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石油钻探技术(石油钻探技术终审)

来源:网络整理时间:2023-03-25 10:17 次

今天给各位分享石油钻探技术的知识,其中也会对石油钻探技术终审进行解释,希望能解决您的问题。如果您还有什么问题都可以提问给中职招生通,我们会为你详细的解答你的问题。

石油勘探技术就业前景怎样

石油与天然气地质勘探技术专业就业前景

石油与天然气地质勘探技术专业的就业前景还是不错的,石油化工主要面向于下游的炼化,比较固定,算半办公室工作,勘探和储运类似于石油工程点,一个是前期的找油气;一个是油气运输和储存,要是能进石油公司的研究院好点。如果能力够的话升职也是比较快的,当然了薪资待遇也会提高。石油与天然气地质勘探技术专业属于资源开发与测绘中石油与天然气类专业,这个专业的就业率是比较高的,但是不太适合女生,因为工作的环境都是比较艰苦的荒山野岭、戈壁沙漠等等,劳动强度大,男生的就业就相对来说很好了,只是要能坚持住就好了。

石油勘探有几种方法。

(1)地震勘探:是根据地质学和物理学的原理,利用电子学和信息论等领域的新技术,采用人工方法引起地壳振动,如利用炸药爆炸产生人工地震。再用精密仪器记录下爆炸后地面上各点的震动情况,把记录下来的资料经过处理、解释。推断地下地质构造的特点,寻找可能的储油构造。目前,地震勘探是石油勘探中一种最常见和最重要的方法。

(2)重力勘探:各种岩石和矿物的密度是不同的,根据万有引力定律,其引力也不同。椐此研究出重力测量仪器,测量地面上各个部位的重力,排除区域性重力场的影响,就可得出局部的重力差值,发现异常区,称做重力勘探。它就是利用岩石和矿物的密度与重力场值之间,的内在联系来研究地下的地质构造。

(3)磁力勘探:各种岩石和矿物的磁性是不同的,测定地面各部位的磁力强弱来研究地下岩石矿物的分布和地质构造,称做磁力勘探。在油气田区。由于烃类向地面渗漏而形成还原环境,可把岩石或土壤中的氧化铁还原成磁铁矿,用磁力仪可以测出这种异常,并与其它勘探手段配合,发现油气田。

(4)电法勘探:它实质是利用岩石和矿物(包括其中的流体)的电阻率不同,在地面测量地下不同深度地层介质电性差异,以研究各层地质构造的方法,对高电阻率岩层如石灰岩等效果明显。

(5)地球化学勘探:根据大多数油气藏的上方都存在着烃类扩散的“蚀变晕”的特点,用化学的方法寻找这类异常区,就是油气地球化学勘探。

石油,地质勘探的主要对象之一,是一种粘稠的、深褐色液体,被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。

石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说,前者较广为接受,认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成,属于生物沉积变油,不可再生;后者认为石油是由地壳内本身的碳生成,与生物无关,可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油,也是许多化学工业产品,如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

古埃及、古巴比伦人在很早以前已开采利用石油。“石油”这个中文名称是由北宋大科学家沈括第一次命名的。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,石油炼制(职业暴露)在2A类致癌物清单中。

石油钻井技术

《**国土资源报》2007年1月29日3版刊登了“新型地质导向钻井系统研制成功”的消息。这套系统由3个子系统组成:新型正脉冲无线随钻测斜系统、测传马达及无线接收系统、地面信息处理与决策系统。它具有测量、传输和导向三大功能。在研制过程中连续进行了4次地质导向钻井实验和钻水平井的工业化应用,取得成功。这一成果的取得标志着我国在定向钻井技术上取得重大突破。

2.3.1.1 地质导向钻井技术

地质导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术,其核心是用随钻定向测量数据和随钻地层评价测井数据以人机对话方式来控制井眼轨迹。与普通的定向钻井技术不同之处是,它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹,而不是按预先设计的井眼轨迹进行钻井。地质导向钻井技术能使井眼轨迹避开地层界面和地层流体界面始终位于产层内,从而可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。实现地质导向钻井的几项关键技术是随钻测量、随钻测井技术,旋转导向闭环控制系统等。

随钻测量(MWD)的两项基本任务是测量井斜和钻井方位,其井下部分主要由探管、脉冲器、动力短节(或电池筒)和井底钻压短节组成,探管内包含各种传感器,如井斜、方位、温度、震动传感器等。探管内的微处理器对各种传感器传来的信号进行放大并处理,将其转换成十进制,再转换成二进制数码,并按事先设定好的编码顺序把所有数据排列好。脉冲器用来传输脉冲信号,并接受地面指令。它是实现地面与井下双向通讯并将井下资料实时传输到地面的唯一通道。井下动力部分有锂电池或涡轮发电机两种,其作用是为井下各种传感器和电子元件供电。井底钻压短节用于测定井底钻压和井底扭矩。

随钻测井系统(LWD)是当代石油钻井最新技术之一。Schlumberger公司生产的双补偿电阻率仪CDR和双补偿中子密度仪CDN两种测井系统代表了当今随钻测井系统的最高水平。CDR和CDN可以单独使用也可以两项一起与MWD联合使用。LWD的CDR系统用电磁波传送信息,整套系统安装在一特制的无磁钻铤或短节内。该系统主要包括电池筒、伽马传感器、电导率测量总成和探管。它主要测量并实时传输地层的伽马曲线和深、浅电阻率曲线。对这些曲线进行分析,可以马上判断出地层的岩性并在一定程度上判断地层流体的类型。LWD的CDN系统用来测量地层密度曲线和中子孔隙度曲线。利用这两种曲线可以进一步鉴定地层岩性,判断地层的孔隙度、地层流体的性质和地层的渗透率。

旋转导向钻井系统(Steerable Rotary Drilling System)或旋转闭环系统(Rotary Closed Loop System,RCLS)。常规定向钻井技术使用导向弯外壳马达控制钻井方向施工定向井。钻进时,导向马达以“滑行”和“旋转”两种模式运转。滑行模式用来改变井的方位和井斜,旋转模式用来沿固定方向钻进。其缺点是用滑行模式钻进时,机械钻速只有旋转模式钻进时的50%,不仅钻进效率低,而且钻头选择受到限制,井眼净化效果及井眼质量也差。旋转导向闭环钻井系统完全避免了上述缺点。旋转导向钻井系统的研制成功使定向井钻井轨迹的控制从借助起下钻时人工更换钻具弯接头和工具面向角来改变方位角和顶角的阶段,进入到利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随时改变方位角和顶角的阶段。从而使定向井钻井进入了真正的导向钻井方式。在定向井钻井技术发展过程中,如果说井下钻井马达的问世和应用使定向钻井成为现实的话,那么可转向井下钻井马达的问世和应用则大大提高了井眼的控制能力和自动化水平并减少了提下钻次数。旋转导向钻井系统钻井轨迹控制机理和闭环系统如图2.5所示。

目前从事旋转导向钻井系统研制的公司有:Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。这些公司的旋转导向闭环钻井系统按定向方法又可分为自动动力定向和人工定向。自动动力定向一般由确定钻具前进方向的测量仪表、动力源和调节钻具方向的执行机构组成。人工定向系统定向类似于导向马达定向方法,需要在每次连接钻杆时进行定向。两种定向系统的定向控制原理都是通过给钻头施加直接或间接侧向力使钻头倾斜来实现的(图2.6)。按具体的导向方式又可划分为推靠式和指向式两种。地质导向钻井技术使水平钻井、大位移钻井、分支井钻井得到广泛应用。大位移井钻井技术和多分支井钻井技术代表了水平钻井技术的最新成果水平。

图2.5 旋转导向闭环系统

(1)水平井钻井技术

目前,国外水平钻井技术已发展成为一项常规技术。美国的水平井技术成功率已达90%~95%。用于水平井钻进的井下动力钻具近年来取得了长足进步,大功率串联马达及加长马达、转弯灵活的铰接式马达以及用于地质导向钻井的仪表化马达相继研制成功并投入使用。为满足所有导向钻具和中曲率半径造斜钻具的要求,使用调角度的马达弯外壳取代了原来的固定弯外壳;为获得更好的定向测量,用非磁性马达取代了磁性马达。研制了耐磨损、抗冲击的新型水平井钻头。

图2.6 旋转导向钻井系统定向轨迹控制原理

(2)大位移井钻井技术

大位移井通常是指水平位移与井的垂深之比(HD/TVD)≥2的井。大位移井顶角≥86°时称为大位移水平井。HD/TVD≥3的井称为高水垂比大位移井。大位移井钻井技术是定向井、水平井、深井、超深井钻井技术的综合集成应用。现代高新钻井技术,随钻测井技术(LWD)、旋转导向钻井系统(SRD)、随钻环空压力测量(PWD)等在大位移井钻井过程中的集成应用,代表了当今世界钻井技术的一个高峰。目前世界上钻成水平位移最大的大位移井,水平位移达到10728m,斜深达11287m,该记录是BP阿莫科公司于1999年在英国Wytch Farm油田M-16井中创造的(图2.7所示)。三维多目标大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井,就是将原计划用2口井开发该油田西部和北部油藏的方案改为一口井开采方案后钻成的。为了钻成这口井,制定了一套能够钻达所有目标并最大限度地减少摩阻和扭矩的钻井设计方案。根据该方案,把2630m长的水平井段钻到7500m深度,穿过6个目标区,总的方位角变化量达160°。

图2.7 M-16井井身轨迹

我国从1996年12月开始,先后在南海东部海域油田进行了大位移井开发试验,截至2005年底,已成功钻成21口大位移井,其中高水垂比大位移井5口。为开发西江24-1含油构造实施的8口大位移井,其井深均超过8600m,水平位移都超过了7300m,水垂比均大于2.6,其中西江24-3-A4井水平位移达到了8063m,创造了当时(1997年)的大位移井世界纪录。大位移井钻井涉及的关键技术有很多,国内外目前研究的热点问题包括:钻井设备的适应性和综合运用能力、大斜度(大于80°)长裸眼钻进过程中井眼稳定和水平段延伸极限的理论分析与计算、大位移井钻井钻具摩擦阻力/扭矩的计算和减阻、成井过程中套管下入难度大及套管磨损严重等。此外大位移井钻井过程中的测量和定向控制、最优的井身剖面(结构)设计、钻柱设计、钻井液性能选择及井眼净化、泥浆固控、定向钻井优化、测量、钻柱振动等问题也处在不断探索研究之中。

(3)分支井钻井技术

多分支井钻井技术产生于20世纪70年代,并于90年代随着中、小曲率半径水平定向井钻进技术的发展逐渐成熟起来。多分支井钻井是水平井技术的集成发展。多分支井是指在一个主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出若干进入油(气)藏的分支井眼。其主要优点是能够进一步扩大井眼同油气层的接触面积、减小各向异性的影响、降低水锥水串、降低钻井成本,而且可以分层开采。目前,全世界已钻成上千口分支井,最多的有10个分支。多分支井可以从一个井眼中获得最大的总水平位移,在相同或不同方向上钻穿不同深度的多层油气层。多分支井井眼较短,大部分是尾管和裸眼完井,而且一般为砂岩油藏。

多分支井最早是从简单的套管段铣开窗侧钻、裸眼完井开始的。因其存在无法重入各个分支井和无法解决井壁坍塌等问题,后经不断研究探索,1993年以来预开窗侧钻分支井、固井回接至主井筒套管技术得到推广应用。该技术具有主井筒与分支井筒间的机械连接性、水力完整性和选择重入性,能够满足钻井、固井、测井、试油、注水、油层改造、修井和分层开采的要求。目前,国外常用的多分支系统主要有:非重入多分支系统(NAMLS),双管柱多分支系统(DSMLS),分支重入系统(LRS),分支回接系统(LTBS)。目前国外主要采用4种方式钻多分支井:①开窗侧钻;②预设窗口;③裸眼侧钻;④井下分支系统(Down Hole Splitter System)。

2.3.1.2 连续管钻井(CTD)技术

连续管钻井技术又叫柔性钻杆钻井技术。开始于20世纪60年代,最早研制和试用这一技术钻井的有法国、美国和匈牙利。早期法国连续管钻进技术最先进,1966年投入工业性试验,70年代就研制出各种连续管钻机,重点用于海洋钻进。当时法国制造的连续管单根长度达到550m。美国、匈牙利制造的连续管和法国的类型基本相同,单根长度只有20~30m。

早期研制的连续管有两种形式。一种是供孔底电钻使用,由4层组成,最内层为橡胶或橡胶金属软管的心管,孔底电机动力线就埋设在心管内;心管外是用2层钢丝和橡胶贴合而成的防爆层;再外层是钢丝骨架层,用于承受拉力和扭矩;最外层是防护胶层,其作用是防水并保护钢丝。另一种是供孔底涡轮钻具使用的,因不需要埋设动力电缆,其结构要比第一种简单得多。第四届国际石油会议之后,美国等西方国家把注意力集中在发展小井眼井上,限制了无杆电钻的发展。连续管钻井技术的研究也放慢了脚步。我国于20世纪70年代曾开展无杆电钻和连续管钻井技术的研究。勘探所与青岛橡胶六厂合作研制的多种规格的柔性钻杆,经过单项性能试验后,于1975年初步用于涡轮钻。1978年12月成功用于海上柔性钻杆孔底电钻,并建造了我国第一台柔杆钻机钻探船。1979~1984年勘探所联合清华大学电力工程系、青岛橡胶六厂研究所和北京地质局修配厂共同研制了DRD-65型柔管钻机和柔性钻杆。DRD-65型柔管钻机主要有柔性钻杆、Φ146mm潜孔电钻、钻塔、柔杆绞车及波浪补偿器、泥浆泵、电控系统和液控系统等部分组成。研制的柔性钻杆主要由橡胶、橡胶布层、钢丝绳及动力线组成。拉力由柔杆中的钢丝骨架层承担,钢丝绳为0.7mm×7股,直径2.1mm,每根拉力不小于4350N,总数为134根,计算拉力为500kN,试验拉力为360kN。钻进过程中,柔性钻杆起的作用为:起下钻具、承受反扭矩、引导冲洗液进入孔底、通过设于柔性钻杆壁内的电缆向孔底电钻输送电力驱动潜孔电钻运转、向地表传送井底钻井参数等。

柔性钻杆性能参数为:内径32mm;抗扭矩不小于1030N·m;外径85~90mm;单位质量13kg/m;抗内压(工作压力)40kg/cm2,曲率半径不大于0.75m,抗外压不小于10kg/cm2;弯曲度:两弯曲形成的夹角不大于120°;额定拉力1000kN;柔杆内埋设动力导线3组,每组15mm2,信号线二根;柔杆单根长度为40、80m两种规格。

Φ146mm型柔杆钻机由Φ127mm电动机、减速器、液压平衡器和减震器组成。动力是潜孔电钻,它直接带动钻头潜入孔底钻井。Φ146mm孔底电钻是外通水式,通水间隙宽5mm,通水横断面积为2055mm2。

与常规钻井技术相比,连续管钻井应用于石油钻探具有以下优点:欠平衡钻井时比常规钻井更安全;因省去了提下钻作业程序,可大大节省钻井辅助时间,缩短作业周期;连续管钻井技术为孔底动力电钻的发展及孔底钻进参数的测量提供了方便条件;在制作连续管时,电缆及测井信号线就事先埋设在连续管壁内,因此也可以说连续管本身就是以钢丝为骨架的电缆,通过它可以很方便地向孔底动力电钻输送电力,也可以很方便地实现地面与孔底的信息传递;因不需拧卸钻杆,因此在钻进及提下钻过程中可以始终保持冲洗液循环,对保持井壁稳定、减少孔内事故意义重大;海上钻探时,可以补偿海浪对钻井船的漂移影响;避免了回转钻杆柱的功率损失,可以提高能量利用率,深孔钻进时效果更明显。正是由于连续管钻井技术有上述优点,加之油田勘探需要以及相关基础工业技术的发展为连续管技术提供了进一步发展的条件,在经过了一段时间的沉寂之后,20世纪80年代末90年代初,连续管钻井技术又呈现出飞速发展之势。其油田勘探工作量年增长量达到20%。连续管钻井技术研究应用进展情况简述如下。

1)数据和动力传输热塑复合连续管研制成功。这种连续管是由壳牌国际勘探公司与航空开发公司于1999年在热塑复合连续管基础上开始研制的。它由热塑衬管和缠绕在外面的碳或玻璃热塑复合层组成。中层含有3根铜质导线、导线被玻璃复合层隔开。碳复合层的作用是提供强度、刚度和电屏蔽。玻璃复合层的作用是保证强度和电隔离。最外层是保护层。这种连续管可载荷1.5kV电压,输出功率20kW,传输距离可达7km,耐温150℃。每根连续管之间用一种特制接头进行连接。接头由一个钢制的内金属部件和管子端部的金属环组成。这种连续管主要用于潜孔电钻钻井。新研制的数据和动力传输连续管改变了过去用潜孔电钻钻井时,电缆在连续管内孔输送电力影响冲洗液循环的缺点。

2)井下钻具和钻具组合取得新进展。XL技术公司研制成功一种连续管钻井的电动井下钻具组合。该钻具组合主要由电动马达、压力传感器、温度传感器和震动传感器组成。适用于3.75in井眼的电动井下马达已交付使用。下一步设想是把这种新型电动马达用于一种新的闭环钻井系统。这种电动井下钻具组合具有许多优点:不用钻井液作为动力介质,对钻井液性能没有特殊要求,因而是欠平衡钻井和海上钻井的理想工具;可在高温下作业,振动小,马达寿命长;闭环钻井时借助连续管内设电缆可把测量数据实时传送到井口操纵台,便于对井底电动马达进行灵活控制,因而可使钻井效率达到最佳;Sperry sun钻井服务公司研制了一种连续管钻井用的新的导向钻具组合。这种钻具组合由专门设计的下部阳螺纹泥浆马达和长保径的PDC钻头组成。长保径钻头起一个近钻头稳定器的作用,可以大幅度降低振动,提高井眼质量和机械钻速。泥浆马达有一个特制的轴承组和轴,与长保径钻头匹配时能降低马达的弯曲角而不影响定向性能。在大尺寸井眼(>6in)中进行的现场试验证明,导向钻具组合具有机械钻速高、井眼质量好、井下振动小、钻头寿命长、设备可靠性较高等优点。另外还研制成功了一种连续软管欠平衡钻井用的绳索式井底钻具组合。该钻具组合外径为in上部与外径2in或in的连续管配用,下部接钻铤和in钻头。该钻具组合由电缆式遥控器、稳定的MWD仪器、有效的电子定向器及其他参数测量和传输器件组成。电缆通过连续管内孔下入孔底,能实时监测并处理工具面向角、钻井顶角、方位角、自然伽马、温度、径向振动频率、套管接箍定位、程序状态指令、管内与环空压差等参数。钻具的电子方位器能在钻井时在导向泥浆马达连续旋转的情况下测量并提供井斜和方位两种参数。

其他方面的新进展包括:连续管钻井技术成功用于超高压层侧钻;增加连续管钻井位移的新工具研制成功;连续管钻井与欠平衡钻井技术结合打水平井取得好效果;适于连续管钻井的混合钻机研制成功;连续管钻井理论取得新突破。

2.3.1.3 石油勘探小井眼钻井技术

石油部门通常把70%的井段直径小于177.8mm的井称为小井眼井。由于小井眼比传统的石油钻井所需钻井设备小且少、钻探耗材少、井场占地面积小,从而可以节约大量勘探开发成本,实践证明可节约成本30%左右,一些边远地区探井可节约50%~75%。因此小井眼井应用领域和应用面越来越大。目前小井眼井主要用于:①以获取地质资料为主要目的的环境比较恶劣的新探区或边际探区探井;②600~1000m浅油气藏开发;③低压、低渗、低产油气藏开发;④老油气田挖潜改造等。

2.3.1.4 套管钻井技术

套管钻井就是以套管柱取代钻杆柱实施钻井作业的钻井技术。不言而喻套管钻井的实质是不提钻换钻头及钻具的钻进技术。套管钻井思想的由来是受早期(18世纪中期钢丝绳冲击钻进方法用于石油勘探,19世纪末期转盘回转钻井方法开始出现并用于石油钻井)钢丝绳冲击钻进(顿钻时代)提下钻速度快,转盘回转钻进井眼清洁且钻进速度快的启发而产生的。1950年在这一思想的启发下,人们开始在陆上钻石油井时,用套管带钻头钻穿油层到设计孔深,然后将管子固定在井中成井,钻头也不回收。后来,Sperry-sun钻井服务公司和Tesco公司根据这一钻井原理各自开发出套管钻井技术并制定了各自的套管钻井技术发展战略。2000年,Tesco公司将4.5~13.375in的套管钻井技术推向市场,为世界各地的油田勘探服务。真正意义的套管钻井技术从投放市场至今还不到10年时间。

套管钻井技术的特点和优势可归纳如下。

1)钻进过程中不用起下钻,只利用绞车系统起下钻头和孔内钻具组合,因而可节省钻井时间和钻井费用。钻进完成后即等于下套管作业完成,可节省完井时间和完井费用。

2)可减少常规钻井工艺存在的诸如井壁坍塌、井壁冲刷、井壁键槽和台阶等事故隐患。

3)钻进全过程及起下井底钻具时都能保持泥浆连续循环,有利于防止钻屑聚集,减少井涌发生。套管与井壁之间环状间隙小,可改善水力参数,提高泥浆上返速度,改善井眼清洗效果。

套管钻井分为3种类型:普通套管钻井技术、阶段套管或尾管钻井技术和全程套管钻井技术。普通套管钻井是指在对钻机和钻具做少许改造的基础上,用套管作为钻柱接上方钻杆和钻头进行钻井。这种方式主要用于钻小井眼井。尾管钻井技术是指在钻井过程中,当钻入破碎带或涌水层段而无法正常钻进时,在钻柱下端连接一段套管和一种特制工具,打完这一段起出钻头把套管留在井内并固井的钻井技术。其目的是为了封隔破碎带和水层,保证孔内安全并维持正常钻进。通常所说的套管钻井技术是指全程套管钻井技术。全程套管钻井技术使用特制的套管钻机、钻具和钻头,利用套管作为水利通道,采用绳索式钻井马达作业的一种钻井工艺。目前,研究和开发这种钻井技术的主要是加拿大的Tesco公司,并在海上进行过钻井,达到了降低成本的目的。但是这种钻井技术目前仍处于研究完善阶段,还存在许多问题有待研究解决。这些问题主要包括:①不能进行常规的电缆测井;②钻头泥包问题严重,至今没有可靠的解决办法;③加压钻进时,底部套管会产生横向振动,致使套管和套管接头损坏,目前还没有找到解决消除或减轻套管横向振动的可靠方法;④由于套管钻进不使用钻铤,加压困难,所以机械钻速低于常规钻杆钻井;部分抵消了套管钻进提下钻节省的时间;⑤套管钻井主要用于钻进破碎带和涌水地层,其应用范围还不大。

我国中石油系统的研究机构也在探索研究套管钻井技术,但至今还没有见到公开报道的成果。目前,套管钻井技术的研究内容,除了研制专用套管钻机和钻具外,重点针对上述问题开展。一是进行钻头的研究以解决钻头泥包问题;二是研究防止套管横向振动的措施;三是研究提高套管钻井机械钻速的有效办法;四是研究套管钻井固井办法。

套管钻井应用实例:2001年,美国谢夫隆生产公司利用加拿大Tesco公司的套管钻井技术在墨西哥湾打了2口定向井(A-12和A-13井)。两井成井深度分别为3222×30.48cm和3728×30.48cm。为了进行对比分析,又用常规方法打了一口A-14井,结果显示,同样深度A-14井用时75.5h,A-13井用时59.5h。表层井段钻速比较,A-12 井的平均机械钻速为141ft/h,A-13井为187ft/h,A-14井为159ft/h。这说明套管钻井的机械钻速与常规方法机械钻速基本相同。但钻遇硬地层后套管钻井,钻压增加到6.75t,致使扩眼器切削齿损坏,钻速降低很多。BP公司用套管钻井技术在怀俄明州钻了5口井。井深为8200~9500ft,且都是从井口钻到油层井段。钻进过程中遇到了钻头泥包和套管振动问题。

此外,膨胀套管技术也是近年来发展起来的一种新技术,主要用于钻井过程中隔离漏失、涌水、遇水膨胀缩经、破碎掉块易坍塌等地层以及石油开采时油管的修复。勘探所与**地质大学合作已立项开展这方面的研究工作。

2.3.1.5 石油钻机的新发展

国外20世纪60年代末研制成功了AC-SCR-DC电驱动钻机,并首先应用于海洋钻井。由于电驱动钻机在传动、控制、安装、运移等方面明显优于机械传动钻机,因而获得很快的发展,目前已经普遍应用于各型钻机。90年代以来,由于电子器件的迅速发展,直流电驱动钻机可控硅整流系统由模拟控制发展为全数字控制,进一步提高了工作可靠性。同时随着交流变频技术的发展,交流变频首先于90年代初成功应用于顶部驱动装置,90年代中期开始应用于深井石油钻机。目前,交流变频电驱动已被公认为电驱动钻机的发展方向。

国内开展电驱动钻机的研究起步较晚。兰州石油化工机器厂于20世纪80年代先后研制并生产了ZJ60D型和ZJ45D型直流电驱动钻机,1995年成功研制了ZJ60DS型沙漠钻机,经应用均获得较好的评价。90年代末期以来,我国石油系统加大钻机的更新改造力度,电驱动钻机取得了较快发展,宝鸡石油机械厂和兰州石油化工机器厂等先后研制成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流电驱动钻机和ZJ20DB、ZJ40DB型交流变频电驱动钻机,四川油田也研制出了ZJ40DB交流变频电驱动钻机,明显提高了我国钻机的设计和制造水平。进入21世纪,辽河油田勘探装备工程公司自主研制成功了钻深能力为7000m的ZJ70D型直流电驱动钻机。该钻机具有自动送钻系统,代表了目前我国直流电驱动石油钻机的最高水平,整体配置是目前国内同类型钻机中最好的。2007年5月已出口阿塞拜疆,另两部4000m钻机则出口运往巴基斯坦和美国。由宝鸡石油机械有限责任公司于2003年研制成功并投放市场的ZJ70/4500DB型7000m交流变频电驱动钻机,是集机、电、数字为一体的现代化钻机,采用了交流变频单齿轮绞车和主轴自动送钻技术和“一对一”控制的AC-DC-AC全数字变频技术。该型钻机代表了我国石油钻机的最新水平。凭借其优良的性能价格比,2003年投放市场至今,订货已达83台套。其中美国、阿曼、委内瑞拉等国石油勘探公司订货达42台套。在国内则占领了近2~3年来同级别电驱动钻机50%的市场份额。ZJ70/4500DB型钻机主要性能参数:名义钻井深度7000m,最大钩载4500kN,绞车额定功率1470kW,绞车和转盘挡数I+IR交流变频驱动、无级调速,泥浆泵型号及台数F-1600三台,井架型式及有效高度K型45.5m,底座型式及台面高度:双升式/旋升式10.5m,动力传动方式AC-DC-AC全数字变频。

石油勘探有哪些新技术

根据勘探技术手段的不同,石油勘探主要分为物理勘探和化学勘探两大类。其中以物理勘探为主要手段。目前各油气田勘探经常使用的主要是物理勘探中的地震勘探。 (1)地震勘探:是根据地质学和物理学的原理,利用电子学和信息论等领域的新技术

石油的石油钻探

为了将钻头钻下来的碎屑以及润滑和冷却液运输出钻孔,钻柱和钻头是中空的。在钻井时使用的钻柱(专业术语也称做钻具)越来越长,钻柱可以使用螺旋连接在一起。钻柱的端头是钻头。大多数今天使用的钻头由三个相互之间成直角的、带齿的钻盘组成。在钻坚硬岩石时钻头上也可以配有金刚石。不过有些钻头也有其它的形状。一般钻头和钻柱由地上的驱动机构来旋转,钻头的直径比钻柱要大,这样钻柱周围形成一个空洞,在钻头的后面使用钢管(专业术语也称做套管)来防止钻孔的壁塌落。

钻井液由中空的钻柱被高压送到钻头。钻井泥浆则被这个高压通过钻孔送回地面。钻井液必须具有高密度和高粘度。有些钻头使用钻井液来驱动钻头,其优点是只有钻头,而不必整个钻柱被旋转。为了操作非常长的钻柱在钻孔的上方一般建立一个钻井架。在必要的情况下,今天工程师也可以使用定向钻井的技术绕弯钻井。这样可以绕过被居住的、地质上复杂的、受保护的或者被军事使用的地面来从侧面开采一个油田。地壳深处的石油受到上面底层以及可能伴随出现的天然气的压挤,它又比周围的水和岩石轻,因此在钻头触及含油层时它往往会被压力挤压喷射出来。为了防止这个喷射现代的钻机在钻柱的上端都有一个特殊的装置来防止喷井。一般来说刚刚开采的油田的油压足够高可以自己喷射到地面。随着石油被开采,其油压不断降低,后来就需要使用一个从地面通过钻柱驱动的泵来抽油。通过向油井内压水或天然气可以提高可以开采的油量。通过压入酸来溶解部分岩石(比如碳酸盐)可以提高含油层岩石的渗透性。随着开采时间的延长抽上来的液体中水的成分越来越大,后来水的成分大于油的成分,今天有些矿井中水的成分占90%以上。通过上述手段、按照当地的情况不同今天一个油田中20%至50%的含油可以被开采。剩下的油今天无法从含油的岩石中分解出来。通过以下手段可以再提高能够被开采的石油的量。 1.通过压入沸水或高温水蒸汽,甚至通过燃烧部分地下的石油;

2.压入氮气;

3.压入二氧化碳来降低石油的黏度;

4.压入轻汽油来降低石油的黏度 ;

5.压入能够将油从岩石中分解出来的有机物的水溶液;

6.压入改善油与水之间的表面张力的物质(清洁剂)的水溶液来使油从岩石中分解出来;

7.这些手段可以结合使用。虽然如此依然有相当大量的油无法被开采。

水下的油田的开采最困难。要开采水下的油田要使用浮动的石油平台。在这里定向钻井的技术使用得最多,使用这个技术可以扩大平台的开采面积。 与一般的固体矿藏相比,有三个显著特点:①开采的对象在整个开采的过程中不断地流动,油藏情况不断地变化,一切措施必须针对这种情况来进行,因此,油气田开采的整个过程是一个不断了解、不断改进的过程;②开采者在一般情况下不与矿体直接接触。油气的开采,对油气藏中情况的了解以及对油气藏施加影响进行各种措施,都要通过专门的测井来进行;③油气藏的某些特点必须在生产过程中,甚至必须在井数较多后才能认识到,因此,在一段时间内勘探和开采阶段常常互相交织在一起(见油气田开发规划和设计)。

要开发好油气藏,必须对它进行全面了解,要钻一定数量的探边井,配合地球物理勘探资料来确定油气藏的各种边界(油水边界、油气边界、分割断层、尖灭线等);要钻一定数量的评价井来了解油气层的性质(一般都要取岩心),包括油气层厚度变化,储层物理性质,油藏流体及其性质,油藏的温度、压力的分布等特点,进行综合研究,以得出对于油气藏的比较全面的认识。在油气藏研究中不能只研究油气藏本身,而要同时研究与之相邻的含水层及二者的连通关系(见油藏物理)。

在开采过程中还需要通过生产井、注入井和观察井对油气藏进行开采、观察和控制。油、气的流动有三个互相联接的过程:①油、气从油层中流入井底;②从井底上升到井口;③从井口流入集油站,经过分离脱水处理后,流入输油气总站,转输出矿区(见油藏工程)。 测井工程在井筒中应用地球物理方法,把钻过的岩层和油气藏中的原始状况和发生变化的信息,特别是油、气、水在油藏中分布情况及其变化的信息,通过电缆传到地面,据以综合判断,确定应采取的技术措施(见工程测井,生产测井,饱和度测井)。

钻井工程在油气田开发中,有着十分重要的地位,在建设一个油气田中,钻井工程往往要占总投资的50%以上。一个油气田的开发,往往要打几百口甚至几千口或更多的井。对用于开采、观察和控制等不同目的的井(如生产井、注入井、观察井以及专为检查水洗油效果的检查井等)有不同的技术要求。应保证钻出的井对油气层的污染最少,固井质量高,能经受开采几十年中的各种井下作业的影响。改进钻井技术和管理,提高钻井速度,是降低钻井成本的关键(见钻井方法,钻井工艺,完井)。

采油工程是把油、气在油井中从井底举升到井口的整个过程的工艺技术。油气的上升可以依靠地层的能量自喷,也可以依靠抽油泵、气举等人工增补的能量举出。各种有效的修井措施,能排除油井经常出现的结蜡、出水、出砂等故障,保证油井正常生产。水力压裂或酸化等增产措施,能提高因油层渗透率太低,或因钻井技术措施不当污染、损害油气层而降低的产能。对注入井来说,则是提高注入能力(见采油方法,采气工艺,分层开采技术,油气井增产工艺)。

油气集输工程是在油田上建设完整的油气收集、分离、处理、计量和储存、输送的工艺技术。使井中采出的油、气、水等混合流体,在矿场进行分离和初步处理,获得尽可能多的油、气产品。水可回注或加以利用,以防止污染环境。减少无效损耗(见油田油气集输)。 随着油价的飞涨,其它生产油的技术越来越重要。这些技术中最重要的是从焦油砂和油母页岩提取石油。虽然地球上已知的有不少这些矿物,但是要廉价地和尽量不破坏环境地从这些矿物提取石油依然是一个艰巨的挑战。另一个技术是将天然气或者煤转化为油(这里指的是石油中含有的不同的碳氢化合物)。

这些技术中研究得最透彻的是费·托工艺。这个技术是第二次世界大战中纳粹德国为了补偿德国进口石油被切断而研究出来的。当时德国使用国产的煤来制造代替石油。二战中德国半数的用油是使用这个工艺产生的。但是这个工艺的成本比较高。在油价低的情况下它无法与石油竞争,只有在油价高的情况下它才有竞争力。

通过多重工艺过程这个技术可以将高烟煤转换为合成油,在理想状况下从一吨煤中可以提炼200升原油和众多副产品。目前有两个公司出售它们的费-托工艺技术。马来西亚民都鲁的壳牌公司使用天然气作为原料生产低硫柴油燃料。南非的沙索公司使用煤作为原料来生产不同的合成油产品。今天南非的大多数柴油是使用这个技术生产的。当时南非发展了这个技术来克服它因为种族隔离受到制裁所导致的能源紧缺。

另一个将煤转化为原油的技术是1930年代在美国发明的卡里克工艺。最新的类似的技术是热解聚,理论上使用这个工艺可以将任何有机废物转化为原油。 现代石油历史始于1846年,当时生活在加拿大大西洋省区的亚布拉罕·季斯纳发明了从煤中提取煤油的方法。1852年波兰人依格纳茨·卢卡西维茨(Ignacy ?ukasiewicz)发明了使用更易获得的石油提取煤油的方法。次年波兰南部克洛斯诺附近开辟了第一座现代的油矿。这些发明很快就在全世界普及开来了。1861年在巴库建立了世界上第一座炼油厂。当时巴库出产世界上90%的石油。后来斯大林格勒战役就是为夺取巴库油田而展开的。

19世纪石油工业的发展缓慢,提炼的石油主要是用来作为油灯的燃料。20世纪初随着内燃机的发明情况骤变,至今为止石油是最重要的内燃机燃料。尤其在美国在德克萨斯州、俄克拉何马州和加利福尼亚州的油田发现导致“淘金热”一般的形势。

1910年在加拿大(尤其是在艾伯塔)、荷属东印度、波斯、秘鲁、委内瑞拉和墨西哥发现了新的油田。这些油田全部被工业化开发。

直到1950年代中为止,煤依然是世界上最重要的燃料,但石油的消耗量增长迅速。1973年能源危机和1979年能源危机爆发后媒介开始注重对石油提供程度进行报道。这也使人们意识到石油是一种有限的原料,最后会耗尽。不过至今为止所有预言石油即将用尽的试图都没有实现,所以也有人对这个讨论表示不以为然。石油的未来至今还无定论。2004年一份《今日美国》的新闻报道说地下的石油还够用40年。有些人认为,由于石油的总量是有限的,因此1970年代预言的耗尽今天虽然没有发生,但是这不过是被迟缓而已。也有人认为随着技术的发展人类总是能够找到足够的便宜的碳氢化合物的来源的。地球上还有大量焦油砂、沥青和油母页岩等石油储藏,它们足以提供未来的石油来源。已经发现的加拿大的焦油砂和美国的油母页岩就含有相当于所有已知的油田的石油。

今天90%的运输能量是依靠石油获得的。石油运输方便、能量密度高,因此是最重要的运输驱动能源。此外它是许多工业化学产品的原料,因此它是目前世界上最重要的商品之一。在许多军事冲突(包括第二次世界大战和海湾战争)中,占据石油资源是一个重要因素。

随着国际原油的持续低迷,多家监测机构表示,截至外盘5月25日,作为我国成品油调价重要标杆的三地原油变化率跌破-4%已成定局,6月国内成品油下调也将成为板上钉钉。业内人士更表示,本轮计价期内国际原油价格大幅下滑,更将导致其他与成品油关联性不是很强的市场,也将无法得到成本支撑,6月整个油品市场可能陷入全面疲软。

石油钻探

【石油钻探揭秘】

原文地址

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石油的形成

石油是由1,000万至6亿年前古代海洋里死亡的微小动植物(浮游生物)残体形成的。这些生物死后,便会沉入海底的沙里或泥里。

随着岁月流逝,生物有机体在沉积层内腐烂了。这些地层内的氧气很少或根本就没有氧气,因此残体被微生物分解为富碳化合物,最终形成有机层。这些有机物质与沉积物混和,形成了细密的页岩或源岩。随着新的沉积层不断沉积,源岩被施加了巨大的压力和热量,这些热量和压力使得有机物质成为了原油和天然气。石油从源岩内流出,积聚在厚度更高、孔隙更多的石灰岩或沙岩(称为贮油岩)中。地壳运动使得石油和天然气被截留在不渗透岩层或盖岩(例如花岗石或大理石)之间的贮油岩内。

这些地壳运动包括:

褶皱——向内挤压的水平运动,使得岩层向上移动形成褶皱或背斜。

断层——岩层断裂,并发生上下相对位移。

尖灭——不渗透岩层被向上压入贮油岩中。

寻找石油

寻找石油是地质学家的任务,地质学家或被石油公司直接雇佣,或被私人公司通过合同雇佣。他们的任务是找到正确的石油开采区——正确的源岩、贮油岩和圈闭。多年以前,地质学家的主要工作是解释地貌、地表岩石和土壤类型,或许还会通过浅层钻井采集一些少量的岩芯样品。现代的石油地质学家还借助卫星图像来研究地表岩石和地形。然而,他们还利用各种其他的方法来寻找石油。比如,可以利用高灵敏度的重力仪来测量地球引力场中的微小变化,这些变化可以寻找到地下流动的石油;还可以利用高灵敏度的磁力计来测量由于石油流动造成的地球磁场内的细微变化;利用被称为嗅探器的高灵敏度电子鼻,他们可以探测到烃类物质的气味。最后(也是最常见的),他们利用地震学的知识,制造出冲击波穿过隐藏岩层,然后对反射回地面的地震波进行分析。

在地震勘测中,制造冲击波的方法包括:

压缩气枪——向水中发射空气脉冲(用于水面勘探)

重击卡车——向地下击入厚金属板(用于陆地勘探)

炸药——在地上钻孔放入炸药(用于陆地勘探)或从船上向外扔炸药(用于水面勘探),然后引爆。

冲击波在地下传播,并被不同的岩层反射回来。反射波的传播速度取决于它们所穿过岩层的类型或密度。人们利用高灵敏度的扩音器或振动探测器来探测冲击波的反射波——水上勘探利用水听器,陆上勘探利用地震检波器。地震学家将对探测结果进行分析,来寻找油汽圈闭区的信号。

虽然现代石油勘探技术要比过去先进很多,但是在寻找新油田时仍然只有10%的成功率。一旦发现一个富油区,其位置在陆地上将用全球定位系统坐标进行标记,水中则用标志浮标进行定位。

确定好地点之后,必须对选定地区进行勘测以确定其边界,此外可能还需要进行环境影响研究。石油钻探必须获取租赁协议、土地使用资格和权利,还要进行法律评估。对于近海地区,还需要确定法律管辖权。

法律问题解决之后,工作队开始着手陆地准备工作:

将陆地打扫干净并铺平,修建交通道路。

因为钻探过程需要水,所以附近必须有水源。如果不存在天然水源,工作队会打一口水井。

工作队会挖掘一个储备池,用来处理钻探过程中产生的岩屑和钻探泥浆。储备池底部会铺设塑料衬层,以保护环境。如果该地区是一个生态易受破坏地区(如湿地或荒野),那么岩屑和泥浆必须在其他地方进行处理——用卡车运走,而不是填入坑内。

陆地准备工作完成之后,还需要挖掘几个钻探孔,为搭建钻塔和钻探主孔做准备。在真正的钻井孔周围挖一个被称为圆井的矩形深坑,圆井在钻孔周围为工作人员和钻井设备提供了一个工作平台。之后,工作人员开始挖掘主孔,通常是利用一个小型钻车,而不是大型钻塔。钻孔的第一部分要比主体部分大一些,也更浅一些,并会铺设大直径的导管。在一旁挖掘一些额外的钻探孔,用来暂时储存设备——这些钻探孔完成之后,就可以运入并架起钻探设备了。

搭建钻塔

根据钻探区与其交通道路之间的距离远近,来决定是利用卡车、直升机还是驳船将设备运到现场。一些在内陆水域工作的钻塔被建在海船或驳船上,因为那里没有可以支撑钻塔的地基(例如湿地或湖泊)。设备到位之后,便开始搭建钻塔。下面是陆地石油钻塔的主要组成系统:

动力系统

大型柴油发动机——燃烧柴油以提供主要的动力来源

发电机——以柴油发动机为动力来提供电力

机械系统——由电机驱动

提升系统—— 用来提升重物;由一个带有大型钢缆轴盘的机械绞盘(绞车)、一个滑轮组和一个电缆接收存储滚筒组成

转盘——钻探设备的一个组成部分

旋转设备——用于旋转钻探

转环——一个大手柄,用来支撑钻柱的重量,使钻柱可以旋转,并对孔口进行耐压密封

转管——四面或六面的导管,将旋转运动传输到转盘或转柱上

转盘或轮盘——利用电机提供的动力来推动旋转运动

钻柱——由钻杆(连接部分,大约10米长)和钻环(直径更大、更重的导管,安装在钻杆周围,由钻头承载其重力)组成

钻头——钻孔机的末端,用来实际切割岩石;会针对不同的钻探任务和岩石构成,在众多形状和材质(碳化钨钢或金刚石)的钻头中选用最适合的一种

套管——安放在钻孔内的大直径混凝土管道,用于防止钻孔塌陷并允许钻探泥浆进行循环

石油学会供图

泥浆在钻孔内循环

循环系统——在压力作用下用泵抽取钻探泥浆(水、粘土、加重材料和化学物质的混合物,用来把钻头上的岩屑带到地表),使之通过转管、轮盘、钻杆和钻环

泵——从泥浆坑中抽取泥浆,并把它抽吸到钻探设备中

导管和软管——连接泵和钻探设备

泥浆回流管道——使泥浆从钻孔中回流

泥浆振动筛——通过振动或者过滤将岩屑从泥浆中分离出来

滑道——将岩屑传送到储备池

储备池——收集从泥浆中分离出来的岩屑

泥浆坑——钻探泥浆进行混合和循环利用的场所

泥浆混合槽——新的泥浆在这里进行混合,随后送入泥浆坑

铁架塔——安放钻探设备的支撑框架;铁架塔必须足够高,以保证在钻探过程中可以向钻探设备上添加新的钻杆部件

防喷装置——高压阀(安装在陆地钻塔下或海床上)用来密封高压钻井管道,并在必要时降低压力以防止发生井喷(即气体或石油不受控制地喷出地表,经常会引起火灾)

工作队搭建起钻塔开始钻探工作。首先,他们在最初的钻孔位置上钻一个表孔,该孔的深度是预定的,要高于人们所认为的石油圈闭区的位置。钻探表孔有五个基本步骤:

把钻头、钻环和钻杆放入孔内。

安装转管和转盘,开始钻孔。

钻孔过程中,循环泥浆不断通过钻杆,并从钻头排出,使得岩屑可以浮出孔口。

随着孔越钻越深,要在钻杆上增加新部件(接头)。

到达预定深度(从几十米到几百米)后,移走(取出)钻杆、钻环和钻头。

到达预定深度之后,必须插入套管并进行固定 ——将套管部分置入钻孔内,以防止钻孔发生塌陷。套管外围设有定位装置,以保证它位于钻孔中央。

负责套管的工作人员将套管放入钻孔中。固井队工作人员利用底塞、水泥浆、顶塞和钻探泥浆通过套管向下灌注水泥。来自钻探泥浆的压力使得水泥浆流经套管,并充满套管外部与钻孔之间的空隙。最后,等待水泥凝固,然后对硬度、位置和完全密封等性能进行测试。

新的钻探技术

美国能源部和石油业都在努力寻找石油钻探的新方法,其中包括水平钻探技术、在生态易受破坏地区进行石油开采以及利用激光技术钻油井。

继续钻探阶段:工作人员进行钻探,然后放置新套管并用水泥进行加固,之后再进行钻探。当泥浆所含的岩屑中出现贮油岩内的油沙时,就达到了最终深度。此时,工作人员将钻探设备从钻孔中移出,然后进行以下几项测试以验证这一发现:

测井——在钻孔内放置电子和气体传感器来测定那里岩石的组成

钻杆测试——在钻孔内放置测压装置,该装置可以显示是否已经到达贮油岩

岩芯取样——采集岩石样品,寻找贮油岩的特征

井喷和火灾

在电影里,会看到钻孔机到达最终深度时发生的油喷(井喷),甚至是火灾。这些都是非常危险的情况,利用防喷装置和钻探泥浆产生的压力(有可能)可以避免这些状况的发生。在大多数油井中,都必须对油井进行酸化或碎裂处理,才能使油流出。

达到最终深度后,工作人员会将油井加以完善以保证石油能够以可控制的方式流入套管中。首先,将打孔器放入油井内的产油深度处。打孔器内装填有炸药,可以在套管上炸开洞孔,从而让石油经此处流出。套管开孔后,向钻孔内放入一根小直径的导管(油管),作为油气流出井外的管道。一种叫做封隔器的装置被安装在油管外部的底端,当封隔器设置为生产状态时,它会发生膨胀,从而在油管外部形成一个密封圈。最后,在油管顶部连接一个被称为采油树的多阀结构,并将其与套管顶部结合在一起。采油树使得工作人员可以控制井内流出石油的流速。

油井完成后,必须让石油流入油井内。如果是石灰石贮油岩,那么通过向油井内注入酸,可以使之通过孔洞流出。酸会使石灰石内溶解出一条可供石油流入油井的通道。如果是沙岩贮油岩,那么可以向油井中注入一种含有支撑剂(沙子、胡桃壳、铝粒)的特殊混合液体,然后使石油通过孔洞流出。来自此种液体的压力使得沙岩内部产生微小的裂缝,因此石油可以流入井内,而支撑剂可以维持这些缝隙的存在。石油流出时,石油钻塔就会从现场拆除,同时安装生产装置来从油井中抽取石油。

钻塔被移走后,将在井口放置一台油泵。

加利福尼亚州资源保护部供图

用泵在钻井中抽油

在泵抽系统中,利用电机带动齿轮箱来移动控制杆。控制杆不断地推拉抛光杆,使之上下移动。抛光杆连在一个抽油杆上,抽油杆又连着泵。该系统推动泵上下移动,从而产生一个吸力将石油从井里抽上来。

在有些情况下,石油可能会因过于粘稠而无法流动。这时工人们会再钻一个孔到达贮油区内,然后在压力作用下注入蒸汽。蒸汽散发的热量会使贮油区内的石油变稀,进而利用压力作用将石油压出井外。该过程被称为原油强化回收。

加利福尼亚州资源保护部供图

石油强化回收

虽然目前正在应用的石油钻探技术众多,并且新的方法不断出现,但是问题仍然存在:我们会有足够的石油来满足需求么?根据目前和未来的石油发现量以及当今的需求量来估计,我们的石油储量只能满足未来63到95年的消耗量。

钻探

工作队搭建起钻塔开始钻探工作。首先,他们在最初的钻孔位置上钻一个表孔,该孔的深度是预定的,要高于人们所认为的石油圈闭区的位置。钻探表孔有五个基本步骤:

把钻头、钻环和钻杆放入孔内。

安装转管和转盘,开始钻孔。

钻孔过程中,循环泥浆不断通过钻杆,并从钻头排出,使得岩屑可以浮出孔口。

随着孔越钻越深,要在钻杆上增加新部件(接头)。

到达预定深度(从几十米到几百米)后,移走(取出)钻杆、钻环和钻头。

到达预定深度之后,必须插入套管并进行固定 ——将套管部分置入钻孔内,以防止钻孔发生塌陷。套管外围设有定位装置,以保证它位于钻孔中央。

负责套管的工作人员将套管放入钻孔中。固井队工作人员利用底塞、水泥浆、顶塞和钻探泥浆通过套管向下灌注水泥。来自钻探泥浆的压力使得水泥浆流经套管,并充满套管外部与钻孔之间的空隙。最后,等待水泥凝固,然后对硬度、位置和完全密封等性能进行测试。

新的钻探技术

美国能源部和石油业都在努力寻找石油钻探的新方法,其中包括水平钻探技术、在生态易受破坏地区进行石油开采以及利用激光技术钻油井。

继续钻探阶段:工作人员进行钻探,然后放置新套管并用水泥进行加固,之后再进行钻探。当泥浆所含的岩屑中出现贮油岩内的油沙时,就达到了最终深度。此时,工作人员将钻探设备从钻孔中移出,然后进行以下几项测试以验证这一发现:

测井——在钻孔内放置电子和气体传感器来测定那里岩石的组成

钻杆测试——在钻孔内放置测压装置,该装置可以显示是否已经到达贮油岩

岩芯取样——采集岩石样品,寻找贮油岩的特征

井喷和火灾

在电影里,会看到钻孔机到达最终深度时发生的油喷(井喷),甚至是火灾。这些都是非常危险的情况,利用防喷装置和钻探泥浆产生的压力(有可能)可以避免这些状况的发生。在大多数油井中,都必须对油井进行酸化或碎裂处理,才能使油流出。

达到最终深度后,工作人员会将油井加以完善以保证石油能够以可控制的方式流入套管中。首先,将打孔器放入油井内的产油深度处。打孔器内装填有炸药,可以在套管上炸开洞孔,从而让石油经此处流出。套管开孔后,向钻孔内放入一根小直径的导管(油管),作为油气流出井外的管道。一种叫做封隔器的装置被安装在油管外部的底端,当封隔器设置为生产状态时,它会发生膨胀,从而在油管外部形成一个密封圈。最后,在油管顶部连接一个被称为采油树的多阀结构,并将其与套管顶部结合在一起。采油树使得工作人员可以控制井内流出石油的流速。

油井完成后,必须让石油流入油井内。如果是石灰石贮油岩,那么通过向油井内注入酸,可以使之通过孔洞流出。酸会使石灰石内溶解出一条可供石油流入油井的通道。如果是沙岩贮油岩,那么可以向油井中注入一种含有支撑剂(沙子、胡桃壳、铝粒)的特殊混合液体,然后使石油通过孔洞流出。来自此种液体的压力使得沙岩内部产生微小的裂缝,因此石油可以流入井内,而支撑剂可以维持这些缝隙的存在。石油流出时,石油钻塔就会从现场拆除,同时安装生产装置来从油井中抽取石油。

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文章标题:石油钻探技术(石油钻探技术终审)

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