成为21世纪工业原料的重要供应基地。

海底矿产资源十分丰富，从近岸海底到大洋深处，从海底表层到海底岩石以下几千米深处，无不有矿物分布。而且矿种繁多，从固体矿产到液体矿产和气体矿产均有。不少矿产其分布规模之大，储量之丰富是陆地所不及的。

海底蕴藏着丰富的石油和天然气资源。据统计，世界近海海底已探明的石油可采储量为220亿吨，天然气储最为17万亿立方米，分别占世界石油和天然气探明总可储量的24%和23%。

海上石油平台海底有石油，这在过去是不好理解的。自从19世纪末海底发现石油以后，科学家研究了石油生成的理论。在中、新生代，海底板块和大陆板块相挤压，形成许多沉积盆地，在这些盆地形成几千米厚的沉积物。这些沉积物是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)，以及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。

我国沿海和各岛屿附近海域的海底，蕴藏有丰富的石油和天然气资源，是世界海洋油气资源丰富的国家之一。

渤海是我国第一个开发的海底油田。渤海大陆架是华北沉降堆积的中心，大部分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，产生一系列的背斜带和构造带，形成各种类型的油气藏。东海大陆架宽广，沉积厚度大于200米。

南海大陆架，是一个很大的沉积盆地，新生代地层2000~3000米，有的达6000~7000米，具有良好的生油和储油岩系。生油岩层厚达1000~4000米，经初步估计，整个南海的石油地质储量大致有230~300亿吨，约占中国总资源量的1/3；天然气储量8000亿立方米，是世界海底石油的富集区，有“第二个波斯湾”之称。

海上石油资源开发利用，有着广阔的前景。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，绝大多数国家采取了国际合作的方式。

我国为了加快海上石油资源开发，明确规定我国拥有石油资源的所有权和管辖权；合作区的海域和资源、产品属我国所有；合作区的海域和面积大小以及选择合作对象，都由我国决定等一系列维护我国主权和利益的条款。合理利用外资和技术，已成为加速海上石油资源开发的重要途径。

❷ 海底的石油和天然气是怎么产生的

海底的石油和天然气是海洋中的有机物质在合适的环境下演变所产生的。这些有机物质包括陆生和水生的低等植物，死亡后从陆地搬运下来，或被江河冲积下来，同泥砂和其他矿物质一起，在低洼的浅海或陆地上的湖泊中沉积，逐渐使此处淤泥的中形成有机质含量。这种有机淤泥又被新的沉积物覆盖、埋藏起来，造成一种不含氧或含极微量游离氧的还原环境。随着低洼地区的不断下沉、沉积物不断堆积，有机淤泥所承受的压力和温度不断增大，处在还原环境中的有机物质经过复杂的物理、化学变化，慢慢地转化成对人类影响甚大的石油和天然气。经过数百万年漫长时间的万物更迭的交替变化，有机淤泥经过压实和固结作用后，变成沉积岩，并进一步生油岩层。沉积盆地是指沉积物的堆积速率明显大于其周围区域，。

在一定特定时期，沉积岩沉积在像盆一样的海洋或湖泊等低洼地区，并具有较厚沉积物的构造单元，称为沉积盆地。沉积盆地在漫长的地质演变过程中，随着地壳运动抬升，海洋变成陆地，湖盆变成高山，一层层水平状的沉积岩层也跟着发生规模不等的挠曲、褶皱和断裂等形变，从而使掺杂在泥砂之中具有流动性的点滴油气离开它们的原生地带（生油层），经“油气搬家”再集中起来，储集到储油构造当中，形成可供开采的油气矿藏，所以说，这一个个沉积盆地就像是一个个聚宝盆。

在储油构造里，由于油、气、水所占比重不同，因此各自的分布也有不同：气在上部，水在下部，而石油层在中间。储油构造包括油气居住的岩层——储集层；覆盖在储集层之上避免油气向上逸散的保护层——盖层；以及遮挡油气进入后不再跑掉的“墙”——封闭条件。只要能找到储油构造，就不难找到油气藏。油气藏通常是多种类型的油气藏复合出现，我们将多个油气藏的组合称为油气田。

世界上，海洋油气同陆地油气资源一样，分布极为不均。在四大洋及多个近海海域中，波斯湾海域的石油、天然气含量最为丰富，约占总贮量的50%左右；第二位是委内瑞拉的马拉开波湖海域；第三位是北海海域；第四位是墨西哥湾海域；其次是亚太、西非等海域。据中国南海油气资源也有巨大的发展远景，是世界海洋油气主要聚集中心之一。石油和天然气是人们向海洋索取资源的一大重要成果。

❸ 天然气如何开采

在储层内天然气或石油的压力使得这些流体可以从岩石的孔隙内流入井中。绝大多数储层中的天然气是由膨胀原理采出的，天然气的膨胀使得储层内的气体体积相对增大，膨胀以后产生的压力使其进入井孔内。在一些储层内，水驱动了天然气向井孔的流动。在储层附近或之下的水膨胀导致了天然气流向井孔并随之充填了天然气排出后岩石中的孔隙。水驱气藏与气驱气藏的生产方式不同。
一口井中的天然气开采量随着储层压力的下降以及时间的推移会渐渐地地下降。在天然气的压力下降到700～1000psi（49～70kg/cm2）之前一般都可以采出，这是输气管道可以运行的最低压力。在一些情况下，可以采用加压器对地下的天然气加压，使其达到管道输送所需要的压力来延长开采井的生命。
在投产时，天然气井的测试可以由气井操作员来执行，这可以是一位专业的检测员，也可以是专业服务公司。比如，为了确定储气层产气率的差别需要进行产量检测。此外，还对产气井进行周期性监测，以测量生产过程中产出的天然气、凝析油和水。那些拥有天然气中心处理厂的气田，生产监测时还可以指出每口井的采出量。
许多产出天然气的地层是“致密”的，即它们的渗透率较低，限制了通过岩石的天然气流量。有许多种方法可以用来提高渗透率使产气井增产。这些处理增加了井孔四周岩石内的流通路径，所以气藏内的天然气流向井孔的阻力就会减少。对于石灰岩地层，可采取用泵将酸压入井孔溶解岩石的作业方式，还可以在井内实施短暂的爆炸作业，对岩石产生破裂。直到20世纪40年代后期之前，压裂作业通常都是用液体硝化甘油炸药完成的。
在近期的压裂作业中，用泵将大量高压液体压入井内，使储层岩石破裂。这些作业称为水压裂或者增产措施。压裂液包括油、氮气泡沫、水或加酸的水。一旦在储层岩石中产生了破裂，就将一些支撑剂 （比如粗大的砂粒）灌入储层。压裂作业通常包括注入大量的液体及使用支撑剂。
由于致密地层在天然气储层中较为常见，天然气工业的绝大部分研究工作都集中在增产措施的技术研究领域。水力压裂是非常昂贵的，每口井高达500000美元。人们已经开发出在水力压裂过程中收集“实时”数据的计算机软件，用这些信息来预测破裂的增加。这使得生产人员可以在岩层中破裂仍在进行的过程中进行评价，从而掌握开采进度。
其他一些最新的进展包括更快、更容易地对破裂进行制图作业，这可以测出压裂的几何形态以及最终的破裂范围。人们还发明了无线电工具，在实施压裂时测量井下温度和压力，以代替从地面的测量得出的预测数据。

❹ 如何开采天然气

由于天然气和石油同属埋藏地下的烃类资源，有时且为共生矿藏，其加工版工艺及产品相互有权密切的关系，故也可将天然气化工归属于石油化工。天然气化工一般包括天然气的净化分离、化学加工。净化分离包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂与分离凝析油后，根据气体组成情况进行进一步的净化分离加工。富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品硫黄用以生产硫酸、二硫化碳等一系列硫化物。脱硫后，天然气经过深冷分离，可得到液化天然气；若天然气是富含乙烷以上烷烃的湿气，则可同时得到天然气凝析液，后者常采用精馏的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且还有一部分凝析油。化学加工包括在高温下进行的天然气热裂解

❺ 天然气是怎么样开采的出来的

由于天然气和石油同属埋藏地下的烃类资源，有时且为共生矿藏，其加回工工艺及产品相互有密答切的关系，故也可将天然气化工归属于石油化工。天然气化工一般包括天然气的净化分离、化学加工。净化分离包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂与分离凝析油后，根据气体组成情况进行进一步的净化分离加工。富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品硫黄用以生产硫酸、二硫化碳等一系列硫化物。脱硫后，天然气经过深冷分离，可得到液化天然气；若天然气是富含乙烷以上烷烃的湿气，则可同时得到天然气凝析液，后者常采用精馏的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且还有一部分凝析油。化学加工包括在高温下进行的天然气热裂解，主要生产乙炔和炭黑；天然气蒸气转化或天然气的部分氧化，可制得合成气；天然气经过氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各种衍生物；湿性天然气中的乙烷、丙烷、丁烷和天然气凝析液等，经蒸气裂解或热裂解可生产乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脱氢或氧化可生产丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、顺丁烯二酸酐等。

❻ 是怎样从海底开采可燃冰的

20世纪70年代以来，人们陆续在世界各地的海洋深处发现了一种以前从未给予充分重视的新能源——可燃冰。猛听这一名词，你一定会感到奇怪！冰，怎么会可燃呢?其实，可燃冰是指水与天然气相结合后形成的一种晶体物质，学术上称为“天然气水化合物”。据测定，1立方米固体可燃冰，约含200立方米天然气。所以可燃冰具有很强的燃烧能力，是一种十分重要的能源资源。

可燃冰的发现是出于一次偶然机会。在20世纪30年代，人们为了输送天然气，开始敷设巨型的天然气管道。结果发现，管道经常发生堵塞。将管道剖开一看，原来是被冰一样的物质所封堵的。管道中怎么会有冰呢?经过研究才知道，原来它是天然气与水的结合物，具有很强的燃烧能力。

可燃冰大量贮存于冻土层中和海底，其中以海洋深处蕴藏量最为丰富。在海底，可燃冰常可形成长达数千千米，厚度从数厘米到200～300米不等的巨大矿床。在美国、加拿大等沿海地区，已查明蕴藏有数百亿立方米的可燃冰资源，可供开采数百年。俄罗斯、新西兰、印度、日本等国也都发现储量可观的海底可燃冰资源。我国在东海、南海、黄海海底也发现储量丰富的可燃冰。有人估计，全世界可燃冰的储量非常巨大，至少是煤和石油总储量的2倍以上。它已被誉为未来的新能源。

可燃冰由于深藏于海洋深处和冻土层中，开采上有一定的难度，迄今世界上尚无开采海底可燃冰的成功经验。目前人们设想中的开采方案有两种，一种是把气压式泵管与接收船相连接的开采方案。气压式泵管直接伸入海底，泵管下端是一个巨大的钟形物，可罩住水底一片区域。在钟形物内还置有一台自动采掘机，它会把海底含有可燃冰的岩石和可燃冰一起掘起，并将它们粉碎搅烂成矿浆，然后由气压式泵管将矿浆输送到接收船上。在接收船上，通过加热加压等方式把可燃冰中的天然气分离出来，而剩下的海洋沉积物，往往还含有其他可利用的物质，再进行第二次、第三次分离和提取处理。最后，把无用的残土倒入海中。

另一种方案是，在海底直接设法让可燃冰分解为冰和天然气，然后像开采岩层中的天然气一样，把它直接输送到地面的储气罐中，再由储气罐输送到各个需要天然气的用户。与前一种方案比较，后一种方案的输送条件比较简单，预计可节约较多的开采成本。但问题是，可燃冰在海底的分解技术迄今还不成熟；另外这一方案也无法充分利用开采区海底可能存在的其他资源。

❼ 海洋油气开采

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海洋油气开采与海洋环内境保容护

❽ 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。

❾ 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）。

❿ 天然气怎么勘探的

在石油工业的早期，勘探所使用的就是铁锨和镐头这类简单的工具，石油和天然气往往是偶然被发现的。探井也是随意钻的，或者在地表出露的天然气苗附近钻一口井也可以获得较大的成功。

然而，到了近代，人们使用各种先进的技术勘探天然气。这些技术可以分类为地质学、地球化学、地球物理等方法。这些方法用于寻找具有孔隙和渗透性储集岩的地质圈闭。一般来讲，这些储集岩主要是古代的湖泊、河流和海洋中沉积形成的砂岩和碳酸盐岩类。

地质学方法

地质勘探技术包括绘制地表与地下的构造地质图、采集岩石样品等。地形图是用来表示地球表面演化的图件，用等值线来表征相同的高度。

一些地质图上标出了何处有岩石层的“露头”，或者它们在地层表面的分布。这些图是平面的，用两维图形来表示地球的表面，第三维表示岩层的方向，用一种称为“走向与倾向”的符号来表示，它可以显示岩石层面的水平与垂直方向。

用于地质制图的基本的岩石层是组，它具有标志明显的顶与底。地壳中的所有岩石都被地质学家划分到了组。每个组具有一个两重含义的名称：①它的地理分布位置，通常是一座小城镇的名称；②它的主要岩石类型，比如砂岩或灰岩。为了表示这些岩石层的垂直序列，地质家使用了地层柱状图，在这种图上，最年轻的地层出现在顶部而最古老的地层在底部 （图2.4） 。

图2.6海湾地区一个天然气田的地震记录（由VibroseisTM获得）（引自Norman Hyne所著《石油勘探与开发》，PennWell，1995）

地震技术的最新进展是AVO（振幅随炮检距变化），这可以加强地表地震数据亮点分析的能力。另外一项进展是GRIP。地下地质学常常表现出构造与岩性的复杂性，这会掩盖勘探目标。GRIP方法通过将地质信息直接加入地震勘探设计而增强地震成像的分辨率。

除了二维的地震成像方法之外，地质家还能够使用三维技术，它可以给出一个三维的、高清晰的地下地震图像。该方法与CAT扫描 （计算机辅助层析成像）技术相似，还与MRI（磁共振成像）技术相似，二者都是用来获得人体内部影像的。三维技术正在帮助地质家学会如何校正那些由于岩石的厚度与压实之间的变化而产生的噪音 （不需要的信号）。

另外一项进步是“联井”地震技术，即在一口井中发射地震能量，在另一口井或相邻的多口井中安置信号接收器。所获得的数据影像可以用来确定钻井之间的岩石特征。连井地震成像的分辨率要大大高于地表地震数据的分辨率。连井地震成像已在石油勘探中获得了成功，但是在天然气勘探中仅仅在近期才开展应用的。

除地震技术之外，地球物理方法还包括了重力与磁力的测量。地质家们的重力计揭示了地下重力的变化，而磁力计则可以测量出地球磁场的强度与方向。

重力计对地下岩石的密度是非常灵敏的。它可以测出密度相对较小的岩石，比如盐丘或多孔的珊瑚礁，也可以灵敏地测出密度较大的岩石，比如一个盐丘或背斜的核部。磁力仪主要用于测定基岩层的海拔高度。磁力仪数据被用于推测充填在盆地中的沉积岩的厚度并判定基岩的变形程度。

建模

在上述所有技术都存在局限性的情况下，勘探地质家又转向使用数学模型来对地下地质构造和沉积条件进行“成像”。为了精确地建立这些计算机模型，勘探家将钻井数据与地球物理信息汇成一幅假设的地下图像。最新的进展已经极大地增加了计算机建模的成功率。

探井

地质学、地球化学和地球物理技术无论达到何等的精度，也仅仅能够做到确定在何处能够发现油气的沉积岩。证实地下有油气真正存在的唯一方法就是打一口井并检测靶区地层所含物质的性质。

由于钻井是非常昂贵的，用各种勘探技术所获得的资料往往要进行对比，以供选出最可能的位置。发现了新的油气的钻井称为探井或“野猫井”。一口野猫井的费用从100000～15000000美元。即使地质家做了大量的前期工作，也仅仅有 15%～20%的钻井能够发现有商业价值的油气。

如果一口野猫井发现一个新的气田，它就被称为该气田的发现井。一个气田的最终范围是在其发现井四周钻更多的探井来确定的。一旦气田被确定，就要打一些井来进行开发或者增加其天然气的采出率 （打加密井）。钻井人员用来评价井的生产能力的方法将在第3章“钻井、开采与处理”中讨论。