石油的形成及套管井结构介绍.DOC

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1、石油的形成及套管井结构介绍培训资料目录第一章油气田的相关知识 3第一节油气田的形成要素 3第二节圈闭的概念及其组成 4第三节油气的成分5第四节生油层的岩性5第二章油气田的勘探5第一节重力勘探法5第二节磁法物探6第三节电法勘探6第四节反射波法地震勘探6第五节核法勘探8第三章钻井的介绍8第一节钻井方式8第二节钻井平台9第三节钻井工艺 10第四章套管井固井质量12第一节套管井井身结构12第二节套管井固井的目的13第三节套管井固井的方法15第五章射孔工艺16第一节射孔器结构16第二节电缆射孔校深方法17第三节油管输送射孔校深的条件和方法 19第六章套管井井口装置及测井树介绍 20第一节井口防喷装置21

2、第二节井口采油树装置 22第三节注水井口装置22第四节热采井口装置23第一章 油气田的相关知识我们已经在地球上发现3000种以上的碳氢化合物，石油是由其中 350种左右的碳氢化 合物形成的，比石油更轻的碳氢化合物则成为天然气。石油的原料是生物的尸体，科学研究，60%勺石油是在恐龙称霸地球时期所形成的。主要由藻类等浮游植物遗骸及恐龙尸体堆积而成。生物的细胞含有脂肪和油脂，脂肪和油脂则是由碳、氢、氧等3种元素组成的。生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后，氧元素分离，碳和氢则组成碳氢化合物。第一节油气田的形成要素油、气藏形成的基本条件，应当包括充足的油气来源、有利的生储盖组合、有效的圈闭 和良好

3、的保存条件。(1) 充足的油气来源充足的油气来源是形成储量丰富的油气藏的重要前提。生油凹陷面积大，持续时间长， 可以形成巨厚的多旋回性的生油层系，可以生成丰富的油气。(2) 有利的生储盖组合所谓有利的生储盖组合是指生油层中生成的油气能及时地运移到储集层中，即具有良好的输送通道和畅通的排除条件；同时盖层的质量和厚度又能保护运移到储层中的油气不会散 失。(3) 有效的圈闭有效的圈闭是指那些形成时间早于或同时于油气运移时间的、位于油源区相对较近的和水动力冲刷影响不大的圈闭。(4) 良好的保存条件良好的保存条件也是油气藏存在的必要条件，良好的保存条件应当包括三个方面：1地壳运动对油气藏的破坏不大2岩浆

4、活动对油气藏的保存没有影响3水动力冲刷也没有破坏油气藏的存在。总之，生油层将生物尸体腐败生成的油气，经过油气的运动，转移到储集层，再在储集 层经过横向和纵向运移，进入到圈闭中，即形成油气田。油气田形成后，还要经受地壳运动 的“考验”，有的油气田的盖层或圈闭遭到破坏，油气逸散到地表。有的则保存至今，成为现 在的能源生产基地。石油和天然气之所以能够聚集起来，是由于这里受局部构造单位控制，形成了各种圈闭这类局部构造单位可以是穹隆、背斜、单斜、刺穿构造等等，在它们所控制的范围内往往伴 生多种圈闭，从而形成多种油气藏。这些受同一局部构造单位控制的面积内油藏、气藏的总 称，就是一个油气田。如图一所示。ri

5、nia 界-1QQ一-180-200悍背斜油气藏中油、气r水分布示意图#图一：背斜油气藏示意图第二节圈闭的概念及其组成圈闭是能阻止油、气继续运移，并使油、气聚集起来形成油、气的地质场所。它是由如下三个部分组成的：图二：圈闭示意图(1) 储集层：具有储集油气孔隙空间和使流体运移能力的岩层。(2) 盖层：盖在储集层之上的、不渗透的、能够阻止油气散失的岩层。(3) 遮挡物：从各个方面阻止油气继续运移的封闭条件。圈闭的基本功能就是聚集油气，它的存在是形成油气藏的必要条件，如图二所示。第三节油气的成分石油的化学组成主要包括以下三方面：（一）石油的元素组成：石油主要由碳、氢及少量硫、氮、氧等元素组成。（二

6、）石油的化合物组成：1石油中的烃类化合物包括烷烃、环烷烃和芳香烃。2石油中的非烃化合物包括含硫化合物、含氮化合物及含氧化合物。天然气主要含甲烷，此外还有较多的重烃气。第四节 生油层的岩性沉积岩中细粒的岩石，如泥岩、页岩、碳酸盐岩等均可作为良好的生油层。按岩性 ，生油 层可分为两大类：一类是泥质生油岩，另一类是碳酸盐岩生油岩。作为生油岩的颜色以褐、灰褐、深灰、黑色等暗色为好 ，灰、灰绿色次之。生油层中富含生物化石或有机质。第二章油气田的勘探煤、石油、天然气作为重要的能源资料，其中，石油和天然气大多储存在几百米乃至几 千米的地下，需要石油工作者艰苦的努力，不断改进、创新技术，才能更多更好勘探、开采

7、 地下原油。地质勘探就是石油勘探人员运用地质知识，携带罗盘、铁锤等简单工具，在野外通过直 接观察和研究出露在地面的底层、岩石，了解沉积地层和构造特征。收集所有地质资料，以 便查明油气生成和聚集的有利地带和分布规律，以达到找到油气田的目的。但因大部分地表 都被近代沉积所覆盖，这使地质勘探受到了很大的限制。地球物理勘探（简称物探）是根据地质学和物理学的原理，通过不同的物理仪器观察地 面上各种物理现象，推断地下地质情况，达到找油的目的。物探是一种较新的技术，它包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探和核法勘探。第一节重力勘探法重力勘探是以探测对象与其周围岩（矿）石之间的密度差异为基础，通过观测和研

8、究重力场的变化规律，查明地质构造、寻找矿产（矿藏）及探测物的一种物探方法。它主要用于 探查含油气远景区中的地质构造、 盐丘及圈定煤田盆地；研究区域地质构造和深部地质构造; 与其他物探方法相配合，寻找油气资源。如图三所示。图三：重力勘探寻找的背斜储油构造第二节磁法物探磁法物探是以探测对象与其周围岩（矿）之间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然 地磁场及人工磁场的变化规律，查明地质构造、寻找矿产（藏）及探测物的一种物探方法。 它主要用于各种比例尺的地质填图；勘察油气构造及煤田盆地；预测成矿远景区；研究区域 地质构造；另外还可寻找铁矿及含磁性矿物的金属矿及非金属矿，为打捞沉船、沉车定位， 确定古人类

9、遗迹等。第三节电法勘探电法勘探是以岩、矿石电学性质的差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的电场 或电磁场在空间和时间上的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造和寻找有用矿产的一 类勘察地球物理方法。电法勘探分支众多，一般归为两大类： 传导类电法传导类电法研究的是稳定电场或似稳定电场，包括电阻率法、充电法、自然电场法和激 发极化法等。 感应类电法感应类电法研究的是交流电磁场，统称为电磁法，其中又可分为电磁剖面法和电磁测探 法。第四节反射波法地震勘探在地球物理勘探中，反射波法地震方法是一种极重要的勘探方法。地震勘探是利用人工 激发产生的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘测地下地质情况的方法。

10、地震波在地下传播过程中，当地层岩石的弹性参数发生变化，从而引起地震波场发生变化，并发生反射、 折射和透射现象，通过人工接收变化后的地震波，经数据处理、解释后即可反演出地下地质 结构及岩性，达到地质勘查的目的。地震勘探方法可分为反射波法、折射波法和透射波法三 大类，目前地震勘探主要以反射波法为主。地震勘探的生产工作基本上可分为三个环节：第一个环节是野外采集工作。这个环节的任务是在地质工作和其他物探工作初步确定的 有含油气希望的探区布置测线，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。进行野外生产工作的组织形式是地震队，主要内容是激发地震波，接收地震波。如图 四、五所示。图四：陆地

11、地震勘探示意图图五：海洋地质勘探示意图9 0第二个环节是室内资料处理。这个环节的任务是对野外获得的原始资料进行各种加工处 理工作，得出的成果是“地震剖面图”和地震波速度、频率等资料。如图六所示。图六：地震勘探成果图第三个环节是地震资料的解释。这个环节的任务是运用地震波传播的理论和石油地质学 的原理，综合地质、钻井的资料，对地震剖面进行深入的分析研究，说明地层的岩性和地质 时代，说明地下地质构造的特点；绘制反映某些主要层位的构造图和其他的综合分析图件； 查明有含油、气希望的圈闭，提出钻探井位。第五节核法勘探核法勘探是利用岩、矿石中天然放射性核素含量及种类的差异，以及在人工放射源激发 下岩、矿石产

12、生的各种核物理现象来勘查地下地质构造或寻找有用矿产的地球物理方法，简 称核物探。第三章 钻井的介绍钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热 钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井、建筑地面钻井等。第一节钻井方式1顿钻顿钻，又称冲击钻。用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，由动力驱动游梁机构，使游梁一端 上下运动，并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用，使岩石破碎。顿钻钻速慢，效率低，不 能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求，逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单，成本低， 不污染油层等优点，可用于一些浅的低压油气井、漏失井等。2、旋转钻利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。

13、是当前最通用的钻井方法。比顿钻钻 速快，并易于处理井塌、井喷等复杂情况。按动力传递方式，旋转钻又可分为转盘钻和井下 动力钻两种：转盘钻在钻台的井口处装置转盘，转盘中心部分有方孔，钻柱上端的方钻杆穿 过该方孔，方钻杆下接钻柱和钻头，动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转，破碎岩石。井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石，钻进时钻柱不转动，磨损小、使用 寿命短，特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。井下动力钻具钻井是利用涡轮钻具、螺杆钻具以及冲击旋转钻具靠钻井液驱动的方法钻 井。特点是进尺快、钻压小、泵压高。适合钻定向井或特殊硬底层井段。钻井设备按功能分为旋转系统、提升系统、

14、泥浆循环系统。动力与传动系统和控制系统 等。第二节钻井平台将石油钻井平台分为海上钻井平台和陆地钻井平台两类。海上钻井平台（drillingplatform ）是主要用于钻探井的海上结构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的 手段。主要分为移动式平台和固定式平台两大类。其中按结构又可分为：（1）移动式平台： 坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、 牵索塔式平台（2）固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台固定式钻井 平台大都建在浅水中，它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置，平台上面铺

15、设甲板用于放置钻井设备。支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的，所以，钻井平台的稳定 性好，但因平台不能移动，故钻井的成本较高。为解决平台的移动性和深海钻井问题，又出现了多种移动式钻井平台，主要包括：坐底 式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。图七：钻井平台示意图第三节钻井工艺石油钻井工艺的特点是：井眼深、压力大、温度高、影响因素多等。以往主要靠经验钻 井，50年代开始研究影响钻井速度和成本的诸因素及其相互关系。钻井新技术、新理论不断 出现。井眼方向必须控制在允许范围内。根据油气勘探，开发的地质地理条件和工程需要， 分直井和定向井两类，后者又可分为一般定向井、水平井、丛式井等。直井一一井眼沿垂直方向钻进并在规定的井斜角和方位角范围内钻达目的层位，对井眼曲率和井底相对于井口的水平位移也有一定的要求 （图八所示）。生产井井底水平位移过大， 会打乱油田开发的布井方案；探井井底水平位移过大，有可能钻不到预期的目的层。井的全 角变化