石油工程技術(shù)科普知識(shí)(B)-陳國華

1、石油工程科普知識(shí)簡介_陳國華香港合創(chuàng)國際有限公司一、石油地質(zhì)二、物探三、鉆井工程四、裸眼井測井五、 隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向六、生產(chǎn)測井七、井間測井八、油藏開發(fā)九、采油工程十、油氣集輸與儲(chǔ)運(yùn)工程石油工程簡介石油工程是研究石油與天然氣勘探、評估、開采、油氣分離、輸送理論和技術(shù)的工程領(lǐng)域，運(yùn)用科學(xué)的理論、方法、技術(shù)與裝備高效地鉆探地下油氣資源，最大限度并經(jīng)濟(jì)有效地將地層中的油氣開采到地面，最終安全地實(shí)現(xiàn)將油氣分離、計(jì)量與輸運(yùn)。石油工程簡介石油工程簡介一、石油地質(zhì)石油地質(zhì)學(xué)是研究石油和天然氣在地殼中生成、運(yùn)移和聚集規(guī)律的學(xué)科，是石油和天然氣地質(zhì)學(xué)的簡稱。石油是流體，與固體礦產(chǎn)相比，有其獨(dú)特的生成和聚集規(guī)律

2、。石油聚集的地方并不是生成的地方，石油在生成后，必須通過運(yùn)移才能聚集在有利的圈閉中。大量的勘探和開采實(shí)踐，積累了很多有關(guān)油氣生成、運(yùn)移和聚集規(guī)律的知識(shí)，逐漸形成這門學(xué)科。包括油氣田地質(zhì)學(xué)、調(diào)查和勘探油氣的各種地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)的原理和方法，以及油氣田開發(fā)的地質(zhì)學(xué)原理和工藝技術(shù)等內(nèi)容。一、石油地質(zhì)大慶長垣喇、薩、杏油田分布圖一、石油地質(zhì)地層巖石結(jié)構(gòu)一、石油地質(zhì)物探地球物理勘探的簡稱，它是以地下巖土層（或地質(zhì)體）的物性差異為基礎(chǔ)，通過儀器觀測自然或人工物理場的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等）并可測定巖土體的物性參數(shù)，達(dá)到解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。常用物探方法

3、電法勘探：包括電測深法、電剖面法、高密度電法、自然電場法、充電法、激發(fā)極化法、可控源音頻大地電磁測深法、瞬變電磁法等；探地雷達(dá)：可選擇剖面法、寬角法、環(huán)形法、透射法、單孔法、多剖面法等；地震勘探：包括淺層折射波法、淺層反射波法和瑞雷波法；彈性波測試：包括聲波法和地震波法。聲波法可選用單孔聲波、穿透聲波、表面聲波、聲波反射、脈沖回波等；地震 波法可選用地震測井、穿透地震 波速測試、連續(xù)地震波速測試等；層 析成像：包括聲波層 析成像、地震波層 析成像、電磁波吸 收 系 數(shù)層析成像或電磁波速度層析成像等；二、物探二、物探二、物探三、鉆井工程鉆井（drilling）是利用機(jī)械設(shè)備，將地層鉆成具有一定深

4、度的圓柱形孔眼的工程。按巖石破碎方式，利用鉆探設(shè)備向地下鉆成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔，又稱鉆孔。鉆井直徑和深度大小，取決于鉆井用途及礦產(chǎn)埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。主要功用為：獲取地下實(shí)物資料，即從鉆井中采取巖心、礦心、巖屑、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等。作為地球物理測井通道，獲取巖礦層各種地球物理場的資料。作為人工通道觀測地下水層水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)情況。用作探、采結(jié)合，開發(fā)地下水、油氣、地?zé)岬鹊你@井。鉆井通常按用途分為地質(zhì)普查或勘探鉆井、水文地質(zhì)鉆井、水井或工程地質(zhì)鉆井、地?zé)徙@井、石油鉆井、煤田鉆井、礦田鉆井、建筑地面鉆井等。工具類型，又可分為頓鉆和旋轉(zhuǎn)鉆。頓鉆又稱沖擊鉆。用

5、鋼絲繩把頓鉆鉆頭送到井底，由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)游梁機(jī)構(gòu)，使游梁一端上下運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)鋼絲繩和鉆頭產(chǎn)生上下沖擊作用，使巖石破碎。頓鉆鉆速慢，效率低，不能適應(yīng)井深日益增加和復(fù)雜地層的鉆探要求，逐漸被旋轉(zhuǎn)鉆代替。但它有設(shè)備簡單，成本低，不污染油層等優(yōu)點(diǎn)，可用于一些淺的低壓油氣井、漏失井等。三、鉆井工程旋轉(zhuǎn)鉆利用鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的切削或研磨作用破碎巖石。是當(dāng)前最通用的鉆井方法。比頓鉆鉆速快，并易于處理井塌、井噴等復(fù)雜情況。按動(dòng)力傳遞方式，旋轉(zhuǎn)鉆又可分為轉(zhuǎn)盤鉆和井下動(dòng)力鉆兩種：轉(zhuǎn)盤鉆在鉆臺(tái)的井口處裝置轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤中心部分有方孔，鉆柱上端的方鉆桿穿過該方孔，方鉆桿下接鉆柱和鉆頭，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤時(shí)帶動(dòng)鉆柱和鉆頭一起旋轉(zhuǎn)，破碎

6、巖石。井下動(dòng)力鉆是利用井下動(dòng)力鉆具帶動(dòng)鉆頭破碎巖石，鉆進(jìn)時(shí)鉆柱不轉(zhuǎn)動(dòng)，磨損小、使用壽命短，特別適于打定向井。井下動(dòng)力鉆有渦輪鉆、螺桿鉆和電動(dòng)鉆等。井下動(dòng)力鉆具鉆井是利用渦輪鉆具、螺桿鉆具以及沖擊旋轉(zhuǎn)鉆具靠鉆井液驅(qū)動(dòng)的方法鉆井。特點(diǎn)是進(jìn)尺快、鉆壓小、泵壓高。適合鉆定向井或特殊硬底層井段。鉆井設(shè)備按功能分為旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)。動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。三、鉆井工程鉆頭系列三、鉆井工程三、鉆井工程三、鉆井工程地球物理測井或石油測井，簡稱測井，是利用巖層的電化學(xué)、導(dǎo)電、聲學(xué)、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數(shù)的方法，屬于應(yīng)用地球物理方法（包括重、磁、電、震、測井）之一。石油鉆井時(shí)，

7、在鉆到設(shè)計(jì)井深深度后都必須進(jìn)行測井，又稱完井測井，以獲得各種石油地質(zhì)及工程技術(shù)資料，作為完井和開發(fā)油田的原始資料，這種測井習(xí)慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管后所進(jìn)行的系列測井，習(xí)慣上稱為生產(chǎn)測井或開發(fā)測井。測井發(fā)展大體經(jīng)歷了模擬測井、數(shù)字測井、數(shù)控測井、成像測井四個(gè)階段。四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井測井系列四、裸眼測井大慶油田高分辨率水淹層測井系列四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井四、裸眼測井微電阻率掃描成像測井儀器四、裸眼測井隨鉆測井LWD(Logging While Drilling)一般是指在鉆井的過程中測量地層巖石物理參數(shù)，并

8、用數(shù)據(jù)遙測系統(tǒng)將測量結(jié)果實(shí)時(shí)送到地面進(jìn)行處理。由于目前數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的限制，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在井下儀器的存儲(chǔ)器中，起鉆后回放。隨鉆測量MWD(Measurement While Drilling)一般是指鉆井工程參數(shù)測量，如井斜、方位和工具面等的測量。有時(shí)候，MWD泛指鉆井時(shí)所有的井下測量。五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向過鉆頭測井1、幾何導(dǎo)向鉆井根據(jù)井下測量工具（MWD）測量的井眼幾何參數(shù)（井斜角、方位角和工具面角）來控制井眼軌跡的導(dǎo)向鉆井方式稱為幾何導(dǎo)向鉆井。如果井下參數(shù)測量和導(dǎo)向工具的控制由井

9、下計(jì)算機(jī)完成，則為自動(dòng)幾何導(dǎo)向鉆井。2、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井地質(zhì)導(dǎo)向是在擁有幾何導(dǎo)向的能力的同時(shí)，又能根據(jù)隨鉆測井（LWD）得出的地質(zhì)參數(shù)（地層巖性、地層層面、油層特點(diǎn)等），實(shí)時(shí)控制井眼軌跡，使鉆頭沿著地層的最優(yōu)位置鉆進(jìn)。這樣可在預(yù)先不掌握地層特性的情況下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。地質(zhì)導(dǎo)向本身就是自動(dòng)導(dǎo)向鉆井，井眼軌跡控制的依據(jù)是地質(zhì)地層參數(shù)，這樣一來實(shí)鉆井眼的軌跡很有可能脫離鉆井設(shè)計(jì)的井眼軌道。3、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的工作機(jī)理都是靠偏置機(jī)構(gòu)（Bias Units）分別偏置鉆頭或鉆柱，從而產(chǎn)生導(dǎo)向。偏置機(jī)構(gòu)的工作方式又可分為靜態(tài)偏置式（Static Bias）和動(dòng)態(tài)偏置式（DynamicBias）（即調(diào)

10、制式（Modulated）兩種。靜態(tài)偏置式是指偏置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在鉆進(jìn)過程中不與鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，從而在某一固定方向上提供側(cè)向力；調(diào)制式是指偏置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在鉆進(jìn)過程中與鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，依靠控制系統(tǒng)使其在某一位置定向支出提供導(dǎo)向力。五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向五、隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向生產(chǎn)測井指在油井(包括采油井、注水井、觀察井等)投產(chǎn)后至報(bào)廢整個(gè)生產(chǎn)過程中,所進(jìn)行的地球物理測井的統(tǒng)稱。它包括,三部分： 通過井內(nèi)溫度、壓力和流體流量、持水率測定,了解產(chǎn)出和注入剖面,為油層改造提供依據(jù)； 檢查和監(jiān)測井身技術(shù)情況,包括固井質(zhì)量、套管變形和破損等,為油井維修提供依據(jù)； 套管井儲(chǔ)層評價(jià)。生產(chǎn)測井已成為油氣藏科學(xué)管理和提高采收率

11、不可缺少的手段。六、套管井測井生產(chǎn)測井六、套管井測井六、套管井測井鉆井后固井的主要目的封隔油、氣、水層保護(hù)井眼形成油氣通道固井質(zhì)量評價(jià)評價(jià)是否達(dá)到上述目的套管井固井界面質(zhì)量評價(jià)方法六、套管井測井六、套管井測井七、井間測井常規(guī)測井因探測深度有限，無法測量遠(yuǎn)離井眼的地層中的流體分布。為了更有效地開采老油田中的剩余儲(chǔ)量，了解井間油氣分布狀況，應(yīng)用井間（如電磁EM、井間聲波、井地電磁）測井技術(shù)，可以在兩口相距1000米的裸眼井（或相距450米的套管井）之間探測電阻率分布情況，能清晰地揭示兩井之間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，用于精細(xì)的油藏描述，從而發(fā)現(xiàn)未波及油層。七、井間測井井間測井技術(shù)七、井間測井井間與井地電磁成像測

12、井七、井間測井yzxyz七、井間測井井間聲波成像測井通過矢量波場觀測的橫波分裂信息，分析地層的各向異性。發(fā)射換能器x三分量換能接收器七、井間測井井-地電位測量技術(shù)油藏工程是一門以油層物理、油氣層滲流力學(xué)為基礎(chǔ)，從事油田開發(fā)設(shè)計(jì)和工程分析方法的綜合性石油技術(shù)科學(xué)。它的任務(wù)是：研究油藏（包括氣藏）開發(fā)過程中油、氣、水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和驅(qū)替機(jī)理，擬定相應(yīng)的工程措施，以求合理地提高開采速度和采收率。隨著大型高產(chǎn)油的發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了深井壓力計(jì)、高壓取樣器等研究油、氣、水在地下狀態(tài)的儀器和設(shè)備，對油藏巖心的研究，了解油藏和油等的物理性質(zhì)及其隨壓力、溫度的流動(dòng)機(jī)理，40年代形成了油、氣、水在油層中的滲流理論，出現(xiàn)科學(xué)開發(fā)油田的概念，逐漸應(yīng)用人工補(bǔ)給油藏能量合理驅(qū)替油氣等開發(fā)方法。八、油藏開發(fā)八、油藏開發(fā)八、油藏開發(fā)八、油藏開發(fā)八、油藏開發(fā)八、油藏開發(fā)八、油藏開發(fā)采油工程的任務(wù)是通過一系列可作用于油藏的工程技術(shù)措施，使油、氣暢流入井，并高效率地將其舉升到地面進(jìn)行分離和計(jì)量；其目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)有效地提高油井產(chǎn)量和原油采收率。九、采油工程采油工程（oil extraction engin