油气开发全过程(勘探+钻井+压裂+集输)

四川省明信能源集团明德立信共赢未来明诚能源股份有限公司明德立信共赢未来油气勘探开发主要过程与工艺主讲人：田森杉

时间：2020年8月22日石油和天然气是储存在地层中的物质它们是从分解的动植物残骸演变而来科学家们认为石油是这样形成的：很久很久以前死亡的动植物被厚厚的沉积物缓慢掩埋。经过很长的时间，在一定的压力和温度下，这些有机物转变成立今天人们发现的石油和天然气。

(例如：现在人们能够用某些废弃物生成沼气)什么是石油、天然气？有何用处？石油天然气有什么用途？通过提炼，他们可以制成很多产品: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很多其他材料也来自于石油产品:塑料织布的材料(例如:聚酯纤维，聚丙烯)日用化学品

染料石油：自然状态下的石油有的粘稠，有的稀薄，颜色有黑的，也有浅颜色的。天然气：从地下开采出来以碳氢化合物为主的气体混合物，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷等烃类及微量的其他气体，如氮、二氧化碳、硫化氢等。哪里可以找到石油和天然气?没有沉积盆地就没有石油天然气！！！沉积盆地：地质历史上曾经不断下沉接受沉积的洼陷区域。物质：由沉积地层组成（因石油天然气的来源）。时代：发育在一定的地质时代。

空间：是具有盆状形态的地壳构造单元。

有的人认为在一个地下的大池子里.

实际上，大多数油是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。油气藏是油气在单一圈闭中的聚集，具有统一的压力系统和油水界面，是油气在地壳中聚集的基本单位。圈闭中只聚集了油，就是油藏，只聚集了气，就是气藏;既有油又有气，则为油气藏。所谓工业性油气藏:是指油气聚集的数量足够大，具有开采价值的油气藏。一般用单井日产油量来衡量这是一个穹顶型油藏的例子:这是阻止油气向上流动的非渗透性岩石层。下面的水层，它防止了油向下逃逸。这是一个气藏的例子这是一个有气顶的油藏的例子为什么我们要假设气体在顶部?1、我国的含油、气盆地分布2、我国的含油、气盆地分布找到了含油气盆地后又该咋办？前期勘探运用以上方法寻找油气聚集地，其中常用地质法、钻井法、地球物理方法，也可以说先有地质法确定可能的含油气盆地，再用钻井法去验证，在钻井之前可以对区域先进行二维地震勘探，以确定最佳探井位置，在基本确定了地下油气藏后，我们就可以做三维地震勘探，以达到精确寻找油气富集区提供依据。做完上述准备工作后，接下来干什么????钻井工程研究对象：井眼主要研究内容钻井方法；钻进工艺；建立永久性通道。石油钻井：是指利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。钻井方法的发展：（1）人工掘井：1521年之前。（2）人力冲击钻：1521～1835年，是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。3）机械顿钻（冲钻）：1859～1901年，靠机械冲击作用破岩，破岩和清岩相间进行。（4）旋转钻：1901年发展起来的，旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方法。旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动旋转钻井。1、钻井基本概念钻井施工4、搬家8、钻进5、安装设备9、起钻6、一次开钻10、换钻头7、二次开钻11、下钻完井施工12、完井电测13、下套管固井14、通、刮、洗作业钻前施工1、定井位2、道路勘察3、基础施工2、钻井施工工序钻前工程（钻前作业）：1、依据开发方案寻找井口坐标（原坐标），按照布井规则，围绕原坐标寻找可实施井口；2、搬家道路勘察；3、钻前工程设计（主要是土石方）；4、征地，施工机械及材料准备，以及相关手续办理（包括：国土、林业、环保、交通、水利等）；4、老百姓征地补偿落实，政府各项手续规费缴纳；5、得到批文，随即组织开工建设。贵州乌江能源安页2井2018年11月左右，工期近3个月左右，主要困难为井场内有29作坟拆迁,目前页岩气井场纯施工工期在45天左右。陕北井场及道路复杂的工农关系钻进作业：1、钻井就是利用钻机设备及破岩工具破碎地层形成井筒的工艺过程，目地是进行地质评价、发现油气藏、开发油气藏。施工工序（单开次施工工序）：钻进→循环→接单根→钻进→循环→起下钻→完钻→测井→下生产套管→固井→测声幅→通井→刮井→洗井→全井筒试压。2、钻井周期：从开钻到完钻的时间，完钻指的是钻到目的井深，起钻，钻头起出井口的时间。3、中完周期：每一个开次完钻至下一个开次发生地层进尺的时间。4、完井周期：从完钻到完井（最后一开次套管固井质量测完，测井仪器起出转盘）的时间。5、建井周期：从搬家安装到完井的时间。油气井分类按照井别用途分为：按照井型分为：完井作业：1、完井作业按照施工阶段不同分为：中完作业和完钻完井作业。2、中完作业：各开次完钻之时起至下一开次产生地层进尺止。作业内容包括：本开次完钻后的全井循环，通井，电测，通井，下套管，固井，候凝及安装井口，固井质量测定，钻水泥塞，地破实验，下开次钻进。3、完钻完井作业：最后一开次完成钻井进尺之时起至完成全井承压实验井口移交甲方之时止。作业内容包括：全井循环，通井，电测，通井，下套管，固井，候凝及安装井口，完成通、刮、洗井程序，固井质量测定，全井承压实验。各施工环节动力负荷分析：1、钻前工程：基本没有外部能源接入。2、钻井作业：钻机启动，提升作业，井下复杂处理三过程动力负荷较大。3、完井作业：下套管过程中的钻机提升作业，井下复杂处理，钻井泵代替固井车用钻井也顶替水泥浆作业过程负荷较大。二开钻进（技术套管）三开钻进（油层套管）钻井液出口井口防溢管注水泥施工一开钻进（表层套管）井口防喷器三、钻机1、钻机类型1、按钻井方法分类冲击钻机（钻机顿钻）地面驱动旋转钻机井下驱动钻机2、按钻井深度分类

浅井钻机（≤1500米）中深度钻机（1500米～4000米）深井钻机（4000米～5000米）超深井钻机（6000米以上）3、按地域环境分类

陆地钻机海洋平台钻机海洋人工岛钻机沙漠钻机沼泽地钻机低温钻机

丛林直升机吊装钻机4、按移动方式分类

块装钻机车装钻机拖挂钻机5、按动力类型分类

机械钻机半电动钻机电动钻机柴油驱动纯机械钻机柴油驱动纯机械塔式钻机车载柴油驱动纯机械桅式钻机海洋半潜式钻机（海洋981平台）类型：机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮、三角胶带等不同组合的传动形式所驱动的钻机，主要包括齿轮传动、胶带传动和链条传动三种形式，具有制造方便成本低的特点。现状：目前机械驱动石油钻机主要为链条钻机，采用链条作为主传动装置，2~3台柴油机变矩器驱动机组，用多排小节距套筒滚子链条并车，统一驱动各工作机组，一般仍用胶带传动钻井泵，部分深井钻机采用万向轴驱动。2、机械钻机类型及特点

类型：电驱动钻机包括直流电机驱动（ZJ70D)和交流变频电机驱动(ZJ70DB)两种形式。电驱动钻机具有传动柔和、调速性能好、操作方便灵活、模块体积小、安装移运方便、可靠性高、噪音小、污染小、节能等特点。直流电机驱动：直流电动钻机是采用AC-SCR-DC方式，将柴油发电机组并网发出的电力通过SCR可控硅整流后驱动直流电机。交流变频电机驱动：交流变频钻机则是采用AC-VFD-AC方式，通过VFD电传动控制系统将柴油发电机组所发出的电力变为变频可调的电流，采用交流变频器驱动无碳刷交流变频电机。2、电动钻机类型及特点纯电动钻机纯电动钻机、油改电钻机、机械钻机（半电动）对比八大系统一、旋转系统二、钻井液循环系统三、起升系统四、动力驱动系统五、传动系统六、控制和监测系统七、钻机底座八、钻机辅助设备系统2、钻机组成1、旋转系统主要组成：地面旋转系统转盘水龙头顶驱钻具作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石。作用钻进时—转动钻具；起下钻、下套管时—承托钻杆或套管重量；处理事故时，造扣、倒扣、上提井底动力时—承受反扭矩转盘水龙头作用：①承重—承受钻柱重量②旋转—支承旋转的钻具③耐压—输送高压泥浆顶驱2、钻井液循环系统组成：钻井泵钻井液净化、处理调配装置。钻井液作用：清洗井底携带岩屑保护井壁冷却钻头为井下动力钻具提供高压动力液。废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻柱环空钻铤井眼钻头机械传动钻井泵电驱钻井泵钻井液净化设备（固相控制系统）作用：将钻井液中的无用固相从钻井液中分离出来。组成：包括循环、补给、储备用泥浆罐及药品罐；净化设备及泥浆混合、加重、剪切、灌注等设施。净化设备振动筛除气器除砂器除泥器离心机砂泵搅拌机3、起升系统组成：绞车、天车、游车、大钩、钢丝绳、井架。作用：起下钻具、下套管，控制钻压。上述旋转、循环和起升三大系统是钻机的三大工作机。天车大钩井架钢丝绳电动钻机绞车机械钻机绞车(大刹把高位安装)4、动力驱动系统功能：为三大机组和辅助机组提供动力组成：动力设备（柴油机组）、发电机组、电动机组、外部电源接入装置。柴油机组发电机组外部电源接入装置5、传动系统功能：连接动力机和工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式的转换组成：减速、并车、转向、倒转及变速机构传动形式：机械传动（链条、三角胶带、齿轮）、液力传动、液压传动和电传动。机械传动（联动机）电机通过传动轴、皮带等工具带动泥浆泵运转6、控制和监测系统功能：指挥各机组协调工作组成司钻台机械控制气控电控液控电、气、液混合控制钻井仪表随钻测量（MWD）7、钻机底座功能：用于安装钻井设备，方便钻井设备的移运和操作组成：钻台底座和机房底座钻台底座：用于安装井架、转盘，放置立根盒及井口工具及司钻控制台，安装绞车，下方应能容纳必要的井口装置。机房底座：用于安装动力机组和传动系统设备要求：应有足够的高度、面积和刚性。8、钻机辅助设备系统组成：供气、供水、供油、供暖、供电设备辅助发电设备井口防喷设备钻鼠洞设备辅助起重设备……伽马射线200’500’3000’电阻抗孔隙度看似是很好的砂岩好阻抗，可能是油气差阻抗，可能是水差孔隙度好孔隙度差阻抗，可能是水差孔隙度差孔隙度砂页岩粉砂岩页岩粉砂岩白云石页岩测井（现场俗称电测）通过技术手段摸清地下地质及含油气情况，为下步完井方式提供依据。测井现场射孔：然后在井眼内用射孔枪进行射孔，击穿生产层段部分的井壁套管。压裂、试油试气阶段压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程。通常指水力压裂,水力压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持裂缝，是被国内、外广泛应用的行之有效的增产、增注措施。支撑剂混砂车压裂液泵车油管井口压裂液裂缝地层压裂压裂设备分类按动力驱动方式分为：常规柴驱压裂车组压裂，电驱动压裂，柴、电混合压裂。常规柴驱压裂车组压裂电驱动压裂柴、电混合压裂全套压裂设备包括：混砂车（或电驱混砂撬），压裂车（或电驱压裂泵撬），平衡车，仪表车，管汇车，储液罐，储砂罐等。混砂车的作用

一是把支撑剂与压裂液充分混合,二是为泵车提供充足的液体。常规车载柴驱混砂撬电驱混砂撬

泵车（或电驱压裂泵）泵车的作用

一是泵送液体

二是使液体升压

井口压裂仪表车仪表车的作用

一是控制泵车和混砂车的运行参数，二是实时记录及监测分析施工参数。

压裂管汇压裂管汇建立泵送以及信号传输通道。压裂施工时液体的流动过程压裂液储罐地面管线井口管汇加