石油与天然气基本知识

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1、 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级*1石油与天然气基本知识石油与天然气基本知识第一节石油、天然气及其生成一、什么叫石油?(一)石油的概念及组成 1.石油的概念 石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机 矿产,是成分十分复杂的天然有机化合物的混合物。从直 观上看，它表现为比水稠但比水轻的油脂状液体，多成褐 黑色。成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种微量 元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气和少量非烃气 以及固态物质。 第一节石油、天然气及其生成一、什么叫石油?(一)石油的概念及组成 1.石油的概念 石油没有固定的化学成分和元素含量，但元素含量有一 定的范围。石

2、油形成于地下几百以至几千米。它经历了数百万 年甚至几亿年的演化过程，不同年代的石油生成的地质环 境不同，生成石油的物理性质也不相同。不同油田所产生 石油的密度、粘度、熔点、初馏点都不相同。2.石油的元素组成 石油的元素组成主要是C、H，其次是S、N和O， 并含有几十种微量元素。 石油元素的组成，不同学者统计有所不同，但差 别不大。根据Hunt(1979)，石油元素含量如下表：元 素 CHSNOFe、Mg、V、 Ni等微量元素 含量变变化 (%)84- 8711- 140.01-100-1.70.1- 4.5几十种平均含量 (%)84.5130.650.50.59000m。16、钻井方法的发展经

3、历了哪些过程?(1)人工掘井：是最原始的钻井方式，它为 人类探索钻井机械揭开了序幕。它是靠人下 井凿开岩石再将岩屑提出井外。这种钻井方 式在一定时间内适应于盐井、油井，但它有 着速度慢、工期长、井壁易坍塌、井深导致 人窒息等不足而被逐渐淘汰。 1521年之前 。16、钻井方法的发展经历了哪些过程?(2)人力冲击钻井法：15211835年，是靠人 力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。 实际上是利用了杠杆原理及自由落体的下落冲击 作用来钻井的。特点是：破岩与清岩相间进行。冲击力小，破碎效率低。设备简单，起下钻方便。16、钻井方法的发展经历了哪些过程? 机械顿钻钻井法：18591901年 优

4、点：设备简单，起下钻方便。 缺点： 破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的； 钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； 不能进行井内压力控制； 只适用于钻直井。16、钻井方法的发展经历了哪些过程? 旋转钻井法：1901年发展起来。 旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底 岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洗井底的钻井方法。这 是目前使用最普遍的钻井方法。 旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动 旋转钻井。 优点： 钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提供 洗井液的入井渠道等任务； 钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率； 在破岩的同时，井底岩屑被清洗出来； 提高

5、了钻井速度和效益。 缺点：设备复杂，起下钻繁琐。16、钻井方法的发展经历了哪些过程? 连续管钻井法： 特点： 连续管钻井实现了起、下钻的连续机械化，节省了时间 和劳动量； 在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环； 由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能量的 有效利用率； 为全自动化控制提供了很好的条件； 具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。 17、现场常 说的钻机八大 件指哪些？ 钻机八大件 是指：井架、 天车、游动滑 车、大钩、水 龙头、绞车、 转盘、钻井泵 。井架: 主要功能：安装天车；悬吊游动滑车、大沟、吊 环、吊卡、吊钳等起升设备与工具；存放钻具。 天车： 主要功能：与游动滑车

6、组成滑动系统。游动滑车： 主要功能：与天车组成游动系统。 大钩： 主要功能：悬挂水龙头和钻具；悬挂吊环、吊卡 等辅助工具，可起下钻具和下套管；起吊重物，安 装设备或起放井架。水龙头：主要功能：悬挂钻具，承受井内钻具的重 力；改变运动形式；循环钻井液。 绞车：主要功能：起下钻具和下套管；控制钻压； 上卸钻具螺纹；起吊重物和进行其他辅助工作，可作为 转盘的变速机构和中间传动机构。 转盘：主要功能：在转盘钻井中传递扭矩、带动钻 具旋转；在井下动力钻井中承受反扭矩；在起下钻过程 中悬挂钻具及辅助上卸钻具螺纹，在固井中协助下套管 ；承受套贯串的重力；协助处理井下事故，如倒螺纹、 套铣、造螺纹等。 钻井泵

7、:主要功能：给钻井液加压，提供必要的能量 。18、钻井主要施工工序有哪些?石油钻井是一项复杂的系统工程，是勘 探和开发油气田的主要手段。其主要施工 工序一般包括钻前施工(定井位、道路勘测 、基础施工、搬家、安装井架、安装设备)、 钻井施工(一次开钻、二次开钻、钻进、起 钻、换钻头、下钻)和固井施工(完井测试、 下套管固井)三个阶段。(1)定井位：就是确定一口井的位置。 道路勘测：是对井队经过的道路进行实地调查了解，为 搬迁做准备。 (3)基础施工： 基础是安装设备的地方、目的是保证机器 设备的稳固，使设备运转过程中不移动、不下沉、保证其正 常运转。 (4)安装井架：是将井架按一定的要求和方法安

8、装在井口 上。要按设备出厂要求和标准严格执行，保证质量。 (5)搬家：是把钻井设备及井队人员的生活设施搬迁到新 井场。 (6)安装设备：是将搬家拆开的设备、工具等在新井场重 新组装起来，形成完整的钻井设备系统。 一次开钻：是为下入表层套管而进行的钻井施 工； 二次开钻：是在钻完一次开钻进尺，下入表层 套管固井后，钻井施工工作的继续。 (9)钻进： 是使用一定的破岩工具，不断的破碎 井底岩石，加深井眼的过程。 (10)起钻：是钻井下的钻具从井眼风起出来,立在 钻杆盒上. 换钻头:是起钻完,将钻具上的旧钻头卸下,把选 择好的新钻头换上.衡量钻头的主要指标是钻头进尺 和机械钻速. 下钻:是换好钻头,

9、重新将钻具下入井眼内的过程 .完井测试：是对地层和井眼的测量，为完井作业 和油田开发提供可靠的资料。测井方法主要有：电法 测井、放射测井、工程测井等。它是为检查井身质量 、固井质量，为射孔、采油提供依据的。 下套管固井：是向井内下入一定尺寸的套管串，并 在套管与井眼的环形空间注入水泥浆，使套管与井壁 牢固的成为一体，以达到封固疏松、易漏、易塌等复 杂地层和防止地下油、气税互窜，便于安装井口，形 成油气流通道，为安全钻井和油气井投产创造良好的 条件。19、钻井液的作用有哪些? 钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作 正常进行的流体称为钻井液或洗井液。 钻井液在钻井作业中具有极为重要的

10、作用，它被钻井工作 者称为“钻井的血液”。其主要作用有： (1)清洁井底，携带岩屑。 (2)冷却和润滑钻头及钻柱。 (3)造壁，维持井壁稳定。 (4)控制地层压力。 (5)悬浮岩屑和加重剂。 (6)有效传递水力功率。 (7)承受钻杆和套管的部分重力。 提供所钻地层的大量资料。 水力破碎岩石。20、什么是井身 结构？是指井内所下 套管层次、尺寸、 各层套管下入深度 ，管外水泥返高及 每层套管相对应的 钻头尺寸等。 图3-8-1-1 套管类型 （a）正常压力井；（b）异常压 力井根据入井套管的用途不同，主要分为表层套管、技术 套管和油层套管（生产套管）三种类型。 表层套管：是油气井套管程序里最外层

11、的套管。 钻井开孔后钻到表土层以下的基岩，或钻达一定 深度，下入表层套管。 表层套管的作用有：隔离上部含水层，不使地 面水和表层地下水渗入井筒；保护井口，加固表土层 井段的井壁，封隔地表部分的易塌、易漏地层和水层， 安装第二次开钻的井口装置，控制井喷，支撑技术套管 与油层套管的部分重量；对于继续钻下去会遇到高压 油气层的，在表层套管上安装防喷器预防井喷。表层套 管与井壁之间的间隙全部要用水泥封堵，即固井注水泥 时，水泥浆需返出井口，才能起到隔离地层和保护井壁 的作用。 表层套管的深度，一般在100米左右，也有下到几 百米深的。 技术套管：又称中间套管。 是套管程序的中间 一层或两层的套管。在井

12、深较大，对井眼中间井段的 易塌、易漏、高压、含盐等地层，起到隔离地层和保 护井身的作用。 下入了技术套管可以保证对下部 井眼顺利地钻进；也能保证钻进油气层的安全；技术 套管上安装有套管头，四通防喷器，可以预防井喷。 中间套管是因为钻井的技术需要而下入，所以也称技 术套管。 技术套管与井壁间隙水泥封堵的高度， 在被隔离的复杂地层顶部100米以上。对于高压气井，为 了防止天然气窜漏，水泥浆也要返至井口。 油层套管（生产套管） ：又称生 产套管。 是油气井套管程序里的最后一 层套管，从井口一直下到穿过的油气 层以下。油层套管下入的深度，基本 就是钻井的深度。 油层套管的作用是油气到地面 的通道，把油

13、气与全部地层隔绝，保 证油气压力不泄漏。油层套管在油气 井转入生产之后，其质量要保证能够 维持一定的开采年限。 油层套管的固井质量，一方面 关系到作为探井，是油气测试的关键 ；另一方面关系到作为生产井，直接 影响井的寿命。 油层套管与井壁之间间隙的水 泥封堵高度，在油气层顶部100米以 上，或直至上一层套管内200米。完钻井深：从转盘上平面到钻井完成时钻头所钻进的最后位 置之间的距离； 固井：是向井内下入一定尺寸的套管串，并在套管与井眼的 环形空间注入水泥浆，使套管与井壁牢固的成为一体，以达到 封固疏松、易漏、易塌等复杂地层和防止地下油、气税互窜， 便于安装井口，形成油气流通道，为安全钻井和油

14、气井投产创 造良好的条件。人工井底：钻井或试油时，在套管内留下的水泥塞面叫人 工井底。其深度是指从方补心上平面到环形空间内水泥浆上返 的高度。 水泥返高：是指固井时套管和井壁之间的环形空间内水泥浆 上返的高度。它的深度等于转盘方补心上平面到环形空间水泥 面的距离。21、什么是石油井? 凡属进行石油勘探、索取油（气）层地质资料和开采石油 、天然气所钻凿的岩石通道，统称为石油井。石油井的分类(1)采油井(筛称油井)：指为开采地下油层中的原油所钻 凿的石油井。由于采油井的采油方式不同，又分为自喷井( 靠油层本身的能量采油)与非自喷井(靠其它方式采油，如抽 油机井)。(2)采气井(简称气井)：指专为开

15、采地下储气层中天然 气而钻凿的石油井。(3)注水井(简称水井)：在注水开发的油田上，为了向油 层注水补充能量而钻凿的井。注水井在油田开发中虽然不能 直接采出原油，但对保持油层压力，提高油井产量起重要作 用。 (4)注气井：在注气开发的油田上，为了向油层注气补充 能量而钻凿的井。除特殊需要外，一般不专门打注气井，而 是把注水井或采油井改为注气井。这样，既节省了钻井的费 用，又可提高生产井的利用率。(5)注汽井：在稠油开发的油田上，为了向油层注汽降 低稠油粘度和补充能量而钻凿的井。在稠油开发中一般不专 门打注汽井，而是把采油井开采一段时间后改为注汽井。(6)水源井：为了给注水井、油田工业用水和民用

16、水提 供充足水源而钻的井称为水源井。水源井一般在位于油田边 缘、储水量丰富的浅水层钻井。(7)观察井和实验井：指在油田开发过程中，为了解油 层动态、油气水运动规律和变化情况而钻的井。这类井一般 既是观察井、实验井，又是生产井。22、油气是怎样流入油井的? 把具有孔隙、裂缝或空洞，能使油气流动、聚集的岩 层称为储油(气)岩，或者称为储集层储集层具有两个重要 特性一孔隙性和渗透性。孔隙性保证了油气在地下有储集的 空间，其孔隙的多少和大小直接影响到储集的数量。渗透性 保证油气在岩层内可以流动，它的发育情况决定了油气层岩 石中流动的难易程度，因此，孔隙性和渗透性是评价储层的 重要标志。总之，油气在地下是储存于具有孔隙和裂缝的地层当 中；油气是在一定的压力差的作用下通过连通的岩石孔隙流 入油井的(这种流动叫渗流)；某种流体的有效渗透率越大， 其通过岩石的流动能力也就越强(也就是渗流能力越强)。23、采油井是怎样将原油