石油工程导论---绪论.ppt

石油工程导论 总 学 时：20 授课教师：苏玉亮 n什么是石油工程 n当今石油工业形势 n油藏工程方向主要研究内容 n油气藏的形成和类型 绪 论 什么是石油工程 n1.什么是石油和天然气 1983年第11届世界石油大会提出的推荐命名方案 ： 石油是气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然的产石油是气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然的产 状；原油是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常状；原油是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常 温和常压条件下呈液态。原油中也含有一小部分液态的非温和常压条件下呈液态。原油中也含有一小部分液态的非 烃组分。天然气也是石油的主要类型，呈气相，或处于地烃组分。天然气也是石油的主要类型，呈气相，或处于地 下储集层时溶解在原油中。天然气在常温和常压条件下呈下储集层时溶解在原油中。天然气在常温和常压条件下呈 气态。天然气内也含有一小部分非烃组分。气态。天然气内也含有一小部分非烃组分。 石油实质上是碳氢化合物的复杂混合物 2.石油和天然气的用途 汽油 煤油 柴油 燃料油 汽车、火车、坦克、飞 机、船只、锅炉以及原 子弹、导弹、卫星、宇 宙飞行器等的燃料 石油的用途主要归纳为三个方面 ： 空军离开了石油， 飞机就是一堆废铁 百宝箱 能源 什么是石油工程 化工原料 2.石油和天然气的用途 化肥、塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、合成洗涤剂、 染料、炸药的原料 石油的用途主要归纳为三个方面 ： 能源 什么是石油工程 8万吨/年合成橡胶装置145万亩橡胶园1年产量 1万吨/年合成纤维厂30万亩棉田1年生产的棉花 250万头绵羊1年剪下的羊毛 2.石油和天然气的用途 化肥、塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、合成洗涤剂、 染料、炸药的原料 石油的用途主要归纳为三个方面 ： 能源化工原料 什么是石油工程 大型发动机、精密的仪器仪表以至核工业、航空工业所 需要的耐高温、高压、高真空，能抗辐射、抗腐蚀、抗 氧化的润滑油，都是从石油中提炼出来的 石油中还能提炼出石蜡、沥青、石油焦等各种重要的产品 润滑剂 一切机器，都需要润滑减少摩擦和磨损 2.石油和天然气的用途 石油的用途主要归纳为三个方面 ： 能源化工原料 什么是石油工程 100亿立方米天然气代替煤炭供应民用，可节煤1300万吨， 少排放导致形成酸雨的二氧化硫36万吨，烟尘30万吨 天然气的主要用途 ： 特点：优质、高效、清洁、燃烧性能好、污染小、价格低 能源 2.石油和天然气的用途 什么是石油工程 用天然气代替煤生产合成氨，单位投资可以减少一半，成 本降低1/3 能源化工原料 作为化工原料的天然气大部分用于生产氮肥，也用于生产 甲醇、甲醛、乙炔、二氯甲烷、二硫化碳、硝基甲烷、氢氰 酸、碳黑和提取氦气 2.石油和天然气的用途 天然气的主要用途 ： 什么是石油工程 3.什么是石油工业 石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工 的能源和基础原材料生产部门。 石油工业有两大部分组成 ： 石油勘探与生产石油炼制与石油化学工业 上游下游 什么是石油工程 1993年石油科学名词审定会通过的10大学科 ： 油气地质勘探 应用地球物理 地球物理测井 钻井工程 油气田开发与开采 石油加工 海洋石油 油气集输与储运工程 石油钻采机械与设备 油田化学 3.什么是石油工业 什么是石油工程 4.石油工程的概念 什么是石油工程 经济有效地将深埋于地下油气从油气藏中经济有效地将深埋于地下油气从油气藏中 开采到地面所实施的一系列工程和工艺技术的开采到地面所实施的一系列工程和工艺技术的 总称。包括总称。包括油藏工程、钻井工程、采油工程、油藏工程、钻井工程、采油工程、 提高原油采收率原理提高原油采收率原理和和石油地面工程石油地面工程等。等。 石油工程是集多种工艺技术和工程措施于石油工程是集多种工艺技术和工程措施于 一体，多种工艺技术相互配合、相互渗透、相一体，多种工艺技术相互配合、相互渗透、相 互促进和发展的综合工程。互促进和发展的综合工程。 5.石油工程的任务 勘探发现具有工业油气流的含油气构造 制定合理的开发方案 进行合理的钻井设计和科学的钻井施工 制定采油工程方案，确定采油工艺技术 开发的动态监测与开发调整 采取有效措施，提高原油采收率 什么是石油工程 6.石油工程的目标 什么是石油工程 经济有效地提高油田产量和原油采收率 n什么是石油工程 n当今石油工业形势 n油藏工程方向主要研究内容 n油气藏的形成和类型 主要内容 19902050年世界一次能源供需及预测 1990年2000年2010年2050年 能源需求(亿亿t油当量)80.4585.79398111.6181210 能源供应应(亿亿t油当量) 石油 煤炭 天然气 水电,核能等 31.85 22.58 15.96 10.06 3435 2226 18.720 1112 3839 2732 2025 1315.6 5458 4050 5061 3741 各种能源所占比例(%) 石油 煤炭 天然气 水电,核能等 40 28 20 12 4038 2528 2221 13 3935 2829 2122 1314 3028 2224 2829 20 当今石油工业形势 石油石油+天然气天然气 60%60% 石油石油+天然气天然气 60%60% 0303年世界各地区及主要国家石油产量、油气估算探明储量年世界各地区及主要国家石油产量、油气估算探明储量 石油产量（万吨）石油估算探明储量（亿吨） 天然气估算探明储量 （万亿立方米） 序 号 国家或地区 2002年 估计值 序 号 国家或地 区 2002年 估计值 序 号 国家或地区 2002年 估计值 世界总计340433.5 世界总计 1733.9 9 世界总计172.07 欧佩克132180 欧佩克 1191.1 2 欧佩克86.72 1沙特阿拉伯421501 沙特阿拉 伯 355.341俄罗斯47.57 2俄罗斯410802加拿大245.062伊朗26.62 3美国286253伊朗172.323卡塔尔25.77 4伊朗186504伊拉克157.534沙特阿拉伯6.53 5中国170755科威特132.195阿布扎比5.55 6墨西哥168256阿布扎比126.306美国5.29 7挪威151757委内瑞拉106.587阿尔及利亚4.53 8加拿大111008俄罗斯82.198尼日利亚4.50 9尼日利亚106009利比亚49.329委内瑞拉4.19 1 0 英国1047510尼日利亚34.2510伊拉克3.11 11美国31.06 12中国25.0022中国1.51 当今石油工业形势 中国石油工业面临的挑战中国石油工业面临的挑战 1）油气供需矛盾突出 经统计表明，国民经济生产总值每增加 1%，则需要石油增加0.7%。经保守预测： 年 份2010年2020年 需求量（亿亿吨）2.52.84.04.2 供应应量（亿亿吨）1.71.81.92.0 当今石油工业形势 2）已开发油田大部分已进入特高含水期，开 发成本高 1999年大庆油田的主力油田喇嘛甸、萨尔图、杏树岗 油田的综合含水已分别达到90.85%、85.77%、85.46%。 1997年 胜利油田的主力油田胜坨、孤东、孤岛油田的 综合含水已分别达到94.37%、92.51%、94.17%。 当今石油工业形势 中国石油工业面临的挑战中国石油工业面临的挑战 3）新发现的油田有以下几种趋势 地面环境进一步恶化 沙漠 深海 高原 油田质量变差 低渗 稠油 裂缝 井深 油田储量规模减小 当今石油工业形势 中国石油工业面临的挑战中国石油工业面临的挑战 4）世界经济全球化 中国石油工业面临的挑战中国石油工业面临的挑战 当今石油工业形势 两伊第一次大规模战 争爆发 $38/桶 (￥2500/T) 伊拉克增产、亚洲由于 金融危机而石油需求增 长为零、世界石油储存 量增加导致世界油价持 续下跌 $10/桶 (￥800/T) 国 际 油 价 变 化 莫 测 n什么是石油工程 n当今石油工业形势 n油藏工程方向主要研究内容 n油气藏的形成和类型 主要内容 n n 概念：应用地球物理、地质、油层物理、渗流概念：应用地球物理、地质、油层物理、渗流 力学及采油工程方面的方法、成果、资料，对力学及采油工程方面的方法、成果、资料，对 油藏的开发方案进行设计、调整、评价，以及油藏的开发方案进行设计、调整、评价，以及 应用有效的开采机理、驱替理论和工程方法来应用有效的开采机理、驱替理论和工程方法来 预测分析油藏的未来的开发动态，并根据这种预测分析油藏的未来的开发动态，并根据这种 预测结果提出相应的技术措施，以便获得油藏预测结果提出相应的技术措施，以便获得油藏 最大的采收率。最大的采收率。 n n 简单地说：是使油气有效地简单地说：是使油气有效地( (流速快、花流速快、花 钱少、采收率高钱少、采收率高) )流到井底。流到井底。 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油藏工程研究 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油气田地质资料研究 8地下油气的分布状况； 8储油气层的性质、构造形态及特点 ； 8油气储量 油藏工程研究 复杂裂缝系统油水分布变化 渤南油田三区S31-3储层结构模型 渤南油田三区S34孔隙度三维模型 区 块 构造 n储层和流体的性质 n储层岩石的物理性质 n粒度、比面、孔隙结构、饱和度、渗透率、敏感性 等 n储层流体物理性质 n油、气、水高压物性 n饱和多相流体的油藏岩石渗流特性 n界面张力、润湿性、毛管力、相对渗透率 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油藏工程研究 粒间孔。单偏光1020。牛35井，2957 m 铁白云石溶蚀成孔隙。单偏光10 20。 河125-1井，3018.5m 孔隙结构孔隙结构 油藏工程研究 镜下观察岩心观察 裂缝 孔隙结构孔隙结构 岩石表面形态岩石表面形态(1.5万倍） 润湿性的特征润湿性的特征 Pc R1 R2 毛管力毛管力 n n 油气在地下的渗流规律油气在地下的渗流规律 n n 油气渗流基本力学规律油气渗流基本力学规律 n n 线性渗流、非线性渗流、低速下的渗流线性渗流、非线性渗流、低速下的渗流 n n 油气渗流数学模型油气渗流数学模型线性、非线性线性、非线性 n n 基本渗流理论基本渗流理论 n n 稳定渗流、不稳定渗流、两相渗流、双重介质稳定渗流、不稳定渗流、两相渗流、双重介质 渗流、变形介质渗流渗流、变形介质渗流 n n 复杂流体渗流理论复杂流体渗流理论 n n 非牛顿、多相多组分、化学驱油物理化学、非非牛顿、多相多组分、化学驱油物理化学、非 等温等渗流等温等渗流 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油藏工程研究 渗流规律实验研究 油气水 油气水 可视化模型可视化模型 饱和水后 饱和油后 水驱后 渗 流 机 理 研 究 n制定合理的开发方案 n油藏评价 n驱动方式 n开发层系 n注水方式 n井网布署 n开发参数技术政策界限 n指标预测及经济评价 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油藏工程研究 井网部署图 N-E70 S-W120 垂直断层 油藏工程研究 n n 动态监测及分析动态监测及分析 n n 产量、压力监测产量、压力监测 n n 试井及试井分析试井及试井分析 n n 生产测井生产测井 n n 井间示踪剂分析井间示踪剂分析 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油藏工程研究 试井现场施工 试井数据采集 三、开展监测技术，提高油田开发效果 测 井 曲 线 分 析 n开发方案调整及提高采收率技术 n开展精细油藏研究，深化储层认识 n应用数值模拟技术，研究剩余油分布 n井网、层系、驱动方式、工作制度、开采工艺 n应用水动力学方法改善水驱效果 n周期注水、改变液流方向、提液、调剖堵水等 n水平井技术及应用 n三次采油原理与方法 n碱、表面活性剂、聚合物驱及复合驱 n稠油热采、热化学驱 n气体混相驱 n微生物采油 油藏工程方向主要研究内容油藏工程方向主要研究内容 油藏工程研究 精细油藏研究精细油藏研究 9个小层 38个油砂体 细分后24个小层 194个油砂体 81(6) 81(4)81(5) 7879 81(1-3) 7（6+7） 7574（1-3 ） 74-81单元含油饱和度分布图 剩余油分布研究 三次加密与原井网结合布井（方式1） 井网层系调整井网层系调整 三次加密与原井网结合布井（方式2） 井网层系调整井网层系调整 老井转注完 善 钻新井 补充完善 井网层系调整井网层系调整 见效前期 明显见效期 见效后期 聚合物驱开采特征聚合物驱开采特征 聚合物驱 水平井开采技术水平井开采技术 结 论 n当今石油工业面临挑战和机遇 ，石油工程专业大有用武之地 ； n油藏工程方向研究领域广阔， 未来的油藏工程师可大展才华 。 n什么是石油工程 n当今石油工业形势 n油藏工程方向主要研究内容 n油气藏的形成和类型 主要内容 油气藏的定义：油气在单一圈闭中的聚集。 n运移着的油气，由于遮挡物的作用，阻止了它们继 续运移，而在储集层富集起来就形成了油气藏； n石油的生成 四、油气藏的形成和类型 第一章 绪论 内容：石油是无机碳和氢经化学作用而形成 依据：太阳系的一些星球上存在碳氢化合物； 火山气中有甲烷、乙烷和氢气； 岩浆岩中有沥青； 实验室在高温高压下碳氢可直接合成烃类。 （1）无机成因说 第一章 绪论 古代生 物遗骸 石油和天然气 保 存 无氧条件 温度、压力条件 物理化学变化 水动力作用下 带到浅海、海滩 、内陆湖泊沉积 依据：99%以上的油气田是在沉积岩中发现； 石油和沉积岩中的有机质组成相似； 现代和古代的沉积物中都发现了烃类； 实验室中，组成动植物的组分可生成烃类； （2）有机成因