石油工程技术科普知识(B)-陈国华

1、石油工程科普知识简介_陈国华香港合创国际有限公司一、石油地质二、物探三、钻井工程四、裸眼井测井五、 随钻测井与地质导向六、生产测井七、井间测井八、油藏开发九、采油工程十、油气集输与储运工程石油工程简介石油工程是研究石油与天然气勘探、评估、开采、油气分离、输送理论和技术的工程领域，运用科学的理论、方法、技术与装备高效地钻探地下油气资源，最大限度并经济有效地将地层中的油气开采到地面，最终安全地实现将油气分离、计量与输运。石油工程简介石油工程简介一、石油地质石油地质学是研究石油和天然气在地壳中生成、运移和聚集规律的学科，是石油和天然气地质学的简称。石油是流体，与固体矿产相比，有其独特的生成和聚集规律

2、。石油聚集的地方并不是生成的地方，石油在生成后，必须通过运移才能聚集在有利的圈闭中。大量的勘探和开采实践，积累了很多有关油气生成、运移和聚集规律的知识，逐渐形成这门学科。包括油气田地质学、调查和勘探油气的各种地质学、地球物理学和地球化学的原理和方法，以及油气田开发的地质学原理和工艺技术等内容。一、石油地质大庆长垣喇、萨、杏油田分布图一、石油地质地层岩石结构一、石油地质物探地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。常用物探方法

3、电法勘探：包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法等；探地雷达：可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、单孔法、多剖面法等；地震勘探：包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法；弹性波测试：包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等；地震 波法可选用地震测井、穿透地震 波速测试、连续地震波速测试等；层 析成像：包括声波层 析成像、地震波层 析成像、电磁波吸 收 系 数层析成像或电磁波速度层析成像等；二、物探二、物探二、物探三、钻井工程钻井（drilling）是利用机械设备，将地层钻成具有一定深

4、度的圆柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式，利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔，又称钻孔。钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。主要功用为：获取地下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。作为地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。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。工具类型，又可分为顿钻和旋转钻。顿钻又称冲击钻。用

5、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。三、钻井工程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。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

6、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、泥浆循环系统。动力与传动系统和控制系统等。三、钻井工程钻头系列三、钻井工程三、钻井工程三、钻井工程地球物理测井或石油测井，简称测井，是利用岩层的电化学、导电、声学、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法（包括重、磁、电、震、测井）之一。石油钻井时，

7、在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井测井，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料，这种测井习惯上称为裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的系列测井，习惯上称为生产测井或开发测井。测井发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井测井系列四、裸眼测井大庆油田高分辨率水淹层测井系列四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井四、裸眼测井微电阻率扫描成像测井仪器四、裸眼测井随钻测井LWD(Logging While Drilling)一般是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并

8、用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。由于目前数据传输技术的限制，大量的数据存储在井下仪器的存储器中，起钻后回放。随钻测量MWD(Measurement While Drilling)一般是指钻井工程参数测量，如井斜、方位和工具面等的测量。有时候，MWD泛指钻井时所有的井下测量。五、随钻测井与地质导向五、随钻测井与地质导向五、随钻测井与地质导向五、随钻测井与地质导向五、随钻测井与地质导向五、随钻测井与地质导向过钻头测井1、几何导向钻井根据井下测量工具（MWD）测量的井眼几何参数（井斜角、方位角和工具面角）来控制井眼轨迹的导向钻井方式称为几何导向钻井。如果井下参数测量和导向工具的控制由井

9、下计算机完成，则为自动几何导向钻井。2、地质导向钻井地质导向是在拥有几何导向的能力的同时，又能根据随钻测井（LWD）得出的地质参数（地层岩性、地层层面、油层特点等），实时控制井眼轨迹，使钻头沿着地层的最优位置钻进。这样可在预先不掌握地层特性的情况下实现最优控制。地质导向本身就是自动导向钻井，井眼轨迹控制的依据是地质地层参数，这样一来实钻井眼的轨迹很有可能脱离钻井设计的井眼轨道。3、旋转导向钻井旋转导向钻井系统的工作机理都是靠偏置机构（Bias Units）分别偏置钻头或钻柱，从而产生导向。偏置机构的工作方式又可分为静态偏置式（Static Bias）和动态偏置式（DynamicBias）（即调

10、制式（Modulated）两种。静态偏置式是指偏置导向机构在钻进过程中不与钻柱一起旋转，从而在某一固定方向上提供侧向力；调制式是指偏置导向机构在钻进过程中与钻柱一起旋转，依靠控制系统使其在某一位置定向支出提供导向力。五、随钻测井与地质导向五、随钻测井与地质导向生产测井指在油井(包括采油井、注水井、观察井等)投产后至报废整个生产过程中,所进行的地球物理测井的统称。它包括,三部分： 通过井内温度、压力和流体流量、持水率测定,了解产出和注入剖面,为油层改造提供依据； 检查和监测井身技术情况,包括固井质量、套管变形和破损等,为油井维修提供依据； 套管井储层评价。生产测井已成为油气藏科学管理和提高采收率

11、不可缺少的手段。六、套管井测井生产测井六、套管井测井六、套管井测井钻井后固井的主要目的封隔油、气、水层保护井眼形成油气通道固井质量评价评价是否达到上述目的套管井固井界面质量评价方法六、套管井测井六、套管井测井七、井间测井常规测井因探测深度有限，无法测量远离井眼的地层中的流体分布。为了更有效地开采老油田中的剩余储量，了解井间油气分布状况，应用井间（如电磁EM、井间声波、井地电磁）测井技术，可以在两口相距1000米的裸眼井（或相距450米的套管井）之间探测电阻率分布情况，能清晰地揭示两井之间的地质结构，用于精细的油藏描述，从而发现未波及油层。七、井间测井井间测井技术七、井间测井井间与井地电磁成像测

12、井七、井间测井yzxyz七、井间测井井间声波成像测井通过矢量波场观测的横波分裂信息，分析地层的各向异性。发射换能器x三分量换能接收器七、井间测井井-地电位测量技术油藏工程是一门以油层物理、油气层渗流力学为基础，从事油田开发设计和工程分析方法的综合性石油技术科学。它的任务是：研究油藏（包括气藏）开发过程中油、气、水的运动规律和驱替机理，拟定相应的工程措施，以求合理地提高开采速度和采收率。随着大型高产油的发现，出现了深井压力计、高压取样器等研究油、气、水在地下状态的仪器和设备，对油藏岩心的研究，了解油藏和油等的物理性质及其随压力、温度的流动机理，40年代形成了油、气、水在油层中的渗流理论，出现科学开发油田的概念，逐渐应用人工补给油藏能量合理驱替油气等开发方法。八、油藏开发八、油藏开发八、油藏开发八、油藏开发八、油藏开发八、油藏开发八、油藏开发采油工程的任务是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施，使油、气畅流入井，并高效率地将其举升到地面进行分离和计量；其目标是经济有效地提高油井产量和原油采收率。九、采油工程采油工程（oil extraction engin