使用者35664525344123562019-12-22 02:34:08

經過了大量的勘探研究，一旦確定油氣田有工業開採價值，就要進行開發、採出石油的工作。要使石油和天然氣流到地表，首先要打好鑽井。經過地質勘探和開發人員的艱苦勞動和研究，找到了地下的油氣藏，確定了打井的位置、數量和深度，鑽井工人就要在定好的井位上鑽井。目前常用的鑽井技術是轉盤（旋轉）鑽井。它由一套地面裝置（包括鑽機、井架）和一套提升系統及鑽桿、鑽具和鑽頭等組成。透過提升系統將鑽具提起、放下，靠轉盤轉動帶動鑽具轉動，再轉動鑽頭破碎岩石。被破碎的岩石碎屑被泥漿泵帶入井內的泥漿迴圈再帶到地面。鑽頭磨損了，就再將鑽具提上來，更換新鑽頭，放入井底再次鑽進，直至目的層（圖31）。這是目前世界上使用得最廣泛的鑽井方法。圖31轉盤旋轉鑽井示意圖在鑽進的過程中，要及時地在鑽孔中安置一根叫套管的鋼管，並用水泥封固在通道井壁上，防止地層坍塌。套管的口徑向下逐漸變細，在套管中間再下一根引油鋼管，叫油管。地面井口上還要安裝一套井口裝置，上面佈滿了各種壓力閥門和各個方向的管線，很像一棵樹，所以人們叫它“採油樹”（圖32）。圖32採油樹是否能把原油從地下采到地面來，還取決於地下油層壓力的大小。我國大慶、勝利、遼河、塔里木、大港等油田的許多油藏的地下油層壓力都很大，只要一打開採油樹的閘門，地下的石油和天然氣就會不停地往外噴，這就是“自噴井”。現在世界上60%～72%的石油是靠自噴井採出來的。有的自噴井最高日產量可達萬噸以上。地下深處的石油能從鑽井中源源不斷地噴出，除了充足的油源，還要使油層中有足夠大的地層壓力。石油原來所埋藏的地層深處有來自上覆岩層和地層水的巨大壓力。鑽井開啟油層之前，壓力處於平衡狀態。一旦油層之上的地層被開啟一條“煙囪”，這種平衡就被打破了，石油就會從井的四周向壓力突然降低的油井底部流動。另外，石油中還常常含有許多天然氣，它和石油在地層中幾乎密不可分，就好像一個裝滿汽水的瓶子，鑽井就像是打開了汽水瓶的蓋子，油層裡的石油隨著溶解氣體的膨脹，先湧向井孔，然後由井筒噴出井口。經過一段時間的自噴以後，由於地層壓力降低，油井的噴力就會慢慢下降，以後就會噴噴停停，最後就無法自噴了。目前國內外維持油層壓力的最常用也最有效的方法是“以水驅油”的注水開採法，就是把水從另外的一些鑽井中打到油層下面，用水補充由於石油開採而留下的空間，從而保持地層的壓力，這是使油井順利產油、保持自噴的關鍵。我國大慶油田採取的早期內部注水開發措施，使油層壓力長期保持不變（圖33）。有的開發區雖已開採了20餘年，油層壓力不但未下降，還有上升的趨勢，使油田的開發達到了國際先進水平。圖33注水開發有的油田從剛一開始採油就無法自噴。造成這種現象的原因有多種，比如地下油層壓力不足、原油油質較重形成了難以流動的“稠油”等等。這類油田的採油多采用“抽油法”，也叫深井泵採油法（圖34）。目前，世界上大約90%以上的無法自噴的油田是採用抽油法開採的。深井泵是放在油井裡的一種活塞泵，透過抽油機的抽吸，把井底原油抽到地面上來。圖34抽油機抽油示意圖地下油層的儲集效能，比如含油孔隙的連通程度、滲透效能等同樣是控制油井和注水井生產能力的重要因素。當然，也可以採取人工方法改善這些效能，主要是物理法和化學法。從原理上講，對於堅硬的地層可以用炸藥甚至核爆炸來增加油層內裂縫，促使石油大量流到井筒裡，但這種方法有一定的危險性，炸藥用量也不好掌握。目前常用的是在地面利用加壓裝置壓裂油層，並增加油層中裂縫的數目，同時，在壓裂液中加入直徑相等的砂子，用砂粒撐住裂縫不再合攏。這樣，石油就會源源不斷地從打通的通道中湧向井筒，再噴到地面上來。這種方法稱為“壓裂法”。化學方法相對比較簡單一些，在摸清了井下地層的膠結物性質之後，向油井的地層中注入鹽酸溶液，溶解堵塞了油層的含鈣等物質，打通石油流通的通道，這種方法就稱為“酸化法”。在石油開採的過程中，有時會同時使用壓裂法和酸化法，力爭採到更多的石油（圖35）。圖35酸化壓裂作業到了油田開發的後期，當地下的原油所剩不多的時候，為了採出殘留在油層中的石油，還要採用二次採油法甚至三次採油法，比如往油層中注入加熱的二氧化碳或用火燒油層，以提高石油的採出量。海洋採油比陸地採油不但難度大而且成本也高，目前主要有4種採油的方式：從海岸陸地上打斜井，鑽至海底油層，目前最遠的可深入海中3千米以上；在海中建造人工島，在島上鑽井採油。這是兩種適用於海水深度在10米左右的淺水區。第三種是海上鑽井平臺採油，即在海上建造一個鋼筋結構或鋼筋混凝土結構的固定平臺，用定向鑽井法在平臺上鑽井，同時可以採用多口採油井，還可以用浮動式鑽井船打井、採油。第四種是利用近年來潛水工具的改進與計算機相結合而發展起來的海底採油裝置進行採油，這是一種較為安全，但技術複雜、難度較大的方法。