第一章采气工程

1、CQUSTCQUST采采 气气 工工 程程重庆科技学院石油工程学院授课对象：石应本、转本、升本05级总学时：56学时教师：曾庆恒联系电话：65022330CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论 天然气是指在不同地质条件下生成、运移，天然气是指在不同地质条件下生成、运移， 并以一定压力储集在地并以一定压力储集在地下构造中的气体。下构造中的气体。我国是世界上最早发现、开采和利用石油及天然气的我国是世界上最早发现、开采和利用石油及天然气的国家之一。据史料记载，已有三千多年的历史。早在周代国家之一。据史料记载，已有三千多年的历史。早在周代(公元前公元前1122-770年间年间)的的上就有了上就有了

2、“上火下泽、火在水上，泽中有火上火下泽、火在水上，泽中有火”等记等记载，到了秦、汉时期，在今陕北、甘肃、四川等地区就已发现了石油和载，到了秦、汉时期，在今陕北、甘肃、四川等地区就已发现了石油和天然气，并用来点灯照明、润滑、防腐和煮卤熬盐。天然气，并用来点灯照明、润滑、防腐和煮卤熬盐。 四川自流井气田的开采已约有二千年历史。据四川自流井气田的开采已约有二千年历史。据上的史料上的史料记载，早在汉朝就在自流井发现了天然气，宋末元初（十三世纪）已大记载，早在汉朝就在自流井发现了天然气，宋末元初（十三世纪）已大规模开采自流井的浅层天然气。规模开采自流井的浅层天然气。我国天然气开采简史我国天然气开采简史

3、一CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论我国天然气开采简史我国天然气开采简史 一 自贡盐井冲击式顿锉钻凿技术是中国和世界钻凿井技术的杰出代表，公元1835年，世界第一口超千米深井燊海井（1001.42米），是世界钻井史上的里程碑，是中国古代继“四大发明”后的第五大发明。 CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论天然气将成为天然气将成为21世纪主要能源世纪主要能源 二二1.世界油气资源情况世界油气资源情况天然气作为一次能源具有三大优势：天然气作为一次能源具有三大优势：第一、高效。以发电为例：绝大部分燃煤机组发电效率为30%左右，天然气联合循环发电效

4、率高达60%；目前技术，最高能源利用效率可达80%以上。第二、洁净。天然气的主要成份为甲烷， CO2的总排放量远远小于燃煤，也小于燃烧液化石油气。 第三、方便。 CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论世界油气资源情况表世界油气资源情况表天然气将成为天然气将成为21世纪主要能源世纪主要能源 二二地区地区/国家国家 石油资源总数石油资源总数(bbl) 原油原油(亿亿t) 天然气资源总数天然气资源总数(tcf) 天然气天然气(万亿万亿m 3 ) 北美北美 401.4 549.9 2151.9 60.9 欧洲欧洲 89.5 122.6 756.9 21.4 非洲非洲 170.7 233.8 746

5、.6 21.1 中东中东 899.2 1231.8 2585.7 73.2 亚太亚太 170.6 233.7 936.1 26.5 中国 83.7 114.7 227 6.4 全世界全世界 2272.5 3113.0 11567.6 327.4 CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论天然气将成为天然气将成为21世纪主要能源世纪主要能源 二v 2006年，俄罗斯、伊朗、卡塔尔三国的天然气储量加起来是年，俄罗斯、伊朗、卡塔尔三国的天然气储量加起来是100万亿立万亿立方米，占全世界的方米，占全世界的57.6%。俄罗斯的储量高达。俄罗斯的储量高达47.65万亿立方米，遥遥万亿立方米，遥遥领先；伊朗

6、领先；伊朗28.13万亿立方米，卡塔尔万亿立方米，卡塔尔25.36万亿立方米。其他国家的储万亿立方米。其他国家的储量都不到量都不到10万亿立方米。万亿立方米。v 2006年全球天然气总产量年全球天然气总产量28653亿立方米，其中，年产天然气亿立方米，其中，年产天然气1000亿亿立方米以上的是俄罗斯（立方米以上的是俄罗斯（6415亿立方米）、美国（亿立方米）、美国（5477亿立方米）、亿立方米）、加拿大（加拿大（1715亿立方米），三国占全球总产量的亿立方米），三国占全球总产量的48%。v 2006年底，全球天然气的储采比达年底，全球天然气的储采比达61.7。那就是说，即便今后再没有。那就是说

7、，即便今后再没有一点新储量发现，现有的储量也可以开采一点新储量发现，现有的储量也可以开采62年。因此，天然气增加产年。因此，天然气增加产量的余地很大。今后量的余地很大。今后1020年，全球天然气产量的增长会高于石油。年，全球天然气产量的增长会高于石油。 CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论内蒙古苏里格气田：内蒙古苏里格气田：目前国内最大的气田，已探明储量5336亿立方米；普光气田：普光气田：排名第二，也是国内最大的海相气田，已探明储量3560亿立方米。龙岗气田：龙岗气田： “保守估计也要超过3000亿立方米，不保守的话就是5000亿，甚至能达到1万亿立方米，那就相当于10亿吨的石油储量，

8、到时候又是一个惊喜。” 塔里木：塔里木：已累计探明天然气地质储量八千四百亿立方米。西南油气田分公司：2003年天然气产量突破90亿立方米达91.88亿立方米，占全国天然气总产量的26.9，是我国天然气最大生产企业。 天然气将成为天然气将成为21世纪主要能源世纪主要能源 二CQUSTCQUST第一章第一章 概论概论天然气将成为天然气将成为21世纪主要能源世纪主要能源 二2.世界能源消费结构2007年全球能源消费总量为110.993亿吨油当量，在能源消费结构中，石油平均占35.6%（比2006年35.8%下降0.2%）、天然气平均占25.6%（比2006年23.7%上升1.9%），煤炭平均占28.

9、6%（比2006年28.4%上升0.2%），核能平均占5.6%，水力平均占6.4%。世界主要能源消费国的能源消费结构中，石油一般仍占38%左右，天然气一般占23%左右。中国能源消费结构中，石油所占比例2007年20.8%，天然气所占比例2007年3.3%，所占比例仍均低于世界平均水平和主要能源消费国的一般水平。 CQUSTCQUST三、采气工程的现状和发展三、采气工程的现状和发展我国陆地和海洋大陆沉积岩面积为我国陆地和海洋大陆沉积岩面积为449.1449.110104 4kmkm2 2，共发育有，共发育有280280多个中、新多个中、新生界沉积盆地和古生界沉积岩分布区。生界沉积盆地和古生界沉积

10、岩分布区。 储采状况大幅度改善，为气田开发及储采状况大幅度改善，为气田开发及上产提供了物质条件。上产提供了物质条件。 未动用储量中，中西部地区有较大发未动用储量中，中西部地区有较大发展潜力。展潜力。 1天然气资源现状天然气资源现状CQUSTCQUST三、采气工程的现状和发展三、采气工程的现状和发展2 2天然气的发展情况天然气的发展情况 全国天然气地质资源总量为38万亿立方米，预计天然气可采资源量约10.5万亿m3。到目前为止，累计探明天然气地质储量2.3万亿立方米，探明可采储量1.48万亿m3，可采资源探明程度仅为14%，我国天然气勘探仍处于勘探初期阶段。在全国形成四川、鄂尔多斯、塔里木和海域

11、四个累计探明储量在万亿m3以上、年产量在100亿m3以上的天然气生产基地。中国石油西南油气田分公司现有的6000多亿 m3探明储量，低渗透储量较大。苏里格大气田,迄今规模最大的天然气田，预计近期探明储量在7000亿m3以上, 在内蒙古伊克昭盟发现长庆气田天然气储量累计达到1.18万亿m3。 一批区域性管网建成，为市场开拓奠定了一定基础。 天然气开发已形成系列配套技术。 中国天然气开发形式大好。CQUSTCQUST四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势1我国天然气技术发展现状 采气工程的基本特点：采气工程的基本特点： 地质和储集层的特殊性：地质和储集层的

12、特殊性：天然气储层大多属中低渗透层，联通性差、水敏酸敏现象严重（美、俄高孔、高渗）；中、小型气田多（地质储量大于300亿方几个，美俄上万亿），埋藏深度大（一万米）；气藏普遍产水。 气藏产水的危害性：气藏产水的危害性：采气工程与采油工程开采方式差异较大；采气以衰竭式开采，开采速度和最终采收率较高；产水后，大大降低一次采收率（风险性、艰巨性）。 流体性质的高腐蚀性：流体性质的高腐蚀性：天然气富含硫化氢、二氧化碳；地层水含氯离子。 天然气的可爆性和高压的危害性：天然气的可爆性和高压的危害性：地层压力、井口压力高；天然气爆炸危险。 CQUSTCQUST四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势四、天然气

13、工程技术发展现状和世界发展趋势2.2.世界天然气技术发展趋势世界天然气技术发展趋势 世界油气田开发科技的发展主要围绕着两个基本点：一是降低成本提高效益，二是有效开采边、老、低、难储量，即增加可采储量、提高采收率。完井工艺技术完井工艺技术（1）欠平衡完井技术欠平衡完井技术目前，世界上已有20多个国家在有条件的地层试用欠平衡钻井开发低压、低渗和低产气藏，欠平衡钻井井数达到7000口以上/年，其单井产量可大常规钻井的210倍。（2）高含硫气井的完井技术高含硫气井的完井技术对开发含有大量硫化氢、二氧化碳的气井，完井设计时主要考虑选材和防腐，地面控制和井下安全阀的安全性、井下封隔器和缓蚀剂的注入系统。主

14、要体现在：主要体现在：CQUSTCQUST四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势3.3.多层开采完井技术多层开采完井技术 目前美国、加拿大多层开采以单管分采为主，一般一口井分采23层， 前苏联以发展多管分采为主，一般一口井也是分采23层。国内长庆气田、塔里木油田、南海油田已开展了单管和双管分层开采的工艺技术，并取得显著的效果。4.4.智能完井技术智能完井技术 目前，有单井的水力控制阀，井下数据采集系统和流量控制系统，地面控制与数据连接无级控制阀。该技术能够收集整个井筒内间隔分布的温度、压力、流量、位移、时间等众多传感器信息系统，根据各个层段生产指数的变

15、化判断和确定节流生产井段的效果。CQUSTCQUST四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势压裂酸化技术压裂酸化技术 由上世纪60年代的以解堵和增产为目的的水力压裂发展到目前的开采压裂、立体压裂，获得较高的经济效益和最终采收率。 在此发展过程中，由于压裂设计、压裂液和添加剂、支撑剂、压裂设备和监测仪器以及裂缝监测等方面的迅速发展，使水力压裂技术在缝高控制技术、高渗层防砂压裂、端部脱砂压裂、大砂量多级压裂、深穿透压裂、分层压裂和重复压裂等方面都取得了较大的突破。 目前，国外中、高渗层端部脱砂压裂技术普遍应用；深井超深井压裂技术、泡沫压裂技术、纯二氧化碳压裂

16、技术得到发展；适应不同地层特征和压裂工艺要求得水基、泡沫、油基和乳化压裂液及添加剂形成系列压裂设备已拥有3000型压裂车、地应力方位测试设备等；拥有全三维裂缝模拟软件；天然裂缝性油气藏中水力裂缝的扩展及延伸机理研究继续深入，并比着手研究宏观各项同性地层中水力裂缝的扩展问题。 CQUSTCQUST四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势排水采气工艺技术排水采气工艺技术 国外随着对水驱气机理的试验与研究，单井排水采气工艺除发展了气举、机抽、电潜泵等多种成套技术，已广泛应用，并取得了巨大的经济效益外，同时还进行了排水采气工艺技术与装备、井下作业、修井技术的系列

17、配套研究；进行了连续油管在排水采气中的应用研究； 研究应用了能提高气井产量、降低操作和处理费用的井下气水分离、回注系统； 喷射气举、腔式气举、射流泵和气举组合开采等新工艺、新技术； 开发了可实施气举等各种用途的新型天然气压缩机组合气举阀； 耐高温（232）、耐硫化氢腐蚀、防气的大功率电潜泵和高抗腐蚀、高耐磨性的特制陶瓷射流泵，以及智能人工举升配套装备，使排水采气工艺技术逐步向遥控、集中、高度自动化、智能化举升方向发展。CQUSTCQUST四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势四、天然气工程技术发展现状和世界发展趋势修井技术修井技术 目前国外在修井作业中，广泛采用保护储层的低密度、轻伤害修井液

18、和连续油管不压井修井、过油管修井及第三代长短冲程式液压修经济部压井修井工艺技术。 1.连续油管修井工艺技术及工具 2.视频装置、计算机等设备应用 3.先进的打捞工具 CQUSTCQUST五、本课程性质和学习要求五、本课程性质和学习要求 本课程名称：采气工程本课程名称：采气工程 教材名称：天然气工程教材名称：天然气工程 所谓采气工程，就是在人为干预下，有目的地将天然气从地下开采到所谓采气工程，就是在人为干预下，有目的地将天然气从地下开采到地面，并输送到预定位置的工程地面，并输送到预定位置的工程。 采气工程是一项复杂的系统工程，而且具有鲜明特征：采气工程是一项复杂的系统工程，而且具有鲜明特征： 系统的主体部分深埋底下，看不见、摸不着；系统的主体部分深埋底下，看不见、摸不着； 系统的介质是流体，能够自由流动，是系统的介质是流体，能够自由流动，是“活的活的”； 天然气是不能再生、难于替代的宝贵资源，不允许重复实验；天然气是不能再生、难于替代的宝贵资源，不允许重复实验； 采气工程又是高投入、高产出的工程，因此要求决策科学合理采气工程又是高投入、高产出的工程，因此要求决策科学合理 。CQUSTCQUST五、本课程性质和学习要求五、本课程性质和学习要求1.1.采气工程主要任务：采气工程主要任务：（1）针对气藏