1、2010年1月,石油知识,采油教研组,2010年1月,石油的形成 1、地球的组成 地壳：组成莫霍面 几十km 地震波波速 地幔：铁镁硅酸盐矿物（橄榄绿色）古登堡面 2900km 地震波波速 地核：铁、镍物质构成的坚硬部分。内核外核 5100km，地震波波速,大量的矿产资源，包括石油、天然气和煤都赋存在地,2010年1月,地壳的组成：大陆型地壳、大洋型地壳 大陆型地壳：上部为沉积岩覆盖上层：花岗岩，富含硅、铝下层：玄武岩，富含硅、镁 大洋型地壳: 海底沉积层火山岩层或基底层：由玄武岩构成大洋层：富含铁镁的基性岩,地壳薄厚不均，大陆型地壳，平原地区约厚3040km；高山地区可达70km；大洋型地壳
2、平均厚度只有6.5km,2010年1月,石油的形成 2、岩石：是自然形成的由一种或几种矿物组成的固态集合体。按成因划分为三大类： 岩浆岩：又叫火成岩是地壳深处的岩浆侵入到地壳上部或喷到地表冷却固结再结晶作用而形成的岩石。如玄武岩、花岗岩等。 沉积岩：碎屑物质经过搬动过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的岩石。石灰岩、砂岩、页岩等都属于沉积岩。 变质岩：在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石由于后来地质环境的温度、压力等物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构改变甚至化学成份的变化而形成一种新的岩石。,2010年1月,石油的形成各种地质作用使岩石中蕴藏
3、丰富的矿藏，很多岩石和矿藏有密不可分的伴生关系：煤、石油、天然气和油页岩产在含丰富有机质和化石的沉积岩层中；铁、锰、铝、磷和盐类等矿藏也多产在沉积岩中；很多有色金属和稀土元素矿床分布在花岗岩中在中国古老的变质岩中，金、银等贵重金属比较丰富。很多著名宝石如“祖母绿”、“翡翠石”等也产自变质岩中。,2010年1月,石油的形成沉积岩的类型：碎屑岩、碳酸盐岩等。碎屑岩的形成：母源岩长期暴露在地表，在温度变化、大气、流水、生物等因素作用下，发生机械破碎、化学分解，产生大小不一的碎屑物质，大部分碎屑物被搬运到江河湖海中沉积下来，并不断地被上覆堆积的碎屑物质埋藏后，进入成岩阶段。碎屑物质经过机械压实，颗粒之
4、间胶结、交代、矿物生长变大，最终成为坚硬的碎屑沉积岩。,2010年1月,石油的形成石油成因理论：无机成因理说、有机成因说无机成因说:即石油是由自然界的无机物形成的。地球深处的高温岩浆，在离开岩浆源侵入地壳的过程中，岩浆的温度逐渐降低，在降温的过程中，碳、氢等元素或这些元素的无机化合物最初形成甲炔基基（CH），甲炔基基团发生聚合作用，形成亚甲基（CH2）、甲基（CH3） 、甲烷（CH4），最后形成烃类物质，形成石油烃后析出，并进入邻近的孔隙性岩层，在条件具备时，聚集形成油气藏。此外，一氧化碳与氢可直接合成烃类化合物。,2010年1月,石油的形成石油成因理论：无机成因理说、有机成因说有机成因说:石
5、油是由沉积物中的有机质，在特定的地质环境中，在各种应力的综合作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气。,2010年1月,石油的形成生成石油的原始物质：1、沉积有机质：沉积有机质来自生物圈中的种类繁多的动物和植物。就生成油所而言，主要以细菌和水生动植物为主。如细菌、藻类、有孔虫、珊瑚、软体动物等。陆生动、植物体中的有机质绝大部分被氧化掉或保存在土壤中，有一小部分被河流带到海洋或湖泊中。生物体的有机组成大部分遭到不同程度的分解，分解产物的一部分通过生物作用进行再循环，另一部分通过物理化学作用转化为简单分子而逸去，仅有很少一部分有机质，在外力地质作用下，伴随着其他
6、矿物一起沉积保存下来。这部分就是沉积有机质。这些有机质在适当的条件下就能够转化为石油和天然气。,2010年1月,石油的形成生成石油的原始物质：1、干酪根：保存下来的有机质经过了复杂的综合作用，经过在成岩作用阶段后期，呈现3种类型：液态烃、沥青（可溶于有机溶济的部分）、及不溶性有机质。不溶性有机质即为干酪根。 干酪根：在沉积过程中，通过细菌的发酵作用使有机物中的纤维素、蛋白质和多糖大分子被降解又聚合以后的产物，是一种高分子聚合物，没有固定的化学成份，主要是由碳、氢、氧和少量硫、氮组成，无固定的分子式和结构模型。,2010年1月,石油的形成干酪根的类型：型干酪根：腐泥型干酪根，氢含量高，氧含量低，
7、富含类脂化合物，其母体主要来源于藻类和水生低等微体生物，生油潜力大；型干酪根：混合型干酪根，氢含量较高，但稍低于型，其母体大都是水生低等生物，但有少部分为陆源植物。生油潜力较大。型干酪根：腐植型干酪根，氢含量低，氧含量高，富含木质素，类脂化合物少。主要来源于高等植物，生油潜力较差。 型干酪根是生成天然气的主要母源物质。,2010年1月,石油的形成生成油气的动力条件：地质条件、动力条件 地质条件：1、古地理环境：具备深度适当、面积较大、有机质丰富的水体，其次是有利于有机质保存的低能还原环境。2、大地构造条件：长期、持续稳定下沉的盆地。沉降速度近似于沉积速度，使水体保持一定的深度，即有利于生物大量
8、繁殖，又能使有机质免遭氧化，形成丰富的有机质。,浅海相和三角洲相：浅海相水深不超过200m，水体安静，水体上部阳光充足，适宜生物大量繁殖。 深水半深水湖泊相：,2010年1月,石油的形成生成油气的动力条件：地质条件、动力条件 动力条件：1、细菌作用：细菌本身是生油的原始物质；厌氧细菌促使有机质向油气转化。2、催化作用：无机、有机两类催化剂。酵母：有机催化剂，可加速有机的分解。粘土矿物：无机催化剂，加速沉积有机质向油气转化。3、 热力作用：温度与时间。在有机质向石油转化的过程中，温度是最持久有效的作用因素，时间可补 偿温度的 不足。门限温度或成熟温度：有机质开始大量转化为石油时的温度。门限深度：
9、门限温度所在的深度为门限深度。4、 放射性作用：放射作用可以提供游离氢的来源。,2010年1月,石油的形成生成油气的主要阶段：生物化学生气阶段、热催化生油气阶段、热裂解生油气阶段、深部高温生气阶段。 1、生物化学生气阶段：原始有机质沉积开始到埋藏深度达到门限深度为止的整个阶段，相当于沉积沉岩作用阶段。深度1500m左右，温度约为1060，以细菌作用和有机催化剂作用为主，有机质有机质被细菌分解，大部分烃聚合而成结构复杂的干酪根。,2010年1月,石油的形成 2、热催化生油气阶段：有机质的埋藏深度超过门限深度之后，即进入该阶段，相当于后生作用的前期。深度为1500m4000m，温度为60 180，
10、通过热力作用和粘土的催化作用，干酪根被大量地转化为天然气和石油。该阶段是最主要的生油时期。,2010年1月,石油的形成 3、热裂解生凝析气阶段：随着沉积有机质的埋藏深度加大，进入了后生作用阶段的后期。深度为40007000m，温度升至180250，超过了烃类物质的临界温度，进入高成熟阶段。该阶段在热力作用下，发生热裂解反应，已形成的高分子液态烃急剧降低，低分子正构烷烃剧增，主要是甲烷及其气态同系物。,2010年1月,石油的形成 4、深部高温生气阶段：有机质转化的末期，进入变质作用阶段，高温、高压是其主要特征。深度达7000m以上，温度超过250，以热力作用为主。干酪根和已形成的石油、天然气发生
11、强烈裂解，产生出全部沉积有机质热演化的最终产物甲烷和固态沥青或石墨。,2010年1月,石油的形成 油气运移聚集过程：,2010年1月,石油的形成 概念： 1、生油岩：凡能生成并提供具有工业价值的石油和天然气的岩石，称为生油岩。（烃源岩）按其特征分为两类：泥质岩类生油岩、碳酸岩类生油层。 2、储集层：凡是能够储存和渗滤流体的岩石为储集岩，由储集岩构成的地层为储集层。储集层的基本类型：砂（砾）岩储集层、碳酸岩储集层、岩浆岩变质岩及泥页岩储集层。储集层的特征：孔隙性、渗透性。,2010年1月,石油的形成 概念： 3、盖层：位于储集层上方，能阻止储集层中油气向上逸散的岩层。有效盖层应是岩性致密，孔隙度
12、、渗透率低，排替压力高，分布稳定，有一定厚度的可塑性岩层。 4、油气运移：石油和天然气在地壳内的任何移动都称为油气运移。有初次运移、二次运移。 5、圈闭：储集层中能够阻止油气运移，并使油气聚集的一种场所，通常由储集层、盖层和遮挡物三部分组成。,2010年1月,石油的形成 概念： 5、油气藏：地壳中油气聚集的基本单元，是油气在单一圈闭内，具有独立压力系统和统一的油水界面的基本聚集。 油气藏形成应具备：生、储、盖、运、圈五个条件。,2010年1月,油田开发 一、油藏驱动方式： 1、弹性驱动； 2、水压驱动； 3、气压驱动； 4、溶解气驱动； 5、重力驱动。,2010年1月,油田开发 一、油田开发及
13、其程序： 油田开发：企业根据石油市场对原油生产的需求，从油田实际情况和生产规律出发，依据详探成果和必要的生产性开发试验，在综合研究的基础上，对具有工业价值油田，制定也合理的开发方案，并对油田进行建设和投产，使其按预定的生产能力和经济效益实现长期稳产直至开发结束。 油田开发程序： 1、编制油田开发方案的准备阶段；初探-生产试验区-详探 2、编制油田开发设计方案；编制主层系方案-认识其他油层-编制正式开发方案（油藏评价、布井、实施）。 3、实施油田开发方案，包括调整和完善阶段；,2010年1月,油田开发 二、油田开发方案的主要内容： 1、油田地质情况； 2、储量计算； 3、开发方针与原则； 4、开
14、发程序； 5、开发层系、井网、开采方式、注采速度； 6、钻井及完井方式； 7、采油工艺技术； 8、开发指标及经济分析； 9、油气水集输和处理等。,2010年1月,油田开发 油田开发方针： 1、以多大的采油速度进行开发最为合理； 2、油田地下能量的利用和补充； 3、采收率的大小； 4、稳产年限、经济效果； 5、技术工艺要求等。,2010年1月,油田开发 油田开发原则： 1、在油田客观条件允许的前提下，高速度地开发油田，保证顺利地完成国家下达的生产任务； 2、最充分地利用开然资源，保证油田获得最高的采收率； 3、油田生产稳定时间长，且在尽可能高的产量上稳产； 4、具有最好的经济效益。即尽可能实现用
15、最少的人力、物力、财力，采出尽可能多的原油来。,2010年1月,油田开发 油田开发层系的划分： 1、开发层系：由一些独立的，上下有良好隔层、油层性质相近、驱动方式相近、油水气界面相近、具有一定储量和一定生产能力的油层组成的最基本的开发单元。 2、划分层系的意义：有利于充分发挥各类油层的作用；是部署井网和规划生产设施的基础；是采油工艺技术发展水平的要求。,2010年1月,油田开发 油田开发方式： 油田开发依靠哪种能量来驱动原油，进行原油生产。 分为：天然能量驱动人工补充能量：注水、注气、注入化学剂等。,2010年1月,油田开发 井网布署：指油气田的油、水、气井排列分布方式、井数的多少、井距及排距
16、的大小等。 井网分布：行列井网和面积井网,2010年1月,油田开发 注水方式分为：边外注水、边内注水 边外注水：注水井按一定方式分布在外油水边界外，向边水中注水开发。 边内注水:在油田含油范围内，按一定的方式在内含油边界以内布置注水井进行注水开发。 分类：切割注水：横向切割、纵向切割、环状切割；面积注水：将生产井和注水井按一定几何形状均匀地分布在整个开发区上，同时进行注水和采油。为强化注水方式。面积注水分为：四点法、五点法、正七点法、九点法、反七点法等。,2010年1月,油田开发 面积注水： 四点法： 五点法： 九点法：,：注水井； :生产井,2010年1月,油田开发 油田开发的阶段： 1、一
17、次采油：一次采油主要是依靠天然能量消耗开发，一般采收率仅5%10%，它是油田较低技术水平的早期开发阶段。 2、二次采油：向地层注水（气）保持油层压力、利用人工举升增加生产压差开发油田的采油方法。油田石油采收率高达30% 40%。 3、三次采油：利用物理化学方法改变油层、流体的性质，特别是改变注入水的性质（增加注入水的粘度）和油水界面性质进行的采油方法。主要的三次采油方法有化学驱、混相驱、非混相驱、热采等。,2010年1月,采油方法：,2010年1月,自喷采油 一、油井完成： 1、裸眼完井法：钻开的生产层位不下入套管的完井方式。分为：先期裸眼完井法、后期裸眼完井法。适用范围：适用于油层坚硬不出砂
18、，无气、水夹层的单一产层或油层性质相同的多油层井，多用于碳酸盐岩裂缝性油气层。 2、射孔完井法：有利于分层开采，分层采取措施和便于分层管理，有得防止井壁坍塌，便于选择出油层位，适应性强。但出油面积小，完善程度较差，油气入井的阻力相对较大，并对井深、射孔深度、固井质量要求较高。,2010年1月,自喷采油 一、油井完成： 3、衬管完井法：钻头钻至油层顶界，下套管固井，然后用小一级的钻头将油层钻至设计井深，下入带衬管悬挂器的衬管于油层套管上，使油气通过衬管割缝流入井筒内。 4、砾石充填完井法：钻头钻至油层顶界以上约3m，下套管固井，然后用小一级的钻头将油层钻至设计井深，然后用扩张式钻头将井径扩大，下
19、入筛管，并在环空填入砾石。,2010年1月,自喷采油 二、诱喷排液： 1、概念：降低井底的压力，使井底压力低于油层压力，让油气流入井内的工作。 2、方法：替喷法、抽汲法、气举法、地面驱动单螺杆排液法。,2010年1月,自喷采油 替喷法：用密度较轻的液体将井内密度较大的液体替出，从而降低井中液柱压力，达到使井内压力小于油层压力的目的。 方法：一般替喷法、一次替喷法、二次替喷法。 特点：缓慢均匀地建立生产压差，但是建立生产压差小，诱喷能力差。适用于油层压力高、产量高、油层堵塞不严重的油井。,2010年1月,自喷采油 抽汲法：用一种专用工具把井内液体抽到地面，达到降低液面即减少液柱对油层所造成的回压
20、的一种排液措施。 特点：该方法费时、费工、效率低，适用于低渗、低产的浅井。,2010年1月,自喷采油 气举法：利用压缩机向油管或套管内注入压缩气体，使井中液体从套管或油管中排出的方法。 方法：常规气举排液、多级气举排液、混气水气举排液、泡沫排液、连续油管气举排液。 特点：效率高，可以大大提高试油速度，适用于油层岩石坚硬的砂岩或碳酸盐岩的油井。,2010年1月,自喷采油 二、井口装置： 由三部分组成：套管头、油管头、采油树 套管头：连接井下各层套管，并密封各层套管之间的环形空间； 油管头:悬挂油管并密封油套环形空间； 采油树：引导油气流向出油、气管线，安装仪表，监测油井生产情况。,2010年1月
21、,自喷采油 三、自喷采油原理： 1、油井自喷的流动过程： 渗流垂直管流嘴流 水平管流,2010年1月,自喷采油 三、自喷采油原理： 2、流动过程能量的供给及消耗： 能量的供给：油层压力与气体的膨胀能； 能量的消耗：岩石中的渗滤阻力、液柱重力、液体与井筒管壁间的摩擦阻力、滑脱损失、油嘴的节流损失、水平管路的水力损失。 只有当供给的能量能量的消耗 油井自喷,2010年1月,自喷采油 三、自喷采油原理：3、 油井自喷的基本原理：油井自喷的主要动力是油层压力。油层中的原油依靠消耗一部分油层压力克服渗滤阻力后流入井内，流入井内的原油又在流动压力的推举下沿井筒向上，压力不断下降。当压力降至饱和压力以下，油
22、中的天然气开始分离，随着压力的继续下降，气聚集膨胀，释放膨胀能，克服井筒中的液柱重力、摩擦损失和滑脱损失等，从井底喷到地面。,2010年1月,自喷采油 三、自喷采油的特点： 井筒设备简单，管理方便、产量高，是最简单、最经济的采油方法。,2010年1月,机械采油 一、概念：人为地通过各种机械从地面向油井内补充能量举升出井的生产方式。 二、方法：,有杆泵采油：游梁式抽油机-深井泵采油装置、地面驱动螺杆泵采油装置,无杆泵采油：水力活塞泵、射流泵、振动泵、气举等,2010年1月,机械采油 三、抽油机-深井泵系统： 1、设备组成,2010年1月,机械采油 2、抽油机分类：,按传动方式分：按外形结构的原理分：,2010年1月,机械采油 3、游梁式抽油机组成：,1刹车装置;2电动机; 3减速箱皮带轮;4减速箱; 5输入轴;6中间轴; 7输出轴;8曲柄; 9连杆轴;10支架; 11曲柄平衡块;12连杆; 13横梁轴;14横梁; 15游梁平衡块;16游梁; 17支架;18驴头; 19悬绳器;20底座,游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置,2010年1月,机械采油 4、抽油机工作原理：,工作时，动力设备的高速旋转运动通过减速箱和游梁连杆曲柄转化成抽油机驴头的低速往复运动，通过抽油机带动井下深井泵作上下往复运动，把油抽到地面。,2010年1月,2010年1月,请大家多提宝贵意见,
