石油工程基础学习总结

石油工程基础学习总结 在本学期的专业选修课中，我选修了《石油工程基础》这门课。通过老师的精心授课和自己的努力学习，我作为一名非石油专业的学生，对石油工程的相关知识有了深入的了解，扩大了我的知识面。也为我们应用化学的学生以后就业，特别是石油方向，提供了很好的基础。

石油工程主要为开采具有工业储量的石油，天然气资源提供技术基础。石油工程学本身具有广泛的基础，充分吸收了工程学、地质学、数学、物理学、化学、经济学和地质统计学的基础知识。作为工程学的一个分支，石油工程的特殊之处在于设计的基础来源于对生产动态的观察结果和由非常有限的岩样分析所得的油藏特征。石油工程不同于其他工程学科，油藏不可能被设计成能够实现某一特定任务的目标，不过，对于尚未完全探明的天然油藏，只要认为有一定的商业价值（国内常讲工业价值），就可开采其相当部分的储量。经过一段时间的开发，人们积累了产油量和更多有关油藏的资料后，就可以改进开采方式，以采出更多的油，取得更好的经济效益。 油气开发的基本目的：尽可能多的开采出地层深处的油、气资源。提高采收率，降低成本。 采油原理：当通过钻井、完井射开油层时，由于井中的压力低于油层内部的压力，在井筒与油层之间就形成了一个指向井筒方向的压力降。在原始条件下，油层岩石与孔隙空间内的流体处于压力平衡状态，一旦钻开油层，这种平衡就被破坏。这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀，其相应体积的原油就被驱向井中。如果地层压力足够的话，就可将原油举升到井口以上，形成自喷采油；如果地层压力不能将原油举升到井口，那么就需要借助某些人工举升的办法采油，或者向油层中注入某种流体提高地层压力，使油井生产能量有所改善。 有的油藏经过一个时期自喷采油又转入人工举升，这主要决定于油藏本身的能量，也就是地层压力的高低。随着采出原油的增多，地层压力逐渐下降，油井就会出现停喷时就要利用人工举升办法采油。 采油方法通常是指把流到井底的原油采到地面所用的方法，基本上可分为两大类：一类是依靠油藏本身的能量，使原油喷到地面，叫做自喷采油；另一类是借助外界能量将原油采到地面，叫做人工举升采油或者叫做机械采油。一般情况下，天然能量不足的油田，有的没有自喷能力，有的即使有自喷能力，但自喷期限较短，只有1年左右的时间，最多的也不过3~5年，而一个油田的生产年限要延续20年至30年以上，因此，油层中的原油大部分是靠人工举升方式采出来的。人工举升采油包括：气举采油、抽油机有杆泵采油、潜油电动离心泵采油、水力活塞泵采油和射流泵采油等。 一、油田开发，就是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的油田，按照国家对原油生产的要求，从油田的实际情况和生产规律出发，制定出合理的开发方案并对油田进行建设和投产，使油田按预定的生产能力和经济效益长期生产，直至开发结束的全过程。一个油田的正规开发一般要经过三个阶段：(1)开发前的准备阶段，包括详探、开发试验等；(2)开发设计和投产，其中包括油藏工程研究和评价、全面部署开发井、制订完井方案和注采方案以及方案的实施；(3)方案的调整和完善。 二、钻井方法： 顿钻钻井法：顿钻钻井法又叫冲击钻井法，是我们的祖先发明的，古书记载：十一世纪，就已比较完善了，欧洲是在十九世纪才开始这种方法钻井。钻头用钢丝悬吊，周期地将钻头提到一定的高度后，再释放以向下冲击井底，将井底岩石击碎，使井眼向下加深。在不断冲击的同时，向井内注水，使岩屑、泥土混合成泥浆水，当井内岩屑积累一定量时，将钻头自井内提出，下入捞砂筒捞出井内的泥水浆，使新的井底暴露出来，然后继续下入钻头冲击钻井，这样交替进行。 旋转钻井法：①地面动力转盘旋转钻井法：工作原理是通过转盘将柴油机的垂直旋转，经方向轴或链条变成水平旋转，再带动转盘中的方钻杆转动，将动力传给井内的钻柱和井底的钻头，钻头在一定的压力的作用，旋转来破碎井底的岩石。循环系统提供高压的钻井液，从钻柱中流经钻头，冲洗井底，冷却钻头，并把岩屑带冲离井底带至地面，使钻头能接触新的井底岩石。②井底动力钻具旋转钻井法将转动钻头的动力由地面移到井下，直接加在钻头之上。钻井时，钻柱不旋转，钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压，形成洗井通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩。动力是由电源和地面高压泥浆泵提供的，通过钻柱内孔传递到井下的具有一定功能和压力的冼井液流体或交流电 三、钻井液：各类钻井液中应用最广泛的是粘土与水混合后的悬浮液，所以原来称为泥浆。现在在正规的场合都称钻井液。 钻井液的功用：清洁井底、携带钻屑、悬浮加重剂及岩屑、保护井壁、润滑钻柱，冷却钻头、控制井内高压、将地面功率以水力功率的形式传到井下、保护油气层、减轻钻柱或套管柱的悬重 钻井液的类型：①水基钻井液，水基钻井液以水为分散介质，其基本组分是粘土、水和化学处理剂，这类钻井液发展最早，使用最为广泛。②油基钻井液，油包水乳化钻井液、油基钻井液③气型钻井液，空气钻井液、泡沫钻井液。此外，还有MMH钻井液（正电胶钻井液）、合成基钻井液（简称SBM）、无渗透钻井液体系 四、固井和完井 固井：在钻出的井眼内下入套管，并在套管与井眼之间注以水泥浆，使套管与井壁固结在一起的工艺过程。 固井的目的:①封隔地下各油、气、水层，使互不串通②为井的投产建立生产通道③封闭暂时尚不开采的油气层④保证井自始自终处于人的控制之下，当遇紧急情况需要压井时，不会压裂地层增加问题的严重性。对海洋很重要⑤为安装井口也喷装置创造条件⑥封隔时钻井液要求相互矛盾的地层，如上边层要密度大，下边层要求小时⑦对钻井时遇到的井塌、井漏、高压层等情况，用调速钻井液性能不易解决或不可能留有遗患时，用下套管、油水泥的办法封隔，清除隐患，保证钻井的顺利进行。 油气井完成:针对目的层的地质条件，如有的坚硬，有的易坍塌，有的出砂严重，有的有底水等，所采取的不同的油层部位的井眼结构形式不是完井方法 钻开油气层：①对低层要予以充分保护；②对高压层，也要保护不使生产层受到伤害；③对探井来说，见到油气层后，要立即电测，减少浸泡④采用优质的保护油气层的钻井液，减少对产层的伤害。 完井方法:是指一口井完钻后生产层与井眼的连通方式及井底结构形式。所有完井方法均须满足：①能有效地连通油气层与井眼，油气流入井眼的阻力小；②有效地封隔油气水层，防止互相窜扰；③对不同性质的各油气层，能满足分层开采和管理的要求；④克服油气层井壁坍塌和出砂影响，保证油气长期稳定的生产；⑤能进行压裂、酸化等增产措施，便于参井；⑥工艺简便，速度快，成本低。 后期完井法：①射孔完井：钻开油气层后，下油气层套管至生产层底部固井。然后下入射孔器地油气层部位射孔，穿透套管和水泥环进入地层，使油气能流入井内②尾管射孔完井法，钻至油气层顶部，下入油层（技术）套管，然后再钻开油气层，再在油气层段下入尾管，用射孔的方法与井眼连通，③后勤裸眼完井法，用同一尺寸的钻头钻达油气层，再把套管下到油气层的顶部完井。④贯眼完井法：如同后期裸眼完井法一样，用同一尺寸的钻头钻穿油气层，然后下套管到井底后注水泥固井。油层部位的套管是带孔眼的衬管，只在衬管上部注水泥固井。即在此处的套管外加一个水泥伞，在管内有一个倒置的凡尔，防止水泥流下至油层部位和衬管内。完了后用钻头把套管内的水泥塞钻掉。 先期完井法：①先期裸眼完井法：钻至油气层顶部后，下油层套管固井，然后更换小尺寸钻头钻开油气层，完井后油层部直接与井眼连通，②衬管完井法，同先期裸眼完井法一样，在钻达油气层之前即下套管固井，然后钻开油气层，再下衬管（即带割缝的套管），使缝眼对油气层部位。衬管可以直接承于井底上，适用于薄油气层，衬管情况③砾石（充填）衬管完井法（Gravel Packing）为了防止疏松的油气层出砂，更好地支撑井壁，在上述的衬管与井壁环形空间充填砾石 试油：在油井完成后，在降低井内液柱压力的情况下，把油、气、水从地层中诱到地面上来，并经专门测试取得各种资料的工作，叫试油（气），它是对生产层的油气产量、水产量、地层压力及油气的物理化学性质的测定。 五、自喷采油和气举采油 自喷采油法：油、气同时在井内沿油管向上流动，其能量主要消耗于重力和摩擦力。在一定的油层压力和油气比的条件下，每口井中的油管尺寸和深度不变时，有一个充分利用能量的最优流速范围，即最优日产量范围。必须选用合理的油管尺寸，调节井口节流器（常称油嘴）的大小，使自喷井的产量与油层的供油能力相匹配，以保证自喷井在最优产量范围内生产。为使井口密封并便于修井和更换损坏的部件，自喷井井口装有专门的采油装置，称采油树（见彩图）。自喷井的井身结构见图。自喷井管理方便，生产能力高,耗费小,是一种比较理想的采油方法。很多油田都采取早期注水、注气保持油藏压力的措施，延长油井的自喷期。 气举采油法：将天然气从套管环隙或油管中注入井内，降低井中流体的比重，使井内流体柱的压力低于已降低了的油层压力，从而把流体从油管或套管环隙中导出井外。有连续气举和间歇气举两类。多数情况下，采用从套管环隙注气、油管出油的方式。气举采油要求有比较充足的天然气源；不能用空气，以免爆炸。气举的启动压力和工作压力差别较大。在井下常需安装特制的气举阀以降低启动压力，使压缩机在较低压力下工作,提高其效率,结构和工作原理见图。在油管外的液面被压到气举阀以下时，气从A孔进入油管,使管内液体与气混合,喷出至地面。管内压力下降到一定程度时,油管内外压差使该阀关闭。管外液面可继续下降。油井较深时，可装几个气举阀，把液面降至油管鞋，使启动压力大为降低。 六、机械采油 机械采油：当油层的能量不足以维护自喷时，则必须人为地从地面补充能量，才能把原