石油工业通论.doc

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1、石油工业通论1石油（又称原油）：一种存在于地下岩石孔 隙介质中的由各种碳（占83-87% ）氢（占 12-14% ）化合物及其衍生物组成的呈液态可燃 有机矿产，是多种有机化合物组成的混合物，是 液态的可燃有机矿产。2石油的成分非常复杂，不同地方、不同层位 的石油的成分都不一样，因此石油没有固定的组 成和确定的物理参数，石油的物理性质取决于它 的化学组成。3天然气（gas）:广义上是指存在于自然界的一 切天然生成的气体。包括不同成分组成、不同成 因、不同产出状态的气体。狭义即油气地质上是指存在于地壳岩石孔隙（孔、洞、缝）天然生成的以烃类为主的可燃气 体。多数天然气是有机成因的，也有无机成因的，既

2、 可与石油伴生，也可以单独成藏。4凡有石油的地方肯定有天然气；但是有天 然气的地方不一定有石油。5石油工业的特点 （1）探索性 油气在地壳中 分布的复杂性和不确定性（2）综合性（3）风险 性地质风险是油气勘探中面临的最主要风险因素。（4）高利润性6全国油气盆地与油气田分布记住五个产油盆地：松辽、渤海湾、四川、 塔里木、准ge尔、东海、柴达木 中国石油史上的拐点：分别是 佃63和 佃93。 7原油勘探与生产一一上游石油炼制与石油化工一一下游8全球著名大的石油公司一一美国的埃克森美孚石油公司（Exxon MobilCorp.）美国雪佛龙公司一雪佛龙（Chevron）+优尼科 石油公司（Unocal

3、）+德士古石油公司（Texaco）美国西方石油公司美国康菲石油公司（ConocoPhillips）英国荷兰的壳牌石油公司（Shell），中石油、中石化、中海油9增温层一一地温随深度增加而逐渐增加，受地 球内部热能影响，深度每增加100米升高的温度称 为地温梯度。一般大陆为 15C /100m，海底为4 8C /100m。10地球的内部圈层（两个面三个层）：莫霍面和 古登堡面，地壳：陆壳（硅铝层、硅镁层、沉积 岩层）和洋壳（硅镁层）11 勾造运动指由地球内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的机械运动。构造运动常和地壳 运动混称，只不过构造运动包括了岩石圈， 但从 研究意义上说，我们现今研究的内容和深

4、度也只 是在地壳的深度范围内。勾造变动一一指由构造运动引起岩石的永久性 变形。如褶皱变动、断裂变动。12水平运动：造山运动垂直运动（升降运动）一一地壳（岩石圈）相邻 块体或同一块体的不同部位作差异性上升或下 降，使某些地区上升成为高地或山岭，另一些地 区下降成为盆地或平原。又称为造陆运动。13地层接触关系（产状和时间）整合：两套地层的产状完全一致，时代连续的一 种接触关系。平行不整合：又称假整合。产状基本保持平行， 时代不连续。角度不整合：产状不一致以一定的角度相交，时 代不连续。（二）地质构造 （1）水平构造（2）单斜构造 岩层产状三要素：走向、倾向、倾角 褶皱 岩层在构造运动作用下所产生的

5、一系 列弯曲。褶皱的基本形态背斜：是岩层向上拱的弯曲，形成中老两侧新； 向斜：是岩层向下的弯曲，中新两侧老。14（ 4）断裂构造:岩石受到外力作用发生破裂的 现象，称为断裂构造。分为节理和断层两大类。理 岩石破裂后没有明显位移的断 裂，是分布最广、最常见。诙层 正断层一一上盘相对下降，下盘相对上升。 逆断层一一上盘相对上升，下盘相对下降。 平移（推）断层一一断层两侧岩块，沿着断层 面走向的水平方向相对移动的断层。15断层组合状态地垒 地堑16矿物（mineral）是地质作用形成的天然单质 或化合物，它具有一定的化学成分和物理性质。 由一种元素组成的矿物，称为单质矿物，由两种 或两种以上的元素组

6、成的矿物，称化合物矿物。17矿物及其硬度滑石1石膏2方解石3萤石4磷灰石5长石6 石英7黄玉8刚玉9金刚石1018硬度:是指抵抗外力刻划的能力19岩石（rock）是矿物的自然混合物，也可以是 岩屑或矿屑的自然混合物。地壳是由岩石组成 的。自然界中岩石种类繁多，有的是由一种矿物 组成的单矿岩；有的是由多种矿物组成的复矿 岩；有的是由岩屑或矿屑组成的碎屑岩。20地球三大岩石：岩浆岩、沉积岩、变质岩 21沉积岩-:沉积岩的物质组成有矿物碎屑和岩 石碎屑（如石英、长石等），以及有机质和胶结 物。按碎屑颗粒大小可分为：砾状、砂、粉砂、 泥沉积岩的形成：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、 沉积作用、固结成岩作

7、用22地质作用是指形成和改变地球物质组成、外 部形态特征与内部构造的各种自然作用。依据主要驱动力源地质作用通常分为内力地质 作用和外力地质作用。23所谓内力地质作用就是由地球通过各种方式释 放其内部的能量（如重力能或放射性元素蜕变产 生的热能等），所引起的并主要发生在地球内部 的作用，包括岩浆作用、火山作用、地壳运动、 变质作用、成矿作用和地震等；24油气有机成因学说世界上99%以上的石油 产自沉积岩，少数岩浆岩。变质岩中的石油也可 能是来自相邻近的富含有机质的沉积岩25植物生油理论动物生油理论 生成油气的原始物质是沉积有 机质26海相生油理论陆相生油理论认识的局限性、片面性27早期成油说：沉

8、积有机质在成岩过程中逐步 转化为油气。晚期成油说：沉积有机质埋藏到较大深度， 到成岩晚期达到成熟，经热降解生成大量 油气。28石油生成的物质基础 1沉积有机质概念： 在外力地质作用下，在还原环境中伴随其矿 物质一起沉积。保存下来的生物残留物质 来源：低等水生动植物为主-细菌藻类最佳29生物体的分泌物与死亡尸体可形成类脂化合 物、蛋白质、糖类及木质素等有机组分，这 些有机组份大部分通过生物再循环或物理 化学作用遭到分解，仅少部分保存在沉积物 （岩）中形成有机质。30分布特点：沉积有机质主要呈分散状态分布 在细粒沉积物（岩）中，总数量约为3.8X1015吨，但分布很不均衡。 不同岩性中分布不均匀。

9、泥质岩多：2.1% 土；砂岩0.05% ;碳酸盐岩0.29% 不同地质时代不均衡总趋势：地层越老,保存的沉积有机质越少。31数量的影响因素：生物物质的产量、原始有机质的保存条件沉积物堆积速度、 沉积物 的粒度32沉积物中富含有机质的环境条件是：生物产 率高，有机质来源充足；低能静水还原环 境，有机质分解少，保存条件好；沉积物 堆积速度较大，粒度细。33干酪根的定义：生油母质，沉积岩中不溶于 非氧化型酸、碱和非极性有机溶剂的分散沉 积有机质生物体（藻类、细菌、浮游生物和高等植物）亡）34形成过程生物有机组分（类脂化合物、蛋白质、 糖类和木质素被其它生物吞食保存到沉积物（岩）中氧化分解沉积有机质（

10、生物化学分解作用）可溶有机物不溶有机质（干酪根）35.干酪根的成分及结构：黑色或褐色粉末，是 一种高分子聚合物，无固定的化学成分C（79%）H（9% ）0（3%）S（5%）N （2%） 微量元素。36干酪根一加氢-去氧、富集且t石油37据碳、氢、氧元素的组成，干酪根分为I型、U型、皿型3种类型类型I型-腐泥型口型-混合型皿型-腐殖 型H/C1.1-1.61.1-1.350.7-1.10/C0.06-0.160.08-0.20.1-0.25来源藻类、水生低 等微体 生物水生低等生物高等植物生油潜力大，主要 生成石 油和油 页岩等潜力中等，主 要生成石 油和天然 气潜力低，主 要生成 天然气38油

11、气生成的外在条件，生成油气的地质环境： 大地构造条件-长期、持续稳定下降的沉积 盆地1）沉积盆地在一定特定时期，沉积物的堆积速率明显大于其周围区域，并具有较 厚沉积物的构造单元。39- 沉积速度沉降速度水体迅速变浅，盆 地上升为陆地沉积物暴露于地表不利于有机质 堆积、保存。40- 沉积速度vv沉降速度水体急剧变深， 有机质容易遭巨厚水体所含氧的破坏不利于有 机质保存。41- 沉积速度"沉降速度丰富的沉积有机质、埋藏深度大、地温梯度大、生储广泛接触迅 速向油气转化的地质环境。42岩相古地理条件 有利的岩相、古地理环境： 深度适当、面积较大、有机质丰富的水体、低能 还原环境海相：-浅海、

12、三角洲相（波斯湾、墨西哥湾含 油气盆地）陆相：-深湖、半深湖相（松辽、渤海湾） 滨海：高能环境、海水进退频繁，沉积物粗， 不利于繁殖、堆积和保存。浅海（陆棚）：水体营养丰富，阳光充足、水体 较安静，最有利于生物大量繁殖。半深海（陆坡）深海（深海平原：水体营养不足、 生物不发育， 生物遗体下 沉经历巨厚 水体大部分 遭到氧化，而 且陆源有机质很少43古气候条件：温暖、潮湿的气候有利于生物 的繁殖和发育，大地构造条件是根本的，它控制 着岩相古地理及古气候特征44油气生成的理化条件：温度与时间一一最主 要作用：温度一最持久、最有效的作用因素 时间一补偿温度之不足45温度和时间在一定范围内互补，即高温

13、短时 热力作用等效于低温长时46随有机质埋深的加大和温度的升高，有机质 逐渐开始生成油气。当温度升高到一定数值有机 质开始大量生成石油，这个温度界限称为有机质 的成熟温度或称为门限温度。成熟温度所在的深度称为成熟点（门限深度）。 在实际中用的较多的往往是指门限深度 （生油门 限）。47细菌作用、喜氧细菌：在游离氧存在的 条件下都能生存。厌氧细菌：在无游离氧，而存化合氧的条件 下才能生存。通性细菌：在有无游离氧的条件下都能生存。47细菌本身为生油原始物质细菌对有机质分解，产生相应的有机化合 物和甲烷气。48由于细菌怕热，只能在100C的浅层中起作 用：在油气生成的早期阶段作用显著。49催化作用：

14、无机催化剂一最主要的是粘土矿 物：蒙脱石、伊利石等 有机催化剂一酵母：动 植物与微生物产生的一种胶体物质， 催化作用 强，但不耐高温。50有机质150-200度加粘土生成脂肪酸脱去羟 基类似石油的物质蛋白质酵母作催化剂生成氨基酸碳水化合物酵母生成单糖51放射性作用：许多沉积岩中都含有少量的放 射性兀素：钾、铀、钍粘土岩、页岩中多见放射性元素所造成的局部地温增高有利于有机 质的热演化，但沉积岩中的放射性元素含量很低 非主要因素。52有机质演化与成烃模式：1生物化学生气阶段 2热催化生油气阶段3热裂解生凝析气阶段4深 部高温生气阶段53反射光下观察有机质可以划分为四种一： 腐泥组壳质组镜质组惰质组

15、测镜质组 的反射率已经成为判断有机质成熟度的主要标 志。54生物化学生气阶段（未成熟阶段）：范围：RovO.5% ;温度：1060C （下限温度不定高到 100 C左右）;深度：沉积界面数百米到2000余米；作用：以细菌的生物化学作用为主，对有 机质的分解。产物：CH4 （生物化学气）、CO2、 H2O,干酪根、少量低熟油。热催化生油气阶段（成熟阶段）：Ro=0.5%1.2% ;热裂解生湿气阶段（高成熟阶段）：Ro=1.2%2.0%55生油（气）岩：烃源岩（source rock :能够 生成油气，并能排出油气的岩石称为烃源岩（油 源岩，气源岩）。56有效烃源岩（effective sourc

16、erock）:能够生成油气，并能排出足以形成商业性油气聚集油气 的岩石称为有效烃源岩（油源岩，气源岩）。烃 源层（source bed :由烃源岩组成的地层称为烃 源层。57生油（烃源）岩形成于低能静水环境，呈暗 色、细粒、富含有机质和微体生物化石，常见分 散状原生黄铁矿或菱镁矿，偶尔可见原生油苗。 主要包括粘土岩和碳酸盐岩两大类。主要沉积于 浅海、三角洲和深水-半深水湖泊环境中。58好的生油岩应该具有细粒岩性、合适的厚度、 比较大的面积、处在还原的环境、含有丰富的有 机质、具有适当的有机质类型和成熟度， 有机质 处在合适的转化阶段。59天然气形成的特点：1生气母质的多元性： 原始有机质，i、

17、：n、皿型干酪根，煤，可溶有 机质、液态烃、无机物质2-生气机理的多样性： 微生物生物化学作用（有机质分解，CO2还原）、 热降解、热裂解、无机化学反应、核反应 3-生 气环境的广泛性：地表环境、不同深度的地下环 境、水体、地壳深部、太空60成石油:和天然气形成余件天然比较母质类型i、n 1型干酪根i、n、山干酪根；原始有机质 、无机物形成机理干酪根的热降解生物化学反应，热降解作用、热 裂解作用、无机化学反应形成的深度1000多米至5000米左右沉积表面至近万米形成的环境浅海、三角洲、深湖-半 深湖、特殊的沼泽各种有利于有机质堆积的环境， 除上述生油环境外，成煤环境也 有利于生气，幔源、无机环

18、境61油气集输系统：联合站（集油站）：汇集到联 合站的油井产出物含有水、砂、泥、有害气体等 其他成分。必须经过一系列的物理化学处理过 程，将油井产出物分离、净化成合格的气、油、 水。联合站是油气加工的最后一道工序， 相当一 般意义上工厂的成品车间。其主要功能包括油气 处理、污水处理、供注水、原油储存外输、原油 稳定及轻烃回收等。:计量间（站）：计量间是测量油井单井日产量的 场所，是油田最基层的生产车间，它负责把 8 15 口油井的油气水计量，分别计量后再汇合到 一条口径较大的管线里输往联合站。62油气处理系统是指对油田所生产的原油和天 然气进行原油稳定处理和天然气回收轻烃处理 的初加工系统。原

19、油稳定就是对原油进行回收不稳定轻烃组 分的处理过程。通过原油稳定处理可收回原油产 量的0.5% 1%,使原油的饱和蒸气压等于或 接近当地大气压，变成稳定状态的原油。原油稳 定处理的结果既降低了原油的损耗率、 又可回收 价值可观的轻烃产品。63油气处理技术就是促使油田基本实现 三脱三 回收，出四种合格产品”的目标，即原油脱气、 脱水和伴生气脱油.回收污水、污油和轻油，产 出稳定原油、干气、净化油田水和轻质油。64石油工业的环境保护：1、油气田的污染源与 污染物钻井、采油、采气等作业，会产生废水、 废气、废渣，排入大气、水系、土壤对环境造成 污染。污染物主要有：采油污水、钻井污水、泥 浆废渣、采气

20、污水、落地原油、天然气脱硫尾气。2、油气田污染的防治 治理：采油污水、洗井 污水、钻井污水、废弃泥浆、采气污水、含硫尾 气。65石油工业的HSE管理1、HSE 概念：HSE 是英文 health、safety、 environment的缩写，即健康、安全、环境。HSE 也就是健康、安全、环境一体化管理。由于安全、环境与健康管理在实际生产活动中， 有着密不可分的联系，因而把健康、安全、环境 整合在一起形成一个管理体系，称为 HSE管理 体系。健康一一是指人身体上没有疾病，在心理上（精神上）保持一种完好的状态。安全一一是指消除一切不安全因素，使生产活 动在保证劳动者身体健康、企业财产不受损失、 人

21、民生命安全得到保障的前提下顺利进行。环境 是指与人类密切相关的、影响人类生 活和生产活动的各种自然力量或作用的总和。 它 不仅包括各种自然因素的组合，还包括人类与自 然因素相互形成的生态关系的组合。66储集层：凡能够储存和渗滤流体的岩层67储集层的性质（孔隙性、渗透性）.孔隙性一 决定储层能够储存流体的数量。68储集岩的储集空间（孔隙）：指储集岩中未被 固体物质所充填的空间部分一一孔、洞、缝69中孔、高渗、粗喉油层细粒岩屑长石砂岩， 中孔、中渗、细喉油层细粒岩屑长石砂岩，低孔、 特低渗、细喉油层粗粒粉岩长石砂岩100%7绝0寸孔绝对孑孔隙度羊娈总孔孔隙积度厂忑石、岩样总体积（Vr）互相连互相连

22、通的孔 岩样总体积（Vr）d 100%72同一岩石的有效孔隙度总是小于总孔隙度731）绝对渗透率（K，单位：1 m2=1D=103md ） 如果岩石孔隙中只有一种流体（单相）存在，而 且这种流体不与岩石起任何物理和化学反应，所 反映的渗透率。（2）有效渗透率当岩石被多相流体同时通过时， 其中某相流体渗的渗透率,为该流体的有效相渗透 率。如：油、气、水的有效相渗透率（Ko、Kg、 Kw）o74.孔隙性与渗透性间的关系；储层孔隙性和渗 透性都受岩石孔隙结构控制，故孔隙度同渗透率 间无严格函数关系。一般来说，有效孔隙度越大， 渗透率也越高。75盖层：位于储集层之上的一个渗透性很差， 封隔油：气向上散

23、失的保护层。76生储盖组合概念生储盖组合是指在地层剖面 中紧密相邻的包括生油层、储集层和盖层的一 个有规律的组合，称为一个生储盖组合。77二次运移概念：油气进入储集层或运载层以 后的一切运移78圈闭是指储集层中能够阻止油气运移，并使 油气聚集的一种场所。它由储集层、盖层和遮挡 物三部分组成。79油气藏概念：油气在单一圈闭中，具有独立 压力系统和统一的油水界面的基本聚集80断层油气藏概念：断层圈闭 一一沿储集层上 倾方向受断层遮挡形成的圈闭。油气在断层圈闭 中的聚集称为断层油气藏。81地震勘探是通过人工手段激发地震波，根据 地震波在地下传播的特征来研究地下构造、地质 体甚至其内流体的一种物探方法

24、。82地震勘探与其它物探法比较：精度高。地震勘探与钻探法比较：成本低，可以了解 大面积的地下地质构造特点。83电法测井是地球物理测井中三大测井方法之 一，它根据岩层电学性质的差别，测量地层的电 阻率、电导率或介电常数等电学参数，用来研究 地质剖面，判断岩性，划分油气水层，研究储集 层的含油性、渗透性和孔隙性以及其它性质。84地质录井主要任务：根据井的设计要求，取 全取准反映地下情况的各项资料，以判断井下 地质及含油气情况。目的意义：认识地质情况、 含油气评价及油田开发设计。主要方法：-钻时录井-岩心录井 -岩屑录井-荧 光录井 -钻井液录井-气测录井 -综合录井85iii原油体枳系数汕田面积X

25、油层厚度X汕层有效孔隙度 地质储乐X原始含油饱和度X地确油密度86 一）井下钻具钻头：破碎岩石钻铤：加 重钻头压力，连接钻头和钻杆 钻杆：传递扭 力和循环洗井液87固井：在已打好的井眼内下入套管，并在套 管与井壁之间注水泥封固的工作。包括下套管和 注水泥。固井的目的是封隔疏松、易塌、易漏等地层; 封隔油、气、水层，防止互相窜通，形成油气通 道；安装井口，控制油气流，以利于钻进和生产。 88采油原理：自喷采油、人工举升 89酸化压裂：注酸压力高于油（气）层破裂压力的 酸化，简称酸压；酸液将同时发挥化学作用和水 力作用来扩大、延伸、压开和沟通裂缝，形成延伸远、流通能力高的油气渗流通道最终米收率=可米储量 地质储量人工水注气二次押帯諾删f91化学驰混料I驰热力采汕微恨料采三次采汕丿幻口 化学、物理、热力、（强化来汕）隹物戍联合微观駅汕作用92二、提高采收率的方法1、化学驱油法2、混相驱油法3、热力采油法4、 微生物采油： 93 一、气田的分类1、干气气田：天然气中甲烷含量大于 95%的气 田。2、凝析气田：天然气在地层中的高温高压条件 下处于气态，当被开采时，天然气随着周围环境温 度的下降和压力的下降，转化成液态相的气田。3、湿气气田：天然气中甲烷含量低于 95%的气 田。二、气田的开发方式1、衰竭式开发2、保持地层压力下开发