海上油氣開采

1、海上油氣集輸工藝流程 因為全海式油氣集輸系統(tǒng)可實現全部油氣集輸任務，本節(jié)就以全海式生產平臺為 例，介紹油氣集輸主要工藝流程及設備。出油氣集輸生產包括油氣水分離、原油 處理、天然氣處理、污水處理等主要生產項目。一、油氣計量及油氣生產處理流程石油是碳氫化合物的混合物，在地層里油、氣、水是共生的，又由于油氣生成條 件各異，因此各油田開采出的原油的組分是不同的。此外，油中還含少量氧、磷、 硫及沙粒等雜質。油氣生產處理的任務就是將油井液經過分離凈化處理，能給用 戶提供合格的商品油氣。原油處理流程示意圖。由于各油田生產出來的油氣組分 和物性不同，生產處理流程也不完全相同，如我國海上生產的原油普遍不含硫和

2、鹽，因此就沒有脫鹽處理的環(huán)節(jié)。有的油田生產的原油不含水就沒有脫水環(huán)節(jié)。 海上原油處理包括油氣計量、油氣分離、原油脫水及原油穩(wěn)定幾部分。由于海上 油田普遍采用注水增補能量的開采方法 因此原油脫水是原油處理的主要環(huán)節(jié)之一。（一）油、氣分離及油、氣計量油、氣分離原理及流程原油和天然氣都是碳氫化合物。天然氣主要由甲烷和 含碳小于5個的烷烴類組成。它們在常溫、常壓下是氣態(tài)。原油是由分子量較 大的烷烴類組成，在常溫下是液態(tài)。在油層里由于高溫、高壓的作用，天然氣溶 解在原油中。在原油生產和處理過程中，隨著壓力不斷降低，天然氣就不斷從原 油中分離出來，油、氣就是根據這一物性原理進行分離的。通過進行兩次或多次

3、平衡閃蒸，以達到最大限度地回收油氣資源。一般來說分高壓力越高、級間壓降 越小，最終液體收率就越高；分高壓力越低，則氣體收率越高。因此，確定分離 工藝的壓力和級數是取得氣、液最大收率的關鍵因素。從經濟觀點上看，一般認 為分離級數以34級為宜，最多可到5級，超過5級就沒有經濟效益了。各 油井生產的油井液匯集到管匯，通過管匯控制分別計量各口油井的油、氣產量， 計量后的油、氣重新混合流到油氣生產分離器，進行油、氣、水的生產分離（圖 示為兩級分離），分離后的油、氣分別進行油、氣處理。油氣分離器油氣分離器是油井液分離的機械設備。要求從油氣分離器分離出來的油中不含 氣，氣中不含油。分離器一般分為兩相分離和三

4、相分離兩類。兩相分離器是將混 合物分為氣體和液體；三相分離器是將含游離水的油氣混合物分成油、氣、水三 相。按分離器外形可分為立式和臥式兩種，油氣在分離器中分離主要依靠重力沉 降作用。油氣混合物從分離器上部沿進口切向進入，并沿囫簡旋轉。在重力作用 下，使油、氣分離，氣向上，油向下。由于離心力的作用，油沿器壁向下流，氣 集中在中心向上。在分離器上部裝有油滴捕集器擋板，當氣體經過捕集器擋板 時，可除去夾帶的霧狀油滴。分離出的氣從上部出口流入輸氣管線，分離出的原 油從下部出油閥流入輸油管線。分離器的工作性能指標主要體現在對油、氣分離 的程度。如果需要油、氣分離得十分徹底，可用不同壓力進行多級分離。其工

5、作 原理和立式是一樣的。以下對兩者進行比較。立式分離器液面容易控制；沙子等雜質易清除，可處理含沙的油氣；液體重新 霧化可能性??；占地面積小。缺點是制作費用高，維修與撬裝困難。在處理等量的原油時，臥式分離器所需要的直徑小，耗鋼材少，且具有可處理 起泡原油、可撬裝、易搬運、易維修的優(yōu)點。缺點是占地面積大，清沙困難。計量分離器因為油氣是混在一起采出來的，所以要用油氣分離器將油氣分離以后再分別計 量。我國油田都采用計量分離器進行計量。計量分離器和生產分離器工作原理完 全一樣，前者只是分離以后原油用玻璃管進行量油。除上述計量方法外，還可用 渦輪流量計量油。天然氣的計量一般是在計量分離器頂部出氣管上設孔板

6、流量計 或波紋管壓差計進行計量。（二）原油凈化處理原油凈化處理系指原油脫水、除沙和脫鹽。原油脫水油井開采出來的原油一般含水，除有地層水外，還有因采油過程中注水增補地層 能量使原油含水量加大，尤其是油田開發(fā)后期，原油含水量有時高達）0%以上。 水在油中存在的形式除大滴的游離狀態(tài)外，還有“油包水”型乳化液，即水以微 小的球狀懸浮在油中。乳化液的形成主要是在采油過程中，油水以很大的壓力強 行通過油嘴高速噴射而霧化以及在輸送過程中由于油泵及機械的強烈攪拌而形 成的。原油含水的危害性很大，它不僅增加了儲存、運輸、煉制過程中的燃料消 耗（因水隨油溫的升高要吸收熱量）增加了儲運成本，而且影響煉油廠的安全生

7、產，增加管道與設備的腐蝕程度。因此必須對原油進行脫水處理，要求脫水后的 原油含水量低于0. 5%。（1）脫水的原理對于游離狀態(tài)的水滴靠油、水重力差，采用靜置沉降就可以分離出來，而油包水 乳化狀態(tài)的微小水滴就不易分離出來。對于乳化狀態(tài)的水，油田廣泛采用化學脫 水法、電脫水法和電化學聯(lián)合脫水法來解決?；瘜W脫水工作原理 油和水本來是不相容的，也就是相互不溶解的，但由于微 小霧狀的小顆粒外面包了一層青膠質油膜，影響了水滴之間的接近，而以乳錯狀 態(tài)穩(wěn)定地盛大油中。加化學處理劑的作用就是破乳，具體說就是降低水顆粒表面 油膜的表面張力，而使水?？梢詮挠湍ぶ嗅尫懦鰜怼Ｔ趯嶋H工作中叫加藥破乳脫 水。選用適當的破

8、乳劑可以得到很好的脫水效果。這種脫水方法流程簡單，不需 設置復雜設備，便于管理，但效率低，靜沉降時間一般需812h，僅為電脫水 效率的1/4左右，還需要兩個大罐，占用平臺面積大，增加平臺建造費用，而 且脫水質量難以控制。電脫水工作原理 電脫水可分為高壓交流電脫水和高壓直流電脫水兩種。在交 流電場作用下，由于正負極每秒改變50次方向，使水顆粒兩端的電荷不斷改 變，這樣大大地削弱了水顆粒表面油膜的強度，使其易于接觸合并成大水滴，從 油中分離出來。在直流電場中，由于正負極固定不變，油中帶電荷的水顆?；ハ?吸引，在電場中定向排列形成水漣，在移動過程中大小不同的水顆粒因速度不同 而發(fā)生碰撞，聚集成更大的

9、水滴，在重力作用下從油中沉降下來。兩種電脫水方 法相比較，直流電脫水效果好于交流電脫水。國外為了增加電脫水效果，現又采 用雙電場脫水新工藝。常用的電脫水器有立式與臥式兩種，都屬于容積式脫水器。電場處理與油水沉降 分離在同一容器里進行，能連續(xù)操作，生產效率高。容器上部為電場空間，下部 為油水沉降分離空間。電場空間由許多層懸掛的電極組成。自下而上電極間距逐 層減小，電場強度逐層增強。含水原油自中下部入口進入脫水器，在電場中自下 而上流動，受電場作用水滴相繼脫出。脫出的原油自脫水器上部逸出；脫出的水 經容器下部沉降分離后放入污水處理系統(tǒng)。電脫水器一般根脫水要求壓力及劇及 處理量進行制作，其直徑大小可

10、自行決定。根據我國油田使用實踐證明，臥式電 脫水器宜于制成大型的，制造工作量小，節(jié)省鋼材，所以得到廣泛的使用。電化學脫水 此方法是當含水的原油在進入加熱器前加入破（脫）乳劑，然后 進入電脫水器脫水，可以提高脫水效果。其原理是上述兩種脫水原理的綜合。（2）脫水工藝流程油田技術部門往往根據原油的產量及原油含水量來選擇脫水方式和工藝流程?；瘜W沉降脫水流程 這種脫水方式不受含水量多少的限制目前主要用于含水 量大于30%以上原油的脫水處理。此方法是在含水原油中加入脫乳劑，通過脫 乳劑的破乳作用使原油脫水。脫出水經過一段時間靜置機降即可分離。為了增強 脫水效果，脫水前需將原油加熱至6070C，所以又叫熱化

11、學沉降脫水。電脫水流程用于含水量小于30%的原油。電化學脫水流程 電化學脫水流程一般用于含水量大于30%的原油脫水。實 際上它是上述兩種流程的合成，故又稱為兩段脫水法。脫鹽原油中所含的鹽一般是溶于水的，脫水的同時鹽也脫出。含鹽量高的原油，在溫 度壓力變化的情況下可能出現鹽的結品 此時可采用熱的淡水和其他化學溶液洗 滌方法脫鹽（包括脫硫）。除沙隨原油從井中帶出的泥沙需要清除。此時需采用加熱原油降低粘度的方法，使沙 在油罐中沉降下來。經過處理的原油要求含水量V0. 5%，含鹽量50 mg / L，以達到商品原油的標 準。（三）原油穩(wěn)定原油穩(wěn)定是為了降低油氣在集輸過程中的蒸發(fā)損耗，而將原油中易揮發(fā)的

12、輕烴盡可能脫 除，使原油在常溫、常壓下的蒸氣壓降低。原油是碳氫化合物組成的混合物，在 常溫、常壓下，甲、乙、丙、丁烷是氣態(tài)，這些輕烴從原油中揮發(fā)時還會帶走大 量的戍烷、己烷，造成原油輕質成分的損耗。油氣集輸過程中，為了滿足工藝的 要求所采取的加熱、降壓、儲放等措施都會造成油氣的損耗。據近年來統(tǒng)計，集 輸過程中油氣的損耗約占總損失的40%，而且損失的輕烴是優(yōu)質民用燃料，也 是石油化工重要的原料所以原油穩(wěn)定是節(jié)能和合理利用油氣資源的重要措施之一。原油定的原理原油穩(wěn)定的工作原理是利用原油組分在同一溫度、同一壓力下蒸氣壓大的輕組分 容易揮發(fā)蒸氣壓小的重組分不易揮發(fā)的物性，把原油中C1C4組分分離出來。

13、降低蒸氣壓的方法常用的有閃蒸法和分餾法兩種。（1）閃蒸分離法。脫水原油在加熱器中加熱到120C左右進入穩(wěn)定塔，塔內分 離壓力為0. 3 MPa。塔底出來的穩(wěn)定原油溫度較高，這部分熱量可用來加熱進 料原油；塔頂脫出的閃蒸氣經冷卻器冷卻到40C后，進入三相分離器進行氣液 分離，得到不凝氣、粗輕質油和水。這種分離法屬于一次平衡汽化過程，加工深 度不高，流程簡單，投資少，處理量大，我國陸上油田應用較多，渤海BZ281 油田在生產儲油輪上采用了這種方法。(2)分餾穩(wěn)定法原油組分中輕組分蒸氣壓高、沸點低、易于汽化，重組分蒸氣 壓力低、沸點高、不易汽化，利用這一特性，用分餾法將C1C4.組分脫出。 分餾穩(wěn)定

14、法使用設備多，流程比較復雜，但它分離精度高，穩(wěn)定原油質量好。在 國外得到廣泛的應用。二、天然氣處理經油、氣分離的天然氣，在高溫下仍帶有未被分離的輕質油、飽和水、二氧化碳 及粉塵等物質，這些物質如不處理，一則浪費二則會造成管路系統(tǒng)的堵塞和腐 蝕。天然氣處理主要指脫水、脫硫及凝析油回收，有的天然氣還要脫除二氧化碳。 一般海上平臺天然氣處理是將由高壓分離器分離出的氣體和各級閃蒸出來的氣 體分別進入相應的氣體洗滌器，以除去氣體攜帶的液體，再進入不同壓力等級的 壓縮機，分段加壓，達到設計壓力，一個典型四級分離的氣體壓縮和凝析油回收 系統(tǒng)。由各級氣體洗滌器收集的凝析油分別進入各級閃蒸罐的原油管線中。為防

15、止管線被天然氣水化物堵塞，采用甘醇一氣體接觸器，吸收天然氣的水分。由于天然氣處理壓縮系統(tǒng)投資較高、重量大、占用空間面積大，有的平臺由于生 產的伴生氣較少，往往將生產分離出來的天然氣不經處理一部分作平臺燃料，一 部分送火炬放空燒掉。如果氣量大，可管輸上岸再處理。如何處理天然氣要經綜 合評價后作出選擇。經氣體壓縮和凝析回收后出來的氣體，一般仍需進一步脫 水、脫硫和凝析油回收。脫水主要采用自然冷卻法、甘醇化學吸收法、壓縮冷卻 法等，脫水的同時可以脫出輕質油。對含硫的天然氣還需要脫硫，同時可以回收 硫。海上天然氣加工生產系統(tǒng)和陸上一樣，這里不再贅述。三、含油污水的處理隨著世界工業(yè)的迅速發(fā)展，自然環(huán)境受

16、到污染，嚴重地影響了生物的生長和人類 的健康。目前世界環(huán)境保護機構規(guī)定：油田所有的含油污水必須經過處理，水中 含油量低于1550mg/L才能排放。故海上采油平臺原油脫水出來的污水及生 產中產生的含油污水，都必須經過污水處理系統(tǒng)進行處理。(一)污水處理的方法油在含油污水中存在的狀態(tài)同水在油中存在的狀態(tài)一樣，有大顆粒懸浮游離狀態(tài) 和分散得很細的水包油浮化狀態(tài)。目前處理含油污水的主要方法有隔油浮選法、 化學破乳法與吸附分離法三種。隔油浮選法是對于游離狀態(tài)較大顆粒的油珠可利用油水重力差進行油浮選。油 輪的壓載水主要用這種方法處理?；瘜W破乳法是對乳化狀態(tài)的油用化學破乳聚集，然后浮選處理。吸附分離法是主要

17、對經過浮選、隔油處理過的污水進一步過濾吸附處理。下面著重介紹隔油浮選法。隔油浮選法是利用油水重力差進行分離。分散在水中 直徑大的油粒容易上浮分離，但對于小直徑的油粒就比較困難，必須進行捕集使 其聚合成大直徑的油粒。平行斜板隔油是捕集的主要方法之一：含油污水從進水 口進入進水室，通過溢流板流經平行斜板隔油組，捕集油粒油聚集后漂浮向上， 經集油管流出，水經油泥沉淀室全出水室，流過出水堰經出水口流出。平行斜板 捕集隔油的工作原理是利用油水重力差和斜板作用，油位漂浮上升的速度和油粒 的直徑成正比，油粒徑越大它的上升速度就越快，粒徑小則上升速度慢。為了縮 短小油粒上升的路程，加快它的聚集速度，在含油污水

18、往下流的途中放上一組平 行斜板，板間距一般小于10cm。這樣，小油粒上升不到10cm距離就粘附在隔 油板上得以聚集。當油粒聚集較大時就沿斜板往上漂浮，從而增加浮選效率。使 用證明這是一種處理能力大、占地面積小、效率高的油水分離方法，所以得到廣 泛應用。(二)平臺污水處理系統(tǒng)經油氣生產分離器脫出的污水都含有原油，另外平臺設備排出的污水也含油，為 避免這些污水對海洋環(huán)境造成污染，平臺上都設有污水處理系統(tǒng)。當前含油污水 處理普遍采用重力沉降分離、斜板隔油、浮選、加化學劑破乳、過濾吸附的方法 進行處理，一般機污水含油狀態(tài)(游離狀態(tài)還是乳化狀態(tài))而定。平臺上采用綜 合治理方法處理效果較好。埕北油田采用該

19、方法，污水處理后水中含油量僅5mg /L，懸浮固體3mg/L。處理后的污水可以排放入海，也可以泵入注水系統(tǒng)，回注到地下。渤海BZZ8-1 油田的生產儲油船對含油污水凈化處理時，采用隔油、浮選、沙濾3級處理工 藝，收到很好的效果。污水在脫油艙內沉降隔油后，由污水輸送泵輸送到斜板隔 油器，靠油水重力差和斜板的作用，使分散的油珠逐漸形成大油珠而上浮。為了 加速油、水分離和油珠的聚集，可以加入少量的絮凝劑，以提高和加速油、水分 離的效果。污水脫油艙隔出的污油靠撇油器收集，定期由撇油泵輸送到浮化油 艙。斜板隔油器浮選的污油靠位差流到乳化油艙。斜板隔油后的污水進入沙濾 器，靠親油流水的濾料將其中的油和懸浮

20、物進一步清除，使污水中的含油量降到 30mg/L，以達到污水凈化的目的。凈化水排到凈化水艙儲存，以備沙濾器隨 時進行反沖洗作業(yè)。多余的凈化水經取樣化驗合格后由凈化水艙直接排入海。四、海上油氣集輸生產流程及設備的選型油氣集輸生產流程的設計及主要設備的選型不像鉆井工藝及鉆機設備那樣有定 型生產流程及系列的鉆機設備，它往往是根據油田產出物的組分、物理性質、產 量及油田的開發(fā)方式、油氣集輸系統(tǒng)的選擇等條件進行設計制作。如一離岸較 遠、含氣量較高的油田，選用半海半陸式集輸系統(tǒng)，油氣長距離混輸上岸，在技 術上有一定難度，為此采用油、氣分輸上岸流程，即在海上平臺進行油、氣分離 初處理，油、氣上岸后再分別進行

21、全面的處理；如采用全海式集輸系統(tǒng)，油氣處 理及其儲運設備全部放在海上，那么其具體工藝流程及設備的型號顯然是與前者 不同的。每個油田根據設計的生產流程、主要設備、工程結構選型及尺度，分別 設計安裝在模塊上，一般都按生產的內容設計，大致分以下幾種類型。井口模塊模塊 上面設置井口采油樹、測試分離器、管匯、換熱器等。油氣處理模塊一般設置生產分離器組、電脫水器、原油穩(wěn)定裝置及其配 套的管路、儀表、罐、換熱器等。天然氣處理模塊 一般設置有分離器、洗滌器、壓縮機、輕質油回收裝置 等。污水處理模塊有隔油浮選、沉降分離、過濾器及其加壓的水泵與其輔助 設備等。此外，還有發(fā)電配電模塊、生活模塊、注水模塊、壓縮模塊等

22、。這些模塊的設計 要求自成系統(tǒng)，同時考慮與其他系統(tǒng)的連接配套。部分生產模塊的設備在陸上安 裝好可進行試車，當在平臺吊裝就位，連接好水、電、管路系統(tǒng)就可全面試運轉， 以減少海上工程量，便于生產管理。在設計模塊規(guī)模時，還要考慮平臺面積、施 工起吊能力及生產安全要求等?！举Y源】海上油氣開發(fā)與陸地上的差異08-12-16 hrbue海上油氣開發(fā)海上油氣開發(fā)與陸地上的沒有很大的不同，只是建造采油平臺的工程耗資要大得多，因 而對油氣田范圍的評價工作要更加慎重。要進行風險分析，準確選定平臺位置和建設規(guī)模。避免由于對地 下油藏認識不清或推斷錯誤，造成損失。60年代開始，海上石油開發(fā)有了極大的發(fā)展。海上油田的采

23、油量 已達到世界總采油量的20%左右。形成了整套的海上開采和集輸的專用設備和技術。平臺的建設已經可以 抗風、浪、冰流及地震等各種災害，油、氣田開采的水深已經超過200米。當今世界上還有不少地區(qū)尚未勘探或充分勘探，深部地層及海洋深水部分的油氣勘探剛剛開始不久，還 會發(fā)現更多的油氣藏，已開發(fā)的油氣藏中應用提高石油采收率技術可以開采出的原油數量也是相當大的； 這些都預示著油、氣開采的科學技術將會有更大的發(fā)展。石油是深埋在地下的流體礦物。最初人們把自然界產生的油狀液體礦物稱石油，把可燃氣體稱天然氣， 把固態(tài)可燃油質礦物稱瀝青。隨著對這些礦物研究的深入，認識到它們在組成上均屬烴類化合物，在成因 上互有聯(lián)

24、系，因此把它們統(tǒng)稱為石油。1983年9月第11次世界石油大會提出，石油是包括自然界中存在的 氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)烴類化合物以及少量雜質組成的復雜混合物。所以石油開采也包括了天然氣開采。石油在國民經濟中的作用石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大（等重的石油燃燒熱比標準煤 高50%）、運輸儲存方便、燃燒后對大氣的污染程度較小等優(yōu)點。從石油中提煉的燃料油是運輸工具、電 站鍋爐、冶金工業(yè)和建筑材料工業(yè)各種窯爐的主要燃料。以石油為原料的液化氣和管道煤氣是城市居民生 活應用的優(yōu)質燃料。飛機、坦克、艦艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，許多國家都 把石油列為戰(zhàn)略物資。20世紀70年代以來，在世

25、界能源消費的構成中，石油已超過煤而躍居首位。1979年占45%，預計到 21世紀初，這種情況不會有大的改變。石油制品還廣泛地用作各種機械的潤滑劑。瀝青是公路和建筑的重 要材料。石油化工產品廣泛地用于農業(yè)、輕工業(yè)、紡織工業(yè)以及醫(yī)藥衛(wèi)生等部門，如合成纖維、塑料、合 成橡膠制品，已成為人們的生活必需品。1982年世界石油產量為26.44億噸，天然氣為15829億立方米。1973年以來，三次石油漲價和1982年 的石油落價，都引起世界經濟較大的波動（見世界石油工業(yè)）。油氣聚集和驅動方式油氣在地殼中生成后，呈分散狀態(tài)存在于生油氣層中，經過運移進入儲集層，在 具有良好保存條件的地質圈閉內聚集，形成油氣藏。

26、在一個地質構造內可以有若干個油氣藏，組合成油氣 田。儲層貯存油氣并能允許油氣流在其中通過的有儲集空間的巖層。儲層中的空間,有巖石碎屑間的孔隙，巖石 裂縫中的裂隙，溶蝕作用形成的洞隙。孔隙一般與沉積作用有關，裂隙多半與構造形變有關，洞隙往往與古巖溶有關?？障兜拇笮　⒎植己瓦B通情況，影響油氣的流動，決定著油氣開采的特征（見石油開發(fā)地質）。油氣驅動方式在開采石油的過程中，油氣從儲層流入井底，又從井底上升到井口的驅動方式。主要有: 水驅油藏，周圍水體有地表水流補給而形成的靜水壓頭；彈性水驅，周圍封閉性水體和儲層巖石的彈性 膨脹作用；溶解氣驅，壓力降低使溶解在油中的氣體逸出時所起的膨脹作用；氣頂驅，存在

27、氣頂時， 氣頂氣隨壓力降低而發(fā)生的膨脹作用;重力驅,重力排油作用。當以上天然能量充足時，油氣可以噴出井口； 能量不足時，則需采取人工舉升措施，把油流驅出地面（見自噴采油法，人工舉升采油法）。石油開采的特點與一般的固體礦藏相比，有三個顯著特點：開采的對象在整個開采的過程中不斷地 流動，油藏情況不斷地變化，一切措施必須針對這種情況來進行，因此，油氣田開采的整個過程是一個不 斷了解、不斷改進的過程；開采者在一般情況下不與礦體直接接觸。油氣的開采，對油氣藏中情況的了 解以及對油氣藏施加影響進行各種措施，都要通過專門的測井來進行；油氣藏的某些特點必須在生產過 程中，甚至必須在井數較多后才能認識到，因此，

28、在一段時間內勘探和開采階段常常互相交織在一起（見 油氣田開發(fā)規(guī)劃和設計）。要開發(fā)好油氣藏，必須對它進行全面了解，要鉆一定數量的探邊井，配合地球物理勘探資料來確定油氣藏 的各種邊界（油水邊界、油氣邊界、分割斷層、尖滅線等）；要鉆一定數量的評價井來了解油氣層的性質 （一般都要取巖心），包括油氣層厚度變化，儲層物理性質，油藏流體及其性質，油藏的溫度、壓力的分布 等特點，進行綜合研究，以得出對于油氣藏的比較全面的認識。在油氣藏研究中不能只研究油氣藏本身，而 要同時研究與之相鄰的含水層及二者的連通關系（見油藏物理）。在開采過程中還需要通過生產井、注入井和觀察井對油氣藏進行開采、觀察和控制。油、氣的流動有

29、三 個互相聯(lián)接的過程：油、氣從油層中流入井底；從井底上升到井口；從井口流入集油站，經過分離 脫水處理后，流入輸油氣總站，轉輸出礦區(qū)（見油藏工程）。石油開采技術測井工程在井筒中應用地球物理方法，把鉆過的巖層和油氣藏中的原始狀況和發(fā)生變化的信息，特別 是油、氣、水在油藏中分布情況及其變化的信息，通過電纜傳到地面,據以綜合判斷，確定應采取的技術措施 （見工程測井，生產測井，飽和度測井）。鉆井工程 在油氣田開發(fā)中，有著十分重要的地位，在建設一個油氣田中，鉆井工程往往要占總投資的 50%以上。一個油氣田的開發(fā)，往往要打幾百口甚至幾千口或更多的井。對用于開采、觀察和控制等不同 目的的井（如生產井、注入井、

30、觀察井以及專為檢查水洗油效果的檢查井等）有不同的技術要求。應保證 鉆出的井對油氣層的污染最少，固井質量高，能經受開采幾十年中的各種井下作業(yè)的影響。改進鉆井技術 和管理，提高鉆井速度，是降低鉆井成本的關鍵（見鉆井方法，鉆井工藝，完井）。采油工程是把油、氣在油井中從井底舉升到井口的整個過程的工藝技術。油氣的上升可以依靠地層的能量自噴，也可以依靠抽油泵、氣舉等人工增補的能量舉出。各種有效的修井措施，能排除油井經常出現 的結蠟、出水、出砂等故障，保證油井正常生產。水力壓裂或酸化等增產措施，能提高因油層滲透率太低， 或因鉆井技術措施不當污染、損害油氣層而降低的產能。對注入井來說，則是提高注入能力（見采油

31、方法， 采氣工藝，分層開采技術，油氣井增產工藝）。油氣集輸工程 是在油田上建設完整的油氣收集、分離、處理、計量和儲存、輸送的工藝技術。使井中采出 的油、氣、水等混合流體，在礦場進行分離和初步處理，獲得盡可能多的油、氣產品。水可回注或加以利 用，以防止污染環(huán)境。減少無效損耗（見油田油氣集輸）。石油開采中各學科和工程技術之間的關系見圖。石油開采石油開采技術的發(fā)展 石油和天然氣的大規(guī)模開采和應用，是近百年的事。美國和俄國在19世紀50年 代開始了他們各自的近代油、氣開采工業(yè)。其他國家稍晚一些。石油開采技術的發(fā)展與數學、力學、地質 學、物理學、機械工程、電子學等學科發(fā)展有密切聯(lián)系。大致可分三個階段：初

32、期階段 從19世紀末到20世紀30年代。隨著內燃機的出現，對油料提出了迫切的要求。這個階段技術 上的主要標志是以利用天然能量開采為主。石油的采收率平均只有1520%，鉆井深度不大，觀察油藏的 手段只有簡單的溫度計、壓力計等。第二階段 從30年代末到50年代末，以建立油田開發(fā)的理論體系為標志。主要內容是：形成了作為 鉆井工程理論基礎的巖石力學；基本確立了油藏物理和滲流力學體系，普遍采用人工增補油藏能量的注 水開采技術。在蘇聯(lián)廣泛采用了早期注水保持地層壓力的技術，使石油的最終采收率從30年代的1520%， 提高到30%以上，發(fā)展了以電測方法為中心的測井技術和鉆4500米以上的超深井的鉆井技術。在礦

33、場集 輸工藝中廣泛地應用了以油氣相平衡理論為基礎的石油穩(wěn)定技術?；窘⒘伺c油氣田開發(fā)和開采有關的 應用科學和工程技術體系。第三階段 從60年代開始，以電子計算機和現代科學技術廣泛用于油、氣田開發(fā)為標志，開發(fā)技術迅速發(fā) 展。主要方面有：建立的各種油層的沉積相模型，提高了預測儲油砂體的非均質性及其連續(xù)性的能力， 從而能更經濟有效地布置井位和開發(fā)工作；把現代物理中的核技術應用到測井中，形成放射性測井技術， 與原有的電測技術，加上新的生產測井系列,可以用來直接測定油藏中油、氣、水的分布情況，在不同開發(fā) 階段能采取更為有效的措施；對油氣藏內部在采油氣過程中起作用的表面現象及在多孔介質中的多相滲 流的規(guī)

34、律等，有了更深刻的理解，并根據物理模型和數學模型對這些現象由定性進入定量解釋（見油藏數 值模擬），試驗和開發(fā)了除注水以外提高石油采收率的新技術；以噴射鉆井和平衡鉆井為基礎的優(yōu)化鉆 井技術迅速發(fā)展。鉆井速度有很大的提高?？梢源蚋鞣N特殊類型的井，包括叢式井，定向井，甚至水平井，加上優(yōu)質泥漿，使鉆井過程中油層的污染降到最低限度；大型酸化壓裂技術的應用使很多過去沒有經濟 價值的油、氣藏，特別是致密氣藏可以投入開發(fā)，大大增加了天然資源的利用程度。對油井的出砂、結蠟和 高含水所造成的困難，在很大程度上得到了解決（見稠油開采，油井防蠟和清蠟，油井防砂和清砂，水油 比控制）；向油層注蒸汽，熱采技術的應用已經使

35、很多稠油油藏投入開發(fā)；油、氣分離技術和氣體處 理技術的自動化和電子監(jiān)控，使礦場油、氣集輸中的損耗降到很低，并能提供質量更高的產品。靠油藏 本身或用人工補給的能量把石油從井底舉升到地面的方法。19世紀50年代末出現了專門開采石油的油井。 早期油井很淺，用吊桶汲取。后來井深增加，采油方法逐漸復雜，分為自噴采油法和人工舉升采油法兩類， 后者有氣舉采油法和泵抽采油法（又稱深井泵采油法）兩種。自噴采油法：當油藏壓力高于井內流體柱的壓力，油藏中的石油通過油管和采油樹自行舉升至井外的 采油方法。石油中大量的伴生天然氣能降低井內流體的比重，降低流體柱壓力，使油井更易自噴。油層壓 力和氣油比（中國石油礦場習稱油

36、氣比）是油井自噴能力的兩個主要指標。油、氣同時在井內沿油管向上 流動，其能量主要消耗于重力和摩擦力。在一定的油層壓力和油氣比的條件下，每口井中的油管尺寸和深 度不變時，有一個充分利用能量的最優(yōu)流速范圍，即最優(yōu)日產量范圍。必須選用合理的油管尺寸，調節(jié)井 口節(jié)流器（常稱油嘴）的大小，使自噴井的產量與油層的供油能力相匹配，以保證自噴井在最優(yōu)產量范圍 內生產。為使井口密封并便于修井和更換損壞的部件，自噴井井口裝有專門的采油裝置，稱采油樹。自噴 井的井身結構見圖。自噴井管理方便，生產能力高，耗費小,是一種比較理想的采油方法。很多油田都采取早 期注水、注氣（見注水開采）保持油藏壓力的措施，延長油井的自噴期

37、。人工舉升采油法：人為地向油井井底增補能量，將油藏中的石油舉升至井口的方法。隨著采出石油總 量的不斷增加，油層壓力日益降低；注水開發(fā)的油田，油井產水百分比逐漸增大，使流體的比重增加，這 兩種情況都使油井自噴能力逐步減弱。為提高產量，需采取人工舉升法采油（又稱機械采油），是油田開 采的主要方式，特別在油田開發(fā)后期，有泵抽采油法和氣舉采油法兩種。氣舉采油法：將天然氣從套管環(huán)隙或油管中注入井內，降低井中流體的比重，使井內流體柱的壓力低 于已降低了的油層壓力，從而把流體從油管或套管環(huán)隙中導出井外。有連續(xù)氣舉和間歇氣舉兩類。多數情 況下，采用從套管環(huán)隙注氣、油管出油的方式。氣舉采油要求有比較充足的天然氣

38、源；不能用空氣，以免 爆炸。氣舉的啟動壓力和工作壓力差別較大。在井下常需安裝特制的氣舉閥以降低啟動壓力，使壓縮機在 較低壓力下工作,提高其效率,結構和工作原理見圖。在油管外的液面被壓到氣舉閥以下時，氣從A孔進入 油管,使管內液體與氣混合，噴出至地面。管內壓力下降到一定程度時，油管內外壓差使該閥關閉。管外液面 可繼續(xù)下降。油井較深時，可裝幾個氣舉閥，把液面降至油管鞋，使啟動壓力大為降低。氣舉采油法：氣舉井中產出的油、氣經分離后，氣體集中到礦場壓縮機站，經過壓縮送回井口。對于某些低產油井，可 使用間歇氣舉法以節(jié)約氣量，有時還循環(huán)使用活塞氣舉法。氣舉法有較高的生產能力。井下裝置簡單，沒有運動部件，井

39、下設備使用壽命長，管理方便。雖然壓縮機 建站和敷設地面管線的一次投資高，但總的投資和管理費用與抽油機、電動潛油泵或水力活塞泵比較是最 低的。氣舉法應用時間較短，一般為1530%左右；單位產量能耗較高，又需要大量天然氣；只適用于有 天然氣氣源和具備以上條件的地區(qū)內有一定油層壓力的高產油井和定向井，當油層壓力降到某一最低值時， 便不宜采用；效率較低。泵抽采油法：人工舉升采油法的一種（見人工舉升采油法）。在油井中下入抽油泵，把油藏中產出的液體 泵送到地面的方法，簡稱抽油法。此法所用的抽油泵按動力傳動方式分為有桿和無桿兩類。有桿泵是最常用的單缸單作用抽油泵，其排油量取決于泵徑和泵的沖程、沖數。有桿泵分桿式泵、管式泵 兩類。一套完整的有桿泵機組包括抽油機、抽油桿柱和抽油泵（。泵抽采油法泵抽采油法抽油機主要是把動力機（一般是電動機）的圓周運動轉變?yōu)橥鶑椭本€運動，帶動抽油桿和泵，抽油機有游梁 式和無游梁式兩種。前者使用最普遍，中國一些礦場使用的鏈條抽油機屬后一種。抽油桿柱是連接抽油機 和抽油泵的長桿柱，長逾千米，因交變載荷所引起的振動和彈性變形