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298石油开采石油开采石油开采石油开采一、采油篇1111．石油史话随着人类对石油研究的不断深入，到了20世纪，石油不仅成为现代社会最重要的能源材料，而且其五花八门的产品已经深入到人们生活的各个角落，被人们称为“黑色的金子”，“现代工业的血液”，极大地推动了人类现代文明的进程。世界现代石油工业最早诞生于美国宾西法尼亚州的泰特斯维尔村。一个叫乔治?比尔斯的人于1855年请美国耶鲁大学西利曼教授对石油进行了化学分析，得出了石油能够通过加热蒸馏分离成几个部分，每个部分都含有碳和氢的成分，其中一种就是高质量的用以发光照明的油。1858年比尔斯请德雷克上校带人打井，1859年8月27日在钻至69英尺时，终于获得到了石油。从此，利用钻井获取石油、利用蒸馏法炼制煤油的技术真正实现了工业化，现代石油工业诞生了。中国关于石油的记载要追朔到一千多年前，也是史不绝书，源远流长。早在公元32?92年，东汉历史学家班固所著的《汉书》中写道：高奴，有洧水，可燃。北魏郦道元在《水经注》中作了更详细的记载：“高奴县有洧水，肥可燃。水上有肥，可接取之。”后人又有叫“石漆”、石脂水、石头油。到了宋朝，沈括（1031?1095年）在《梦溪笔谈》中使用了石油这个词并亲自采集油样对石油的产状、性能、用途做了研究：“燃之如麻，但烟甚浓……疑其烟可用，试扫其煤以为墨，黑光如漆，松墨不及也……”沈括的研究揭示了石油不仅可以作为照明用而且可以提炼碳黑。他大胆预测“延川石液者是也，此物后必大行于世，自予始为之，盖石油至多，生于地中无穷。”此后虽然不少学者不断研究和论述，但是中国于石油的开采和应用始终处于原始状态。直到1905年清政府才批准建立“延长石油官厂”并于1907年7月成功打了中国大陆第一口现代油井?延1井并开始炼制煤油。1909年新疆地方政府也筹集30万两白银从俄国购置了提油机和挖油机在独山子打井成功。从此开始了中国现代石油工业的历史。从1907年到中华人民共和国建立，四十多年漫长的岁月中，虽然历届政府都想开采石油，但是由于战乱和政治、经济腐败始终没有重大进展。到1949年全国年产量仅12万吨，原油加工能力17万吨。以新疆独山子油矿为例，新疆和平解放时职工150人，日产原油3～5吨。以至于外国有些专家预测中国是个贫油国。1958年玉门油田年产达到105万吨。同年新疆克拉玛依获得重要发现，这是新中国建立后发现的第一个大油田。1960年大庆油田投入开发，1964年胜利油田、大港油田投入开发。1965年中国石油产品实现自给。随后辽河、中原、华北、四川、长庆、吉林等十几个油田成为重要石油生产基地。1978年全国原油产量突破一亿吨，中国终于摔掉了贫油国的帽子，跻身为世界产油大国。从1958年到1978年，仅仅用了20年的时间，中国就从一个“贫油国”一跃而成为年产亿吨的世界石油大国。这20年是中国石油工业最艰难，也是最富有朝气的迅猛发展时期，将永久地载入历史史册。目前中国从东北到华北、到中原、到西北、到海南，从陆地到海洋建立了几十个石油生产基地。其中大庆、胜利、辽河、新疆为排名前四名的特大型油田。近几年中国海洋石油发展速度也很快，已经成为中国石油发展的新领域。地球表面约71%是海洋。目前海洋石油的勘探开发主要集中在靠近陆地的称之为大陆边缘的部分。大陆299边缘又分为大陆架、大陆坡和大陆隆三部分。大陆架是指水深0～200米的台地部分，面积2300～2800万平方千米。专家预测石油地质储量3000亿吨，约占世界石油总储量的40%。大陆坡是指水深200～300米及可能更深的海洋盆地斜坡部分，位于大陆架外侧边缘，面积4400万平方千米。美国的加里福尼亚州和路易斯安那州的海洋石油就在大陆坡地区。大陆隆为深海区，包括火山山脉，面积约3.5亿平方千米，目前专家对在这个地区找油的前景较为悲观。近海石油的勘探开发已有100多年的历史。1897年美国使用木制栈桥开始了第一次海洋钻井。1920年委内瑞拉搭制了木制平台进行钻井。1936年美国为了开发墨西哥湾陆上油田的延续部分，钻成功第一口海上油井并建造了木制结构生产平台，两年后，于1938年成功地开发了世界上第一个海洋油田。第二次世界大战后，木制结构平台改为钢管架平台。1964?1966年英国、挪威在水深超过100米、浪高达到30米、最高风速160千米/小时、气温至零下且有浮冰的恶劣条件下，成功地开发了北海油田。标志着人们开发海上油田的技术已臻成熟。目前已有80多个国家在近海开展石油商业活动，原油产量占世界石油总产量的30%左右。中国大陆架是世界最宽的大陆架之一，总面积473万平方千米。据有关专家估计仅大陆架石油地质储量约250亿吨，天然气80000亿立方米。中国最早使用平台在海上打井是1963年，用土办法制造了中国第一座浮筒式钻井平台，于莺歌海距海岸4千米处打了三口井。1966年在渤海建立了第一座正式海上平台，同年12月31日渤海第一口探井开钻并于1967年6月14日喜获工业油流，从此揭开了海洋石油勘探开发的序幕。到1994年海上采集地震测线57万千米，打探井363口，发现油气构造88个，获得石油地质储量11.88亿吨、天然气地质储量1800亿立方米，年产量达到了647万吨。目前年产油量2500万吨，年产气量约50亿立方米。海洋石油勘探开发投资大，风险也大，但是由于油藏厚度大、储量丰度高、单井产量高，所以效益也高。当前仅大陆架473万平方千米的领域中，未开垦的处女地就十分广阔，如果再考虑整个大陆边缘，其发展前景更不可限量，因此海洋必将成为中国石油工业发展的新领域。2222．原油及天然气在地下是什么样子？科学家们认为，远古时代的海洋生物死亡后，尸体和泥沙一起沉积在海底，形成“有机淤泥”。后来地壳不断沉降，有机淤泥越埋越深，最后与空气隔绝，加上地层深处的温度、压力的作用，经过复杂的物理、化学变化，逐步转化为石油和天然气。在众多的描写石油工人为祖国贡献石油的文学作品中，常常便用“油海”、“油浪滚滚”这样的词语。那么原油在地下真的像海一样波浪滚滚吗？还是像湖泊一样平静如镜或者像长江、黄河一样川流不息呢？日常生活中，大多数人使用过砂轮，当人们把少许水喷洒到砂轮上，会发现水立即渗入到砂轮中。众所周知，砂轮是由石英砂和胶结剂粘合而成。地下储集原油及天然气的大多数地层就像砂轮一样，也是由石英砂、长石等砾石与钙质或粘土在高温高压下胶结起来的岩石，地质上称这种岩石为砂岩。砂岩存在众多的、连通的孔隙，通常原油及天然气就储存在这些孔隙之中，如同水能储存在砂轮中一样。也有不少油层是石灰岩，石灰岩非常致密基本上没有孔隙，但由于地壳运动或水的冲刷，却有非常多的微裂缝和大大小小的溶洞。原油及天然气也能储集在这些微裂缝和溶洞中。石油工作者一项主要工作就是采用各种技术手段，把储集在孔隙中、微裂缝中的原油和天然气挤压出来，一点一滴地汇集到油井，通过油井采集到地面上来。天然气也是储存在这些地下岩层的孔隙、微裂缝、孔洞中，有的和原油同时存在，有的300单独存在。天然气的主要成分是甲烷，其余为不同含量的乙烷、丙烷及二氧化碳、氮气、硫化氢等。地下的天然气，在高温高压的作用下，其形态有些是溶于原油里，有些储存于油藏的顶部，还有些地层只有天然气没有石油。随着压力的降低溶于原油里的天然气也将逐步分离出来变成气体。天然气是一种清洁、便捷的燃料，能有效提高人们的生活质量。3333．油井——油层与地面的通道人们为了取得地下水开凿了水井。水井实际是水层与地面的通道。石油和天然气埋藏在地下的油气层中，要把它开采出来，也需要在地面和地下油（气）层之间建立一条油气通道，称为油井。油井比水井复杂得多，主要由三部分组成，即井筒、完井结构和井口装置。井筒由多层同心钢管并经水泥固结后形成。油井中下入的第一层管子叫导管，其作用是建立最初的钻井液循环通道保护井口附近的地表层；油井中下入的第二层管子叫表层套管，一般为几十至几百米，其作用是封隔上部不稳定的松软地层和浅水层；油井中下入的第三层套管叫技术套管，是钻井中途遇到高压油、气、水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时，为保证钻井能钻到设计深度而下的套管；油井中下入的最内层套管叫油层套管，油层套管的下入深度取决于油层深度和完井结构。其作用是封隔油、气、水层，建立一条供长期开采油、气的通道。以上各层套管都要用水泥与地层固结在一起，并与井口装置连接起来，形成永久性通道。正常采油生产时还要再下入油管，以便携带抽油泵、各种工具进入井内并通过油管将油气导出。下入钢管后，仅仅建成了井眼，通道还不完善，还需要完井。完井是为满足各种不同性质油气层的开采需要，而选择的油、气层与井底的连通方式和井底结构。裸眼完井法：是指在油层部位不下入套管，整个油层完全裸露，油层与地面通过油井直接连通。农村水井常用此方法。射孔完井法：是目前油井完井中应用最多的一种方法，用一种特殊的枪对准油、气层，射穿套管和水泥环并进入地层一定的深度，使油气通过射开的孔眼流入井筒，实现油层与井筒连通。贯眼完井法：是指钻穿油气层后，把带有孔眼的套管下到油气层部位，油气从地层经过孔眼流入井筒。砾石筛管完井法：是在油层部位下入绕丝筛管，然后在筛管与井壁之间充填一定粒度砾石，油气经过筛管、穿过砾石层流入井筒。井筒一旦和油气层连通后，就会处于高压状态，因此还必须有一套能控制和调节油气生产的设备，这套设备就叫做井口装置。主要由套管头、油管头和采油树组成，其作用是控制油气的流动。套管头位于整个采油树的最下端，把井内各层套管连接起来，使各层套管间的环形空间密封不漏；油管头是安装在套管头上面，其作用是悬挂井内的油管，并密封油管和油层套管之间的环形空间。目前普遍采用顶丝法兰悬挂法，即在套管四通上安装一个顶丝法兰，顶丝法兰内有一上大下小的锥形通道。油管悬挂器也是一个锥形体，上带密封圈，在全井筒油管重量的拉力下，油管悬挂器牢牢地坐在顶丝法兰的座里。顶丝的作用是防止井内压力太高时将油管柱顶出。采油树，有人认为是一棵树。其实是业内对井口装置约定俗成的称谓，最早因其形似圣诞树而得名。它由闸门、四通、油嘴等组成。其作用是通过开启或关闭闸门及调节油嘴的大小，来调节油气井生产并与地面集油管线连接。3014444．石油是怎么采集到地面上来的？????兼谈自喷采油很早很早以前，人们用最简单的提捞方式开采原油，就像用吊桶在水井中提水一样，用绞车把原油从油井中提取上来。但这种方法只适用于油层非常浅、压力很小、产量很低的油井。如1907年中国延长油矿的延1井，井深81米，日产油1～1.5吨。1911年打的延2井，井深157米，日产油100千克。当时都是用转盘绞车把原油从油井中提捞上来的。随着石油工业的发展，越来越多产量高、油层埋藏很深的油田被发现，原来那套人工提捞的方法无法在这些油井上使用，所以逐渐被淘汰，自喷采油和各种人工举升采油的方法应运而生。一口油井用钻井的方法钻孔、下入钢管连通到油层后，原油就会像喷泉那样，沿着油井的钢管自动向地面喷射出来。油层内的压力越大，喷出来的油就越快越多。这种靠油层自身的能量将原油举升到地面的能力，称为自喷，用这种办法采油，称为自喷采油，常发生在油井开发的初期。那么油井为什么会自喷呢？石油和天然气深埋于地下封闭的岩石构造中，在上覆地层的重压下，它们与岩石一起受到压缩，从而集聚了大量的弹性能量，形成高温高压区。当油层通过油井与地面连通后，在弹性能量的驱动下，石油、天然气必然向处于低压区的井筒和井口流动。这就像一个充足气的汽车轮胎一样，当拔掉气门心后，被压缩的空气将喷射而出。油层与油井的沟通一般情况下靠射孔完成。射孔是用特殊的枪和子弹把套管、水泥环、油层射开。一旦射孔完成，就像拔掉了封闭油层的气门心，油气将通过油井喷射到地面。302需要给油层补充能量，如注入水或注入天然气等，增加油层的压力，以延长油井的自喷期。当通过注水、注气仍不能满足油井的自喷条件时，人们将采用特殊的机械装置将原油从井底抽吸出来，这就是人工举升采油方法。5555．什么是人工举升采油？随着油田的不断开发，地层能量逐渐消耗，油井最终会停止自喷。由于地层的地质特点，有的油井一开始