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石油勘探开发流程

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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石油勘探开发流程小组成员:吕泽昊、张明明、朱斌、徐梓源、赵卫人类生活在地球上,一切生活资料都来源于地球,其中能源对人类的生存和发展非常重要。煤、石油、天然气作为重要的能源资料,它们的勘探、开采和加工对一个国家的发展至关重要。其中,石油和天然气大多储存在几百米乃至几千米的地下,将其开采出来十分不易,需要石油工作者艰苦的努力,不断改进、创新技术,才能更多更好开采地下原油,为祖国的发展注入活力,贡献力量。石油勘探开发的主要流程如下:地质勘察井孔油 采以及后续的运输和加工。这些环节,一环紧扣一环,相互依存,密不可分。作为石油工程专业的学生,我们有必要对石油勘探开发的流程有一个全局的了解。质勘探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。地质勘探的过程是必不可少的,它极大地缩小了接下来物探所要开展工作的区域,节约了成本。地面地质调查法一般分为普查、详查和细测三个步骤。普查工作主要体现在“找上,其基本图幅叫做地质图,它为详查阶段找出有含油希望的地区和范围。详查主要体现在“选”上,它把普查有希望的地区进一步证实选出更有力的含油构造。而细测主要体现在“定”上,它把选好的构造,通过细测把含油构造具体定下来,编制出精确的构造图以供进一步钻探,其目的是为了尽快找到油气田。地质图 构造图地球物理勘探地球物理勘探(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。(1 ) 重力勘探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。(2 ) 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,确定古人类遗迹等。(3 ) 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。重力勘探寻找的背斜储油构造磁力勘探找矿 航空磁力勘探法所绘中国磁力图电法勘探分支众多,一般归为两大类:①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。②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。(4 ) 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。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。这一阶段的成果是得到一张张记录了地面振动情况的数字式“磁带” ,进行野外生产工作的组织形式是地震队。野外生产又分为试验阶段和生产阶段,主要内容是激发地震波,接收地震波。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。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。多波地震勘探所得资料地震勘探反射法示意图(5 ) 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。三、钻井工程钻井工程过程:地层强度进行测试 获得油气样本进行分析,同时还要测定油藏压力 井平台:地震剖面图钻具:(这里只介绍比较常见的)钻头(牙轮钻头结构) 钻柱钻井过程:(接钻柱与取钻柱)钻铤一般为 9 米左右,钻完 9 米多后,就要把井眼里的钻铤从上部卸下,再接上一根钻铤。当钻铤能满足钻进时的钻压需要是,再进行钻井,就应该接上钻杆而不再加钻铤,钻杆也每钻 9 米多就安上一根。但取下钻杆时,钻杆、钻铤每三根为一组卸下钻铤 :结构特点:管体两端直接车制丝扣,无专门接头;壁厚大(38米) ,重量大,刚度大。 主要作用:(1)给钻头施加钻压; (2)保证压缩应力条件下的必要强度; (3)减轻钻头的振动、摆动和跳动等,使钻头工作平稳; (4)控制井斜。 支架 游梁悬绳井壁钻头井底下表层套管并固井后的井眼图地层强度测试图下入二开套管并进行固井图浮鞋:由水泥及一些塑料部件制成的阀钻穿浮鞋之前准备测试底层强度技术管套的坐封及准备注水泥固井生产井眼段的钻进设想一下又要钻一段井眼,又要下入一段套管并固井,所有这一切都与二开井眼钻进和固井大致相同。四、录井定义:用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法,观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物的信息,以此建立录井剖面,发现油气显示,评价油气层,为石油工程提供钻井的信息服务的过程。录井工程的任务就是,把俩个层次的录井信息利用录井手段取全取准,并进行还原成井筒地质剖面。分类:岩屑录井,岩心录井,钻时录井,荧光录井,钻井液录井,气测录井,工程录井,地化录井第一层次录井信息:液体:油的显示信息,钻井液及其滤液信息;气体:钻井液中的气体,岩屑岩心中气体等;其他:工程施工参数,收集资料第二层次录井信息:照明扫描,热解分析,荧光分析,孔渗分析,岩矿分析,古生物分析等。岩屑录井过程:(以岩屑录井为例说明)有生产管套和围观的最后的井眼剖面图钻井过程中钻井液岩屑上返情况图岩屑录井是钻井地质现象录井方法之一,在钻井过程中,地质人员按照一定的取样间距和迟到时间,连续收集与观察岩屑并恢复地下地质剖面图的过程。综合录井图随着钻井的进行,产生的岩屑随之增加,通过钻井液的循环可将岩屑从井底清除干净气测录井:用专门的仪器设备检测从井底反倒井口的钻井液中所携带的挺累气体而录找地下油气藏。五、测井定义:用接在电缆上的测量设备(测井仪)放入井内获得,测量结果通过电缆传输到地面实验室或计算机系统。这些信息记录在胶片或者感光纸上就会成了测井曲线。测井数据也可以记录在磁带上。每次可以测量许多不同的曲线,而每一条曲线都反映井眼所穿过的岩石的不同性质(如图所示) 测井示意图此外还有其他录井方法如:头等) 井场测量设备示意图测井方法:电阻率测量,自然电位(,核测井,自然伽马放射性测井,自然伽马能谱测井,中子测井,次生伽马射线能谱测井,热中子衰减时间测井,地层密度测井,平均原子序数测井,声波测井,声速测井,温度测量。自然电位测量:将一个电极 M 放入井中,另一个电极 N 放在地面上接触,测量 M 电极相对于 N 电极之间的电位差,便可进行自然电位测井;自然电位测得的是相对电位值,即,不同深度上的自然电位与地面上某点的固定电位值之差测井作用:勘探阶段:1)储层参数评价(孔隙度、渗透率、饱和度、厚度)2)剖面对比解释构造、储层产状3)研究沉积相、油藏描述、岩性分析开发阶段:1)流动剖面(确定吸水剖面、产液剖面)2)采油工程(找窜、固井质量、管柱状况)3)储层监视(检查增产设施效果、压裂、酸化、油水界面)4)钻进、地质导向六、完井完井是衔接钻井和采油而又相对独立的工程,是从钻开油层开始,到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液,直至投产的系统工程。完井的目的是建立生产层和井眼之间的良好联通,并能使油气井长期稳产、高产。依据油气藏类型和油气层的特征,为能够最有效的开发油气田,延长油气井寿命和提高其经济效益,应当选择合理的完井方式。常见的井的类型有直井,定向井、水平井和分支井。在完井过程中常见的井底结构根据井眼与地层间的联通状态可以分为四大类:封闭式井底结构、敞开式井底结构、混合式井底结构和防沙完井。地质勘探钻井录井测井注水泥固井下生产管柱采油完井修井增产排液射孔下套管钻开油层在这四大类中又可细分为 12 种常见的完井方法:1)射孔完井;2)管内砾石充填防沙完井;3 )先期裸眼完井;4)衬管顶部注水泥完井;5)悬挂式衬管完井;6)膨胀衬管完井;7 )半闭式裸眼完井;8)半闭式衬管完井法;9)裸眼砾石充填完井;10 )渗透性人工井壁射孔完井法;11)渗透性人工井壁衬管完井法;12)渗透性人工井壁裸眼完井法。除了根据完井井底结构将完井方式分类外,还可以将完井方法分为:射孔完井法、衬管完井、裸眼完井、砾石充填完井和人工井壁完井等几大类。而在上述井底结构中,以射孔完井、衬管完井、裸眼完井和砾石充填完井较为常见,目前应用最多的是射孔完井。目前由于油藏类型多(高压、高渗,低压、低渗,稠油、裂缝,断块,底水油藏和注水开发油藏等)以及已开发老油田中,死油区,厚油层未全部动用。为充分开采油气藏,还发展了水平井、侧钻井、大位移井、侧钻水平井、小井眼井、重钻井、自动旋转导向钻井和多分枝井等特殊的完井方法。射孔完井射孔完井是指在产层段下入油层套管,用水泥封固产层后再用射孔弹将套管、水泥射穿,并穿进部分产层岩石形成油气流的通道,联通产层和井筒的完井方法。射孔是目前国内外使用最广泛的完井方法。射孔器是油气井射孔完井作业必不可少的穿孔工具。射孔器指完成射孔工作的设备、装置及其组合。有聚能射孔器、水力射孔器、复合射孔器等,最常用为聚能射孔器。聚能射孔器具有施工效率高、热稳定性好、操作简便和安全可靠等优点。射孔弹是射孔器的主要部件,直接决定射孔器的穿孔效果,目前油田上普遍采用聚能射孔弹射孔。射孔的主要工具是射孔枪,它将几十发甚至几百发射孔弹串在一起,用导爆索引爆进行射孔的工具。按其枪身结构分为两类,若将射孔弹装配在密封的钢管内,则称其为有枪身式射孔器;若将单个密封的射孔弹用钢丝、金属杆或薄金属带连起来,直接下井射孔,则称为无枪身式射孔器。射孔弹常用的的激发方式有下述几种:1)电缆激发点火方式; 2)投棒激发点火方式;3)投棒(投球)与管内加压联合激发点火方式;4 )环空加压点火方式。射孔常用的工艺有:电缆传输射孔、过油管电缆传输射孔、油管传输射孔、油管传输射孔与地层测试联作、复合射孔工艺、超正压射、定向射孔等传统工艺以及高压水利射孔、水力喷砂射孔和激光射孔等新型工艺。聚能效应 聚能射孔弹结构 大孔径射孔弹有枪身式射孔器无枪身式射孔器射孔工艺对套管及水泥层之外的油层的物性会产生影响,会引起在射出的孔周围油层物性的改变。采用聚能射孔弹射孔时,聚能射孔弹产生的高压、高温、高速粒子流在穿透套管、水泥环进入地层形成孔道时,水泥环、岩石受到高温、高压射流冲击作用后变形、破碎和压实,在射孔孔道的周围就会形成一个压实损害带。岩石受到压力的冲击,会产生压缩变形。变形的结果是孔道边壁上的岩石被压紧,密度增加,孔隙缩小甚至闭合。这种现象称为射孔孔道边壁的压实。研究表明破碎压实带的渗透率只有原始渗透率的 10%左右,降低了油井的生产能力。七、固井固井是油气井建立过程中的重要环节之一,其主要的目的是封隔井内的油、气、水层,防止层间窜通,保护油气井套管,增加油气井寿命。套 管 下 完 后 , 立 即 接 通 循 环 管 线 和 注 水 泥 管 线 , 做 好 注 水 泥 前 的 准 备 工 作 。 首 先 要开 泵 循 环 钻 井 液 , 因 套 管 与 井 壁 的 间 隙 较 小 , 利 用 高 的 上 返 速 度 冲 击 井 壁 上 的 泥 饼 , 同时 调 整 钻 井 液 的 性 能 , 直 到 循 环 泵 压 稳 定 为 止 。 在 这 期 间 , 固 井 泵 的 启 动 , 供 灰 、 供 水 、混 浆 、 吸 浆 等 工 作 都 应 准 备 就 绪固井过程中所需要的浆体主要包括前置液和水泥浆两大部分。前置液是注水泥浆之前注入井内的液体,包括冲洗液和隔离液。打隔离液之前首先泵入冲洗液,一般是密度和年度较小的液体,目的是为了稀释和分散钻井液,清洗井眼,冲刷井壁。较常用的清洗液一般采用含有分散剂和表面活性剂混合物的化学冲洗液。隔离液一般采用密度和粘度较高的液体,其主要作用是隔离钻井液和水泥浆,防止两者相混。隔离液的密度一般应稍大于钻井液的密度,以起到良好的隔离效果。在薄弱底层,加入特定的堵漏材料也可预防顶替过程中的水泥浆的漏失。隔离液一般由增粘剂、降失水剂、分散剂、加重剂和水等材料混合而。水泥浆是由干水泥、水及各种添加剂混合而成浆体。之间。固井过程中,可能采用两种或两种以上密度的水泥浆,油层部位用𝑐𝑚3密度较高的水泥浆(首浆),上部采用密度相对较低的水泥浆(尾浆)。固井过程中用到的固井设备包括水泥车、灰罐车、供水车、工具车、高压管汇等。其中水泥车是固井作业的主要设备。过程中还可用到其他辅助工具,主要指套管件中的附件,包括水泥头、引鞋、浮鞋、浮箍、扶正器、胶塞、分级箍、管外分隔器等。中油牌 固井水泥车为提高固井质量,减少固井过程中对生产层的损害,满足施工要求,国内外逐步发展起来了一些先进的固井工艺技术,并研制了相应的固井装置和工具,比如像分级固井、尾管固井、和内管固井工艺。目前,常规固井技术相对比较成熟,但在高温高压深井、超深井、大位移水平井、分支井、高压气井、小井眼小间隙井等复杂环境下的固井还存在一些技术问题,造成固井质量不高。八、采油九、别是起升系统,旋转系统,循环系统,动力设备,传动系统,控制系统,修井机底座,辅助设备。井机为 120t 级单滚筒自走式修井机。它主要由自走底盘,角传动箱,主滚筒及其刹车系统,刹车冷却装置,Ⅱ型两节伸缩式井架及 4 5 游动系统,死绳固定器及压×力传感指重装置,液压绞车,钻台,水龙头,气动卡瓦及司钻控制的气路和液压系统,电路系统等组成。外形尺寸为(长 宽 高) × 𝑚× 𝑚×水龙头1—提环2—鹅颈管3—冲管4—密封盒垫环5—密封圈6—上密封座7—下密封填料8—密封盒9—黄油嘴10, 13—止推轴承11—主体12—螺钉14—底盖15—中心管16—接头17—挡油圈18—防松垫水龙头的主要作用是悬吊管柱,连接循环冲洗管线中固定部分和旋转部分,进行旋转管柱,完成冲洗,打捞,钻磨等工艺要求。可退式卡瓦打捞筒可退式卡瓦打捞筒可退式卡瓦捞筒主要适用于管、杆类落鱼的外部打捞,是管类落物无接箍状态下的首选工具,可以与上击器配套使用。可退式卡瓦捞筒有篮式卡瓦和螺旋卡瓦两种形式。其中篮式卡瓦捞筒由上接头、筒体、篮式卡瓦、铣控环、内密封圈、 “O”型胶圈、引鞋等部件组成。十.增产增产也就是增加石油的产量,换句话说,就是提高石油的采收率。而油田开发技术发展的历史也就是不断提高采收率的历史,可以说,能不能在未来大幅度提高我国石油的采收率将决定我国能否继续保持经济飞速发展的态势和综合国力的提升。采收率及其影响因素油气的采收率是指累积采油(气)量占原始地质储量的百分率。与下列因素有关1. 油藏的地质条件2. 油田开发方式3. 油藏管理技术4. 采油工艺水平根据采收率的计算公式,注水油藏的原油采收率为驱油效率和波及系数的乘积。因此,可从两方面来提高采收率1. 提高驱油效率2. 提高波及系数驱油效率是指由天然的或人工注入的驱替剂波及范围内所驱替的原油体积与波及范围内的总含油量体积的比值。体积波及系数是指天然的或人工注入的驱替剂接触的部分油藏体积的整个油藏含有体积的比值。目前,提高油藏采收率的方法主要有:化学驱油法,混相驱油法,热力采油法和微生物采油法。采收率仍然比任何依靠天然能量的开采方式都要高,但平均水平也只在 50%左右。因此,如何进一步提高注水油藏的的原油采收率仍然是一个具有战略性的重大课题。由于在许多地区可以很容易地得到它(如开采中的溶解气,以及气田中的采出气) ,而且它与油层岩石本身不会发生任何作用,注入油藏后,它不会污染油层,注入的蒸汽可以回收利用的,因此它可以作为一种储存方式,以备将来需要时加以利用。过其生长、繁殖以及产生各种具有增油作用的代谢产物,改变储油层的渗流特征或使油水之间的物化性质发生变化,从而达到提高原油采收率的目的。以上为石油勘探开发各步骤的大致解析,详细内容仍然需要我们每个人去认真学习。争取为祖国的石油勘探开发事业贡献自己的力量。
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