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1、海洋石油资源开发技术,第一节 海洋石油的开发和技术特点 第二节 探寻海底石油的方法 第三节 海洋石油钻井装置 第四节 钻井技术及发展动向 第五节 采油平台与采油工艺,石油: 又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。石油主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油的性质因产地而异，密度为0.8 1.0 克/立方厘米，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30 -60C），沸点范围为常温到500C以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。,通过提炼，石油可以制成很多产品: 发电厂用的燃料 轻型车用的汽油 卡
2、车和火车用的柴油 飞机用的航空汽油 房屋取暖用的燃料油,很多其他材料也来自于石油产品: 塑料 织布的材料 (例如: 聚酯纤维) 日用化学品 染料,关于石油我们还知道些什么？,2007年全球石油探明储量为1686亿吨,世界海洋石油资源量占全球石油资源总量的34，据统计，全球海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，其中已探明储量的为380亿吨；目前全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中对深海海底勘探的有50多个国家。预计在本世纪，海底油气开发将从浅海大陆架延伸到千米水深的海区。在人类对石油等不可再生资源的需求越来越大的情况下，海洋成为人类对石油需求的希望所在。,法新社制作的石油储量大国排名表， 形
3、象地展示了全球资源分布情况,海洋石油的开发和技术特点,海洋石油的开发 1.陆地上的石油已基本耗尽,到目前为止，绝大部分已开采石油来自陆上，石油为不可再生资源，因为开采量远远大于自然增长量，石油资源开始呈现枯竭的趋势。,2.开发海上石油势在必行,缓解世界石油供不应求的状况创造巨大的经济效益,海洋石油的开发,3.开发海上石油从1897年就已开始,海底石油开采，可追溯到19世纪末，1897年，美国开始在加利福尼亚的圣巴巴腊海峡钻井；1947年，美国在墨西哥湾钻出第一口商业性油井，这是浅海开发石油的起点。从此，海底采油技术不断发展。1973年，爆发第四次中东战争，阿拉伯石油禁运和不断上涨的油价，使得海
4、底开采石油的利润大大提高。现在，海底油气资源勘探、开发，已成为沿海国家的重要经济活动内容，成为某些国家的经济支柱。,海洋石油的开发,4.开发技术日臻完善,上世纪40年代之前，海洋石油勘探开发处于初始阶段，主要采用土木工程技术建造木结构平台和人工岛，只能在近岸的海边和内湖开发石油资源，作业水深低于10m。5060年代，随着世界经济复苏，海洋油气勘探开发迅速发展，出现了移动式钻井装置、浮式生产系统及海底生产系统，作业海域范围不断扩大，水深不断加大，至60年代末，作业水深已超过200m，勘探开发领域开始向大陆架深水区延伸。70-80年代，随着平台和钻井技术的发展，海洋油气勘探开发水域范围进一步扩大，
5、作业水深超过500m，成功开发了北海和墨西哥湾大陆架深水区油气资源。90年代，成功解决了温带海域油气开采面临的钻井、采油、集输和存储等技术问题，而且高寒水域的平台和管线技术难题也取得重大突破，海洋油气勘探开发取得巨大进步，作业水深不断刷新，1999年已近2 000m，作业范围已从北海、墨西哥湾等传统地区扩展到西非、南美及澳大利亚大陆架等海域。,海洋石油的开发,2000年我国海上油产量1600万吨，在南海创造了7个世界第一。 第一个20口井全部采用水平井进行油气开发； 第一个使用水下卧式采油树； 第一个应用电潜泵技术采油； 第一个采用温式电接头技术； 第一次开创无人潜水作业油田； 第一次应用水下
6、跨接管连接技术； 第一次采用即独立又集中的多功能液压系统。,5.我国石油生产取得飞速发展,海洋石油的开发,海洋石油开发技术特点,（一）技术密集 在勘探方法上：多缆多震源勘探技术、数字电缆、高分辨处理技术； 在钻井方面：小井眼、小曲率半径水平钻井技术； 在测井方面：数控成像技术、大容量传输系统。 在海洋工程建设方面：深水油井开发已发展到1000m，并形成一套完整的水平生产系统。深海生产平台自动操纵装置。,（二）资金密集勘探费用是陆地的几倍； 一口井要上千万美元； 一座中心平台要上亿美元； 水深约增加100m，投资增加1倍。,海洋石油开发技术特点,（三）风险大失误多； 周期长，从勘探到开发约需51
7、0年； 海洋条件恶劣。,海洋石油开发技术特点,探寻海洋石油的方法,一、海洋石油的生成,无机生油说,认为石油中的碳氢化合物是由无机化学作用形成的。,探寻海洋石油的方法,一、海洋石油的生成,有机生油说,认为碳氢化合物是由生物遗体变成的。在过去的地质时期里，江河带来的大量泥沙不断堆积在海盆、湖沼底部，一些动植物尸体也随着一起被埋葬。生物遗体的分解使泥沙富含有机质而形成有机淤泥。由于沉积加厚、温度、压力、细菌、催化剂、放射性物质的协同作用，使有机质变成碳氢化合物，即原始油气。,探寻海洋石油的方法,一、海洋石油的生成,形成石油的条件,1.有大量的生物遗体； 2.要有利于石油富集的地质构造； 3.要有能够
8、储集石油的地层和保护石油不跑掉的盖层。生油理论指导了油、气的寻找和勘探。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,一般来说，探寻海底油气资源要经过地质调查、地球物理勘探及钻探几个阶段。而地球物理勘探方法是探寻海底石油的主要方法。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（一）首先对海区进行广泛的地质调查,海洋地质调查是应用地质、地球物理、地球化学等理论和各种手段探测海底地形、地质构造、海底岩石、沉积物以及海底矿产。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（一）首先对海区进行广泛的地质调查,地质调查的两种主要方式： 路线调查是在未经调查的海区，为了了解地质情况，布设几条线而进行调查
9、。 面积调查是按任务规定的成图的比例尺，在调查海区设定间距的测网或测线进行调查。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（一）首先对海区进行广泛的地质调查,利用回声探测仪和旁侧声纳调查海底地形地貌；用拖网、抓斗以及柱状取样器和海洋钻探等获取沉积物和岩石样品；用地层剖面仪了解沉积地层分布、厚度及其构造特征；用地震、重力、磁力以及地热等地球物理方法，探测海底地质构造及矿产资源。在个别地区还通过潜水器、水下电视、照相等方法直接观测海底沉积物及其动态和地貌形态等。,目前调查内容和手段：,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探,在对海区进行广泛的地质调查后，对重点海区进行海
10、上石油地球物理勘探，圈出沉积盆地的范围，了解地层厚度、岩性和构造状况。海上石油地球物理勘探，为应用物理学原理研究海底地质构造，寻找海底油气田和某些海底沉积矿床的方法。最常用的方法有三种，即重力、磁力和地震勘探。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探,地震勘探： 分为反射法和折射法两种。它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分析所得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定这
11、些界面的深度和形态，判断地层的岩性，是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探,气枪法是利用压缩空气迅速释放作为动力的一种非炸药震源，它利用气枪将高压空气在极短的瞬间送入水中，形成气泡，气泡在水中发生膨胀与收缩相交替的振荡，即造成地震振动。电火花法是电能震源的一种。它利用电容器将所储藏的电能加到预先放置于水中的电极上，由于放电效应产生火花，造成振动。通常在浅海地震勘探，特别是连续地层剖面仪中应用。但是，这种震源的地震能量并不高，为了改善其缺点，可
12、改用多电极组合放电法，爆炸线法，火焰喷射器法等多种形式。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探,地震勘探原理示意图,地震波遇到地层(速度与密度的乘积有差异)的分界面时，通常会发生反射；同时另一部分地震波还会继续向下传播，碰到相似的地层界面后还会产生反射和透射，即一部分地震波的能量反射回地面，另一部分继续向下传播。与此同时，地面上精密的仪器把来自各个地层分界面的反射波引起地面振动的情况记录下来。然后根据地震波从地面开始向下传播的时刻和地层分界面反射波到达地面的时刻，得出地震波从地面向下传播到达地层分界面，又反射回地面的总时间，再用别的方法测定出地震波在岩层中传
13、播的速度，最后就可得到地层分界面的埋藏深度了。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探,地震勘探原理示意图,沿着地面上的一条测线，一段一段地进行观测，对观测结果进行处理后，就可得到形象地反映地下岩层分界面埋藏深度起伏变化的资料地震剖面图。在一个可能有油气的地区（称为工区）内，布置多条测线，形成测线网，并在多条测线上进行这种观测之后，可得到地下地层起伏的完整概念，再综合其它物探方法和地质、钻井等各方面的资料，进行去伪存真，去粗取精，由此及彼，由表及里的分析、研究，就能查明可能储存油气的地质构造，最后确定钻探的井位。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（
14、二）地球物理勘探-地震勘探三个环节,首先是野外工作。这个阶段的任务是地质和其它物探工作初步确定的有含油气希望的地区，布置测线，人工激发地震波，并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探三个环节,其次是室内资料处理。它的任务是根据地震波的传播理论，利用计算机对野外取得的资料进行各种处理和加工，去除各种噪声，突出有效信号，得到反映地下地质构造的大概形态的地震剖面以及相关的地震波速度资料。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探三个环节,最后一个阶段是地震资料的解释。由于地下地质构造的复杂性，
15、地震剖面上的许多现象，既可能反映地下的真实情况，也可能具有某些假象。地震资料的解释工作，就是要运用地震波传播理论，综合地质、钻井和它物探资料，对地震剖面进行深入的分析研究，对各反射层相当于什么层位作出正确的判断，对地下地质构造的特点作出说明，绘制出反映主要目的层位的构造图，最后对有希望含有油气的构造，提出钻探井位。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-地震勘探,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-重力勘探,利用重力仪和扭称等精密仪器，探测地壳中各种岩体和矿产密度差异而引起的重力变化，进而了解矿体的分布情况和地质构造的一种方法。,探寻海洋石
16、油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-重力勘探原理,它是以牛顿万有引力定律为基础的。只要勘探地质体与其周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器（主要为重力仪和扭秤）找出重力异常。然后，结合工作地区的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层埋藏情况，进而找出隐伏矿体存在的位置和地质构造情况。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-重力勘探条件,应用重力勘探的条件是被探测的地质体与围岩的密度存在一定的差别被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件干扰水平低。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海
17、洋石油的方法,（二）地球物理勘探-重力勘探条件,应用重力勘探的条件是被探测的地质体与围岩的密度存在一定的差别被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件干扰水平低。,探寻海洋石油的方法,二、探寻海洋石油的方法,（二）地球物理勘探-重力勘探解决任务,研究地壳深部构造研究区域地质构造划分成矿远景区掩盖区的地质填图包括圈定断裂断块构造侵入体等广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油天然气煤)查明区域构造确定基底起伏发现盐丘背斜等局部构造普查与勘探金属矿床(铁铬铜多金属及其他)主要用于查明与成矿有关的构造和岩体进行间接找矿也常用于寻找大的近地表的高密度矿体并计算矿体的储量工程地质调查如探测岩溶追索断裂破碎带等。,
