石油天然气开采.ppt

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1、石油、天然气开采1.石油、天然气简介石油石油以碳氢化合物为主要成分、有色可燃性油质液体矿物。以碳氢化合物为主要成分、有色可燃性油质液体矿物。是远古海洋或湖泊中动植物尸体在地下经过漫长的复杂变化是远古海洋或湖泊中动植物尸体在地下经过漫长的复杂变化而形成的而形成的油状液体混合物油状液体混合物 自然状态下的石油有的粘稠，有的稀薄，成膏状，在较低温自然状态下的石油有的粘稠，有的稀薄，成膏状，在较低温度下成为度下成为半固体半固体甚至甚至固体固体。颜色通常是暗褐色的，也有颜色通常是暗褐色的，也有黄色黄色、淡黄色淡黄色、淡红色淡红色、淡褐色淡褐色等。等。成分成分主要是由各种主要是由各种烷烃烷烃、环烷烃环烷烃

2、和和芳香烃芳香烃所组成的所组成的混合物混合物。石油的大部。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。石油主要含有石油主要含有碳碳和和氢氢两种元素，同时还含有少量的两种元素，同时还含有少量的硫硫、氧氧、氮氮等元等元素。素。1.石油、天然气简介天然气天然气是古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生是古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具有可燃性之气态碳氢化合物，具有可燃性是一种多组分的是一种多组分的混合气体混合气体，主要成分是主要成分是烷烃烷烃，其中，其中甲烷甲烷占绝大多数，另有少量的

3、占绝大多数，另有少量的乙烷乙烷、丙烷丙烷和和丁丁烷烷，此外一般还含有此外一般还含有硫化氢硫化氢、二氧化碳、氮二氧化碳、氮和和水气水气，以及微量的，以及微量的惰性气体惰性气体，如如氦氦和和氩氩等。等。在标准状况下，在标准状况下，甲烷甲烷至至丁烷丁烷以以气体状态气体状态存在，存在，戊烷戊烷以下为以下为液液体体。多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田。多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约0.65，比空气轻，无色、无味、无毒。，比空气轻，无色、无味、无毒。Prepared by Tom Sh

4、eeran 石油石油l用作燃料用作燃料发电厂用的燃料发电厂用的燃料轻型车用的汽油轻型车用的汽油卡车和火车用的柴油卡车和火车用的柴油飞机用的航空汽油飞机用的航空汽油房屋取暖用的燃料油房屋取暖用的燃料油l润滑油和润滑脂润滑油和润滑脂l蜡、沥青和石油焦蜡、沥青和石油焦l溶剂和石油化工产品溶剂和石油化工产品l有机合成工业的重要的原料和中间体有机合成工业的重要的原料和中间体1.石油、天然气简介Prepared by Tom Sheeran 用途用途1.石油、天然气简介Prepared by Tom Sheeran 天然气天然气1、天然气发电、天然气发电具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有

5、效具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力2、天然气化工工业、天然气化工工业天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右左右 3、城市燃气事业，特别是居民生活用燃气、城市燃气事业，特别是居民生活用燃气随着人民生活水平的提

6、高及环保意识的增强，大部分城市对天随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。工业燃料。4、压缩天然气汽车，以天然气代替汽车用油、压缩天然气汽车，以天然气代替汽车用油具有价格低、污染少、安全等优点具有价格低、污染少、安全等优点用途用途1.石油、天然气简介天然气天然气在石油里处于溶解状态在石油里处于溶解状态当石油被开采出来的时候，一些天然气也当石油被开采出来的时候，一些天然气也随着石油随着石油被采出来。被采出来。单纯的气田少单纯的气田少共性共性元素组成、结构形式以及生成

7、的元素组成、结构形式以及生成的原始材料和时序，开采方式等原始材料和时序，开采方式等石油、天然气开采1.石油天然气简介石油天然气简介2.资源分布状况资源分布状况3.勘探开采过程勘探开采过程4.开采方法开采方法2.资源分布状况资源分布状况原油的分布从总体上来看极端不平衡：原油的分布从总体上来看极端不平衡：从东西半球来看从东西半球来看约约3/4的石油资源集中于东半球，西半球占的石油资源集中于东半球，西半球占1/4；从南北半球看从南北半球看石油资源主要集中于北半球；石油资源主要集中于北半球；从纬度分布看，从纬度分布看，主要集中在北纬主要集中在北纬20-40和和50-70两个纬度带内。两个纬度带内。波斯

8、湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20-40内，内，该带集中了该带集中了51.3%的世界石油储量；的世界石油储量；50-70纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。亚油田和阿拉斯加湾油区。2.资源分布状况资源分布状况石油天然气分布石油、天然气开采1.石油天然气简介石油天然气简介2.资源分布状况资源分布状况3.勘探开采过程勘探开采过程4.开采方法开采方法3.勘探开采过程从寻找石油到利用石油，大致要经过四个从寻找石油到利用石油，大致要经过四个主要环节，即主要环节，即寻找寻找

9、开采开采、输送输送和和加工加工，这四个环节一般又分别称为这四个环节一般又分别称为“石油勘探石油勘探”“油田开发油田开发”“油气集输油气集输”“石油炼制石油炼制”。嵌在岩石颗粒和沙子之间很小的孔隙里。嵌在岩石颗粒和沙子之间很小的孔隙里。大多数这样的孔隙肉眼是看不到的。大多数这样的孔隙肉眼是看不到的。石油天然气地下存在方式石油天然气地下存在方式3.勘探开采过程油气存在于地层中天然的油气存在于地层中天然的圈闭构造中。圈闭构造中。油气油气圈闭构造由穹顶或断层组成。圈闭构造由穹顶或断层组成。非渗透性的岩石（指流体不能穿越的岩石）覆非渗透性的岩石（指流体不能穿越的岩石）覆盖在构造顶部防止油气逃逸到地表。

10、盖在构造顶部防止油气逃逸到地表。如果没有油气如果没有油气圈闭构造，油气就会向地表移动，圈闭构造，油气就会向地表移动，最终挥发掉，也就不能形成油气田。最终挥发掉，也就不能形成油气田。油油油田示例非渗透性岩石层非渗透性岩石层阻止油气向上流动阻止油气向上流动水层水层防止了油向下逃逸。防止了油向下逃逸。水水气气水水气田示例气气油油水水油气田示例声波探测声波探测通过油藏反射的声波找到它们，计录声波反射回来的时间通过油藏反射的声波找到它们，计录声波反射回来的时间计算机处理这些数据，构造出地下岩层系统的计算机处理这些数据，构造出地下岩层系统的图像图像Gas油油声源接收器t=1 sect=1.2 sect=1

11、42 sec油田勘探钻井设备钻井设备一些不同种类的钻井一些不同种类的钻井设备设备陆上钻井架陆上钻井架用于陆上钻井用于陆上钻井钻井船钻井船钻井船和半潜式钻井平台用于水深钻井船和半潜式钻井平台用于水深100 ft到到5000+ft情况情况的钻井的钻井半潜式钻井平台半潜式钻井平台自升式钻井平台自升式钻井平台用于水深用于水深15ft 到到+/-350ft情况的钻井情况的钻井内陆驳船钻井架内陆驳船钻井架用于水深用于水深8ft 到到30ft情况的钻井情况的钻井30ft=10m钻井设备钻井设备:一套可以使我们钻入地层的特殊设备一套可以使我们钻入地层的特殊设备一套钻井一套钻井设备由很多不同的部分组成设备由很

12、多不同的部分组成井架，地基，起重设备，发电机，钻杆，钢罐，井架，地基，起重设备，发电机，钻杆，钢罐，泵，固控设备，还有很多其他部件泵，固控设备，还有很多其他部件最深可钻到地下最深可钻到地下6英里（英里（9.7公里）深的地方公里）深的地方珠穆朗玛峰的高度珠穆朗玛峰的高度钻柱钻柱钻头钻头起重设备由以下部分起重设备由以下部分组成组成:天车天车游动滑车游动滑车游动钢丝绳游动钢丝绳和一个用来起降游动和一个用来起降游动钢丝绳的绞车钢丝绳的绞车。井架底座井架底座井架井架钻井设备上的起重设备钻井设备上的起重设备提升和放下钻柱提升和放下钻柱的的待用钻杆待用钻杆动画演示动画演示钻井示意图钻柱在地表被驱动旋转，带钻

13、柱在地表被驱动旋转，带动井眼底部的钻头旋转动井眼底部的钻头旋转。钻井泥浆被泵入钻杆内钻井泥浆被泵入钻杆内部，从钻头的喷嘴流入部，从钻头的喷嘴流入环形空间。环形空间。泥浆将岩屑循环带到地泥浆将岩屑循环带到地表表3)泥浆和岩屑泥浆和岩屑混在一起从混在一起从环形空间向上提升，带到环形空间向上提升，带到地表。地表。筛布筛布 4)混合物通过在混合物通过在地表的滤网。地表的滤网。1)干净的泥浆被泵从泥浆池中抽干净的泥浆被泵从泥浆池中抽出，注入钻杆当中出，注入钻杆当中。2)泥浆从钻头的流泥浆从钻头的流出，进入到钻杆和出，进入到钻杆和套管之间的环形空间，把钻头切下的套管之间的环形空间，把钻头切下的岩屑向上带出

14、岩屑向上带出。6)干净的泥浆干净的泥浆透过滤网，回到透过滤网，回到泥浆池。泥浆池。钻井泥浆循环钻井泥浆循环泥浆泵泥浆泵5)岩屑被从泥浆中滤除，形岩屑被从泥浆中滤除，形成岩屑堆。成岩屑堆。钻井的工序钻井的工序大钻头钻一小段井眼大钻头钻一小段井眼井中放入钢制的套管，并用水泥固井中放入钢制的套管，并用水泥固定套管的外侧，防止井眼塌陷。定套管的外侧，防止井眼塌陷。0200小一些的钻头小一些的钻头在第一个套管在第一个套管内部开钻。从内部开钻。从上一个套管的上一个套管的底部钻出一个底部钻出一个新的井眼。新的井眼。2000500在新的井眼中在新的井眼中放下套管，并放下套管，并用水泥固定。用水泥固定。钻井的

15、工序钻井的工序重复过程重复过程钻井的工序钻井的工序油气检测对目标区域进行测井。对目标区域进行测井。测井是用电缆将设备下到井下，记录岩石的物理属性。如测井是用电缆将设备下到井下，记录岩石的物理属性。如电阻电阻，孔隙度孔隙度，密密度度，放射性放射性，孔隙压力孔隙压力等等。等等。油气检测砂砂页岩页岩粉砂岩粉砂岩页岩页岩粉砂岩粉砂岩白云石白云石页岩页岩根据测井结果根据测井结果完井（地层有油）完井（地层有油）OR 把井封堵抛弃（地层没有油）把井封堵抛弃（地层没有油）伽马射线伽马射线2005003000电阻抗电阻抗孔隙度孔隙度很好的砂岩很好的砂岩高阻抗，高阻抗，可能是油可能是油气气低阻抗，低阻抗，可能是水

16、可能是水低孔隙度低孔隙度高孔隙度高孔隙度低阻抗，低阻抗，可能是水可能是水高孔隙度高孔隙度低孔隙度低孔隙度高孔隙度高孔隙度测井成功测井成功 在生产层段下最后一次的套管在生产层段下最后一次的套管 用水泥固定。用水泥固定。井眼内用射孔枪进行射孔井眼内用射孔枪进行射孔击穿生产层段部分的井壁套管击穿生产层段部分的井壁套管在井眼里放入生产油管在井眼里放入生产油管用封隔器把生产用封隔器把生产层段和上部的套管空间分隔开层段和上部的套管空间分隔开油管封隔器封隔器连接地面管线连接地面管线准备产油准备产油地面的生产设备地面的生产设备油、水、气分离油、水、气分离分离器分离器油水水气气油气分离器石油水天然气提炼、存储、

17、运输，提炼、存储、运输，输入市场输入市场炼油厂储油罐消费消费燃料驱动燃料驱动房屋供暖房屋供暖石油、天然气开采1.石油天然气简介石油天然气简介2.资源分布状况资源分布状况3.勘探开采过程勘探开采过程4.开采方法开采方法4.4.油气开采方法油气开采方法自喷采油法自喷采油法人工举升采油法人工举升采油法注水注水注气注气化学试剂化学试剂混相驱动混相驱动4.4.油气开采方法油气开采方法实施手段：实施手段：1 1、通过压入、通过压入沸水沸水或或高温水蒸汽高温水蒸汽，甚至通过燃烧部分，甚至通过燃烧部分地下的石油地下的石油 2 2、压入、压入氮气氮气 3 3、压入、压入二氧化碳二氧化碳来降低石油的黏度来降低石油

18、的黏度 4 4、压入、压入轻汽油轻汽油来降低石油的黏度来降低石油的黏度 5 5、压入能够将油从岩石中分解出来的、压入能够将油从岩石中分解出来的有机物的水溶有机物的水溶液液 6 6、压入改善油与水之间的表面张力的物质、压入改善油与水之间的表面张力的物质（清洁剂）（清洁剂）的水溶液的水溶液来使油从岩石中分解出来来使油从岩石中分解出来石油开采的三个阶段前期（一次采油）前期（一次采油）从从19世纪末到世纪末到20世纪世纪30年代年代自喷（自然上涌）自喷（自然上涌）天然能量充足天然能量充足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

19、率平均只有采收率平均只有1520，钻井深度不大，观察油藏的手段只有钻井深度不大，观察油藏的手段只有简单的温度计、压力计等简单的温度计、压力计等 中期（二次采油中期（二次采油）从从30年代末到年代末到50年代末，以建立油田开发的理论体系为标志。年代末，以建立油田开发的理论体系为标志。普遍采用人工增补油藏能量的普遍采用人工增补油藏能量的注水开采注水开采、注气技术注气技术，使石油的最，使石油的最终采收率提高到终采收率提高到30 后期（三次采油）后期（三次采油）EOR（Enhance Oil Recovery)新技术，如新技术，如热力驱法热力驱法、混相驱法混相驱法、化学驱法等化学驱法等。50%左右左右

20、CO2驱油机理：（超临界机理：（超临界CO2）降低油水界面张力降低油水界面张力降低原油粘度降低原油粘度膨胀作用膨胀作用改善流度比改善流度比酸化解堵酸化解堵萃取和汽化原油中轻质烃萃取和汽化原油中轻质烃混项效应混项效应COCO2 2驱油方式驱油方式混项驱混项驱混相效应混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力除了界面张力。COCO2 2与原油混相后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，与原油混相后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成而且还能形成COCO2 2和轻质烃混合的油带。油带移动是最和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可使采

21、收率达到有效的驱油过程，可使采收率达到9090以上以上水与气交替注入也叫混相驱，通过向储层中注入水与气交替注入也叫混相驱，通过向储层中注入COCO2 2，使原油膨胀，增强其流动性，然后注水，将原油驱向使原油膨胀，增强其流动性，然后注水，将原油驱向井口。混合后的流体减小了井口。混合后的流体减小了COCO2 2单相的流动性，同时使单相的流动性，同时使原油的粘度下降。原油的粘度下降。COCO2 2-水混相驱水混相驱CO2驱油方式非混相驱非混相驱重力稳定重力稳定CO2注入，也叫非混相驱。注入，也叫非混相驱。重力稳定重力稳定CO2注入只能应用于整个油田。注入只能应用于整个油田。但是，重力稳定但是，重力稳定CO2注入可采出更多的原油，注入可采出更多的原油，且可埋存更多的且可埋存更多的CO2，并且不会在驱油过程中，并且不会在驱油过程中出现出现CO2的指进现象。的指进现象。非混相驱非混相驱煤层气为什么会为什么会有煤层气有煤层气？与与CCS结合结合回顾回顾什么是石油、天然气什么是石油、天然气资源分布资源分布勘探开采流程勘探开采流程具体开采方法具体开采方法CO2驱油驱油