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1、石油工程 前言 卡通片介紹 石油生成、探勘、鑽井及生產,林再興 (研究室 4328B),有一天，Bob（地質學家），與他的朋友（Cindy與Jack），在美國洛杉磯附近的La Brea之焦油坑附近散步,突然間.,Jack，你知道這是什麼嗎?,當然知道，這是一團油泥,你可能不知道這些石油（Oil）是多老，以及它的重要性；我們坐下來，我來告訴你們（Jack和Cindy）有關這個石油,我們來談談您對石油的依賴有多大?,Cindy，妳的衣服是不是尼龍布?,是的,尼龍是由石油製成的,你所吃的食物是經由肥料而長成的，肥料是由石油及天然氣而來的,Jack，您衣服上的釦子是不是塑膠?,是的,塑膠是由石油而來的
2、,在房子裡的電也是跟石油有關，有些是利用石油及天然氣來發電,街道上的瀝青也是由石油而來的,你的汽車及機車的油也是由石油而來的，我可以繼續舉例.,哇!石油真的很重要。您說石油是老的，那它有多老?而且，它是如何產生的?,我很高興你問到這個問題。石油是在地下形成的，讓我來解釋.,在地球上，不管您走到哪裡，你都是在岩石（Rock）的上面。在加州的某些地方，你是站有岩石的上面20哩處,20哩是多少?,6MILES = 9.6 KILOMETERS 20MILES = 32 KILOMETERS,喜馬拉雅山大約有6哩高,所以20哩是喜馬拉雅山的3倍高，其間有很多的岩石。,含石油的岩石都是由很小顆粒的砂、淤
3、泥或泥土開始的，就如同地上的土壤,經過多年的風吹雨打，這些土壤流到低窪處而停下來。,通常，這些低窪處是水底、河底、湖底或海底。,，,有些植物及動物生長在水裡，而大部分都是很小，而必須由顯微鏡才能看到。有許多都是單細胞的矽藻類（Diatoms）,砂、淤泥及泥土的顆粒沉到水裡，蓋在死的矽藻類以及其他的動植物之上。而且，水被夾在這些砂、淤泥及泥土的顆粒之中。,不久，這些顆粒，又被其他的動植物殘骸覆蓋。這個過程，一再的重複，最後，泥、砂及水累積達幾千呎厚。,這些砂、泥在堆積過程中，底部的砂、泥受到上部砂、泥而擠壓,在河流、湖及海底的泥、砂、水及動植物殘骸所受的覆蓋壓力逐漸的變大,當覆蓋深度加大而變深，
4、其溫度也增加。經過幾百萬年之後，在適當的壓力及溫度之下，這些泥砂顆粒就變硬而成為岩石，類似褐色或灰色的水泥。 當動植物的殘骸腐朽之後，形成石油及天然氣，大部分的石油及天然氣係由相當微小的動植物殘骸而來的 確實的石油及天然氣之形成原因仍不清楚。但是，溫度、壓力及細菌是很重要的因素。,45億年前，地球是一個氣圈,40億年前，地殼開始固化,2300萬年前，加州的石油及天然氣開始形成,以上所談的沉積及覆蓋過程都是淺海中發生的，目前的大部分陸地，在以前是淺海，大部分所發現的石油及天然氣之蘊藏之處，在早期是淺海,地球的年齡約45億年，加州最老的石油年齡為2300萬年，算是很老，可是地質學家認為是年青的（與
5、地球年齡相比）,因為加州的石油較年青，所以很多石油是重油而且黏度較高，含有氮氣及硫質 這些石油比較難開採,當這些石油形成後，它們並不會停留在原地，就如同您我一樣，會搬遷及旅遊,它們到哪裡去?,它們向上移動，有時候通過地球的斷裂地層（稱為斷層，Faults）,沿著斷層而到達地面的石油及天然氣稱為滲流（Seep），在加州有幾百處的滲流，大都是在油、氣田的附近,Jack，你剛才所踩到的是自然滲流,印地安人及其拓荒者，利用滲出的石油做很多用途：例如，籃子的防水，馬車的潤滑等。,大部分的石油及天然氣在到達地表之前遇到流體不能通過的岩層（稱為蓋岩，Cap Rock）或其他的障礙層，而陷在地層裡。,當很多的
6、石油積集在蓋岩（Cap Rock）或其他障礙物下的地層時，就形成了儲石油及天然氣層(藏)（Oil and Gas Reservoirs）,典型的儲石油及天然氣層(藏) （Oil and Gas Reservoirs）是在砂粒層之中，稱為砂岩（Sandstone），石油、天然氣及水是夾在砂粒與砂粒間的小空間裏，而不是在一個很大而寬廣之池塘。,石油公司僱用像我的地質師去找儲油層(藏) （Reservoir）,Jack問：您如何去找儲油層(藏)?,那是一件不容易的事情，大部份的儲油層都位於地表以下的深部地層，無法由地表直接看到,地質師尋找石油的蛛絲馬跡，例如，露頭（Outcrops）是暴露在地表的岩
7、床。地質師研究露頭，繪製露頭位置圖，厚度及角度。由這些及其他資料，地質師設法製圖，而將地下岩床的位置及其形狀描繪出來，然後去找儲油層(藏) 。,就如同你用手敲擊西瓜，而聽其聲音，以判別該西瓜是否成熟好吃，地質師則利用在地表所產生的震波，研究其所反射回來的震波記錄（稱為震動圖 Seismograms）， 因為震動圖會隨岩石的種類及構造而變。,另外，也量測岩層之磁性，測量時，利用飛機或直升機攜帶磁力儀（Magnetometer）飛過所要測量岩層上方，以上的這些方法（測試）有助於找到可能含有石油的岩層構造,當地質師決定鑽井位置後，石油公司付錢給地主（ Landower）以換取其同意石油公司在地主土地
8、上鑽井之許可，然後，石油公司向政府有關單位申請鑽井許可證（Drilling Permit）,要鑽井時，鑽機（Drilling Rig）的中心對準所要鑽的位置，很高的鐵井架，吊掛著很長的鑽桿及鑽頭,鑽井時所使用之流體，稱為泥漿（Drilling mud），是由幫浦經鑽桿（Drilling pipe）而注入井底，由鑽頭流出，經過鑽桿與井壁中間的環孔，流回地表，而循環。,鑽頭對岩石施壓，而同時也旋轉，利用其旋轉而切割岩石,鑽井泥漿非常重要，是因為它具有下列之功能：1.將鑽井岩層屑帶到地表2.使鑽頭降溫 3.在井壁形成泥餅（Mud Cake）， Mud Cake有助於防止井壁崩塌 4.泥漿的重量可以阻
9、止油、氣或水，自岩層中噴至地表-噴井。,現今的石油鑽井很安全；很多國家都有制定法令以保護地表及地下之自然環境。,在七個探勘井中會有一口具有生產利潤的生產井,對於不具生產價值的井，必須用水泥及泥土將井口封閉起來,-生產井所產出的石油，經管線流至附近的儲油槽 -通常，都利用幫浦將油由地層抽到地表 -將氣及水自油裡分離後，石油將經由卡車、火車或管線運至煉油廠,到煉油廠之後，石油可煉製成許多產品，例如，汽油、柴油、飛機燃油、潤滑油、瀝青及稀釋溶劑等，之後，石化工廠可利用上述的產品煉製成橡膠、塑膠、油漆及尼龍等產品,問題,1. 石油如何形成？ 2. 儲石油及天然氣層(Oil and gas reservoir)是什麼？ 3. 石油如何形成後，如何移動？移至何處？如何形成儲油氣層(Reservoir)? 4. 儲氣層中，含有那些流體？ 5. 地質師如何尋找石油？ 6. 鑽井時，所使用的泥槳，其行經路徑如何？ 7. 泥槳的功能是什麼？ 8. 一般探勘井的成功率是多少？,