石油勘探開發流程

　石油勘探開發流程 小組成員：呂澤昊、張明明、朱斌、徐梓源、趙衛 人類生活在地球上，一切生活資料都來源于地球，其中能源對人類的生存和發展非常重要。煤、石油、天然氣作為重要的能源資料，它們的勘探、開采和加工對一個國家的發展至關重要。其中，石油和天然氣大多儲存在幾百米乃至幾千米的地下，將其開采出來十分不易，需要石油工作者艱苦的努力，不斷改進、創新技術，才能更多更好開采地下原油，為祖國的發展注入活力，貢獻力量。

　石油勘探開發的主要流程如下：地質勘察---物探---鉆井---錄井---測井---完井---固井---射孔---采油---修井、增采以及后續的運輸和加工。這些環節，一環緊扣一環，相互依存，密不可分。作為石油工程專業的學生，我們有必要對石油勘探開發的流程有一個全局的了解。

　一.二、地質勘探 地質勘探就是石油勘探人員運用地質知識，攜帶羅盤、鐵錘等簡單工具，在野外通過直接觀察和研究出露在地面的底層、巖石，了解沉積地層和構造特征。收集所有地質資料，以便查明油氣生成和聚集的有利地帶和分布規律，以達到找到油氣田的目的。但因大部分地表都被近代沉積所覆蓋，這使地質勘探受到了很大的限制。地質勘探的過程是必不可少的，它極大地縮小了接下來物探所要開展工作的區域，節約了成本。

　地面地質調查法一般分為普查、詳查和細測三個步驟。普查工作主要體現在“找上，其基本圖幅叫做地質圖，它為詳查階段找出有含油希望的地區和范圍。詳查主要體現在“選”上，它把普查有希望的地區進一步證實選出更有力的含油構造。而細測主要體現在“定”上，它把選好的構造，通過細測把含油構造具體定下來，編制出精確的構造圖以供進一步鉆探，其目的是為了盡快找到油氣田。

　地球物理勘探 地球物理勘探（簡稱物探）是根據地質學和物理學的原理，通過不同的物理儀器觀察地面上各種物理現象，推斷地下地質情況，達到找油的目的。

　物探是一種較新的技術，它包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探和核法勘探。

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　重力勘探 重力勘探是以探測對象與其周圍巖（礦）石之間的密度差異為基礎，通過觀測和研究重地質圖 構造圖

　精選文庫 — 2 力場的變化規律，查明地質構造、尋找礦產（礦藏）及探測物的一種物探方法。它主要用于探查含油氣遠景區中的地質構造、鹽丘及圈定煤田盆地；研究區域地質構造和深部地質構造；與其他物探方法相配合，尋找油氣資源。

　 （2）

　磁法物探 磁法物探是以探測對象與其周圍巖（礦）之間的磁性差異為基礎，通過觀測和研究天然地磁場及人工磁場的變化規律，查明地質構造、尋找礦產（藏）及探測物的一種物探方法。它主要用于各種比例尺的地質填圖；勘察油氣構造及煤田盆地；預測成礦遠景區；研究區域地質構造；另外還可尋找鐵礦及含磁性礦物的金屬礦及非金屬礦，為打撈沉船、沉車定位，確定古人類遺跡等。

　 （3）

　電法勘探 電法勘探是以巖、礦石電學性質的差異為基礎，通過觀測和研究與這些差異有關的電場或電磁場在空間和時間上的分布特點和變化規律，來查明地下地質構造和尋找有用礦產的一類勘察地球物理方法。

　電法勘探分支眾多，一般歸為兩大類：

?、賯鲗ь愲姺?傳導類電法研究的是穩定電場或似穩定電場，包括電阻率法、充電法、自然電場法和激發極化法等。

?、诟袘愲姺?感應類電法研究的是交流電磁場，統稱為電磁法，其中又可分為電磁剖面法和電磁測探法。

　重力勘探尋找的背斜儲油構造 磁力勘探找礦 航空磁力勘探法所繪中國磁力圖

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　反射波法地震勘探 在地球物理勘探中，反射波法地震方法是一種極重要的勘探方法。地震勘探是利用人工激發產生的地震波在彈性不同的地層內傳播規律來勘測地下地質情況的方法。地震波在地下傳播過程中，當地層巖石的彈性參數發生變化，從而引起地震波場發生變化，并發生反射、折射和透射現象，通過人工接收變化后的地震波，經數據處理、解釋后即可反演出地下地質結構及巖性，達到地質勘查的目的。地震勘探方法可分為反射波法、折射波法和透射波法三大類，目前地震勘探主要以反射波法為主。

　地震勘探的生產工作基本上可分為三個環節：

　第一個環節是野外采集工作。這個環節的任務是在地質工作和其他物探工作初步確定的有含油氣希望的探區布置測線，人工激發地震波，并用野外地震儀把地震波傳播的情況記錄下來。這一階段的成果是得到一張張記錄了地面振動情況的數字式“磁帶”，進行野外生產工作的組織形式是地震隊。

　野外生產又分為試驗階段和生產階段，主要內容是激發地震波，接收地震波。

　地震勘探反射法示意圖

　精選文庫 — 4 第二個環節是室內資料處理。這個環節的任務是對野外獲得的原始資料進行各種加工處理工作，得出的成果是“地震剖面圖”和地震波速度、頻率等資料。

　第三個環節是地震資料的解釋。這個環節的任務是運用地震波傳播的理論和石油地質學的原理，綜合地質、鉆井的資料，對地震剖面進行深入的分析研究，說明地層的巖性和地質時代，說明地下地質構造的特點；繪制反映某些主要層位的構造圖和其他的綜合分析圖件；查明有含油、氣希望的圈閉，提出鉆探井位。

　 （5）

　核法勘探 核法勘探是利用巖、礦石中天然放射性核素含量及種類的差異，以及在人工放射源激發下巖、礦石產生的各種核物理現象來勘查地下地質構造或尋找有用礦產的地球物理方法，簡稱核物探。

　三、鉆井工程 鉆井工程過程：

　1.鉆井入位及分流裝置的安裝

　2.開鉆

　3.一開井眼段的鉆進

　多波地震勘探所得資料 地震剖面圖

　精選文庫 — 5 4.下表層套管并固井

　5.防噴器的安裝和測試

　6.鉆穿套管鞋，對地層強度進行測試

　7.二開井眼鉆進

　8.測井作業

　9.下二開套管并固井

　10.生產井眼段的鉆進

　11.測井作業

　12.下尾管并固井 探井的鉆井目的：

　1.證實油氣藏的存在，并獲得油氣樣本進行分析，同時還要測定油藏壓力

　2.測定油氣邊緣及油水邊緣的深度

　3.提取油氣藏中的巖心樣本

　4.對油層進行測試

　鉆井平臺：

　 鉆具：（這里只介紹比較常見的）

　支架 游梁 懸繩 井壁 鉆頭 井底

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　 鉆頭（牙輪鉆頭結構）

　 鉆柱 鉆井過程：（接鉆柱與取鉆柱）

　鉆鋌一般為 9 米左右，鉆完 9 米多后，就要把井眼里的鉆鋌從上部卸下，再接上一根鉆鋌。當鉆鋌能滿足鉆進時的鉆壓需要是，再進行鉆井，就應該接上鉆桿而不再加鉆鋌，鉆桿也每鉆 9 米多就安上一根。但取下鉆桿時，鉆桿、鉆鋌每三根為一組卸下 鉆鋌 ：

　結構特點：管體兩端直接車制絲扣，無專門接頭；壁厚大(38-53 毫米），重量大，剛度大。

　主要作用：(1)給鉆頭施加鉆壓;

　(2)保證壓縮應力條件下的必要強度;

　(3)減輕鉆頭的振動、擺動和跳動等，使鉆頭工作平穩；

　(4)控制井斜。

　 下表層套管并固井后的井眼圖

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　地層強度測試圖

　下入二開套管并進行固井圖

　生產井眼段的鉆進 設想一下又要鉆一段井眼，又要下入一段套管并固井，所有這一切都與二開井眼鉆進和固井大致相同。

　浮鞋：由水泥及一些塑料部件制成的閥 鉆穿浮鞋之前 準備測試底層強度 技術管套的坐封及準備注水泥固井 帶有生產管套和圍觀的最后的井眼剖面圖

　精選文庫 — 8 四、錄井 定義：用地球化學、地球物理、巖礦分析等方法，觀察、收集、分析、記錄隨鉆過程中的固體、液體、氣體等返出物的信息，以此建立錄井剖面，發現油氣顯示，評價油氣層，為石油工程提供鉆井的信息服務的過程。

　錄井工程的任務就是，把倆個層次的錄井信息利用錄井手段取全取準，并進行還原成井筒地質剖面。

　分類：巖屑錄井，巖心錄井，鉆時錄井，熒光錄井，鉆井液錄井，氣測錄井，工程錄井，地化錄井 第一層次錄井信息：

　液體：油的顯示信息，鉆井液及其濾液信息； 氣體：鉆井液中的氣體，巖屑巖心中氣體等； 其他：工程施工參數，收集資料 第二層次錄井信息：

　照明掃描，熱解分析，熒光分析，孔滲分析，巖礦分析，古生物分析等。

　巖屑錄井過程：（以巖屑錄井為例說明）

　1.巖屑收集與整理 2.巖屑的描述 3.巖屑的保存 4.真假巖屑的識別 5.利用巖屑判斷和分析地下巖石性質 6.巖屑錄井草圖和實物剖面面 7.利用巖屑劃分巖性和地層

　隨著鉆井的進行，產生的巖屑隨之增加，通過鉆井液的循環可將巖屑從井底清除干凈 補充：

　精選文庫 — 9 鉆井過程中鉆井液巖屑上返情況圖 巖屑錄井是鉆井地質現象錄井方法之一，在鉆井過程中，地質人員按照一定的取樣間距和遲到時間，連續收集與觀察巖屑并恢復地下地質剖面圖的過程。

　 綜合錄井圖

　氣測錄井：用專門的儀器設備檢測從井底反倒井口的鉆井液中所攜帶的挺累氣體而錄找地下油氣藏。

　五、測井 定義：用接在電纜上的測量設備（測井儀）放入井內獲得，測量結果通過電纜傳輸到地面實驗室或計算機系統。這些信息記錄在膠片或者感光紙上就會成了測井曲線。測井數據也可以記錄在磁帶上。每次可以測量許多不同的曲線，而每一條曲線都反映井眼所穿過的巖石的不同性質（如圖所示）

　 此外還有其他錄井方法如：氣測錄井

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　測井示意圖

　井場測量設備示意圖

　 測井方法：電阻率測量，自然電位（sp），核測井，自然伽馬放射性測井，自然伽馬能譜測井，中子測井，次生伽馬射線能譜測井，熱中子衰減時間測井，地層密度測井，平均原子序數測井，聲波測井，聲速測井，溫度測量。

　自然電位測量：將一個電極 M 放入井中，另一個電極 N 放在地面上接觸，測量 M 電極相對于 N 電極之間的電位差，便可進行自然電位測井；自然電位測得的是相對電位值，即，不同深度上的自然電位與地面上某點的固定電位值之差 1.天滑輪

　2.地滑輪

　3.電纜

　4.測井機器

　5.井下機器（探頭等）

　6.地面儀器

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　測井作用：

　勘探階段：

　1）儲層參數評價（孔隙度、滲透率、飽和度、厚度）

　2）剖面對比解釋構造、儲層產狀 3）研究沉積相、油藏描述、巖性分析 開發階段：

　1）流動剖面（確定吸水剖面、產液剖面）

　2）采油工程（找竄、固井質量、管柱狀況）

　3）儲層監視（檢查增產設施效果、壓裂、酸化、油水界面）

　4）鉆進、地質導向 六、完井 完井是銜接鉆井和采油而又相對獨立的工程，是從鉆開油層開始，到下套管注水泥固井、射孔、下生產管柱、排液，直至投產的系統工程。完井的目的是建立生產層和井眼之間的良好聯通，并能使油氣井長期穩產、高產。

　 地質勘探 鉆井 錄井 測井 注水泥固井 下生產管柱 采油 完井 修井 增產 排液 射孔 下套管 鉆開油層

　精選文庫 — 12 依據油氣藏類型和油氣層的特征，為能夠最有效的開發油氣田，延長油氣井壽命和提高其經濟效益，應當選擇合理的完井方式。常見的井的類型有直井，定向井、水平井和分支井。

　在完井過程中常見的井底結構根據井眼與地層間的聯通狀態可以分為四大類：封閉式井底結構、敞開式井底結構、混合式井底結構和防沙完井。

　 在這四大類中又可細分為 12 種常見的完井方法：1）射孔完井；2）管內礫石充填防沙完井；3）先期裸眼完井；4）襯管頂部注水泥完井；5）懸掛式襯管完井；6）膨脹襯管完井；7）半閉式裸眼完井；8）半閉式襯管完井法；9）裸眼礫石充填完井；10）滲透性人工井壁射孔完井法；11）滲透性人工井壁襯管完井法；12）滲透性人工井壁裸眼完井法。

　除了根據完井井底結構將完井方式分類外，還可以將完井方法分為：射孔完井法、襯管

　精選文庫 — 13 完井、裸眼完井、礫石充填完井和人工井壁完井等幾大類。而在上述井底結構中，以射孔完井、襯管完井、裸眼完井和礫石充填完井較為常見，目前應用最多的是射孔完井。

　目前由于油藏類型多（高壓、高滲，低壓、低滲，稠油、裂縫，斷塊，底水油藏和注水開發油藏等）以及已開發老油田中，死油區，厚油層未全部動用。為充分開采油氣藏，還發展了水平井、側鉆井、大位移井、側鉆水平井、小井眼井、重鉆井、自動旋轉導向鉆井和多分枝井等特殊的完井方法。

　射孔完井 射孔完井是指在產層段下入油層套管，用水泥封固產層后再用射孔彈將套管、水泥射穿，并穿進部分產層巖石形成油氣流的通道，聯通產層和井筒的完井方法。射孔是目前國內外使用最廣泛的完井方法。

　射孔器是油氣井射孔完井作業必不可少的穿孔工具。射孔器指完成射孔工作的設備、裝置及其組合。有聚能射孔器、水力射孔器、復合射孔器等，最常用為聚能射孔器。聚能射孔器具有施工效率高、熱穩定性好、操作簡便和安全可靠等優點。

　射孔彈是射孔器的主要部件，直接決定射孔器的穿孔效果，目前油田上普遍采用聚能射孔彈射孔。

　射孔的主要工具是射孔槍，它將幾十發甚至幾百發射孔彈串在一起，用導爆索引爆進行射孔的工具。按其槍身結構分為兩類，若將射孔彈裝配在密封的鋼管內，則稱其為有槍身式射孔器；若將單個密封的射孔彈用鋼絲、金屬桿或薄金屬帶連起來，直接下井射孔，則稱為無槍身式射孔器。

　射孔彈常用的的激發方式有下述幾種：1）電纜激發點火方式；2）投棒激發點火方式；聚能效應

　 聚能射孔彈結構

　大孔徑射孔彈 有槍身式射孔器 無槍身式射孔器

　精選文庫 — 14 3）投棒（投球）與管內加壓聯合激發點火方式；4）環空加壓點火方式。

　射孔常用的工藝有：電纜傳輸射孔、過油管電纜傳輸射孔、油管傳輸射孔、油管傳輸射孔與地層測試聯作、復合射孔工藝、超正壓射、定向射孔等傳統工藝以及高壓水利射孔、水力噴砂射孔和激光射孔等新型工藝。

　射孔工藝對套管及水泥層之外的油層的物性會產生影響，會引起在射出的孔周圍油層物性的改變。

　 采用聚能射孔彈射孔時，聚能射孔彈產生的高壓、高溫、高速粒子流在穿透套管、水泥 環進入地層形成孔道時，水泥環、巖石受到高溫、高壓射流沖擊作用后變形、破碎和壓實，在射孔孔道的周圍就會形成一個壓實損害帶。巖石受到壓力的沖擊，會產生壓縮變形。變形的結果是孔道邊壁上的巖石被壓緊，密度增加，孔隙縮小甚至閉合。這種現象稱為射孔孔道邊壁的壓實。研究表明破碎壓實帶的滲透率只有原始滲透率的 10%左右，降低了油井的生產能力。

　七、固井 固井是油氣井建立過程中的重要環節之一，其主要的目的是封隔井內的油、氣、水層，防止層間竄通，保護油氣井套管，增加油氣井壽命。

　套管下完后，立即接通循環管線和注水泥管線，做好注水泥前的準備工作。首先要開泵循環鉆井液，因套管與井壁的間隙較小，利用高的上返速度沖擊井壁上的泥餅，同時調整鉆井液的性能，直到循環泵壓穩定為止。在這期間，固井泵的啟動，供灰、供水、混漿、吸漿等工作都應準備就緒 固井過程中所需要的漿體主要包括前置液和水泥漿兩大部分。前置液是注水泥漿之前注入井內的液體，包括沖洗液和隔離液。打隔離液之前首先泵入沖洗液，一般是密度和年度較小的液體，目的是為了稀釋和分散鉆井液，清洗井眼，沖刷井壁。較常用的清洗液一般采用含有分散劑和表面活性劑混合物的化學沖洗液。

　隔離液一般采用密度和粘度較高的液體，其主要作用是隔離鉆井液和水泥漿，防止兩者相混。隔離液的密度一般應稍大于鉆井液的密度，以起到良好的隔離效果。在薄弱底層，加

　精選文庫 — 15 入特定的堵漏材料也可預防頂替過程中的水泥漿的漏失。隔離液一般由增粘劑、降失水劑、分散劑、加重劑和水等材料混合而。

　水泥漿是由干水泥、水及各種添加劑混合而成漿體。常規水泥漿的密度一般在1.80~1.98g/ 之間。固井過程中，可能采用兩種或兩種以上密度的水泥漿，油層部位用密度較高的水泥漿（首漿），上部采用密度相對較低的水泥漿（尾漿）。

　固井過程中用到的固井設備包括水泥車、灰罐車、供水車、工具車、高壓管匯等。其中水泥車是固井作業的主要設備。過程中還可用到其他輔助工具，主要指套管件中的附件，包括水泥頭、引鞋、浮鞋、浮箍、扶正器、膠塞、分級箍、管外分隔器等。

　中油牌 zyt5210tsn 型固井水泥車

　為提高固井質量，減少固井過程中對生產層的損害，滿足施工要求，國內外逐步發展起來了一些先進的固井工藝技術，并研制了相應的固井裝置和工具，比如像分級固井、尾管固井、和內管固井工藝。

　目前，常規固井技術相對比較成熟，但在高溫高壓深井、超深井、大位移水平井、分支井、高壓氣井、小井眼小間隙井等復雜環境下的固井還存在一些技術問題，造成固井質量不高。

　八、采油

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　九、修井 1.修井機

　一套完整的修井機主要由八大系統設備組成。分別是起升系統，旋轉系統，循環系統，動力設備，傳動系統，控制系統，修井機底座，輔助設備。

　XJ650 修井機為 120t 級單滾筒自走式修井機。它主要由自走底盤，角傳動箱，主滾筒及其剎車系統，剎車冷卻裝置，Ⅱ型兩節伸縮式井架及 4 5 游動系統，死繩固定器及壓力傳感指重裝置，液壓絞車，鉆臺，水龍頭，氣動卡瓦及司鉆控制的氣路和液壓系統，電路系統等組成。外形尺寸為（長 寬 高）19.62 3.1 4.7m。

　2.主要設備——水龍頭

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　1—提環 2—鵝頸管 3—沖管 4—密封盒墊環 5—密封圈 6—上密封座 7—下密封填料 8—密封盒 9—黃油嘴 10，13—止推軸承 11—主體 12—螺釘 14—底蓋 15—中心管 16—接頭 17—擋油圈 18—防松墊

　水龍頭的主要作用是懸吊管柱，連接循環沖洗管線中固定部分和旋轉部分，進行旋轉管柱，完成沖洗，打撈，鉆磨等工藝要求。

　3.常用修井工具——可退式卡瓦打撈筒

　可退式卡瓦打撈筒

　精選文庫 — 18 可退式卡瓦撈筒主要適用于管、桿類落魚的外部打撈，是管類落物無接箍狀態下的首選工具，可以與上擊器配套使用。

　可退式卡瓦撈筒有籃式卡瓦和螺旋卡瓦兩種形式。其中籃式卡瓦撈筒由上接頭、筒體、籃式卡瓦、銑控環、內密封圈、“O”型膠圈、引鞋等部件組成。

　十．增產 增產也就是增加石油的產量，換句話說，就是提高石油的采收率。而油田開發技術發展的歷史也就是不斷提高采收率的歷史，可以說，能不能在未來大幅度提高我國石油的采收率將決定我國能否繼續保持經濟飛速發展的態勢和綜合國力的提升。

　采收率及其影響因素 油氣的采收率是指累積采油（氣）量占原始地質儲量的百分率。與下列因素有關 1． 油藏的地質條件 2． 油田開發方式 3． 油藏管理技術 4． 采油工藝水平 根據采收率的計算公式，注水油藏的原油采收率為驅油效率和波及系數的乘積。因此，可從兩方面來提高采收率 1. 提高驅油效率 2. 提高波及系數 驅油效率是指由天然的或人工注入的驅替劑波及范圍內所驅替的原油體積與波及范圍內的總含油量體積的比值。

　體積波及系數是指天然的或人工注入的驅替劑接觸的部分油藏體積的整個油藏含有體積的比值。

　目前，提高油藏采收率的方法主要有：化學驅油法，混相驅油法，熱力采油法和微生物采油法。

　1.注水提高采收率

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　目前采用的注水開發方式，其采收率仍然比任何依靠天然能量的開采方式都要高，但平均水平也只在 50%左右。因此，如何進一步提高注水油藏的的原油采收率仍然是一個具有戰略性的重大課題。

　2.注蒸汽提高采收率

　使用蒸汽作為驅替介質，是由于在許多地區可以很容易地得到它（如開采中的溶解氣，以及氣田中的采出氣），而且它與油層巖石本身不會發生任何作用，注入油藏后，它不會污染油層，注入的蒸汽可以回收利用的，因此它可以作為一種儲存方式，以備將來需要時加以利用。

　3.微生物提高采收率

　微生物采油方法是指利用經特定篩選的微生物或菌種作用于地下油藏，通過其生長、繁殖以及產生各種具有增油作用的代謝產物，改變儲油層的滲流特征或使油水之間的物化性質發生變化，從而達到提高原油采收率的目的。