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石油工人职业技能培训教程基础知识目 录第一部分 基础知识1第一章石油地质知识1第一节 油气藏的分类及特点1一、石油、天然气的化学组成及主要物理性质1二、油气藏形成的基本要素4三、油气藏的分类及特点7第二节 生油层的岩性及其特征藏的形成（油气藏形成及油气藏开发）9一、生油层的岩性9二、石油、天然气的生成10三、石油、天然气的运移11四、油、气、水在地下的分布情况12五、勘探开发常见名词12六、油田储量及开发方案编制15七、达西定律在油气田开发中的应用18八、油藏驱动方式18第三节 地层系统及地质年代19一、岩石地层单位20二、年代地层单位20第二章 油、气、水井的一般知识23第一节 油、气、水井的分类及其作用23一、油、气、水井的分类23二、试油主要工序与资料录取25三、试油过程中油、气、水样的取得及分析方法35第二节 井身结构及其各部分的名称、作用38一、井身结构38二、油气井的完井方法39第三章：机械采油常识42第一节：有杆泵抽油机分类及井口装置42一有杆抽油泵42二、抽油机的分类50三、井口装置61第二节 潜油电泵管柱的结构及常见故障63一、潜油电泵装置的工作原理及组成63二、潜油电泵装置的标准管柱结构64三、潜油电泵管柱的安装与起出要求74四、潜油电泵管柱的辅加装置80五、潜油电泵其它安装形式的管柱结构83六、潜油电泵装置的常见故障及处理方法84七、潜油电泵装置管柱的遇卡与打捞88八、潜油电泵装置常用数据的计算方法9074第一部分 基础知识第一章 石油地质知识第一节 油气藏的分类及特点一、石油、天然气的化学组成及主要物理性质(一) 石油的化学组成及主要物理性质石油是由碳氢化合物为主混合而成的，具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。石油按其形成过程可分为天然石油和人造石油。天然石油是从油气田中开采出来的，人造石油是从煤或油页岩等干馏出来的。石油又称原油，从原油中可以提炼出汽油、柴油、煤油、润滑油及其他一系列石油产品。1. 石油的化学组成石油的化学组成主要是由碳和氢及少量的氧、硫、氮等元素组成。其中：碳占80%88%，氢占10%14%。除上述五种元素外，还含有其他微量元素，目前已知的有33种。2. 石油的化合物组成 石油是一种成分十分复杂的天然有机化合物的混合物，石油中的主要元素是以化合物状态存在的，其中以碳氢化合物（也叫烃）为主，占80%以上。另外，还有含氧、硫、氮等非烃类化合物。烃类碳氢化合物按其结构不同，可分为烷烃、环烷烃和芳香烃三大类。 3. 石油的主要组成成分1）油质：是一种浅色的几乎全为碳氢化合物组成的粘性液体。它是组成石油的主要成分。2）胶质：一般为粘性的半固体物质。颜色为淡黄、棕褐到黑色，除主要的碳氢化合物外，还有较多的氧、硫、氮化合物。胶质平均分子量比油质大。一般在轻质石油中，胶质含量不超过4%5%，而在重质油中，胶质含量可达20%或更高。3）沥青质：为暗褐色或黑色脆性固体物质，它的组成元素与胶质基本相同。4）碳质：是一种非碳氢化合物，不溶于有机溶剂。4. 地面石油的主要物理性质石油的化学组成决定着石油的物理性质。但石油没有固定的成分，因此，也没有确定的物理常数。石油的主要物理性质如下：1）颜色：石油颜色不一，有白色、淡黄、褐黄、深褐、淡红、棕色、黑绿及黑色。其颜色的深浅取决于胶质、沥青质的含量，含量愈高、颜色愈深。2) 相对密度：石油的相对密度是指在标准条件（20和0.1MPa）下原油密度与4条件下纯水密度之比值。石油的相对密度变化很大，一般介于0.751.00之间。3) 粘度：石油流动时，分子之间因内磨擦而引起的粘滞阻力叫石油的粘度，石油的粘度变化范围很大，从几毫帕.秒几千毫帕.秒，胶质和沥青质含量愈高则粘度愈大。4) 溶解性：石油难溶于水，易溶于许多有机溶剂，如氯仿、四氯化碳、苯、石油醚和醇等。5) 凝固点：石油的凝固温度没有固定的数值，凝固点的高低与石油中高分子化合物的含量（尤其与石蜡含量）有关，且呈现正相性，有的大于零摄氏度，有的小于零摄氏度。一般原油含蜡量越高凝固点越高。根据原油凝固点大小，可把原油分为高凝油、低凝油。6) 导电性：石油为不良导电体，电阻率值很高。电法测井就是以石油具有高电阻率为理论依据。7) 荧光性：石油在紫外光照射下可发荧光。轻质油的荧光为浅蓝色，含胶质多的油荧光为绿色或黄色，含沥青质较多的油荧光为褐色。8) 旋光性：当（通过偏光显微镜的）偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，这个角度叫旋光角。原油的旋光角约几分至几十分，而加工后的油品则可高于1。5. 轻质石油和重质石油及稠油的划分标准1) 按石油的相对密度划分：相对密度小于0.9者为轻质石油，大于0.9者为重质石油。2) 稠油标准稠油分类的标准主要是以粘度为指标，原油相对密度为辅助指标。根据我国稠油的特点把稠油分为：普通稠油、特稠油和超稠油三类。其分类标准如表1-1所示。在分类标准中，以原油粘度为第一指标，原油相对密度为辅助指标，当两个指标发生矛盾时则按粘度分类。1985年全国储量委员会石油天然气专业委员会规定，当原油地面的密度大于0.934g/cm3，原油地下粘度大于50mPa.s时称为稠油。表1-1 中国稠油分类标准分类第一指标第二指标试油方式粘度，mPa.s(20)相对密度，(20)普通稠油50*(或100) 10000.9200可以先注热水、再热试油50*100*0.9200热试油100100000.9200热试油特稠油10000500000.9500热试油超稠油（天然沥青）500000.9800热试油 *指油层条件下的原油粘度；无*者为油层温度下脱气原油粘度。(二) 天然气的化学组成及主要物理性质天然气是以气态碳氢化合物为主的各种气体组成的，具有特殊气味的、无色的易燃性混合气体。天然气按其存在的方式不同，有独立存在的气田气和伴生于原油中的油田气。1. 天然气的化学组成天然气的主要成分是烃类气体，其中以甲烷为主（其含量占80以上），乙烷、丙烷、丁烷以及重烃次之。还有少量的氮、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢以及微量的惰性气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）等。2. 天然气的主要物理性质天然气的性质取决于各种组分的含量，因而它的物理性质变化较大。主要物理性质如下：1) 颜色和气味：通常为无色气体，有汽油味或硫化氢味，且易燃易爆。2) 相对密度：天然气的相对密度是在标准状况（20和0.1MPa）下，天然气与空气密度之比值。天然气的相对密度一般在0.61.0之间。天然气密度的大小与其成分有关，随气体分子量的增加而增大。3) 粘度：天然气的粘度是天然气流动时内部分子之间所产生的内摩擦力。是以分子间相互碰撞的形式体现出来的。在标准状态下，天然气的粘度一般不超过0.01mPa.s。气体的分子量越高，粘度越大；压力和温度升高时，气体粘度稍有增加。4) 溶解性：天然气能溶于石油和水中，溶解的数量取决于天然气和溶解剂的性质及气体的压力。在相同条件下，在石油中的溶解度远远大于水中的溶解度，且随着天然气含重烃增多，溶解于石油中的天然气量也增大。轻质石油比重质石油溶解的气体多。5) 溶解度：在一定压力下，单位体积的石油所溶解的天然气量，称为该气体在原油中的溶解度。当温度不变时，单组分的气体在单位体积溶剂中溶解度与溶解时的绝对压力成正比。6) 发热量：完全燃烧1m3天然气所释放出的热量为天然气的发热量，单位J/m3。天然气发热量变化范围很大，一般为3.35107J/m3。发热量随着天然气中重烃含量的增加而增加。3. 天然气的分类根据每立方米天然气中含汽油的多少把天然气分为富气、半富气、贫气、干气四种，其划分标准为：1) 富气：汽油蒸气含量高于200g/m3。2) 半富气：汽油蒸气含量101200g/m3。3) 贫气：汽油蒸气含量11100g/m3。4) 干气：汽油蒸气含量低于10g/m3。二、油气藏形成的基本要素油气藏是油气聚集的最小单元，也是石油勘探和开发以及油气储量计算的最基本单元。它的形成必须具备几个要素：圈闭、储集层、盖层和充注系统，同时充注系统的发生必须晚于或同时于圈闭的形成，否则，圈闭就是空的。1. 圈闭地质构造形成后，常形成一系列圈闭。所谓圈闭就是相对封闭的构造单元或沉积单元，圈闭一般由三部分组成，即储集层、盖层和阻止油、气运移的遮挡层，常见的有背斜（鼻状构造）、断层、不整合、岩性尖灭圈闭等几种。圈闭按成因可分三类，构造圈闭、地层圈闭及水动力圈闭，见表12。地层沉积充填后在埋藏成岩过程中由于构造（断裂、褶皱）作用形成的圈闭叫构造圈闭。当构造变形处于次要地位或没有明显构造变形时，由于相变如透镜体、生物礁、上倾尖灭等，和成岩作用以及不整合作用形成的圈闭叫地层圈闭。每一种圈闭都不是单独存在的，而是成群成带分布的。表12 圈闭成因分类表圈 闭成 因描 述亚 类构造圈闭水平应力（区域应力场）伸展作用逆牵引背斜圈闭挤压作用挤压背斜圈闭走滑作用挤压断块圈闭垂直应力（局部应力场）压实作用披覆背斜圈闭底辟作用盐底辟圈闭泥底辟圈闭续表1地层圈闭沉积作用生物礁上倾尖灭下切谷河道砂透镜砂与不整合有关潜山削截超覆成岩作用裂缝成岩矿物沥青气水化合物水动力圈闭水动力作用背斜单斜构造鼻向斜2. 储集层石油和天然气在生油岩中生成后经运移通道聚集在相对封闭的圈闭中。在此圈闭内的地层，如果能够储存并生产工业油气流的岩层称为储集层。所有的储集层都必须有一定的储集空间，储集空间包括孔隙、晶洞、溶洞、裂缝（裂隙）等，不同类型的岩石如碎屑岩、碳酸盐岩、变质岩和岩浆岩都可以成为储集层。孔隙度和渗透率是反映储集层物性的两个基本参数。原始岩性、沉积环境和成岩后生作用是影响沉积岩储层物性的主要因素。砂岩和碳酸盐岩是主要储集层。1) 碎屑岩储集层：指的是由砾岩、砂岩、粉砂岩组成的储集层。形成碎屑岩储集层有冰川砂砾岩储集层、河流相砂岩储集层、海陆过渡相砂岩储集层（风成砂、三角洲砂体和深海相砂岩）、湖相砂岩储集层。2) 碳酸盐岩储集层：指的是由石灰岩、白云岩等碳酸盐岩组成的储集层。碳酸盐岩是由方解石和白云石组成的岩石，是石油和天然气的富集储层之一。3) 变质岩和岩浆岩储集层：变质岩和岩浆岩在特定的条件下其裂缝、孔洞、节理等形成的储集层。3. 盖层油气进入圈闭后，阻止油气进一步运移和扩散形成具工业价值油气藏的层叫盖层或遮挡层。盖层的类型多种多样，根据成因和封盖机理，可以将盖层分为岩性盖层、断层盖层和成岩盖层（表13）。岩性盖层一般有泥岩、页岩、盐、燧石层、硬石膏等。表13 盖层分类表类 型亚 类主要控制因素构造圈闭泥页岩厚度，排替压力盐膏层厚度，韧性，最小有效应力断层盖层并置型断层并置的岩性及其排替压力自分离型断层粘土膜、压碎程度、成岩作用成岩盖层永冻层地理位置和深度成岩盖层成岩作用沥青层生物降解作用动平衡盖层气源补给量、毛细管压力水动力盖层水压头、浮力、毛细管压力4. 充注系统对于一个圈闭来说，它的烃源可以来自生油岩，也可以通过不同途径来形成自己的油气藏。因此，圈闭能否形成油气藏还必须有合适的路径以及烃源的存在。油气运移和充注通道是油气从源岩到圈闭形成油气藏的关键，另外必须与有效的充注系统在时间和空间上有良好的配置关系，否则还是空圈闭。地壳中矿产的分布是受一定的地质构造控制的。石油和天然气的形成及物质来源都直接或间接地受地壳运动的影响。油、气形成后需要运移的通道和储存的场所，这些通道和场所与地质构造有极其密切的关系，常分布在背斜的顶部或具圈闭条件的断裂构造中。三、油气藏的分类及特点油气藏是具有统一压力系统和油气水界面的单一圈闭中的石油和天然气聚集体，如果只有油在单一圈闭中的聚集叫油藏，只有天然气在单一圈闭中的聚集叫气藏。根据圈闭成因可将油气藏分为构造油气藏和地层油气藏。当前世界各国石油、天然气勘探开发的重点是构造油气藏，其储量占世界油、气总量的80%以上。目前国内外根据岩性把油气田分为砂岩油气田和碳酸岩油气田两大类，一个油田范围内包括一个或若干个油气藏，不同油气藏之间其地质时代和油气藏类型可能相同，也可能不同。(一) 构造油气藏指由于地壳运动使地层发生变形或变位而形成的圈闭。在构造圈闭中油、气的聚集称构造油气藏。构造油气藏又可分为如下几种类型：1. 背斜油气藏油气在背斜圈闭中聚集形成的油气藏称为背斜油气藏。背斜油气藏可分为与褶皱作用有关的背斜油气藏、与基底活动有关的背斜油气藏、与地下柔性物质活动有关的背斜油气藏（常见的柔性物质是盐丘和泥火山）、与古潜山及压实作用有关的背斜油气藏、与同生断层有关的滚动背斜油气藏。背斜油气藏具有以下特点：1) 背斜油气藏圈闭条件单一，含油气圈闭的面积和储量大，储集层多以孔隙型砂岩为主，也有石灰岩、碳酸盐岩等，岩性变化不大。2) 背斜油气藏中，油气水的分布规则，油水关系简单，含油层位常一致，统一的油水界面，油水界面在水动力较弱时为水平的，在水动力较强时油水界面为倾斜的。2. 断层油气藏断层油气藏是指在断层遮挡圈闭内的油、气聚集。断层油气藏的类型很多，断层在油气藏形成中的作用很复杂，如断层可以使储集层产生裂隙而增加渗透性、可以使一个完整的油气藏被分割成若干个小的油气藏、可以扩大含油气圈闭的面积、增加含油气高度等。因此，断层油气藏的特点有：1) 沿断裂带的岩石，常被挤压破裂而形成裂隙，增大储集层渗透性，使断层附近储集层渗透性变好。2) 断层油气藏中，在断层多而复杂的构造断裂带，形成的断块多而小，分割性强；各个断块内的油、气、水分布很不规则，油水关系复杂；油水层多为成组的不规则间互层。各断块内含油高度、含油面积、含油层位常不一致，油气水的分布比较复杂。3) 在断陷盆地内，从边缘到中心，常因断层发育而形成阶梯状下降，影响到生储盖组合在区域内的发育和变化。油气富集区常分布在靠近油源一侧。3. 裂缝性油气藏指油气储集空间和渗流通道主要靠裂缝或溶孔(溶洞)的油气藏。裂缝性油气藏与背斜油气藏、断层油气藏有很大的区别，常有以下几方面的特点：1) 虽然裂缝性油气藏储集层的储集空间类型很复杂，而构造裂缝的发育，常可把各种类型的孔隙、裂隙联系起来，形成统一的孔隙裂隙体系，把原来互相隔绝的裂隙、孔隙、晶洞、溶洞等储集空间沟通起来，形成一个统一的储集空间，这个储集空间常具块状结构。油气藏常呈块状，但它们具有共同的油水界面，统一的压力系统。2) 在裂缝性油气藏的钻井过程中，经常发生钻具放空、泥浆漏失和井喷现象。3) 一般裂缝性油气藏储层在试验室根据岩心测定的渗透率很低，而试井实际测得的渗透率却很高，相差悬殊。这是由于构造裂缝沟通了储集层的各种储集空间，形成一个畅通的渗流系统。4) 由于裂缝性储集层的孔隙性、渗透性分布不均，同一储集层的不同部位，储集性能可以相差悬殊，因此，造成不同油井之间的产量差别很大。4. 岩体刺穿接触遮挡油气藏岩体刺穿接触遮挡油气藏是指油气在刺穿接触圈闭中的聚集。(二)地层油气藏指储集层因岩性横向变化，或由于纵向沉积连续性中断而形成的圈闭，称为地层圈闭。在地层圈闭中的油气聚集，称地层油气藏。根据圈闭的成因，地层油气藏可分为如下四类：1. 岩性油气藏由于沉积环境不同，导致沉积物岩性发生变化，形成岩性尖灭体及透镜体，其中聚集了石油和天然气，就形成了岩性尖灭油气藏及透镜体油气藏，总称岩性油气藏或原生砂岩体油气藏。岩性油气藏的特点是石油的生成、运移、聚集都发生在油层本身，它具有原油性质好，动力条件差，运移距离短，保存条件好的特点。在构造上，横向上砂岩的渗透性变化不均匀，在砂岩体的尖灭端部和透镜体的两端，往往泥质含量增多，渗透性变差，而向砂岩体主体，泥质含量减少，渗透性变好。2. 地层不整合遮挡圈闭油气藏剥蚀突起或剥蚀构造被后来沉积的不渗透地层所覆盖，就形成地层不整合遮挡圈闭。油气在其中聚集就形成地层不整合遮挡油气藏。这种油气藏储集层是潜伏剥蚀突起或潜伏剥蚀构造，遭受多种地质营力的长期风化、剥蚀，形成的破碎带、溶蚀带而形成的，因此，具有良好的孔隙性和渗透性，可形成高产油气田。3. 地层超覆油气藏水体渐进时水体加深，在砂岩之上超覆沉积了不渗透泥岩形成了地层超覆圈闭，油、气聚集其中就形成地层超覆油气藏。4. 生物礁油气藏指被不渗透层所盖的生物礁块圈闭中的油气聚集。溶孔、粒间孔和铸模孔是生物礁油气藏的主要孔隙类型，横向分布稳定，具有储量丰度大、产量高的特点。第二节 生油层的岩性及其特征藏的形成一、生油层的岩性能够生成石油和天然气的岩石，称为生油气岩（或生油气母岩、生油气源岩）。由生油气岩组成的地层，即地层中富含有机质并完成了生油过程的岩层称为生油气层。普遍认为最好的生油气层属于粘土岩类和碳酸盐岩类。1. 粘土岩类生油层粘土岩类由粘土矿物组成的，一般不能储油，但它是良好的生油层和盖层。粘土岩类生油层主要包括泥岩、页岩、粘土岩等，它是在一定深度的稳定水体中形成的。环境安静乏氧，浮游生物和陆源有机胶体能够伴随粘土矿物质大量堆积、保存并向油气转化。因而这些细粒的粘土岩类富含有机物质及低铁化合物，颜色多呈暗色。2. 碳酸盐岩类生油层以低能环境下形成的富含有机物质的石灰岩、生物灰岩和泥灰岩为主，如沥青质灰岩、隐晶灰岩、豹斑灰岩、生物灰岩、泥质灰岩等，常含泥质成分；岩石多呈灰黑、深灰、褐灰及灰色；颗粒少，灰泥为主，隐晶分晶结构；多呈厚层块状，水平层理或波状层理发育；含黄铁矿及生物化石；偶见原生油苗，有时锤击可闻沥青臭味。生油层岩性和岩相特征如下表（表14）。表14 生油层的主要岩性特征表生油层类型岩石类型颜色结构层理自生矿物化石油气显示粘土岩泥岩、页岩为主，次为砂质泥岩、泥质粉砂岩灰黑色、深灰色、灰色、灰绿色泥级粉砂级页状，厚层块状富含黄铁矿丰富偶有原生油苗碳酸盐岩类生物灰岩、礁灰岩、泥灰岩、石灰岩灰黑色、深灰色、褐灰色、灰色隐晶分晶厚层块状，中层状次之含黄铁矿丰富偶有原生油苗二、石油、天然气的生成由于石油天然气成因问题的复杂性，到目前为止，成因问题并未彻底解决。石油、天然气的成因问题归纳起来可分为两大学派，即无机生成学派和有机生成学派。无机学派认为：石油是在基性岩浆中形成的。有机说认为：各种有机物如动物、植物，特别是低等动植物，像藻类、细菌、蛙壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的海湾、泻湖、三角洲、湖泊等地，经过许多物理化学作用，最后逐渐形成为石油。目前以有机生成学派为主。表15 石油和天然气生成条件表生 成 条 件石 油天 然 气原始有机物质以低等动、植物中的类脂化合物、蛋白质、碳水化合物为主比石油的原始有机物质更广泛，除生油原始有机物质可生气外，高等植物中的木质纤维也可生气。此外，天然气还可有无机来源生成环境必须在乏氧的还原或强还原环境中才可有利于生油除还原或强还原环境外，在有氧气存在的弱还原环境也可生成天然气生成过程1沉积物埋藏初期温度、压力不够，有机物未成熟，尚不能生成石油有机物可被细菌分解产生甲烷、二氧化碳和水。即能生成低温甲烷2热催化生油气阶段在深约10004000m左右，地温达到60150时，在热催化作用下，有机物质成熟生成大量石油在此深度和温度范围内，有机物质也可生成烃类气体3深变质阶段在深达到40005000m后，温度超过180250，有机物质达热变质阶段，几乎不能生成石油在此超深度条件下，地层温度和压力都超过临界条件，除残留有机物质能生成高温甲烷外，液态石油发生热裂解，生成气态烃，采到地面即为凝析气三、石油、天然气的运移油气运移是自然界的普遍现象，是油、气聚集形成油气藏的前提。没有油、气的运移，就没有油气藏。油、气运移的通道是那些彼此连通的孔隙和裂缝（裂隙）。储于岩石孔隙中的油、气和水在一定压差条件下所发生的运移叫渗透作用；在浓度差的条件下，油、气以分子状态运动而通过水层、含水的粘土层或其它岩层的移动叫扩散作用。1. 压力：压力驱使油、气运移决定于上覆沉积物逐渐增加时所产生的负荷压力及构造运动力。2. 浮力：由于油、气、水本身密度的差异而引起密度小的流体产生上浮现象，这种现象的产生引起流体的运移。3. 水动力：充满在岩石中的水在流动过程中带动油、气的运移。4. 毛细管力：在毛细管力的作用下，地层中的水竭力把石油从细小的孔隙中挤出去，进入较大的孔隙。泥岩和砂岩由于孔隙大小的差异，油则从泥岩中被挤入砂岩中。5. 细菌活动：细菌活动可在地层中形成碳酸和有机酸类，这些酸溶解石灰岩、白云岩及其他富含灰质的岩石。同时，由于细菌活动产生二氧化碳气膨胀，而使油、气在溶解所产生的孔道中运移。6. 扩散作用：物质的分子在运动时，使得各方面的浓度趋于一致。这种分子力产生的扩散作用也引起油、气运移。油、气从生油层运移至储油、气层，主要靠压力、毛细管力和扩散作用。在储油、气层内部运移时，水动力起主要作用，即充满在岩石中的水在流动过程中带动油、气运移。油、气运移时，总是从压力高的地方向压力低的方向进行，从浓度高的地方向浓度低的方向运移。四、油、气、水在地下的分布情况地壳上的油气分布具有不均衡性和区域性的特点，在一个油、气藏内，油、气、水按三者的密度关系而分布，即气在上，油在中，水在下。水和油的外部分界线以外没有油只有水，称为含油边缘；油和水的内部分界线以内，没有水只有油，称为含水边缘；天然气分布的边缘称为气顶边缘。一般油、气藏中均存在游离气，如果油、气藏中没有游离气体，则圈闭中最凸起的地带为油所占据。限制油藏的水称为边水，但如果岩石很平缓，或厚度较大，在整个含油边缘的范围内下部皆为水，这种水称之为底水。五、勘探开发常见名词1. 油气显示石油、天然气及其与成因相联系的各种石油衍生物的天然和人工露头均称为油气显示,油气显示又可分为地面油气显示和井下油气显示两种。1) 地面油气显示：石油和天然气沿着地下岩石的孔隙和裂缝运移到地面所形成的各种露头，叫地面油气显示。2) 井下油气显示：由于钻井、取岩芯和随同钻井液（或清水）循环而把石油和天然气携带到地面者，叫井下油气显示。2. 含油层：含有油气的储集层。如果储集层中只含有天然气叫含气层。3. 储油层（储集层）：凡能使石油、天然气在其孔隙、孔洞和裂缝中流通、聚集和储存的岩层（岩石）均叫储油层。4. 岩石孔隙度岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质填集的空间称为岩石的孔隙空间。储油岩的孔隙空间由相当复杂的孔隙、溶孔、裂缝组成，对油、气运移、聚集关系十分密切。用孔隙度衡量储油岩石孔隙性的好坏以及孔隙的发育程度。孔隙度可以用来计算地质储量及评价油、气层的好坏，可按有效孔隙度值来划分或评价储油层。1) 绝对孔隙度：是岩石的总孔隙体积（Vp）与岩石的总体积（Va）之比。=Vp/Va100% （1-1）2) 有效孔隙度：岩石有效孔隙体积（即液体能在其中流动的孔隙体积Vlia）与岩石总体积（Va）之比，叫岩石的有效孔隙度lia。lia= Vlia/ Va100% （1-2）表16 储层按孔隙度分级表储层级别特好储层良好储层差储层极差储层，%25201515102000500200010050010100101）绝对渗透率：单相液体或气体完全充满岩石的孔隙，且这种液体或气体不与岩石起任何物理、化学反应，流体的流动符合直线渗透定律，这时测得的岩石渗透率为岩石绝对渗透率。这时岩石的渗透率表示岩石本身的特性。岩石的绝对渗透率一般用空气测定。2）有效渗透率：当两种以上的流体通过岩石时，岩石让某一项流体通过的能力，也称相渗透率。3）相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值。7. 与压力相关名词1) 静水柱压力：井口到油层中部的水柱压力。2）原始地层压力：油层在未开采前，从探井中测得的油层中部压力。3）目前地层压力：油层投入开发以后，某一时期测得的油层中部压力。4）静止压力：采油（气）井关井后，井底压力回升到稳定状态时，所测得的油层中部压力，简称静压。5）压力系数：原始地层压力与静水柱压力之比。6）流动压力：油井正常生产时，所测得的油层中部压力，简称流压。7）饱和压力：天然气开始从原油中分离出来时的压力。8）油管压力、套管压力：油、气从井底流到井口后的剩余压力叫油管压力，简称油压。油套管环形空间内，油和气在井口的压力叫套管压力，简称套压。9）总压差：原始地层压力与目前地层压力的差值。10）采油压差：油井生产时，地层静压与流动压力之差，又称为生产压差。11）流饱压差：流动压力与饱和压力之差。12）地饱压差：目前地层压力与饱和压力之差。13）流压梯度：油井在正常生产时，每100m液柱所产生的压力。14）静压梯度：油井关井后，井底压力恢复到稳定时，每100m液柱所产生的压力。15）注水压差：注水井注水时的井底压力与地层压力之差。8. 含水率：生产油井日产水量与日产液量（油和水）之比也称含水百分数。9. 油气比：油气比分为原始油气比和生产油气比。油田未开发时，在油层条件下，一吨原油中所含溶解的天然气量称为原始油气比；在油田开发过程中，每采出一吨原油所伴随着采出的天然气量称为生产油气比。10. 采收率：油田采出来的油量与地质储量的比值称为采收率。无水采油阶段的采收率称为无水采收率。油田开发结束时达到的采收率叫最终采收率。六、油田储量及开发方案编制在地层原始条件下，石油、天然气与束缚水共存于油层的孔隙之中。在油田勘探开发的不同阶段，人们对油气资源的掌握程度不同。因此，我国将油气田的地质储量分为一、二、三级（有的分为A、B、C三级）。一级和二级储量，一般称为有效储量，而三级储量称为远景后备储量。掌握详实的地质储量和大量第一性地质资料以后，方能进行油气田开发方案的编制。(一)油气田储量的分级1. 一级地质储量：又叫已探明储量。一级地质储量可以直接提供开发使用，因而也叫工业储量。一级储量可靠程度要求达90%以上，它是编制油气田开发方案的依据和基础。2. 二级地质储量：又叫基本探明储量。它的可靠程度仅能达到80%左右。在利用二级储量编制开发方案时，需补充适当的详探井和资料井。3. 三级地质储量：又叫远景后备储量。它的可靠程度仅能达到3050%左右，它仅能作编制油、气田详探方案的基础，不能作为开发依据。(二)工业油、气流标准工业油、气流标准是指在现阶段具有实际开发价值的单井每日最低油、气产量标准。在现实技术条件下，若开采油气藏（田）的投资低于采出油气的价值，这类油气藏（田）称为工业油气藏（田）。若开采油气藏（田）的投资高于采出油气的价值，这类油气藏（田）称为不具备工业开发价值的油气藏（田）。工业油、气流标准，既与一个国家的政治经济政策有关，又与一个国家的工业技术水平有关，同时还与具体油气田所处的地理位置有关。因此，各国的工业油、气流标准是不同的。表18 我国目前执行的工业油、气流标准井深，m单井最低油流标准，t/d单井最低气流标准，m3/d30005.010000(三) 油气田地质储量的计算根据油气田不同的地质特点和不同的勘探开发阶段，油气田的地质储量计算通常可分为六种：体积法、物质平衡法、压降法、产量递减法、统计对比法和矿场不稳定试井法。其中前四种方法是经常应用的有效方法。在实际应用时，往往以某种方法为主，以另一种方法为辅，以达到相互验证的目的。对于孔隙砂岩油气田，多以体积法为主。对于裂缝、孔隙石灰岩油气田，常以压降法为主。以下仅简要介绍体积法储量计算的方法。体积法适用于不同勘探阶段，不同圈闭类型、储集类型和驱动方式的油藏。计算公式为： （1-5）其中：N石油地质储量，104t； A含油面积，km2； h平均有效厚度，m； 平均有效孔隙度； Swi平均油层原始含水饱和度； o平均地面原油密度，t/m3； Boi平均原始原油体积系数。(四) 油气田开发方案的编制油气田的开发方案必须是在获得大量第一性资料的基础上，根据对油气田地质情况的对比分析，以最少的投资满足国民经济对油气田产量的需要。1. 合理开发方案的要求1）提供给国家合理产量，能满足国民经济和国家计划对本油气田的要求。2）高速开发油气田，合理利用油气田能量。3）高质量开发油气田，要有较高的采收率和较长的稳产年限。4）最低的开发投资，节约国家钢材和设备，取得最大经济效益。5）保护地下资源，确保安全生产。6）尽量采用先进的工艺技术。2. 各种驱动方式的开发井网和井距在上世纪20年代，在油田开发过程中，一般认为在一个油田内所钻的井越多，则产量也越高，采用的井网通常为均匀几何井网，常有正方形井网和三角形井网两种。随着石油工业的发展，对各种驱油能量的作用认识越来越深入，开发井网和井距也随之有了新的发展。1）根据驱动方式不同，制定合理井网：若油气田驱动方式为边水驱动，且边水活跃的，则平行于油水边界线布置井排；若油田为气顶驱动方式，则在含油层下部钻生产井排，井排平行于油气边界线；对于溶解气驱和弹性驱油藏，由于能量来源是均匀分布于全油藏的油气弹性能量，因而采用均匀几何井网。2）井距：从理论上讲，若油气藏绝对均质，采收率与井距大小无关。井数的多少只影响开采的时间。但是，由于油田的油气层往往是多层非均质的，甚至可能存在一些透镜体，若井距加大，透镜体中的原油就损失了。因此，对于连通性不好的非均质油气层，以原油损失最小，最终采收率最高为布井原则。七、达西定律在油气田开发中的应用在孔隙砂岩中，油、气、水渗流服从于一个共同的基本规律，即达西定律。达西定律说明：孔隙性砂岩层的产量与岩层的渗透性、流动的压力差成正比；与流体的粘度成反比。由此，可将达西定律作为估算油井产量，分析油井产量影响因素的基本定律。一般说来，常因油层厚薄交互出现、相互连通情况不好、渗透性不均、油水性质差别大、油藏形状不规则、断层影响等，使估算的产量常常不准，有时甚至误差很大，这些都是在实际工作中要认真对待的。当产量的偏差分析认为是渗透性不好而引起的，可采用酸化、压裂等措施改善油层的渗透性；当分析认为是原油的粘度引起的，则可采取降粘（热采、注降粘化学剂等）措施降低粘度值；当分析认为是生产压差不足引起的，可通过注水提高地层压力，以增大生产压差。八、油藏驱动方式当油井投入生产以后，油气就从油层中流向井底，从井底沿井筒上升至地面。那么，是什么力量将油气举升到地面的呢？是油层压力。而压力的形成又由水压作用、弹性作用、溶解气作用来决定。在生产过程中，主要依靠哪一种能量来驱油，这种能量就称为油藏的驱动方式。由此，可把驱动方式分为水压驱动、弹性驱动、溶解气驱动、气顶驱动和混合驱动等五种驱动方式。1. 水压驱动：油藏主要依靠边水、底水和注入水的侵入而将油气排出，这种驱动方式叫水压驱动。水压驱动的原油采收率高，理想状况可达6080%。2. 弹性驱动：在边缘封闭，没有外来能量供给的油藏（如小土豆层）或供水区较远，边水补充不及的油藏中，当地层压力高于饱和压力时，主要依靠岩层和原油本身的弹性能量将原油挤入井底，这种驱动方式称为弹性驱动。3. 溶解气驱动：当油层中平均压力低于饱和压力时，油层中出现油、气两相渗流，这时油流流入井中主要依靠分离出的天然气的弹性作用，且油藏没有外来能量补充，这种驱动方式称为溶解气驱动。溶解气驱是一种消耗性开采方式，最终采收率为525%。4. 气顶驱动：有气顶的油藏，在开发过程中，油层压力不断下降，气顶随之膨胀，而把油流挤入井内，这种驱动方式称为气顶驱动。若油藏气顶较大，岩层连续均质，储油构造陡峭，原油粘度又低，这种驱动方式还是很有成效的。5. 混合驱动：在较大的油藏中，油藏往往同时存在多种驱油能量。靠近气顶区的油井，主要依靠气顶的天然气膨胀来驱动油流流入井中，因而靠近气顶局部地区的井，将在气顶驱动方式下生产；而靠近边水驱动的油井，则靠边水的侵入将原油挤入井内，这些区域的井将在水压驱动方式下生产。如果含油带较宽，处在距气顶和边水都较远的井，就可能在溶解气驱的方式下生产。一旦气顶和边水的作用影响到这些井，则油井又可能从溶解气驱转化为气顶驱动或边水驱动。在同一个油、气藏内，驱动类型是同一的。第三节 地层系统及地质年代组成地壳的岩石经过了不同方式的改造，有的成为碎屑，有的成为溶液，并被搬运到另外的地方沉积下来。有的堆积在陆地上的河谷里、湖泊中，或是大陆表面的其它地方；有的则沉积在海洋里。最后经过成岩作用，形成沉积岩。由于沉积岩是成层的，并具有一定的地质时代，故叫做地层。由于改造和建造在同一地点具有不同的发展经历，地层的发育不是自古至今全部具备。与沉积岩形成的同时，还有当时生存的生物遗体和遗迹，这就是化石。地壳中的全部沉积岩(层)都具有自己的特点，即有其特有的成分、颜色、结构和构造以及古生物化石。这些特点综合起来反映当时当地的气候条件特点、古地形起伏情况、海陆分布规律、生物生活条件等等。总起来说，就是反映当时当地的古地理情况和大地构造特点。在地壳发展过程中，生物也是由低级向高级、由简单向复杂的方向演化。上述沉积岩的形成环境，古生物的演化和更替，以及地层时代的划分是地层学的研究任务。从十九世纪以来，经过对世界各地地层剖面的长期观察、划分、对比和整理，已经综合出了一个被国际上接受了的地层系统（或地质年代表）。地质时代单位和地层单位分为国际性的、全国性的、区域性的和地方性的四种。由于地层划分的依据不同，有三种不同的划分情况，即岩石地层划分、生物地层划分和年代地层划分，这里简单地介绍第一、三两种。一、岩石地层单位岩石地层单位是由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的三度空间体，它是客观的物质单位。在划分时就是依据岩性特征把地壳的岩层层序系统划分为能反映出岩性特征在纵、横两个方面变化的单位，而不考虑其年龄。不同级别的岩石地层单位用不同的术语群、组、段、层表示之。1. 群是最大的岩石地层单位，由两个或两个以上经常伴随在一起而又具有某些同一的岩石学特点的组联合构成。一套地层厚度巨大，岩类复杂，又因受构造扰动致使原始顺序无法重建时，也可视为一个特殊的群。2. 组是划分岩石地层的基本单位。组的重要含意是具有岩性、岩相和变质程度的一致性。组或者由一种岩石构成，或者以一种主要岩石为主，夹有重复出现的夹层，或者由两三种岩石交替出现所构成。3. 段是组内的次一级岩石地层单位，这是由于它具有与组内相邻岩层不同的岩石特征，而分出的次一级单位。4. 层是最小的岩石地层单位，是指组内或段内的一个明显的特殊单位层。二、年代地层单位年代地层单位是指在特定的地质时间间隔内形成的岩石体，它代表地史中一定时间范围内形成的全部岩石，而且只代表这段时间内所形成的岩石。这类单位的顶、底线(面)都是以等时面为界的。依据岩石的不同特征或属性将岩层层序划分为各类地层单位以后，归入与之相应的地质时间间隔(地质年代单位)内，它们的大小将随形成岩石所需的时间长短，而不是根据岩石的绝对厚度来确定的。这类单位的术语包括宇、界、系、统、阶和时间带。1. 宇是最大的年代地层单位，包括隐生宇和显生宇，以较高级的生物大量出现与否作为划分的依据。相当于整个宇所经历的时间称为宙，它是最大的地质年代单位。宇或宙之下分为若干界或代。2. 界是第二级的年代地层单位，以古生物的门或纲作为划分的依据，界与界之间常有不连续的接触关系；相当于整个界所经历的时间在地质年代单位划分中称为代，它是第二级的地质年代单位。界或代之下又分为若干系或纪。3. 系在年代地层单位中是第三级的地层单位，是界的一部分，是世界标准年代地层表中的主要参考单位。系与系之间，古生物在纲或目上常有很大的变化，其间往往也有不连续的接触关系。与系相当的地质年代单位是纪，系或纪又可分为两个或三个统或世。4. 统是年代地层单位的一个部分，是第四级的地层单位。在古生物方面以目或科的变化作为划分的依据，统与统之间有时也有不连续的沉积关系。一个系可分为两个或三个统。二分的要在“统”的前面冠以下和上，三分的则要冠以下、中和上，如下统和上统，下统、中统和上统。与统相当的地质年代单位是世，又可分出早世和晚世，或是早世、中世和晚世。5. 阶在年代地层单位中是较小的单位。也是世界标准年代地层表中最小的单位。这一单位只使用于大区。阶是统的再分，一个统包括二到六个阶。与阶相对应的地质年代单位叫期，并取与阶相同的专名。6. 时间带在年代地层单位中是最小的地层单位，是根据古生物的种或属的延限带建立起来的时间带，它代表一个时的地质年代单位内形成的地层。表19 我国地质年代表界（代）系（纪）统（世）符号距今年数（亿）地壳运动新生界代Kz第四系（纪）全新统Q4 0.010.02喜马拉雅运动上更新统Q3 中更新统Q2 下更新统Q1第三系（纪）上新统N2 0.020.12中新统N10.120.25渐新统E3 0.250.40始新统E2 0.400.60古新统E10.600.80续表1界（代）系（纪）统（世）符号距今年数（亿）地壳运动中生界代Mz白垩系（纪）上白垩统（世）K2 0.801.40燕山运动下白垩统（世）K1 侏罗系（纪）上侏罗统（世）J3 1.401.95中侏罗统（世）J2 下侏罗统（世）J1三叠系（纪）上三叠统（世）T3 1.952.30中三叠统（世）T2 下三叠统（世）T1古生界代Pz上古生界代二叠系（纪）上二叠统（世）P2 2.302.80海西运动下二叠统（世）P1石炭系（纪）上石炭统（世）C3 2.803.50中石炭统（世）C2 下石炭统（世）C1泥盆系（纪）上泥盆统（世）D3 3.504.10中泥盆统（世）D2 下泥盆统（世）D1下古生界代志留系（纪）上志留统（世）S3 4.104.40加里东运动中志留统（世）S2 下志留统（世）S1奥陶系（纪）上奥陶统（世）O3 4.405.00中奥陶统（世）O2下奥陶统（世）O1寒武系（纪）上寒武统（世）3 5.006.00中寒武统（世）2 下寒武统（世）1前寒武系纪An元古界（代）Pt震旦系（纪）上震旦统（世）Z3 6.0017.00吕粱运动中震旦统（世）Z2 下震旦统（世）Z1上元古Pt2 17.0025.00下元古Pt1太古界（代）Ar上太古Ar225.0035.00五台运动下太古Ar1远太古代35.00第二章 油、气、水井的一般知识试油可以取得油气层流体的产量、压力、温度、流体与油气层性质、物理参数等资料数据，而且能查明油气层