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1Unit1Introductiontopetroleumindustry1)Introduction石油工业在我们的日常生活以及其他工业领域扮演着相当重要的角色。石油工业可以主要分成上游部分、中游部分以及下游部分。今天，许多大的石油公司，例如中国石油、中石化、中海油，都在中国开采着地下油藏的大量原油。大多数原油和天然气都是由几百万年前在沼泽和海洋中的植物和动物形成的。这些有机物与小溪和河流中的淤泥沉积在一起。这些沉积最终压实形成了沉积岩石。热量和压力把这些植物和动物中柔软的部分转化成为固态的、液态的和气态的碳氢化合物，也就是我们知道的煤、原油和天然气。随着陆地和海洋的石油工业的快速繁荣，公众的注意力也集中到了石油工业的环境保护问题上来。幸运的是，技术的创新、精心的培训、严格的法规都将让石油工业对人类、动物、土壤、空气和水的污染降低到最小。Swamp:沼泽，湿地Stringent:严格的，必须遵守的2)Threemaincomponentsoftheindustry今天，上游部分包括了超过100家勘探和生产公司以及数百家相关的部门，例如地震和钻井承包商，修井承包商，工程公司和各种科学技术服务公司和供给部门。中游部分包括连接生产和消费领域的油气集输系统。其他的设备将提炼硫和液态天然气，储存石油和天然气产品，并且用卡车、铁路以及油罐车运输产品。下游部分由炼油厂、气体分离设备、原油零售商、服务站以及石油化工公司。Servicerig:修井设备；修井机Utility：n.功用，实用；a.实用的；多用途的3)Findingoilandnaturalgasa)Exploration-thesearchforpetroleum一个圈闭应该包含三个要素：多孔油藏岩石来聚集石油和天然气—典型的岩石有：砂岩、石灰岩和白云岩。上覆不可渗透岩石来阻止油气的逃逸。油气的生油岩—典型的有黑色的似蜡的页岩。Paleontologist:古生物学家Waxy:似蜡的，光滑如蜡的b)Seismicsurveys在地震测试中，地球物理勘测队的员工将在地面铺设一条或者几条金属的敏感接受仪，被称为震波接受仪。接着将在地面制造爆炸或机械震动。震波接受仪将记录从岩层不同深度反射回来的地震波能量。为了减小对环境的影响，许多承包商今日石油的石人工地震的方法，实用一个沉重的震动的工具发射能量到地下。如同石油工业的其他部门一样，勘探工作者们已经采用了更高环境标准的地震测试。例如，改进后的不使用或者使用更窄的金属截线可以减少对森林中土壤、水、植物以及野生动物的不良影响。在其他的敏感区域，如山地，地震测试队员们使用直升机或者马匹来限制地面的干扰。在海上勘探中，空气枪用压缩空气来代替炸药，这是一种更好更安全的能量来源，同时也可以最大限度地减少对海洋生物的影响。海上的舰船将记录从拖拽着的一大批海洋检波器反射的能量。在浅水区，海洋检波器可以铺设在海床上。2Cutline：截线Vessel：容器，船舰Tow：拖，拉，拽Arrayof：一大批Dynamite:炸药Hydrophone：海洋检波器4)Drilling钻井工程师们将把理论和残酷的经济现实联系起来。甚至当一口开发井正好位于两口生产井之间的时候，仍然有什么也勘测不到的风险，同时也可能取得出人意料的成功。这种赌注在位于未开发区域的野猫井的时候更加明显。Stake:赌注基本的钻井过程是很简单的。在一串的管柱下面旋转的金属钻头将在岩石上钻一个洞。钻机有许多种类型。最小的是直立在卡车上的修井机，最大的是安装在轮船或者海洋平台的。有些是特别安装来用于含酸气井的勘探的，以及斜井、水平井的钻井的。总体的规律是，钻机越大，钻井的深度就越深。大约一口井直接雇用的人员是75人，尽管只有4人到7人是随时在钻机上值班的。具体的人数可以在相当大的范围变化，这个取决于待钻井的类型。1)Producingoilandnaturalgasa)Production-recoveryresources当钻井确定了油气藏的位置之后，承包商的生产部门将接受管理将油气资源举升到地面的任务。石油不是如同地下湖的那样储存在地下的。而是油气储存在沉积岩石的孔隙和裂缝中，如同海绵中的水一样。在成熟的生产区域，从老井中开采出更多的原油是一项重要的工作。在新的生产区域，用尽可能低的成本生产出更多的原油也是一个关键的挑战。b)Oilrecoverymethod在一次采油中，最初的采油方法就是利用油藏压力或者泵举的方法。大多数幽静今天都是用的泵举。许多方法可以提高一次采收率。最常用的方法是钻加密井，这样在同一个油藏区域就有更多的井，因此原油达到井筒之前就不需要在岩石中流动更远的距离。定向井经常用来钻加密井。在同一个平台可以钻多口定向井。水平井可以让井筒暴露在更大面积的含油层中，从19世纪80年代末就开始应用，来提高产量和提高采收率。c)Processing-makingmarketablecommodities大多数的原油和天然气在推向市场之前都需要一些炼制过程来去除一些不需要的组分。在上游部分，炼制设备将原油分离成为以下几种主要的销售产品：原油，液态的碳氢化合物。可供销售的天然气，主要由最简单的碳氢化合物分子甲烷组成。液态天然气，重一些的碳氢化合物，包括有乙烷、丙烷、丁烷。凝析油，液态的碳氢化合物，来自炼制天然气的过程。硫，来自炼制天然气的过程，一般液态或者颗粒、饼状，使用卡车或者火车运输。d)Gasprocessing消费者购买的天然气几乎全部是由最简单的碳氢化合物甲烷构成的。在气藏中，甲烷通常是和其他重一些的碳氢化合物混合在一起的，例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷，以及水蒸气，在酸气中的硫化氢等，以及二氧化碳、氮气和其他气体。2)Movingoilandnaturalgas3Transportation-movingandsellingproducts石油和天然气一般都位于偏远的地区。供给和需求方是用管线连接在一起的。有些管道是直径大于1米的金属道，而另外的塑料管道只有几十厘米。他们的分配系统和公路、高速公路或者电力设备一样复杂。然而，管道大多数是看不见的，埋在地下一米深左右。管道分为以下的几大类型：集输管网将原油和天然气从井筒运输到炼制工厂和传输设备。输油干线将原油、天然气、和炼制的石油产品运输到炼油厂和石油化工企业，有一些输油干线把炼制产品输送到消费者。气体传输系统将把生产区域的高压天然气输送到消费区域。地方的输送公司把天然气以低压输送给家庭用户和商业用户。3)Usingoilandnaturalgasa)Refiningandpetrochemicals-manufacturingmolecules石油分子是由各种各样的尺寸和形态的碳氢链组成的。天然气中的甲烷是最简单和最小的分子。与此对应的是在沥青中的分子就结构很复杂、链长也很巨大。这些碳氢分子在炼油厂和化工厂将被分类、分裂、重排和混合。在那里，它们将变成大量的产品，从汽油到合成橡胶。b)Aversatileenergysource石油工业的存在是因为人们已经习惯了石油产品带给人们的各种好处，例如方便、廉价的运输，温暖的房间和成千上万的合成材料。这些是由产品已经改变了我们今天的生活方式。石油和其衍生出来的产品已经渗透到我们生活的各个角落。Unit2Geologyandreservoirtraps1)IntroductionP24在石油工程中，工程师必须知道油藏是怎样的，石油是如何形成的，流涕在油藏中是如何流动的。地质在石油勘探中扮演者主要的角色。石油工程专业的学生应该学会辨认不同的圈闭类型，这些圈闭是油气储集的地方。钻井产生的岩屑和岩芯为石油勘探和开发提供了重要的信息。实验室对岩屑的分析将提供油藏岩石的具体物理性质参数。根据实验室的结果，石油工程师就可以对开发油藏做出决策。2)FormationofasedimentarybasinP24~25石油通常是在沉积盆地被发现的。沉积盆地是地壳的凹陷区域，这里曾经有微小的植物和动物生活过，并且和小溪河流中的淤泥沉积在一起。这些沉积最终被压实形成了沉积岩。地球的寿命大约有四十五亿年。生产油气的最早沉积一般是在5.6亿年前形成的。3)Originsofoilandgas地球不是我们想象的那样固定不变的。实际上地球是一个由固态岩石和熔融的流体组成的不断缓慢移动和改变的球体。例如，南美洲就在以指甲生长速度在飘移远离非洲。地震和火山就是地球不稳定和不断改变的例证。地壳被分为无数的地质构造板块。这些板块互相推挤、不断上升下降、倾斜、滑动、卷曲、崩塌，分离又融合。结果，在古老海底的沉积可以在高山顶被发现。实际上，珠穆朗玛峰就是这样形成的。在五亿年的时候，光合作用就让地球上存在生命。植物吸收太阳的能力并且把二氧化碳和水转化成氧气和碳水化合物，如糖、淀粉和纤维素。这些碳水化合物以及其他的有机物最终在地面、溪流、湖泊和海洋生存下来。当这些有机物埋藏更深的时候，温度和压力将它们转化成固态的、液态的和气态的碳氢化合物，就是熟知的矿物燃料煤、原油或者天然气。石油通常是由海洋的植物和动物形成的，主要是藻类，它是在至少一百万年的地下在4温度是50-150度之间的“煮”出来的。天然气在很大的温度和压力变化范围内，可以由几乎所有的海洋或者陆地的有机物形成。由于上覆岩层的重力作用和压力，原油和天然气很少停留在形成它们的生油岩层里。而它们将在地下沉积岩层中运移，一直到它们逃逸到地面或者被低渗透的隔层阻隔为止。世界上被发现的大多数石油都是在相对低渗的多孔岩石中被圈闭起来的。这些油藏通常离生成地都有很远的距离。当碳氢化合物运移到地面的时候，就形成了油苗。长此以往，就有大量的碳氢化合物逃逸到大气中。流动水也可能冲刷掉碳氢化合物。有时候只有较轻、易挥发的组分运移了，剩下的就是较重的原油。1)Lookinginsiderocks一个勘探工作者应该掌握很好的理论知识或者拥有直觉，为何一个区域会含有油气。第一手的露头地质资料以及地表特征有时可以帮助确认最基本的要求：必须有沉积岩石，在沉积盆地中有潜在的油藏和含油层。在盆地中，勘探者的第一步就是检查这个区域所有已知的信息。其中应该包括：学术论文，地面地质观察，来自机构的已经钻取的井资料，和邻近区域或者相似区域的先前勘探结果。地质学家可以鉴别这些结构、构造、新沉积盆地的厚度和深度，他们通过测量通过和从沉积层反射回来的地震波的时间来获得。2)Cuttingsandcore以前的钻井资料为勘探家提供了很重要的信息。当一口井钻好之后，小的岩石碎片称为岩屑就被钻井液携带到地面。这些碎屑就是钻井的时候钻头研磨地层的碎片。地质学家、地球物理学家、孢粉学家-研究孢粉和小化石的科学家，将检查这些碎屑，得出地层的年代、化学组成、孔隙度、渗透率和其他的物性。更大更连续的圆筒状的岩样称为岩芯，可以用一种特别的取芯钻头获得。尽管取芯会增加成本，但是实验室分析、观察岩样将提供这个沉积盆地的详细地很有用的具体数据，岩石和岩石中流体的组成以及物性资料。即使一口井没有钻遇商业上有价值的油气层，它仍然可以提供很有用的地下岩石和构造资料。这些将帮助勘探家门对比一些对应岩层的地震图片，可以为下一次的成功提供参考。3)Commonpetroleumtraps最常见的石油圈闭如图所示。在一个典型的圈闭中，气体是以“气顶”的形式位于“油腿”上方，聚集在油藏的顶部的，而油又是位于饱和水上部的。这是因为天然气比石油轻，石油又比水轻。然而，在油藏的有些地方，三种流体是混合的。孔隙度是岩石容纳油和气的能力，如同水储存在海绵中一样。渗透率表征了流体通过岩石的难易程度。Unit3CrudeOilandNaturalGas1)Definitionandclassification原油的定义为“在地下油藏状态下是液态，在大气压下通过地面分离设备保持液态的碳氢化合物的混合物”。表观上原油的颜色是在黄色、绿色、棕色和深棕色以及黑色之间变化的。原油在性质上是油性的并且粘度变化范围很大。原油在地面