石油工程概論

1、石油工程概論中國石油大學(xué)（北京）一、綜述題1.闡述井身結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容，說出各內(nèi)容所包括的具體知識，并畫出基本的井深結(jié)構(gòu)圖。知識點提示：井深結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容包括套管的層次、各層套管下入深度、相應(yīng)的鉆頭直徑、套管外水泥返高等，請詳細(xì)列出各內(nèi)容所包含的具體內(nèi)容，并畫出簡單的井深結(jié)構(gòu)圖。答：井身結(jié)構(gòu)是指由直徑、深度和作用各不相同，且均注水泥封固環(huán)形空間而形成的軸心線重合的一組套管與水泥環(huán)的組合。包括井中套管的層數(shù)及各種套管的直徑、下入深度和管外的水泥返深，以及相應(yīng)各井段鉆進所用鉆頭直徑。井身結(jié)構(gòu)是鉆井施工設(shè)計的基礎(chǔ)。（一）井身結(jié)構(gòu)的組成及作用井身結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管和各層套管外的

2、水泥環(huán)等組成。1.導(dǎo)管：井身結(jié)構(gòu)中下入的第一層套管叫導(dǎo)管。其作用是保持井口附近的地表層。2.表層套管：井身結(jié)構(gòu)中第二層套管叫表層套管，一般為幾十至幾百米。下入后，用水泥漿固井返至地面。其作用是封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。3.技術(shù)套管：表層套管與油層套管之間的套管叫技術(shù)套管。是鉆井中途遇到高壓油氣水層、漏失層和坍塌層等復(fù)雜地層時為鉆至目的地層而下的套管，其層次由復(fù)雜層的多少而定。作用是封隔難以控制的復(fù)雜地層，保持鉆井工作順利進行。4.油層套管：井身結(jié)構(gòu)中最內(nèi)的一層套管叫油層套管。油層套管的下入深度取決于油井的完鉆深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油氣層頂部100150米。其作用封隔油

3、氣水層，建立一條供長期開采油氣的通道。5.水泥返高：是指固井時，水泥漿沿套管與井壁之間和環(huán)形空間上返面到轉(zhuǎn)盤平面之間的距離（二）相關(guān)名詞及術(shù)語1.完鉆井深：從轉(zhuǎn)達盤上平面到鉆井完成時鉆頭所鉆井的最后位置之間的距離。2.套管深度：從轉(zhuǎn)盤上平面到套管鞋的深度。3.人工井底：鉆井或試油時，在套管內(nèi)留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是從轉(zhuǎn)盤上平面到人工井底之間的距離。4.水泥塞：從完鉆井底至人工井底的水泥柱。 2002年12月29日，渤海四號平臺在印尼SURABAYA海域KE38-1井的12-1/4”井眼鉆進作業(yè)中，鉆至井深4169ft。此時正好35柱鉆桿鉆完，劃眼過程中各種參數(shù)正常。17:54停泵，開

4、始接立柱，17:59分立柱接完后，井口兩名鉆工提出卡瓦。18:00開泵泵入稠泥漿，當(dāng)?shù)劂@工KAREL在蓋轉(zhuǎn)盤鉆桿防磨板時發(fā)生井噴，轉(zhuǎn)盤小補芯和鉆桿防磨板瞬時飛出，領(lǐng)班立即停泵，關(guān)閉上閘板防噴器，發(fā)出警報。觀察套壓，1400psi，鉆桿壓力0psi（鉆具內(nèi)有單流閥）。隨后進行壓井作業(yè)。于此同時，電器人員切掉鉆臺附近電源，機艙啟動消防泵，平臺進入井噴應(yīng)急狀態(tài)。經(jīng)提高壓井泥漿比重從8.5PPG至9.4PPG將井壓住，恢復(fù)作業(yè)。危害：某鉆工的右手掌被飛出的轉(zhuǎn)盤小補芯擊傷。事故原因：1、預(yù)計高滲地層提前500ft，未預(yù)測到存在高壓層；2、直至接立柱前的鉆進中未發(fā)現(xiàn)任何井涌顯示，使人員產(chǎn)生麻痹； 3、泥漿

5、比重偏低，8.5至10.1PPG；4、氣測人員發(fā)現(xiàn)異常，但沒有通知鉆臺和監(jiān)督；5、接立柱時由于停泵后，返出流量計被堆積巖屑墊高，不能回零，因此給溢流的判斷造成失誤。6、轉(zhuǎn)盤小補芯沒有鎖銷,造成被強大的井噴流體頂出。造成的危害：延誤工期，并且某鉆工的右手掌被飛出的轉(zhuǎn)盤小補芯擊傷。預(yù)防措施：1、經(jīng)常調(diào)校井口返出流量計，避免判斷失誤；2、提高人員的井控意識，接立柱時安排專人觀察井口返出，增強防范手段；3、要求氣測人員將鉆井參數(shù)的異常變化及時通知鉆臺；4、在平臺范圍內(nèi)展開學(xué)習(xí)討論，同時加強井噴應(yīng)急程序的訓(xùn)練。中國石油的二次開發(fā)是一項戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程,是“油田開發(fā)史上的一場革命”,是近期主要任務(wù)之一。經(jīng)

6、初步研究,中國石油二次開發(fā)一期工程預(yù)計增加可采儲量9.1億噸。所謂油田二次開發(fā),是指當(dāng)油田按照傳統(tǒng)方式開發(fā)基本達到極限狀態(tài)或已接近棄置的條件時,采用全新的概念和新的“三重”技術(shù)路線,對老油田實施二次開發(fā),重新構(gòu)建油田新的開發(fā)體系,實施再開發(fā),大幅度提高油田最終采收率,最大限度地獲取地下油氣資源,并實現(xiàn)安全、環(huán)保、節(jié)能、高效開發(fā)。簡言之,二次開發(fā)的對象是“老油田”,條件是“傳統(tǒng)的方式開發(fā)基本達到極限狀態(tài)或已接近棄置的油田”,觀念是“全新的”開發(fā)觀念,中心工作是“重新構(gòu)建油田新的開發(fā)體系”,目的是“大幅度提高油田最終采收率”,最大限度地獲取地下油氣資源,效果體現(xiàn)在“安全、環(huán)保、節(jié)能、高效開發(fā)”上。

7、老油田二次開發(fā)的根本宗旨是建設(shè)“科技油田、綠色油田、和諧油田”,其思路也可以擴展到老氣田上二次開發(fā)與傳統(tǒng)的開發(fā)相比，其最大變化和最大難點，就是要面對已開發(fā)了20年以上的老油田，而這些油田剩余油高度分散，油水關(guān)系及其復(fù)雜，總體上表現(xiàn)出“兩低”、“雙高”和“多井低產(chǎn)”的極難特點。要采用不同于傳統(tǒng)的開發(fā)理念，才能走出油田開發(fā)的新路。遼河、克拉瑪依、玉門等油田“二次開發(fā)試點”的初步成果表明:二次開發(fā)可在老油田分批次逐步推廣,是老油田再生的一條全新出路;二次開發(fā)可以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。初步預(yù)測中國石油二次開發(fā)一期工程可增加可采儲量9.1億噸(約合66.43億桶),按油價80美元/桶計算,可實現(xiàn)產(chǎn)值416

8、08億元;按照2006年的納稅方法計算,可為國家創(chuàng)造稅收18376億元?！岸伍_發(fā)”還可以從根本上改變目前老油田的開發(fā)面貌，提高采收率并創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值，是當(dāng)前中國石油油田開發(fā)的一項戰(zhàn)略性的舉措，同時，也是一項戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，對于中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，實現(xiàn)“小康社會”目標(biāo)，極具資源保障的戰(zhàn)略意義。老油田是個寶，老油田“煥發(fā)青春”是當(dāng)今國際石油行業(yè)的熱門課題，國外公司在老油田的投入約占開發(fā)投資的70以上，以實現(xiàn)老油田的長時間可持續(xù)開發(fā)。老油田采收率超過70%已經(jīng)不是神話，大慶油田、峽灣油田、克恩河油田已經(jīng)接近證實。石油工程學(xué)的基礎(chǔ)是十九世紀(jì)九十年代在加利福尼亞建立的。當(dāng)?shù)仄赣昧艘恍┑刭|(zhì)學(xué)家來探

9、查每口油井中產(chǎn)油區(qū)與水區(qū)之間的聯(lián)系，目的是防止外部水進入產(chǎn)油區(qū)。從這時開始，人們認(rèn)識到了在油田開發(fā)中應(yīng)用技術(shù)的潛力。“美國采礦與冶金工程師學(xué)會”(AIME)于1914年成立了石油技術(shù)委員會。1957年，AIME改名為“美國采礦、冶金和石油工程師學(xué)會”。石油工程是對石油資源進行開發(fā)、使用、研究的一種系列工程，主要針對油氣田的工程建設(shè)，如油氣鉆井工程、采油工程、油藏工程等，下面就三大工程談一下自己的認(rèn)識。一、對鉆井工程的認(rèn)識鉆井是石油工業(yè)的龍頭，鉆井工程是油氣勘探開發(fā)的主要手段，鉆井工程的實施對于油氣勘探開發(fā)的成敗起著決定性的作用。作為勘探開發(fā)的重要一環(huán)，合理的鉆井工藝、適用的鉆井技術(shù)和完井方法是

10、提高油氣勘探成功率、發(fā)現(xiàn)油氣田、提高產(chǎn)量、提高采收率，推動并實現(xiàn)油氣田勘探開發(fā)經(jīng)濟目標(biāo)的重要保證。（一）石油鉆井是指利用專業(yè)設(shè)備和技術(shù)，在預(yù)先選定的地表位置處，向下或一側(cè)鉆出一定直徑的孔眼，一直達到地下油氣層的工作。（二）從鉆井發(fā)展過程來看，鉆井方式主要有四種：人工掘井、人工沖擊鉆、機械頓鉆、旋轉(zhuǎn)鉆。（三）鉆井施工工序主要包括：鉆前施工、鉆井施工、完井施工。（四）鉆井新技術(shù)主要包括：1、定向井、水平井、大位移井技術(shù)；2、分枝井技術(shù)；3、深井、超深井、特超深井；4、深海鉆井；5、欠平衡鉆井技術(shù)；6、小井眼鉆井技術(shù)；7、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)；8、撓性連續(xù)管鉆井技術(shù)；二、對采油工程的認(rèn)識采油工程是油田開

11、采過程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過生產(chǎn)井和注入井對油藏采取的各項工程技術(shù)措施的總稱。它所研究的是以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計方法及實施技術(shù)。采油工程的任務(wù)是通過一系列可作用于油藏的工程技術(shù)措施，使油、氣流入井底，并高效率地將其舉升到地面進行分離和計量，其目的是經(jīng)濟有效地提高油井產(chǎn)量和原油采收率。采油方法是指將流入井底的原油采到地面所采用的工藝方法和方式。采油方法分為自噴采油和人工舉升采油。自噴采油是利用油層本身的能量將原油舉升到地面的方式。人工舉升采油主要包括：氣舉采油、有桿泵采油和無桿泵采油氣舉采油是利用從地面向井筒注入高壓氣體，將原油舉升至地面的一種人工舉升方式，該方

12、式主要適用于高產(chǎn)量的深井、油氣比高的油井、定向井和水平井。有桿泵采油：由抽油機、抽油桿、抽油泵和其它附件組成。抽油機包括游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩種。其工作原理是：工作時動力設(shè)備將高速旋轉(zhuǎn)運動通過減速箱傳遞給曲柄，帶動曲柄低速旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿帶動游梁作上下擺動，掛在驢頭上的懸繩器通過抽油桿帶動井下深井泵作上下往復(fù)運動，把原油抽到地面。無桿泵采油：電潛泵電動機和泵一起下入油井內(nèi)液面以下進行抽油的井下采油設(shè)備。增產(chǎn)措施：水力壓裂、酸化、酸化壓裂。水力壓裂是用壓力將地層壓開一條或幾條水平的或垂直的裂縫，并用支撐劑將裂縫支撐起來，減少油氣的流動阻力，溝通油、氣、水的流動通道，從而達到增產(chǎn)增注的目的；酸化是利用酸液溶解巖石中的所含鹽類物質(zhì)的特性，擴大近井地帶油層的孔隙度，提高地層滲透率，改善油氣流動狀況，以增加油氣產(chǎn)量的一種增產(chǎn)措施；酸化壓裂是依靠酸液對裂縫壁面的不均勻溶蝕產(chǎn)生的一定導(dǎo)流能力。三、對油藏工程的認(rèn)識油藏工程的主要內(nèi)容：研究油藏內(nèi)流體性質(zhì)和流體運動規(guī)律的方法。一般包括油層物理、油氣層滲流力學(xué)、試井解釋、數(shù)值模擬、油藏動態(tài)分析方法等。主要包括以下幾個方面：開發(fā)方案設(shè)計、水驅(qū)油理論基礎(chǔ)、開發(fā)動態(tài)分析、油藏動態(tài)監(jiān)測與調(diào)整。最后，石油工程專業(yè)就業(yè)前景堪