公选课《石油工程概论》期末论文

公选课《石油工程概论》期末论文 重庆科技学院 石油工程概论论文 院系: 数理学院 专业班级: 2013级数学与应用数学专业01班 学号: 2013442698 姓名: 蔡兴勇 题目: 选修《石油工程概论》的收获与认识 完成日期:2014年12月20日 评语: 成绩(百分制): 任课教师(签字) 选修《石油工程概论》论文 摘要 摘要 在本学期的选修课中，我选修了《石油工程概论》这门课程。通过老师的精心授课和自 己的努力学习，我作为一名油气开采技术专业的学生，对石油工程的相关知识有了深入的了 解，不仅扩大了我的知识面，丰富了我的知识，而且从专业知识方面又有了很大的提高，让我对以后学习石油方面的知识做了一个很好的铺垫，打下了夯实的基础。在本门课程即将结束的时候，我把这学期学的知识做一个浅显归纳总结。石油工程具体包括:石油地质、石油勘探、石油开发、石油钻井、采油方法、油井增产原理、石油的运输等等。我着重的总结的是石油地质、石油钻井和采油方法，这是石油工程最重要的三部分，首先要知道哪里有石油，这就需要对地质结构进行了解，了解在什么样的地质情况下才会形成石油。之后就应该是钻井，采油。 关键字:石油地质 石油钻井 采油方法 I 选修《石油工程概论》论文 目录 目录 一、石油地质................................................................................................................ 1 1.1地质的基本概念.............................................................................................. 1 1.1.1河流侵蚀作用....................................................................................... 1 1.1.2岩浆岩与围岩接触关系分类和特征................................................... 2 1.1.3沉积岩的接触关系............................................................................... 2 1.2油气藏的形成.................................................................................................. 2 1.2.1油气藏的概要....................................................................................... 2 1.2.2油气藏的形成....................................................................................... 3 1.3油气藏流体分布.............................................................................................. 4 1.3.1石油的组成........................................................................................... 4 1.3.2石油分类............................................................................................... 5 .............................................................................................................. 6 二、 石油勘探 2.1油气勘探对象.................................................................................................. 6 2.1..1油气聚集.............................................................................................. 6 2.1.2油气分布规律....................................................................................... 6 2.2油气田勘探方法.............................................................................................. 6 2.2.1地面地质法........................................................................................... 6 2.2.2地球物理勘探法................................................................................... 7 2.2.3地球化学勘探法................................................................................... 7 2.2.4钻井勘探法........................................................................................... 8 三、石油钻井................................................................................................................ 9 3.1钻井方法.......................................................................................................... 9 3.1.1顿钻....................................................................................................... 9 3.1.2旋转钻................................................................................................... 9 3.1.3转盘钻................................................................................................... 9 3.1.4冲旋钻................................................................................................... 9 3.1.5柔杆钻................................................................................................. 10 3.1.6冲蚀钻................................................................................................. 10 3.2钻井设备及工具............................................................................................ 10 3.2.1旋转系统............................................................................................. 10 3.2.2起升系统............................................................................................. 11 3.2.3循环系统............................................................................................. 12 选修《石油工程概论》论文 目录 3.2.4动力及传动装置................................................................................. 12 3.2.5控制系统............................................................................................. 12 3.3钻井液............................................................................................................ 13 3.3.1类型及组成......................................................................................... 13 3.3.2主要作用............................................................................................. 14 3.3.3负面作用............................................................................................. 15 四、采油方法.............................................................................................................. 16 4.1自喷采油........................................................................................................ 16 4.2气举采油........................................................................................................ 16 4.3有杆泵采油.................................................................................................... 16 4.3.1抽油机................................................................................................. 16 4.3.2抽油泵................................................................................................. 17 4.3.3抽油杆................................................................................................. 18 采油.................................................................................................... 18 4.4无杆泵 4.4.1电动潜油离心泵采油......................................................................... 18 4.4.2水力活塞泵采油................................................................................. 19 19 4.4.3水力射流泵采油................................................................................. 五、 油井增产原理.................................................................................................... 21 5.1压裂................................................................................................................ 21 5.1.1压裂的定义......................................................................................... 21 5.1.2压裂的分类......................................................................................... 21 5.1.3压裂增产原理..................................................................................... 21 5.2酸化................................................................................................................ 22 选修《石油工程概论》论文 石油地质 一、石油地质 1.1地质的基本概念 洋脊与洋隆:构造运动活跃，有强烈的火山运动的海底山脉为洋脊。 东太平洋洋脊无明显的裂谷，地震活动也较弱，称为洋隆。 矿物:矿物是地质作用形成的天然单质或化合物，具有一定的化学成分和物理性质。有金刚、金、自然铜，岩盐、方解石、石英。 类质同像:指物质结晶时，其晶体结构中应有某种离子或原子占有的位置一部分被介质中其他原子或离子所取代，共同结晶成均匀的单一相混合晶体，但并不引起键性和晶体结构形式发生质变的特性。 同质多像:指化学成分相同的物质，在不同物理化学条件下结晶成具有不同结构晶体的性质。 地质年代表:区分地球历史各个时期非固定间距的时间标尺。根据生物演化的巨型阶段分太古宙、元古宙、显生宙。植物变化由菌藻类到蕨类到裸子植物到被子植物。动物变化由无脊椎动物到鱼到两栖动物到爬行动物到哺乳动物到人。 地层层序:年代较老的地层在下，年代较新的地层在上。 枢纽:褶皱在同一层面上各最大弯曲点的连线。 轴面:是连接褶皱各层的枢纽构成的面。 平移断层和转换断层:平移断层是两盘沿断层面走向方向相对措动的断层。断层面常近于直立，断层线较平直，主要由水平剪切作用形成。转换断层横切中脊或俯冲带的一种巨型水平剪切断裂。 1.1.1河流侵蚀作用 分为三类:下蚀、侧蚀、向源侵蚀 下蚀:河水向下侵蚀，刷深河床。形成急流、瀑布、险滩、深切峡谷 侧蚀:河水冲刷河床两侧以及谷坡，使河床左右迁徙，谷坡后退，河床及谷底加宽。造成河流的裁弯取直，形成弯道处的牛轭湖; 向源侵蚀:使河流向源头方向加长的侵蚀作用。造成分水岭不断降低，河流加长，出现合理袭夺现象， 1 选修《石油工程概论》论文 石油地质 1.1.2岩浆岩与围岩接触关系分类和特征 岩浆上升侵入于围岩之中,经冷凝后形成的火成岩体与围岩的接触关系。其特征是围绕侵入体的周围岩石,有一热变质接触带;岩体边缘有冷凝带,结晶比较细,称为冷凝边;岩体中有围岩的捕虏体;岩体的原生流面构造及原生层面节理与围岩的接触面是一致的;同时还有小型岩枝穿插于围岩之中。这种接触反映岩体的侵入晚于围岩的形成。 火成岩侵入体遭受风化剥蚀后,为沉积岩层覆盖的接触关系。其特征是在接触带上没有接触变质及同化混染现象,在接触面上部可以看到侵入岩供给的碎屑产物,成为新地层(上覆地层)的底部沉积,而在接触面下岩体的上部可以看到不平整的侵蚀面和风化壳。这种接触关系反映岩体的侵入时期较沉积盖层要早。 1.1.3沉积岩的接触关系 当地壳处于相对稳定下降情况下，形成连续沉积的岩层，老岩层沉积在下，新岩层在上，不缺失岩层，这种关系称整合接触。其特点是:岩层是互相平行的，时代是连续的，岩性和古生物是递变的。整合岩层说明在一定时间内沉积地区的地壳运动的方向没有显著的改变，古地理环境也没有突出的变化。 由于地壳运动，往往使沉积中断，形成时代不相连续的岩层，这种关系称不整合接触。根据两套岩层中间的不整合面上下岩层的产状及其所反映的地壳运动过程，可分为平行不整合(又称假整合，岩层平行，而以岩层缺失区别于整合接触)和角度不整合(斜交不整合)。 无论是平行不整合还是角度不整合，都常具有以下共同特点: ?有明显的侵蚀面存在。侵蚀面上往往有底砾岩、古风化壳等。 ?有明显的岩层缺失现象，代表长期间断。 ?不整合面上下的岩性、古生物等有显著的差异。 1.2油气藏的形成 1.2.1油气藏的概要 油气在地壳中聚集的基本单位。圈闭内聚集了一定数量的油气后而形成。一个油气藏存在于一个独立的圈闭之中，具有独立压力系统和统一的油-水(或气-水)界面。只有油聚集的称油藏;只有天然气聚集的称气藏。油气藏具有工业开采价值时，称工业性油气藏，否则称非工业性油气藏。工业性和非工业性的划分 2 选修《石油工程概论》论文 石油地质 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是相对的，它取决于一个国家的油气资源丰富程度及 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 技术水平。 油气藏按圈闭的成因分类:构造油气藏，包括背斜油气藏、断层油气藏、裂缝性背斜油气藏和刺穿油气藏。地层油气藏，包括岩性油气藏、地层不整合油气藏、地层超覆油气藏和生物礁块油气藏。水动力油气藏，包括构造型水动力油气藏和单斜型水动力油气藏。复合油气藏，包括构造-地层复合油气藏、构造-水动力复合油气藏、地层-水动力复合油气藏和构造-地层-水动力复合油气藏。除上述分类外，还有过去流传较广的布罗德分类。根据储集层的形态把油气藏分为:层状油气藏，包括背斜穹窿油气藏和遮挡油气藏;块状油气藏，包括构造突起油气藏、侵蚀突起油气藏和生物成因突起油气藏;不规则油气藏，包括在正常沉积岩中的透镜体油气藏、在古地形凹处的砂岩体油气藏、在孔隙度和渗透率增高地带中的油气藏以及在古地形的微小突起中的油气藏。油气藏的破坏主要是由构造作用引起的。构造作用首先破坏圈闭的严密性，引起油气逃逸或遭受氧化和水力冲刷，使油气藏部分或全部被破坏。原生油气藏破坏后，也可能形成次生油气藏。地下深处的高温、高压作用也能使油气藏遭到破坏。 1.2.2油气藏的形成 石油和天然气在形成初期呈分散状态，存在于生油气地层中，它们必须经过迁移、聚集才能形成可供开采的工业油气藏。这就需要具备一定的地质条件。这些条件概括为:“生、储、盖、圈、运、保”六个字。 生油气层:是指具备生油条件的含油气的地层。它富含有机质，是还原环境下沉积的，结构细腻、颜色较深，主要由泥质岩类和碳酸盐类岩石组成。生油气层可以是海相的，也可以是陆相的。另外生油气层迁必须具备一定的地质作用过程，即达到成熟，才能有油气的形成。储层:是能够储存石油和天然气，又能输出油气的岩层，它具有良好的空隙度和渗透率，通常由砂岩、石灰岩、白云岩及裂隙发育的页岩、火山岩及变质岩构成。盖层:指覆盖于储油气层之上、渗透性差、油气不易穿过的岩层，它起着遮挡作用，以防油气外逸。页岩、泥岩、蒸发岩等是常见的盖层。圈闭:就是储集层中的油气在运移过程中，遇到某种遮挡物，使其不能继续向前运动，而在储层的局部地区聚集起来，这种聚集油气的场所就叫圈闭。如背斜、穹隆圈闭，或断层与单斜岩层构成的圈闭等(图10-2)。运移:指油气在生油气层中形成后，因压力作用、毛细管作用、扩散作用等，使之转移到有孔隙的储油气层中，一般认为转移到储油气层的油气呈分散状态或胶状。由于重力作用，油气质点上浮到储油气层顶面，但还不能大量集中，只有当构造运动形成圈闭时，储油气层的油、气、水在压力、重力以及水动力等作用下，继续运移并在圈闭中聚集，才能成为有工业价值的油气藏。保存:油气要保存，必须有适宜的条件。只有在 3 选修《石油工程概论》论文 石油地质 构造运动不剧烈、岩浆活动不频繁，变质程度不深的情况下，才利于油气的保存。相反，张性断裂大量发育，剥蚀深度大，甚至岩浆活动的地区，油气是无法保存的。 1.3油气藏流体分布 油气藏中的流体—石油、天然气和油田水 有机沉积岩分为:可燃有机岩，非可燃有机岩 可燃有机岩:包括石油沥青类、煤类、油页岩、一部分硫，由古代的动物、植物遗体演变而来，具有燃烧能力。 石油沥青类:天然气、石油及其固态衍生物。 一个油气藏中的流体包括油、气、水，纯气藏中的流体只有气和水。这些流体存在于储集层的孔隙裂缝中，在圈闭范围内按重力分异，气居顶部，油居中，水在下面。三者以一定的关系共存于储集层的孔隙系统中。 1.3.1石油的组成 石油的元素组成(elemental composition) 元素:碳、氢、氧、氮、硫 碳:84,87%，平均84.5%; 氢:11,14%，平均13%; 碳+氢:95,99%，平均97.5%。 硫+氮+氧+微量元素:1,4%，其中，氧:0.1,4.5%， 一般小于0.5%;硫:小于1%，平均0.65%;氮: 4 选修《石油工程概论》论文 石油地质 小于0.1%。 硫< 0.5%:低硫原油 硫0.5 ,2% :含硫原油 硫> 2%:高硫原油 氮< 0.25%:贫氮原油 氮> 0.25%:高氮原油 石油已发现54种微量元素，按其含量多少和常见程度列举如下33种:铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钒(V)、镍(Ni)、铜(Cu)、锑(Sb)、锰(Mn)、锶(Sr)、钡(Ba)、硼(B)、钴(Co)、锌(Zn)、钼(Mo)、铅(Pb)、锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、磷(P)、锂(Li)、氯(Cl)、铋(Bi)、铍(Be)、锗(Ge)、银(Ag)、砷(As)、镓(Ga)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镉(Cd)。构成了石油的灰分。 石油灰分中的V、Ni含量及其比值(V/Ni)已被用来确定生油岩相、油源对比以及研究油气运移等问题。 1.3.2石油分类 石油中正构烷烃的来源: 现代生物:如细菌、藻类。 含脂类的植物或蜡质(主要在高等植物的叶、孢子花粉、果实)。 有机质的演变、分解。 其含量主要取决于: 1.生成石油的原始有机质的类型:陆相原油含量多，海相原油含量少。 2.原油的成熟度: 未成熟的石油，主要含大分子量的正构烷烃; 成熟的石油中，主要含中分子量的正构烷烃; 降解的石油中，主要含中、小分子量的正构烷烃。 5 选修《石油工程概论》论文 石油勘探 二、石油勘探 2.1油气勘探对象 2.1..1油气聚集 我国石油可采资源主要集中在中新生代盆地。多数盆地经历过强烈的构造活动，东部盆地破碎严重，西部盆地变形强烈，石油地质条件十分复杂。 大部分油田为地质、地表条件比较复杂的中小型油气田，其中，44%为低渗、特低渗和稠油油藏;70%以上的油气资源分布在高原、山地、沙漠、黄土塬和海洋覆盖区。勘探开发技术 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 高，工作难度大。 2.1.2油气分布规律 待发现的油气资源主要分布在西部和海上，我国东部是主要的产油区，油气勘探程度较高，资源还有较大潜力; 新区新领域主要分布在准噶尔、塔里木、鄂尔多斯、柴达木和渤海.南海海域，共有待发现石油可采储量为56×108t，占全国的65%;待发现油气资源多分布在经济欠发达的边缘地区。2.1.1油气聚集单元 2.2油气田勘探方法 2.2.1地面地质法 地质法是油气田勘探工作中贯彻始终的基本工作方法。主要包括通过观察、研究出露在地面的地层、岩石及油气显示的地质调查，获取地质资料并进行分析、解释，判断一个地区有无生成油气和储存油气的条件，对该地区的含油气远景进行评价，确定有利的含油气区。在岩石出露的地区，该方法有可能直接发现油气藏。该方法还包括通过钻井获取地下岩芯、岩屑等资料进行的地质录井工作以及实验室分析工作等。另外，对地球化学、地球物理等各种方法提供的大量间接资料进行地质解释。 地质法除了要研究岩石、地层、构造及发展史等基础地质问题外，还着重研 6 选修《石油工程概论》论文 石油勘探 究区域和局部的油气藏形成条件，如生油、储油条件、运移条件、圈闭及保存条件，以确定油气藏是否存在及远景评价。 2.2.2地球物理勘探法 地球物理勘探法是根据地质学和物理学的原理，利用电子学和信息论等领域的新技术建立起来的一种间接找油、气的方法。它利用各种物理仪器在地面或空中观测地壳上的各种物理现象，根据物理现象的变化推断地下的地质构造特点，寻找可能的储油、气构造。 地球物理勘探法主要用于近代沉积发育的覆盖地区、海湖地区，这些地区没有地层和岩石出露，地质法受到很大限制。用大量钻井取岩芯的办法了解地下地质情况，不仅成本高，效率也低。 地球物理勘探法主要包括重力勘探、电法勘探、磁法勘探和地震勘探等方法。目前应用最广泛、最有效的是地震勘探方法。 2.2.3地球化学勘探法 地球化学方法是利用化学分析方法对岩石、土壤、气体和水中的各种成分进行分析，测定地下油、气的扩散所引起的各种化学、物理化学和生物化学的变化，分析地下油、气存在与分布情况。这类地球化学法又称为地球化学勘探法，它主要包括气测法、沥青法、水化学方法等。 (一)气测法 气测法是利用灵敏的气体分析仪测定土壤、表层岩石或水中的碳氢化合物气体的含量。其原理是:当地下油气藏存在时，油、气就会向地表扩散使其上部的地表出现气体异常—碳氢化合物气体含量较其它它地区高。 目前气测法还处于发展阶段，无论在理论上还是实践上都不够完善，效果不理想。但地球物理测井的气测法却是在钻井中判断油气层位的一种有效方法。 (二)沥青法 沥青法包括测定发光沥青、氯仿沥青”A”、发光沥青测井等方法。各种方法在地面和井下测得异常时，说明本地区有着油气生成、运移、扩散和氧化的过程存在，用来评价该区、该层的含油、气远景。 (三)水化学法 水化学方法主要是研究水中所含盐类、微量元素、其它成分的含量、水型以及它们在地表的分布情况，用以进行含油、气可能性的判断。 (四)细菌法 7 选修《石油工程概论》论文 石油勘探 细菌法是一种间接的地球化学方法。由地下运移、扩散至地表的某些烃类(如甲、乙、丙烷)在油藏上方形成相对富集带，而某些细菌对某种烃类有特殊嗜好，则在这些地区常大量繁殖。通过采样进行细菌培养，可反映烃类异常区，用作寻找油气藏及评价含油气远景的 重要指标。 总之，目前看来各种地球化学勘探方法影响因素复杂、分析技术困难，准确性差，有待进一步研究和发展。 2.2.4钻井勘探法 钻井是油、气田勘探工作中不可缺少的手段。无论是地面地质法、地球物理勘探法、地球化学法对确定地下有利的含油、气构造或油、气藏都属间接方法。通过钻井手段才能最后确定油、气藏是否存在以及是否具有工业油、气流，但与其他方法比较却是速度最慢、投资最多的一种方法。因而，它必须在地质、地球物理、地球化学等方法综合勘探的基础上进行。 8 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 三、石油钻井 3.1钻井方法 3.1.1顿钻 顿钻用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，由动力机驱动游梁机构，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。破碎岩石,又称冲击钻(图1)，是一种古老的钻井方法。顿钻钻机的天车台有3个滑轮，各通过一根钢丝绳,用来下套管、捞砂和起、下钻具。用顿钻钻井，钻进和捞砂必须相间进行。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。所以在美国等国家仍有一定数量的油、气井用顿钻法钻井，中国陕北延安地区油井和四川自流井地区的盐井，绝大多数是用顿钻法打成的。 3.1.2旋转钻 旋转钻利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前最通用的钻井方法。1901年美国首先使用。中国于30年代中期开始使用，它比顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等复杂情况，按动力传递方式不同，分转盘钻和井下动力钻两种。 3.1.3转盘钻 在钻台的井口处装有转盘，转盘中心旋转部分有方孔，钻柱最上端的方钻杆穿过该方孔，方钻杆下接钻柱和钻头。动力机驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转，破碎岩石，井眼随钻柱不断加长而加深，岩屑随循环泥浆返至地面。 3.1.4冲旋钻 把冲旋钻具接在钻头上，利用循环的液体或气体推动冲旋钻具的心轴，使钻头同时以冲击和旋转两种动作破碎岩石。适用于中硬地层。 9 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 3.1.5柔杆钻 用钢丝橡胶结构的柔杆代替钻杆，并接以井下动力钻具，用具有大直径滚筒的特殊地面装置起下柔杆，可缩短起下钻时间，并可于起下钻时不停地循环泥浆。柔杆钻井法的工业试验井深已达2330m。 3.1.6冲蚀钻 利用高压(可达1000kgf,cm2以上)驱动带磨料的洗井液，使洗井液通过钻头的耐磨喷嘴时达到200m/s左右的高速，用冲蚀作用破碎岩石。 3.2钻井设备及工具 3.2.1旋转系统 旋转系统是由转盘、方补心、方钻杆、水龙头组成，它把旋转扭矩通过转盘、方补心和方钻杆传递给井下钻具和钻头。 转盘 为钻柱提供旋转运动(传递动力--扭矩); 起下钻时可“承载钻柱重量”; 转盘,方瓦,方补心组合; 防跳轴承承受轴向上载荷; 转盘锁紧装置。 方钻杆 将转盘的旋转运动传递给钻杆(传递动力); 承受钻柱重量; 转盘，方钻杆组合??送钻 水龙头 承受全部钻柱重量; 钻柱转动与静止之分界线; 高压密封泥浆通道。 钻柱 10 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 3.2.2起升系统 钻机的起升系统是一台功率强大的起重设备，其起重量一般为100,300吨。 它由井架、天车、游动滑车、绞车和大钩组成。 作用:?起下钻头、井下工具和管柱;?控制钻压。 1、天车(游动系统) 安装在井架顶上的定滑轮组。 规格:轮数和最大负载; 2、游动滑车 动滑轮组，在井架中上下运动; 轮数比天车少 3、大绳(6×19，麻芯) 滑轮组用的钢丝绳，联系绞车、天车、游动滑车; 有快绳、死绳(固定在井架底座上);用测量死绳拉力来测量大钩负荷。 以上三件工具就组成了基本的起升系统，其目的:减少绞车滚筒拉力。 大钩载荷的计算方法: G=nT G——大钩起重量;n——游车的轮数;T——快绳端的拉力。 3、井架及底座 滑轮组的支架(,形、塔式); 存放立根;提供接卸立根高度。 4、绞车(滑轮运动控制设备) (多个轴、链轮、离合器) (1)起重(可换方向)及变速; (2)猫头(旋转力矩?拉力)、崩扣锚头; (3)滚筒刹车; (4)钻进时控制钻压。 5、辅助刹车(水刹车) 6、大钩 吊悬井内管柱，主钩接水龙头，附钩挂耳环，配合吊卡，完成钻柱起下。 7、水龙头 (1)承受钻柱重量; (2)允许钻柱旋转; (3)高压密闭泥浆通道。 11 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 3.2.3循环系统 循环路径:泥浆泵? 地面管线 ? 立管 ? 鹅颈管 ? 水龙头 ? 钻柱 ? ? ? 泥浆池 ? ? ? ? 除气器 ? 除砂器 ? 振动筛 ? 环空 1、泥浆泵 循环系统的心脏，提供循环所需的能量，通常钻机都配有两台泥浆泵，每台泥浆泵的功率为600,1200马力，最高泵压可达20,30Mpa。 2、地面管汇(高压管路及低压管路)、立管 3、水龙带(允许水龙头及其以下钻柱上下活动) 4、水龙头 5、泥浆净化设备(振动筛、除气器、除砂器、除泥器) 作用:维护泥浆性能，使其满足钻井的各项要求 6、泥浆罐 7、泥浆池(上水池) 3.2.4动力及传动装置 1、动力机组(柴油机、柴油发电机、电动机) 2、传动机构(液力变矩器、传动箱) 机械传动:柴油机、变速机构、(原动机)、液压联轴节、摩擦离合器、链传动、带传动、万向轴传动、齿轮传动 电动传动:柴油发电机、电缆、电气开关控制装置 3.2.5控制系统 指挥各机组协调工作而配制的控制设备及观察、记录仪表。 控制系统好比人的大脑和中枢神经网络，它控制着钻机的正常运行。现代钻机的主要设备和操作系统的控制都集中在司钻操作台上，司钻可以在钻台上直接控制和操纵泥浆泵、柴油机、转盘、绞车、传动箱等。 方法:机械控制、气动、液动、气液动和电动控制。 井控系统:防喷器、井控地面管汇、控制室等。 12 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 3.3钻井液 3.3.1类型及组成 钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。 钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。 ?水基钻井液 水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。水基钻井液基本经历了五个阶段，即天然钻井液(1904-1921年)、细分散钻井液(1921-1946年)、粗分散钻井液(1946-1973年)、不分散低固相钻井液(1966年至今)、无固相钻井液(1968年至今)、聚合物钻井液(1978年至今)阶段等。 水基钻井液还可分为: (1)淡水钻井液。氯化钠含量低于10mg/cm?，钙离子含量低于0.12mg/cm³。 (2)盐水钻井液(包括海水及咸水钻井液)。氯化钠含量高于10mg/cm?。 (3)钙处理钻井液。钙离子含量低于0.12mg/cm³。 (4)饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。 (5)混合乳化(水包油)钻井液。含有3%-40%乳化油类的水基钻井液 (6)不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于4%，含有适量聚合物。 (7)钾基钻井液。氯化钾含量高于3%。1978年以来开始在我国钻井现场使用。 (8)聚合物钻井液。它是以聚合物(如:聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素等)为主体，配以降粘剂，降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。它是20世纪80年代发展起来的一种新型钻井液体系。包括阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液、全阳离子聚合物钻井液、深井聚合物钻井液和正电胶钻井液等。 ?油连续相钻井液 油连续相钻井液(习惯称为油基钻井液)是一种以油(主要是柴油或原油)为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。它基本经历了原油钻井 13 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 液(1930年初)、油基钻井液、油包水(反相乳化)钻井液(1960年至今)等三个阶段。 (1)原油钻井液。主要成分是原油。 (2)油基钻井液。以柴油(或原油)为连续相，以氧化沥青为分散相，再配以加重剂和各种化学处理剂配制而成。 (3)油包水(反相乳化)钻井液。一柴油(或原油)为连续相，以水为分散相呈小水滴分散在水中(水可占60%的体积)，以有机膨润土(亲油鹏润土)和氧化沥青等稳定剂，再配以加重剂和各种化学处理剂等配制而成。1978年以来开始在我国钻井现场使用。 ?气体型钻井流体 气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液。 泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。 20世纪80年代我国标准化委员会钻井液体系分委会把钻井液分为:不分散地固相聚合物钻井液、淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、钙处理钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体钻井液等八大体系。 API(美国石油学会)及LADC(国际钻井承包商协会)认可的钻井液体系如下: 分散钻井液体系、分散性钻井液体系、钙处理钻井液体系、聚合物钻井液体系、低固相钻井液体系、饱和盐水钻井液体系、修井完井钻井液体系、油基钻井液体系和空气、雾、泡沫和气体体系。 3.3.2主要作用 地下钻井作业的严酷环境促进了对钻井液的研究和开发，要求能够在钻井过程中完成以下多项关键任务:悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却。 悬浮:沿钻杆向下或从钻孔中向上流动的钻井液有时会停止运动。出现这种情况只能有两种原因:一是出现了故障，二是在更换钻头时将钻杆提出了钻孔。钻探停止时，悬浮在钻井液中的钻屑就会沉入钻孔的底部，将钻孔堵塞。钻井液被 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为具有一种非常有趣的特性，而该特性可以解决这一问题。钻井液的稠度(或粘度)随钻井液流速降低而增加。钻井液停止流动后，就会形成一种粘稠的凝胶体，这种凝胶体可使岩石钻屑悬浮在其中，从而防止它们沉入钻孔底部。而当钻井液又开始流动后，它就会越变越稀薄，恢复到其以前稀薄的液体形态。 压力控制:许多人都看到过石油从钻井台中喷入高空，石油工人为之而欢呼雀跃的情景。实际上，这类井喷罕有发生，也并不值得庆祝，因为钻探的目标是以控制流量的方式来开采石油。泥浆被设计为可以抵消岩层中流体的自然压力， 14 选修《石油工程概论》论文 石油钻井 从而防止发生此类事故。压力间必须达到适当的平衡，即钻井液对钻孔壁的压力应足以抵消岩层和石油或天然气施加的压力，但这种压力又不能太大，否则会对油井造成破坏。如果钻井液的重量太大，可能会使岩石破裂，钻井液也会因此而流失入地下。液体的压力随其浓度的变化而变化。在钻井液中添加增重剂可以提高其浓度，进而增大它对钻孔壁的压力。可调整液体的浓度以满足油井中的环境要求。 裸露岩层的稳定性:钻井过程分为两个阶段:第一阶段是钻穿不含石油的岩层，目标是尽快钻穿不含油岩层，到达含油岩层，即储集层。此时的重点是要保持钻孔中裸露岩层的稳定，同时还要避免钻井液流失。而如果保持钻井液压力高于岩层孔隙流体压力，钻井液就会出现向岩层的透水岩石中渗入的自然趋势。在钻井液中加入特殊的添加剂，就能防止发生这种情况。钻井液可能会以其它方式与周围的岩石相互作用。例如，如果岩石含盐量很高，水就会溶解其中的盐分，从而使钻孔壁变得不稳定。在这种情况下，使用油基钻井液效果会更好。粘土含量高的岩层也容易被水冲刷掉。对这类岩层需使用抑止性的钻井液，以保持井眼稳定并防止井眼扩大或被冲蚀。随着钻探不断深入，井眼被用钢套管保护起来，钢套管用水泥加固，这样既保持了井眼的稳定性，又为到达储集层后开采的石油提供了通往地表的通道。到达储集层后，必须改变钻井液的成分，以避免阻塞岩石孔隙。保持岩石孔隙不被阻塞可使石油更顺畅地流入钻孔，然后上流至地表。 浮力:一座油井可能深达数千英尺或数千米。而一根如此长的钢钻杆将重达数吨。如果将钻杆浸入钻井液，就会产生浮力作用，降低钻杆重量，并会减小对钻探机械装置的压力。 润滑和冷却:金属钻入岩石时，会因摩擦生热。钻井液可润滑和冷却钻头，使钻探平稳进行，同时延长钻头的寿命。对延伸区域或水平油井而言，润滑可能尤为重要，因为在这些地方，钻杆、钻头和岩石表面间的摩擦必须保持在最低水平。 3.3.3负面作用 钻井液在使用过程中，对油气层有一定程度的损害，主要表现在: (1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道; (2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙; (3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道; (4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。 15 选修《石油工程概论》论文 采油方法 四、采油方法 4.1自喷采油 -自喷采油就是原油从井底举升到井口，从井口流到集油站，全部都是依靠油层自身的能量来完成的一种采油方法。 自喷采油的能量来源主要包括两个方面，第一市井底油流所具有的压力，这个井底压力来源于油层压力;第二是随同原油一起进入井底的溶解气所具有的弹性膨胀能量。就是这些能量把原油从井底连续不断地举升到地面。 油井的自喷生产，一般要经过四种流动过程，即地层渗流、井筒多相管流、嘴流和地面水平或倾斜灌流。油层渗透是指原油从油层流到井底的流动;井筒多相管流是指从井底沿着井筒上升到井口的流动;嘴流是指原油到井口之后通过油嘴的流动;地面水平或倾斜管流是指沿着地面管线流到分离器、计量站。油井自喷生产的条件是地层压力大于油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失。 4.2气举采油 气举采油就是当油井停喷之后，为了使油井能够继续出油，利用高压压缩机，从地面向井筒注入高压气体将原油举升至地面的一种人工举升方式。气举采油是基于U行管的原理，从油管与套管的环形空间，通过装在油管上的气举阀，将高压气体连续不断的注入油管内，是油管内的液体与注入的高压气体混合，降低液体的密度，减少液柱对井底的回压，从而使油层与井底之间形成足够的生产压差，油层内的原油不断地流入井地，并被举升到地面。 4.3有杆泵采油 4.3.1抽油机 有杆泵是应用最为广泛的一种机械采油设备，其主要特点是结构坚固，适用范围广。可适用小到日产1吨，大到日产数百吨的油井，也适用于井深几十米,几千米的油井。 16 选修《石油工程概论》论文 采油方法 基本组成是抽油机、抽油杆、油管、抽油泵。 对抽油机有以下要求: 1. 良好的可靠性 2. 良好的耐久性 3. 良好的工作能力 4. 结构简单，易损件少，操作维修方便 5. 能量消耗低，材料消耗少 抽油机按传动方式分为:机械式和液压传动两种方式 抽油机按结构分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机两类。 游梁式抽油机按结构型式一般可分为常规型、前置型、异相型等; 按平衡方式又可分为机械平衡式、气平衡式、液力平衡式等; 按驴头结构型式可分为上翻式、侧转式、旋转式、悬挂式和双驴头式等; 按减速器型式可分为齿轮式、链条式和皮带式等; 按驱动方式可分为电动机驱动和内燃机驱动等。 无游梁式抽油机的明显特点就是没有一个能绕支架轴承上下摆动的游梁。无游梁式抽油机因其机理不同，结构各异，目前尚无确定的分类方法和原则。一般有:塔架式抽油机、链条式抽油机、矮形异相曲柄平衡抽油机、高原皮带机等。 4.3.2抽油泵 抽油泵:机械能转化为流体压能的设备 主要组成:工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出阀)和固定阀(吸入阀) 分 类:按照抽油泵在油管上的固定方式可分为管式泵和杆式泵 一般要求: a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠; b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长; c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强; d.便于起下; e.结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。 管式泵:外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。 管式泵特点:结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。 杆式泵:整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油 17 选修《石油工程概论》论文 采油方法 管。 杆式泵特点:结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下 泵深度大、产量较小的油井。 4.3.3抽油杆 抽油杆:能量传递工具。 杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm 抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm。 抽油杆的强度:C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa) 接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。 4.4无杆泵采油 4.4.1电动潜油离心泵采油 电潜泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压 器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转， 将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。 电潜泵举升方式的主要优点: (1) 排量大; (2) 操作简单，管理方便; (3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油; (4) 在防蜡方面有一定的作用。 电潜泵举升方式的主要缺点: 下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制; (1) (2)比较昂贵，初期投资高; (3)作业费用高和停产时间过长; (4)电机、电缆易出现故障; (5)日常维护要求高。 潜油电机主要结构特点: 18 选修《石油工程概论》论文 采油方法 (1)两极、三相鼠笼式异步感应电机; (2)外廓尺寸细长; (3)转子和定子分节; (4)保证潜油电机的严格密封; (5)润滑油循环系统比较特殊。 4.4.2水力活塞泵采油 油井装置:水力活塞泵井下机组、井下器具管柱结构和井口 地面 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 :高压泵机组、高压控制管汇、动力液处理装置、计量装置和地面管线 工作原理: 动力液地面加压;油管或专用动力液管输送;动力液被传至井下液马达处;滑阀控制机构换向;动力液驱动液马达;液马达做往复运动;液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动;原油被增压举升。 主要优点:井下泵泵效高，总效率可达40,60%;扬程高，泵挂深，目前国内下 ,500m3/d ;稠油、入深度最深已达3542m;产量的适应范围比较大，可达30 含蜡;斜井及水平井。 主要缺点: (1)机组结构复杂，加工精度要求高; (2)地面流程工程量大，投资高(规模效益)。 4.4.3水力射流泵采油 主要优点: (1)没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大; (2)由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、稠油、高含蜡油井; (3)对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性 主要缺点: (1)系统效率相对较低(一般为15,,20,，最高不超过33,); (2)在一定条件下泵会出现气穴作用。为避免气穴作用，要求吸入压力高; (3)对回压的任意变化都很敏感 ; 地面需要高压泵站，要使其长期稳定运转，技术上尚有较大困难。 射流泵工作原理: 动力液地面加压;油管或专用动力液管输送;动力液被传至井下喷嘴;通过喷嘴将压能转换动能;嘴后形成低压区;动力液与油层产出液在喉管中混合;经 19 选修《石油工程概论》论文 采油方法 扩散管动能转换成压能;混合液的压力提高后被举升到地面。 水力射流泵工作特性: 对于过流面积一定的喷嘴，如果选用的喷嘴面积为喉管面积的60%，它们的组合将是一个压头相对较高、排量相对较低的射流泵。 此时泵四周油井流体进入喉管的环形面积相对较小。这导致油井流体的流量低于动力液的流量。并且由于喷嘴的能量是传给低产量油井流体，因而将产生高压头。这种射流泵适用于大举升高度的深井抽油。 如果选配的喷嘴面积为喉管面积的20,，那么，喷射流周围供油井流体进入喉管的环形面积就大多了。但是，由于喷嘴喷射流的能量是传递给比动力液流量大的油井产量，将产生低的压头。所以这种泵适用于低举升高度的浅井抽油。 20 选修《石油工程概论》论文 油井增产原理 五、油井增产原理 5.1压裂 5.1.1压裂的定义 用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的效果。 5.1.2压裂的分类 水力压裂:利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压;当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝;继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。 高能气体压裂:利用特定的发射药或推进剂在油气井的目的层段高速燃烧，产生高温高压气体，压裂地层形成多条自井眼呈放射状的径向裂缝，清除油气层污染及堵塞物，有效地降低表皮系数，从而达到油气井增产的目的的一种工艺技术。 干法压裂:利用100%的液体二氧化碳和石英砂进行压裂，无水无任何添加剂，压后压裂液几乎完全排出地层，可避免地层伤害。其关键技术是混合砂子进入液体二氧化碳中的二氧化碳混合器。适用于对驱替液、冻胶或表面活性剂的伤害敏感的地层，适合的储层包括渗水层、低压层及有微粒运移的储层以及水敏性储层。 5.1.3压裂增产原理 水力压裂增产增注的原理: (1)改变流体的渗流状态:使原来径向流动改变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，降低了能量消耗。 (2)降低了井底附近地层中流体的渗流阻力:裂缝内流体流动阻力小。 高能气体压裂增产机理: (1)由于升压迅速，可同时产生若干条裂缝---可沟通天然裂缝 (2)产生剪切错动，从而不会闭合 21 选修《石油工程概论》论文 油井增产原理 (3)高温、高压、高频冲击，使缝面产生碎屑脱落，自行支撑裂缝 (4)高温可溶解孔隙中的蜡质、胶质和沥青质，高温还能使原油降粘 5.2酸化 酸化原理: 通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。 高浓度盐酸处理的优点: (1)浓度越高，其溶蚀能力越强，溶解一定体积的碳酸盐岩石所需要的浓酸体积较少，残酸溶液也较少，易于从油、气层中排出。 (2)能解决酸化中的腐蚀问题，可获得较好的酸化效果。 (3)高浓度盐酸活性耗完时间相对长，酸液渗入油气层的深度也较大，酸化效果好。 22