石油勘探开发全流程经典再现珍藏版Word格式文档下载.docx

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钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节，是勘探和开发石油的重要手段。

石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。

在不同的阶段中，钻井的目的和任务也不一样。

一些是为了探明储油构造，另一些是为了开发油田、开采原油。

为了适应不同阶段、不同任务的需要，

钻井的种类可分为以下几种。

1）基准井：

在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况，验证物探成果，提供地球物理参数而钻的井。

一般钻到基岩并要求全井取心。

2）剖面井：

在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。

目的是为了揭露区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。

主要用于区域普查阶段。

3）参数井：

在含油盆地内，为了解区域构造，提供岩石物性参数所钻的井，参数井主要用于综合详查阶段。

4）构造井：

为了编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探成果所钻的井。

5）探井：

在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。

各勘探阶段所钻的井，又可分为预探井，初探井，详探井等。

6）资料井：

为了编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究取得资料数据而钻的井。

7）生产井：

在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的井。

生产井又可分为产油井和产气井。

8）注水（气）井：

为了提高采收率及开发速度,而对油田进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的井。

专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井，有时统称注入井。

9）检查井：

油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和度的分布和变化情况，以及了解各项调整挖潜措施的效果而钻的井。

10）观察井：

油田开发过程中，专门用来了解油田地下动态的井。

如观察各类油层的压力、含水变化规律和单层水淹规律等!

它一般不负担生产任务。

11）调整井：

油田开发中、后期，为进一步提高开发效果和最终采收率而调整原有开发井网所钻的井（包括生产井、注入井、观察井等）。

这类井的生产层压力或因采油后期呈现低压，或因注入井保持能量而呈现高压。

四.录井录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术，是发现、评估油气藏最及时、最直接的手段，具有获取地下信息及时、多样，分析解释快捷的特点。

通常基本录井数据包括ROP、深度、岩屑岩性、气体测量和岩屑描述，也可能包括对泥浆流变特征或钻井参数的说明。

1、录井概念录井是用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法，观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物信息，以此建立录井剖面，发现油气显示，评价油气层，为石油工程提供钻井信息服务的过程。

1）狭义录井常规录井：

岩屑录井、岩心录井、气测录井、钻井工程参数录井、荧光录井等。

录井新技术：

轻烃色谱分析录井、热蒸发烃色谱分析录井、核磁共振录井、离子色谱水分析、地层压力评价等。

2）广义录井

除了常规录井以外，广义录井还包括：

井位勘测、钻井地质设计、录井工程设计、录井信息传输、油气层综合评价解释、单井地质综合评价等。

2、录井工程1）从专业学科讲：

以规模化录井工程生产为基础，以优化系统、提高生产率为目标，在石油地质学、地球化学、地球物理学2）从工业生产角度讲：

根据合同的要求，在钻井过程中依据钻井地质设计、录井工程设计的要求，录井施工人员采用相关录井技术，使用录井仪器设备，以合理的施工成本，完成录井施工的过程。

3、录井工程的任务

在钻井过程中，分析、测量、观察从井下返出的物质固态、液态、气态三种状态的物质信息,我们把必须在井场完成的叫做第一层录井信息，可以在室内完成分析的叫做第二层录井信息。

1）第一层录井信息包括：

固体：

岩屑、岩心。

液体：

油的显示信息、钻井液及其滤液信息。

气体：

钻井液中的气体、岩心岩屑中的气体等。

其他：

工程施工参数（钻井、测井、测试、固井、完井、钻具、套管等），收集资料（井喷、井涌、井漏等）。

2）第二层录井信息包括：

照相扫描、热解分析、荧光分析、孔渗分析、岩矿分析、古生物分析等。

3）录井的任务：

录井的任务就是把这两层信息利用录井手段取全取准，还原成井筒地质剖面图的过程。

4、录井的方法

地球化学法（岩石热解、荧光分析、离子色谱分析等）、地球物理分析方法（岩石核磁共振分析等）、岩矿分析方法（岩屑、岩心、气测等）5、录井的手段

录井的手段主要是指录井分析仪器、设备，主要包括综合录井仪、气测仪、地化录井仪、荧光录井仪、核磁共振仪、泥页岩密度仪、碳酸盐岩分析仪、色谱分析仪、水分析仪等。

6、岩屑录井岩屑录井是钻井地质现象录井方法之一，在钻井过程中，地质人员按照一定的取样间距和迟到时间，连续收集与观察岩屑并恢复地下地质剖面图的过程。

岩屑录井的费用少，有识别井下地层岩性和油气的重要作用，是油气勘探中必须进行的一项工作。

岩屑录井主要过程：

1）岩屑收集与整理；

2）岩屑的描述；

3）岩屑的保存；

4）真假岩屑的识别；

5）利用岩屑判断和分析地下岩石性质；

6）岩屑录井草图和实物剖面面；

7）利用岩屑划分岩性和地层；

五.测井测井，也叫地球物理测井或矿场地球物理，简称测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法（包括重、磁、电、震、核）之一。

简而言之，测井就是测量地层岩石的物理参数，就如同用温度计测量温度是同样的道理；

石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料。

这种测井习惯上称为裸眼测井。

而在油井下完套管后所进行的二系列测井，习惯上称为生产测井或开发测井。

其发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。

1、测井的原理任何物质组成的基本单位是分子或原子，原子又包括原子核和电子。

岩石可以导电的。

我们可以通过向地层发射电流来测量电阻率，通过向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子孔隙度和密度。

地层含有放射性物质，具有放射性（伽马）；

地层作为一种介质，声波可以在其中传播，测量声波在地层里传播速度的快慢（声波时差）。

地层里的地层水里面含有离子，它们会和井眼中泥浆中的离子发生移动，形成电流，我们可以测量到电位的高低（自然电位）。

2、测井的方法1）电缆测井是用电缆将测井仪器下放至井底，再上提，上提的过程中进行测量记录。

常规的测井曲线有9条；

2）随钻测井（LWD-logwhiledrilling）是将测井仪器连接在钻具上，在钻井的过程中进行测井的方式。

边钻边测，为实时测井（realtime）,井眼打好之后起钻进行测井为（tipelog）；

3、测井的参数1.GR-自然伽马GR是测量地层里面的放射性含量，岩石里粘土含放射性物质最多。

通常，泥岩GR高，砂岩GR低。

2.SP-自然电位地层流体中除油气的地层水中的离子和井眼中泥浆的离子的浓度是不一样的，由于浓度差，高浓度的离子会向低浓度的离子发生转移，于是就形成电流。

自然电位就是测量电位的高低，以分辨砂岩还是泥岩。

3.CAL-井径井径就是测量井眼尺寸的大小。

比如用八寸半的钻头钻的井眼，测量的井径或为八寸半，或大于八寸半（称扩径），或小于八寸半（称缩径）。

测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。

4.AC-声波常说人所说的声波即是声波时差，单位为毫秒每英尺，声波时差小，也就是声波在地层传播的时间少，说明地层比较致密和坚硬。

反之地层比较疏松。

5.ZDL-密度用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量密度，密度值是岩石单位体积的密度，包括固体和流体。

6.CN-中子用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子，我们也叫中子孔隙度，也叫总孔隙度，测量的是流体体积占整个岩石的百分比。

7.电阻率（resistivity）

电阻率分为微侧向和双侧向（包括浅侧向和深侧向），它们的区别就在于探测深度不一样，深侧向探测深度最大，浅侧向次之，微侧向最小。

由于泥浆对地层的侵入不同，井眼为圆心在不同的半径范围内，地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入，这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。

8.其它核磁测井：

测压取样（测压是测量地层压力，以计算地层流体的密度，进而确定流体性质；

取样是将地层里的流体抽出来取到地面）;

井壁取心：

垂直地震（VSP）（Verticalseismicprofile）;

4、测井解释

测井解释的一般过程：

先找储层，再找油气，一般来说油气水只存在于砂岩中，GR值低的为砂岩。

GR高的为泥岩，找到砂岩之后，再在砂岩中找电阻率较高的层位，基本上就是油气层。

一般地，油气层的曲线响应是：

伽马（GR）较低，电阻率较高，中子较小，密度较小。

对应的，水层的电阻率相对油气层电阻率偏低。

六.固井

为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。

1、固井的目的

1.封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行；

2.提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池；

3.封隔油、气、水层，防止不同压力的油气水层间互窜，为油气的正常开采提供有利条件；

4.保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染；

5.油井投产后，为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利的条件；

2、固井的步骤

1.下套管

套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。

为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。

根据

用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。

2.注水泥

注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。

3.井口安装和套管试压

下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。

表层套管的顶端要安套管头的壳体。

各层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。

套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。

套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。

陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。

注平衡液等作业。

4.检查固井质量

安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。

探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）要做地层压裂试验。

生产井要做水泥环的质量检验，用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情况。

固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。

3、固井的方法

1.内管柱固井

把与钻柱连接好的插头插入套管浮箍或浮鞋的密封插座内，通过钻柱注入水泥进行固井作业，称为内管柱固井。

内管柱固井主要用于大尺寸（16″~30″）导管或表层套管的固井。

2.单级双胶塞固井

首先下套管至预定井深后装水泥头、胶塞（顶塞和底塞），循环水泥，打隔离液，投底塞，再注入水泥浆，然后投顶塞，开始替泥浆。

底塞落在浮箍上被击穿。

顶底塞碰压，固井结束。

3.尾管固井

尾管固井是用钻杆将尾管送至悬挂设计深度后，通过尾管悬挂器把尾管悬挂在外层套管上，首先坐封尾管悬挂器，然后开始注水泥、投钻杆胶塞顶替、钻杆胶塞剪断尾管胶塞后与尾管胶塞重合，下行至球座处碰压，固井结束。

七.完井

根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式的过程叫做完井。

1、完井的要求

1）.油气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小；

2）.油、气层和井筒之间应有尽可能大的渗流面积，油、气入井的阻力最小；

3）.应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰；

4）.应能有效地控制油层出砂，防止井壁垮塌，确保油井长期生产；

5）应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件；

6）.对于稠油油藏，则稠油开采能达到热采（主要蒸汽吞吐和蒸汽驱）的要求；

7）.油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件；

8）.工工艺尽可能简便，成本尽可能低；

2、完井的方式

1）.射孔完井（perforating）又分为:

套管射孔完井、尾管射孔完井；

2）.裸眼完井方式（Open-hole）；

3）.割缝衬管完井方式（SlottedLiner）；

4）.砾石充填完井方式（GravelPacked）又分为:

裸眼砾石充填完井、套管砾石充填完井、预充填砾石饶丝筛管；

3、完井井口装置

一口井从上往下是由井口装置、完井管柱和井底结构三部分组成。

井口装置主要包括套管头、油管头和采油（气）树三部分，井口装置的主要作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和两层套管之间的环形空间以控制油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。

完井管柱主要包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。

下入完井管柱使生产井或注入井开始正常生产是完井的最后一个环节。

井的类

型（采油井、采气井、注水井、注蒸汽井、注气井）不一样，完井管柱也不一样。

即使都为采油井，采油方式不同，完井管柱也不同。

目前的采油方式主要有自喷采油和人工举升（有杆泵、水力活塞泵、潜油电泵、气举）采油等。

井底结构是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的工具和管柱的有机组合体。

主要作业步骤

1）.按设计要求摆放地面设备

2）.立钻杆或管柱

3）.装防喷器/功能/压力试验

4）.刮管洗井

5）.射孔校深

6）.投棒点火

7）.反涌/洗井

8）.再次刮管洗井

9）.下封隔器

10）.下防砂管柱

12）.下生产管柱

13）.拆井口防喷器

14）.装井口采油树

15）.卸载

16）.验收交井

八.射孔

用专用射孔弹射穿套管及水泥环，在岩体内产生孔道，建立地层与井筒之间的连通渠道，以促使储层流体进入井筒的工艺过程叫做射孔。

1、射孔的目的

固井结束之后，井筒与地层之间隔着一层套管和水泥环，另外还有一部分受泥浆污染的近井地带，而射孔的主要目的是穿透套管和水泥环，打开

储层，建立地层与井筒之间的连通，使流体能够进入井筒，从而实现油气井的正常生产。

2、射孔器材

射孔器材包括火工品和非火工品。

火工品是指在外界能量刺激下能够产生爆炸，并实现预定功能的元件。

包括射孔弹、导爆索、传爆管、传爆管退件、电雷管、撞击雷管、延时火药、复合火药、集束火药、桥塞火药、尾声弹和隔板火药等；

非火工品包括射孔枪、枪接头、油管、玻璃盘接头、压力开孔装置，减震器，放射性接头、点火棒等；

3、射孔方式射孔方式要根据油层和流体的特性、地层伤害状况、套管程序和油田生产条件来选择，射孔工艺可分为正压射孔和负压射孔，其中用高密度射孔液使液柱压力高于地层压力的射孔为正压射孔；

将井筒液面降低到一定深度，形成低于地层压力建立适当负压的射孔为负压射孔。

按传输方式又分为电缆输送射孔（WCP）和油管输送射孔（TCP），两种工艺各有优缺点，但是从技术工艺趋势来看，油管输送射孔将会越来越广泛使用。

4、射孔主要参数

射孔参数主要包括射孔深度、射孔弹相位、孔径和孔密等（在后边射孔专题里会专门讲）。

射孔工程技术要求

1、射孔层位要准确；

2、单层发射率在90%以上，不震裂套管及封隔的水泥环；

3、合理选择射孔器；

4、要根据油气层的具体情况，选择最合适的射孔工艺。

九.采油

通过勘探、钻井、完井之后，油井开始正常生产，油田也开始进入采油阶段，根据油田开发需要，最大限度地将地下原油开采到地面上来，提高油井产量和原油采收率，合理开发油藏，实现高产、稳产的过得叫做采油。

1、原油生产流道

油层—近井地带—射孔弹道—井眼内部—人工举升装置—油管—井口—采油树—地面管线—计量站—油气分离器—输油管网

2、常用的采油方法

1）自喷采油法：

利用油层本身的弹性能量使地层原油喷到地面的方法称为自喷采油法。

自喷采油主要依靠溶解在原油中的气体随压力的降低分享出来而发生的膨胀。

在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的压能克服重力及流动阻力自行流动，不需要人为补充能量，因此自喷采油是最简单、最方便、最经济的采油方法。

2）人工举升

人为地向油井井底增补能量，将油藏中的石油举升至井口的方法是人工举升采油法。

随着采出石油总量的不断增加，油层压力日益降低；

注水开发的油田，油井产水百分比逐渐增大，使流体的比重增加，这两种情况都使油井自喷能力逐步减弱。

为提高产量，需采取人工举升法采油（又称机械采油），是油田开采的主要方式，特别在油田开发后期，有泵抽采油法和气举采油法两种。

在陆地油田常用抽油机，海上多用电潜泵，像一些出砂井或稠油井多用螺杆泵，此外常用的还有射流泵、气举、柱塞泵等等；

3、油气井增产工艺

油气井增产工艺是提高油井（包括气井）生产能力和注水井吸水能力的技术措施，常用的有水力压裂及酸化处理法，此外还有井下爆炸、溶剂处

理等。

1）水力压裂工艺

水力压裂是以超过地层吸收能力的大排量向井内注入粘度较高的压裂液,使井底压力提高,将地层压裂。

随着压裂液的不断注入，裂缝向地层深处延伸。

压裂液中要带有一定数量的支撑剂（主要是砂子），以防止停泵后裂缝闭合。

充填了支撑剂的裂缝，改变了地层中油、气的渗流方式，增加了渗流面积，减少了流动阻力，使油井的产量成倍增加。

最近全球石油行业很热门的“页岩气”就是利益于水力压裂技术的快速发展！

2）油井酸化处理

油井酸化处理分为碳酸盐岩地层的盐酸处理及砂岩地层的土酸处理两大类，通称酸化。

酸盐岩地层的盐酸处理：

石灰岩与白云岩等碳酸盐岩与盐酸反应生成易溶于水的氯化钙或氯化镁，增加了地层的渗透性，有效地提高油井的生产能力。

在地层的温度条件下，盐酸与岩石反应速度很快，大部分消耗在井底附近，不能深入到油层内部，影响酸化效果。

砂岩地层的土酸处理:

砂岩的主要岩矿成分为石英、长石。

胶结物多为硅酸盐（如粘土）及碳酸盐，都能溶于氢氟酸。

但氢氟酸与碳酸盐类反应后，会发生不利于油气井生产的氟化钙沉淀。

一般用8～12%盐酸加2～4%氢氟酸混合土酸处理砂岩，可避免生成氟化钙沉淀。

氢氟酸在土酸中的浓度不宜过高,以免破坏砂岩的结构,造成出砂事故。

为防止地层中钙、镁离子与氢氟酸的不利反应及其他原因，在注入土酸前，还应该用盐酸对地层进行预处理，预处理范围要大于土酸处理范围。

近年来发展了一种自生土酸技术。

用甲酸甲酯与氟化铵在地层中反应生成氢氟酸,使其在深井高温油层内部起作用,以提高土酸处理效果。

从而达到提高油井生产能力。

十.油气集输

把分散的油井所生产的石油、天然气和其他产品集中起来，经过必要的处理、初加工，合格的油和天然气分别外输到炼油厂和天然气用户的工艺全过程称为油气集输。

主要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等工艺。

1、简要流程

油气收集流程----油井至联合站

油气处理流程----联合站内流程

油气输送流程----联合站至原油库

2、详细流程

1）原油脱水

从井中采出的原油一般都含有一定数量的水，而原油含水多了会给储运造成浪费，增加设备，多耗能；

原油中的水多数含有盐类，加速了设备、容器和管线的腐蚀；

在石油炼制过程中，水和原油一起被加热时，水会急速汽化膨胀，压力上升，影响炼厂正常操作和产品质量，甚至会发生爆炸。

因此外输原油前，需进行脱水。

2）原油脱气

通过油气分离器和原油稳定装置把原油中的气体态轻烃组分脱离出去的工艺过程叫原油脱气。

3）气液分离

地层中石油到达油气井口并继而沿出油管或采气管流动时，随压力和温度条件的变化，常形成气液两相。

为满足油气井产品计量、矿厂加工、储存和输送需要，必须将已形成的气液两相分开，用不同的管线输送，这称为物理或机械分离。

4）油气计量

油气计量是指对石油和天然气流量的测定。

主要分为油井产量计量和外输流量计量两种。

油井产量计量是指对单井所生产的油量和生产气量的测定，它是进行油井管理、掌握油层动态的关键资料数据。

外输计量是对石油和天然气输送流量的测定，它是输出方和接收方进行油气交接经营管理的基本依据。

5）转油站

转油站是把数座计量（接转）站来油集中在一起，进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站，又叫集油站。

有的转油站还包括原油脱水作业，这种站叫脱水转油站。

6）联合站

它是油气集中处理联合作业站的简称。

主要包括油气集中处理（原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等）、油田注水、污水处理、供变电和辅助生产设施等部分。

7）油气储运

石油和天然气