《石油天然气开采》PPT课件.ppt

石油、天然气开采,1. 石油天然气简介 2. 资源分布状况 3. 勘探开采过程 4. 开采方法,1. 石油、天然气简介,石油 以碳氢化合物为主要成分、有色可燃性油质液体矿物。 是远古海洋或湖泊中动植物尸体在地下经过漫长的复杂变化而形成的油状液体混合物 自然状态下的石油有的粘稠，有的稀薄，成膏状，在较低温度下成为半固体甚至固体。 颜色通常是暗褐色的，也有黄色、淡黄色、淡红色、淡褐色等。 成分 主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。 石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。,1. 石油、天然气简介,天然气 是古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具有可燃性 是一种多组分的混合气体， 主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷， 此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。 在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以下为液体。 多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田。 天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约0.65，比空气轻，无色、无味、无毒。,Prepared by Tom Sheeran,石油 用作燃料 发电厂用的燃料 轻型车用的汽油 卡车和火车用的柴油 飞机用的航空汽油 房屋取暖用的燃料油 润滑油和润滑脂 蜡、沥青和石油焦 溶剂和石油化工产品 有机合成工业的重要的原料和中间体,1. 石油、天然气简介,Prepared by Tom Sheeran,用途,1. 石油、天然气简介,Prepared by Tom Sheeran,天然气 1、天然气发电 具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力 2、天然气化工工业 天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右 3、城市燃气事业，特别是居民生活用燃气 随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。 4、压缩天然气汽车，以天然气代替汽车用油 具有价格低、污染少、安全等优点,用途,1. 石油、天然气简介,天然气在石油里处于溶解状态,当石油被开采出来的时候，一些天然气也随着石油被采出来。,单纯的气田少,共性元素组成、结构形式以及生成的原始材料和时序，开采方式等,石油、天然气开采,1. 石油天然气简介 2. 资源分布状况 3. 勘探开采过程 4. 开采方法,2.资源分布状况,原油的分布从总体上来看极端不平衡： 从东西半球来看 约3/4的石油资源集中于东半球，西半球占1/4； 从南北半球看 石油资源主要集中于北半球； 从纬度分布看， 主要集中在北纬20-40和50-70两个纬度带内。 波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20-40内，该带集中了51.3%的世界石油储量； 50-70纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。,2.资源分布状况,石油天然气分布,石油、天然气开采,1. 石油天然气简介 2. 资源分布状况 3. 勘探开采过程 4. 开采方法,3. 勘探开采过程,从寻找石油到利用石油，大致要经过四个主要环节，即寻找、开采、输送和加工，这四个环节一般又分别称为 “石油勘探” “油田开发” “油气集输” “石油炼制”。,嵌在岩石颗粒和沙子之间很小的孔隙里。 大多数这样的孔隙肉眼是看不到的。,石油天然气地下存在方式,石油天然气地下存在方式,3. 勘探开采过程,油气存在于地层中天然的圈闭构造中。 油气圈闭构造由穹顶或断层组成。 非渗透性的岩石（指流体不能穿越的岩石）覆盖在构造顶部防止油气逃逸到地表。 如果没有油气圈闭构造，油气就会向地表移动，最终挥发掉，也就不能形成油气田。,油,油田示例,非渗透性岩石层阻止油气向上流动 水层防止了油向下逃逸。,气,水,气田示例,气,油,水,油气田示例,声波探测 通过油藏反射的声波找到它们，计录声波反射回来的时间 计算机处理这些数据，构造出地下岩层系统的图像,声源,接收器,t = 1 sec,t = 1.2 sec,t = 1.42 sec,油田勘探,钻井设备,一些不同种类的钻井设备,钻井船和半潜式钻井平台用于水深100 ft到5000+ft情况的钻井,自升式钻井平台,用于水深15ft 到+/-350ft情况的钻井,内陆驳船钻井架,用于水深8ft 到30ft情况的钻井,30ft=10m,钻井设备: 一套可以使我们钻入地层的特殊设备 一套钻井设备由很多不同的部分组成 井架，地基，起重设备，发电机，钻杆，钢罐，泵，固控设备，还有很多其他部件 最深可钻到地下6英里（9.7公里）深的地方 珠穆朗玛峰的高度,钻柱 钻头,起重设备由以下部分组成: 天车 游动滑车 游动钢丝绳 和一个用来起降游动钢丝绳的绞车。,井架底座,钻井设备上的起重设备 提升和放下钻柱的,待用钻杆,动画演示,钻井示意图,钻柱在地表被驱动旋转，带动井眼底部的钻头旋转。,钻井泥浆被泵入钻杆内部，从钻头的喷嘴流入环形空间。 泥浆将岩屑循环带到地表,3) 泥浆和岩屑混在一起从环形空间向上提升，带到地表。,筛布,4) 混合物通过在 地表的滤网。,1) 干净的泥浆被泵从泥浆池中抽出，注入钻杆当中。,2) 泥浆从钻头的流出，进入到钻杆和套管之间的环形空间，把钻头切下的岩屑向上带出。,6) 干净的泥浆透过滤网，回到泥浆池。,钻井泥浆循环,泥浆泵,5) 岩屑被从泥浆中滤除，形成岩屑堆。,钻井的工序,大钻头钻一小段井眼,井中放入钢制的套管，并用水泥固定套管的外侧，防止井眼塌陷。,0,200,小一些的钻头在第一个套管内部开钻。从上一个套管的底部钻出一个新的井眼。,在新的井眼中放下套管，并用水泥固定。,钻井的工序,重复过程,钻井的工序,油气检测,对目标区域进行测井。 测井是用电缆将设备下到井下，记录岩石的物理属性。如电阻，孔隙度，密度，放射性，孔隙压力等等。,油气检测,砂,页岩,粉砂岩,页岩,粉砂岩,白云石,页岩,根据测井结果 完井（地层有油）OR 把井封堵抛弃（地层没有油）,伽马射线,200 500 3000,电阻抗,孔隙度,很好的砂岩,高阻抗， 可能是油气,低阻抗，可能是水,低孔隙度,高孔隙度,低阻抗，可能是水,高孔隙度,低孔隙度,高孔隙度,测井成功 在生产层段下最后一次的套管 用水泥固定。,井眼内用射孔枪进行射孔 击穿生产层段部分的井壁套管,在井眼里放入生产油管 用封隔器把生产层段和上部的套管空间分隔开,油管,封隔器,连接地面管线 准备产油,地面的生产设备油、水、气分离,油气分离器,石油,水,天然气,提炼、存储、运输，输入市场,炼油厂,储油罐,消费 燃料驱动 房屋供暖,石油、天然气开采,1. 石油天然气简介 2. 资源分布状况 3. 勘探开采过程 4. 开采方法,4. 油气开采方法,自喷采油法 人工举升采油法 注水 注气 化学试剂 混相驱动,4. 油气开采方法,实施手段： 1、通过压入沸水或高温水蒸汽，甚至通过燃烧部分地下的石油 2、压入氮气 3、压入二氧化碳来降低石油的黏度 4、压入轻汽油来降低石油的黏度 5、压入能够将油从岩石中分解出来的有机物的水溶液 6、压入改善油与水之间的表面张力的物质（清洁剂）的水溶液来使油从岩石中分解出来,石油开采的三个阶段,前期（一次采油） 从19世纪末到20世纪30年代 自喷（自然上涌）天然能量充足 这个阶段技术上的主要标志是以利用天然能量开采为主。石油的采收率平均只有1520，钻井深度不大，观察油藏的手段只有简单的温度计、压力计等 中期（二次采油 ） 从30年代末到50年代末，以建立油田开发的理论体系为标志。 普遍采用人工增补油藏能量的注水开采、注气技术，使石油的最终采收率提高到30 后期（三次采油） EOR（Enhance Oil Recovery)新技术，如热力驱法、混相驱法、化学驱法等。 50%左右,CO2驱油,机理：（超临界CO2） 降低油水界面张力 降低原油粘度 膨胀作用 改善流度比 酸化解堵 萃取和汽化原油中轻质烃 混项效应,CO2驱油方式,混项驱 混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。 CO2与原油混相后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃， 而且还能形成CO2和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可使采收率达到90以上 水与气交替注入也叫混相驱，通过向储层中注入CO2，使原油膨胀，增强其流动性，然后注水，将原油驱向井口。混合后的流体减小了CO2单相的流动性，同