海上油气开采

1、海上油气集输工艺流程 因为全海式油气集输系统可实现全部油气集输任务，本节就以全海式生产平台为 例，介绍油气集输主要工艺流程及设备。出油气集输生产包括油气水分离、原油 处理、天然气处理、污水处理等主要生产项目。一、油气计量及油气生产处理流程石油是碳氢化合物的混合物，在地层里油、气、水是共生的，又由于油气生成条 件各异，因此各油田开采出的原油的组分是不同的。此外，油中还含少量氧、磷、 硫及沙粒等杂质。油气生产处理的任务就是将油井液经过分离净化处理，能给用 户提供合格的商品油气。原油处理流程示意图。由于各油田生产出来的油气组分 和物性不同，生产处理流程也不完全相同，如我国海上生产的原油普遍不含硫和

2、盐，因此就没有脱盐处理的环节。有的油田生产的原油不含水就没有脱水环节。 海上原油处理包括油气计量、油气分离、原油脱水及原油稳定几部分。由于海上 油田普遍采用注水增补能量的开采方法 因此原油脱水是原油处理的主要环节之一。（一）油、气分离及油、气计量油、气分离原理及流程原油和天然气都是碳氢化合物。天然气主要由甲烷和 含碳小于5个的烷烃类组成。它们在常温、常压下是气态。原油是由分子量较 大的烷烃类组成，在常温下是液态。在油层里由于高温、高压的作用，天然气溶 解在原油中。在原油生产和处理过程中，随着压力不断降低，天然气就不断从原 油中分离出来，油、气就是根据这一物性原理进行分离的。通过进行两次或多次

3、平衡闪蒸，以达到最大限度地回收油气资源。一般来说分高压力越高、级间压降 越小，最终液体收率就越高；分高压力越低，则气体收率越高。因此，确定分离 工艺的压力和级数是取得气、液最大收率的关键因素。从经济观点上看，一般认 为分离级数以34级为宜，最多可到5级，超过5级就没有经济效益了。各 油井生产的油井液汇集到管汇，通过管汇控制分别计量各口油井的油、气产量， 计量后的油、气重新混合流到油气生产分离器，进行油、气、水的生产分离（图 示为两级分离），分离后的油、气分别进行油、气处理。油气分离器油气分离器是油井液分离的机械设备。要求从油气分离器分离出来的油中不含 气，气中不含油。分离器一般分为两相分离和三

4、相分离两类。两相分离器是将混 合物分为气体和液体；三相分离器是将含游离水的油气混合物分成油、气、水三 相。按分离器外形可分为立式和卧式两种，油气在分离器中分离主要依靠重力沉 降作用。油气混合物从分离器上部沿进口切向进入，并沿囫简旋转。在重力作用 下，使油、气分离，气向上，油向下。由于离心力的作用，油沿器壁向下流，气 集中在中心向上。在分离器上部装有油滴捕集器挡板，当气体经过捕集器挡板 时，可除去夹带的雾状油滴。分离出的气从上部出口流入输气管线，分离出的原 油从下部出油阀流入输油管线。分离器的工作性能指标主要体现在对油、气分离 的程度。如果需要油、气分离得十分彻底，可用不同压力进行多级分离。其工

5、作 原理和立式是一样的。以下对两者进行比较。立式分离器液面容易控制；沙子等杂质易清除，可处理含沙的油气；液体重新 雾化可能性小；占地面积小。缺点是制作费用高，维修与撬装困难。在处理等量的原油时，卧式分离器所需要的直径小，耗钢材少，且具有可处理 起泡原油、可撬装、易搬运、易维修的优点。缺点是占地面积大，清沙困难。计量分离器因为油气是混在一起采出来的，所以要用油气分离器将油气分离以后再分别计 量。我国油田都采用计量分离器进行计量。计量分离器和生产分离器工作原理完 全一样，前者只是分离以后原油用玻璃管进行量油。除上述计量方法外，还可用 涡轮流量计量油。天然气的计量一般是在计量分离器顶部出气管上设孔板

6、流量计 或波纹管压差计进行计量。（二）原油净化处理原油净化处理系指原油脱水、除沙和脱盐。原油脱水油井开采出来的原油一般含水，除有地层水外，还有因采油过程中注水增补地层 能量使原油含水量加大，尤其是油田开发后期，原油含水量有时高达）0%以上。 水在油中存在的形式除大滴的游离状态外，还有“油包水”型乳化液，即水以微 小的球状悬浮在油中。乳化液的形成主要是在采油过程中，油水以很大的压力强 行通过油嘴高速喷射而雾化以及在输送过程中由于油泵及机械的强烈搅拌而形 成的。原油含水的危害性很大，它不仅增加了储存、运输、炼制过程中的燃料消 耗（因水随油温的升高要吸收热量）增加了储运成本，而且影响炼油厂的安全生

7、产，增加管道与设备的腐蚀程度。因此必须对原油进行脱水处理，要求脱水后的 原油含水量低于0. 5%。（1）脱水的原理对于游离状态的水滴靠油、水重力差，采用静置沉降就可以分离出来，而油包水 乳化状态的微小水滴就不易分离出来。对于乳化状态的水，油田广泛采用化学脱 水法、电脱水法和电化学联合脱水法来解决。化学脱水工作原理 油和水本来是不相容的，也就是相互不溶解的，但由于微 小雾状的小颗粒外面包了一层青胶质油膜，影响了水滴之间的接近，而以乳错状 态稳定地盛大油中。加化学处理剂的作用就是破乳，具体说就是降低水颗粒表面 油膜的表面张力，而使水粒可以从油膜中释放出来。在实际工作中叫加药破乳脱 水。选用适当的破

8、乳剂可以得到很好的脱水效果。这种脱水方法流程简单，不需 设置复杂设备，便于管理，但效率低，静沉降时间一般需812h，仅为电脱水 效率的1/4左右，还需要两个大罐，占用平台面积大，增加平台建造费用，而 且脱水质量难以控制。电脱水工作原理 电脱水可分为高压交流电脱水和高压直流电脱水两种。在交 流电场作用下，由于正负极每秒改变50次方向，使水颗粒两端的电荷不断改 变，这样大大地削弱了水颗粒表面油膜的强度，使其易于接触合并成大水滴，从 油中分离出来。在直流电场中，由于正负极固定不变，油中带电荷的水颗粒互相 吸引，在电场中定向排列形成水涟，在移动过程中大小不同的水颗粒因速度不同 而发生碰撞，聚集成更大的

9、水滴，在重力作用下从油中沉降下来。两种电脱水方 法相比较，直流电脱水效果好于交流电脱水。国外为了增加电脱水效果，现又采 用双电场脱水新工艺。常用的电脱水器有立式与卧式两种，都属于容积式脱水器。电场处理与油水沉降 分离在同一容器里进行，能连续操作，生产效率高。容器上部为电场空间，下部 为油水沉降分离空间。电场空间由许多层悬挂的电极组成。自下而上电极间距逐 层减小，电场强度逐层增强。含水原油自中下部入口进入脱水器，在电场中自下 而上流动，受电场作用水滴相继脱出。脱出的原油自脱水器上部逸出；脱出的水 经容器下部沉降分离后放入污水处理系统。电脱水器一般根脱水要求压力及剧及 处理量进行制作，其直径大小可

10、自行决定。根据我国油田使用实践证明，卧式电 脱水器宜于制成大型的，制造工作量小，节省钢材，所以得到广泛的使用。电化学脱水 此方法是当含水的原油在进入加热器前加入破（脱）乳剂，然后 进入电脱水器脱水，可以提高脱水效果。其原理是上述两种脱水原理的综合。（2）脱水工艺流程油田技术部门往往根据原油的产量及原油含水量来选择脱水方式和工艺流程。化学沉降脱水流程 这种脱水方式不受含水量多少的限制目前主要用于含水 量大于30%以上原油的脱水处理。此方法是在含水原油中加入脱乳剂，通过脱 乳剂的破乳作用使原油脱水。脱出水经过一段时间静置机降即可分离。为了增强 脱水效果，脱水前需将原油加热至6070C，所以又叫热化

11、学沉降脱水。电脱水流程用于含水量小于30%的原油。电化学脱水流程 电化学脱水流程一般用于含水量大于30%的原油脱水。实 际上它是上述两种流程的合成，故又称为两段脱水法。脱盐原油中所含的盐一般是溶于水的，脱水的同时盐也脱出。含盐量高的原油，在温 度压力变化的情况下可能出现盐的结品 此时可采用热的淡水和其他化学溶液洗 涤方法脱盐（包括脱硫）。除沙随原油从井中带出的泥沙需要清除。此时需采用加热原油降低粘度的方法，使沙 在油罐中沉降下来。经过处理的原油要求含水量V0. 5%，含盐量50 mg / L，以达到商品原油的标 准。（三）原油稳定原油稳定是为了降低油气在集输过程中的蒸发损耗，而将原油中易挥发的

12、轻烃尽可能脱 除，使原油在常温、常压下的蒸气压降低。原油是碳氢化合物组成的混合物，在 常温、常压下，甲、乙、丙、丁烷是气态，这些轻烃从原油中挥发时还会带走大 量的戍烷、己烷，造成原油轻质成分的损耗。油气集输过程中，为了满足工艺的 要求所采取的加热、降压、储放等措施都会造成油气的损耗。据近年来统计，集 输过程中油气的损耗约占总损失的40%，而且损失的轻烃是优质民用燃料，也 是石油化工重要的原料所以原油稳定是节能和合理利用油气资源的重要措施之一。原油定的原理原油稳定的工作原理是利用原油组分在同一温度、同一压力下蒸气压大的轻组分 容易挥发蒸气压小的重组分不易挥发的物性，把原油中C1C4组分分离出来。

13、降低蒸气压的方法常用的有闪蒸法和分馏法两种。（1）闪蒸分离法。脱水原油在加热器中加热到120C左右进入稳定塔，塔内分 离压力为0. 3 MPa。塔底出来的稳定原油温度较高，这部分热量可用来加热进 料原油；塔顶脱出的闪蒸气经冷却器冷却到40C后，进入三相分离器进行气液 分离，得到不凝气、粗轻质油和水。这种分离法属于一次平衡汽化过程，加工深 度不高，流程简单，投资少，处理量大，我国陆上油田应用较多，渤海BZ281 油田在生产储油轮上采用了这种方法。(2)分馏稳定法原油组分中轻组分蒸气压高、沸点低、易于汽化，重组分蒸气 压力低、沸点高、不易汽化，利用这一特性，用分馏法将C1C4.组分脱出。 分馏稳定

14、法使用设备多，流程比较复杂，但它分离精度高，稳定原油质量好。在 国外得到广泛的应用。二、天然气处理经油、气分离的天然气，在高温下仍带有未被分离的轻质油、饱和水、二氧化碳 及粉尘等物质，这些物质如不处理，一则浪费二则会造成管路系统的堵塞和腐 蚀。天然气处理主要指脱水、脱硫及凝析油回收，有的天然气还要脱除二氧化碳。 一般海上平台天然气处理是将由高压分离器分离出的气体和各级闪蒸出来的气 体分别进入相应的气体洗涤器，以除去气体携带的液体，再进入不同压力等级的 压缩机，分段加压，达到设计压力，一个典型四级分离的气体压缩和凝析油回收 系统。由各级气体洗涤器收集的凝析油分别进入各级闪蒸罐的原油管线中。为防

15、止管线被天然气水化物堵塞，采用甘醇一气体接触器，吸收天然气的水分。由于天然气处理压缩系统投资较高、重量大、占用空间面积大，有的平台由于生 产的伴生气较少，往往将生产分离出来的天然气不经处理一部分作平台燃料，一 部分送火炬放空烧掉。如果气量大，可管输上岸再处理。如何处理天然气要经综 合评价后作出选择。经气体压缩和凝析回收后出来的气体，一般仍需进一步脱 水、脱硫和凝析油回收。脱水主要采用自然冷却法、甘醇化学吸收法、压缩冷却 法等，脱水的同时可以脱出轻质油。对含硫的天然气还需要脱硫，同时可以回收 硫。海上天然气加工生产系统和陆上一样，这里不再赘述。三、含油污水的处理随着世界工业的迅速发展，自然环境受

16、到污染，严重地影响了生物的生长和人类 的健康。目前世界环境保护机构规定：油田所有的含油污水必须经过处理，水中 含油量低于1550mg/L才能排放。故海上采油平台原油脱水出来的污水及生 产中产生的含油污水，都必须经过污水处理系统进行处理。(一)污水处理的方法油在含油污水中存在的状态同水在油中存在的状态一样，有大颗粒悬浮游离状态 和分散得很细的水包油浮化状态。目前处理含油污水的主要方法有隔油浮选法、 化学破乳法与吸附分离法三种。隔油浮选法是对于游离状态较大颗粒的油珠可利用油水重力差进行油浮选。油 轮的压载水主要用这种方法处理。化学破乳法是对乳化状态的油用化学破乳聚集，然后浮选处理。吸附分离法是主要

17、对经过浮选、隔油处理过的污水进一步过滤吸附处理。下面着重介绍隔油浮选法。隔油浮选法是利用油水重力差进行分离。分散在水中 直径大的油粒容易上浮分离，但对于小直径的油粒就比较困难，必须进行捕集使 其聚合成大直径的油粒。平行斜板隔油是捕集的主要方法之一：含油污水从进水 口进入进水室，通过溢流板流经平行斜板隔油组，捕集油粒油聚集后漂浮向上， 经集油管流出，水经油泥沉淀室全出水室，流过出水堰经出水口流出。平行斜板 捕集隔油的工作原理是利用油水重力差和斜板作用，油位漂浮上升的速度和油粒 的直径成正比，油粒径越大它的上升速度就越快，粒径小则上升速度慢。为了缩 短小油粒上升的路程，加快它的聚集速度，在含油污水

18、往下流的途中放上一组平 行斜板，板间距一般小于10cm。这样，小油粒上升不到10cm距离就粘附在隔 油板上得以聚集。当油粒聚集较大时就沿斜板往上漂浮，从而增加浮选效率。使 用证明这是一种处理能力大、占地面积小、效率高的油水分离方法，所以得到广 泛应用。(二)平台污水处理系统经油气生产分离器脱出的污水都含有原油，另外平台设备排出的污水也含油，为 避免这些污水对海洋环境造成污染，平台上都设有污水处理系统。当前含油污水 处理普遍采用重力沉降分离、斜板隔油、浮选、加化学剂破乳、过滤吸附的方法 进行处理，一般机污水含油状态(游离状态还是乳化状态)而定。平台上采用综 合治理方法处理效果较好。埕北油田采用该

19、方法，污水处理后水中含油量仅5mg /L，悬浮固体3mg/L。处理后的污水可以排放入海，也可以泵入注水系统，回注到地下。渤海BZZ8-1 油田的生产储油船对含油污水净化处理时，采用隔油、浮选、沙滤3级处理工 艺，收到很好的效果。污水在脱油舱内沉降隔油后，由污水输送泵输送到斜板隔 油器，靠油水重力差和斜板的作用，使分散的油珠逐渐形成大油珠而上浮。为了 加速油、水分离和油珠的聚集，可以加入少量的絮凝剂，以提高和加速油、水分 离的效果。污水脱油舱隔出的污油靠撇油器收集，定期由撇油泵输送到浮化油 舱。斜板隔油器浮选的污油靠位差流到乳化油舱。斜板隔油后的污水进入沙滤 器，靠亲油流水的滤料将其中的油和悬浮

20、物进一步清除，使污水中的含油量降到 30mg/L，以达到污水净化的目的。净化水排到净化水舱储存，以备沙滤器随 时进行反冲洗作业。多余的净化水经取样化验合格后由净化水舱直接排入海。四、海上油气集输生产流程及设备的选型油气集输生产流程的设计及主要设备的选型不像钻井工艺及钻机设备那样有定 型生产流程及系列的钻机设备，它往往是根据油田产出物的组分、物理性质、产 量及油田的开发方式、油气集输系统的选择等条件进行设计制作。如一离岸较 远、含气量较高的油田，选用半海半陆式集输系统，油气长距离混输上岸，在技 术上有一定难度，为此采用油、气分输上岸流程，即在海上平台进行油、气分离 初处理，油、气上岸后再分别进行

21、全面的处理；如采用全海式集输系统，油气处 理及其储运设备全部放在海上，那么其具体工艺流程及设备的型号显然是与前者 不同的。每个油田根据设计的生产流程、主要设备、工程结构选型及尺度，分别 设计安装在模块上，一般都按生产的内容设计，大致分以下几种类型。井口模块模块 上面设置井口采油树、测试分离器、管汇、换热器等。油气处理模块一般设置生产分离器组、电脱水器、原油稳定装置及其配 套的管路、仪表、罐、换热器等。天然气处理模块 一般设置有分离器、洗涤器、压缩机、轻质油回收装置 等。污水处理模块有隔油浮选、沉降分离、过滤器及其加压的水泵与其辅助 设备等。此外，还有发电配电模块、生活模块、注水模块、压缩模块等

22、。这些模块的设计 要求自成系统，同时考虑与其他系统的连接配套。部分生产模块的设备在陆上安 装好可进行试车，当在平台吊装就位，连接好水、电、管路系统就可全面试运转， 以减少海上工程量，便于生产管理。在设计模块规模时，还要考虑平台面积、施 工起吊能力及生产安全要求等。【资源】海上油气开发与陆地上的差异08-12-16 hrbue海上油气开发海上油气开发与陆地上的没有很大的不同，只是建造采油平台的工程耗资要大得多，因 而对油气田范围的评价工作要更加慎重。要进行风险分析，准确选定平台位置和建设规模。避免由于对地 下油藏认识不清或推断错误，造成损失。60年代开始，海上石油开发有了极大的发展。海上油田的采

23、油量 已达到世界总采油量的20%左右。形成了整套的海上开采和集输的专用设备和技术。平台的建设已经可以 抗风、浪、冰流及地震等各种灾害，油、气田开采的水深已经超过200米。当今世界上还有不少地区尚未勘探或充分勘探，深部地层及海洋深水部分的油气勘探刚刚开始不久，还 会发现更多的油气藏，已开发的油气藏中应用提高石油采收率技术可以开采出的原油数量也是相当大的； 这些都预示着油、气开采的科学技术将会有更大的发展。石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气， 把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入，认识到它们在组成上均属烃类化合物，在成因 上互有联

24、系，因此把它们统称为石油。1983年9月第11次世界石油大会提出，石油是包括自然界中存在的 气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。所以石油开采也包括了天然气开采。石油在国民经济中的作用石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大（等重的石油燃烧热比标准煤 高50%）、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电 站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的液化气和管道煤气是城市居民生 活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，许多国家都 把石油列为战略物资。20世纪70年代以来，在世

25、界能源消费的构成中，石油已超过煤而跃居首位。1979年占45%，预计到 21世纪初，这种情况不会有大的改变。石油制品还广泛地用作各种机械的润滑剂。沥青是公路和建筑的重 要材料。石油化工产品广泛地用于农业、轻工业、纺织工业以及医药卫生等部门，如合成纤维、塑料、合 成橡胶制品，已成为人们的生活必需品。1982年世界石油产量为26.44亿吨，天然气为15829亿立方米。1973年以来，三次石油涨价和1982年 的石油落价，都引起世界经济较大的波动（见世界石油工业）。油气聚集和驱动方式油气在地壳中生成后，呈分散状态存在于生油气层中，经过运移进入储集层，在 具有良好保存条件的地质圈闭内聚集，形成油气藏。

26、在一个地质构造内可以有若干个油气藏，组合成油气 田。储层贮存油气并能允许油气流在其中通过的有储集空间的岩层。储层中的空间,有岩石碎屑间的孔隙，岩石 裂缝中的裂隙，溶蚀作用形成的洞隙。孔隙一般与沉积作用有关，裂隙多半与构造形变有关，洞隙往往与古岩溶有关。空隙的大小、分布和连通情况，影响油气的流动，决定着油气开采的特征（见石油开发地质）。油气驱动方式在开采石油的过程中，油气从储层流入井底，又从井底上升到井口的驱动方式。主要有: 水驱油藏，周围水体有地表水流补给而形成的静水压头；弹性水驱，周围封闭性水体和储层岩石的弹性 膨胀作用；溶解气驱，压力降低使溶解在油中的气体逸出时所起的膨胀作用；气顶驱，存在

27、气顶时， 气顶气随压力降低而发生的膨胀作用;重力驱,重力排油作用。当以上天然能量充足时，油气可以喷出井口； 能量不足时，则需采取人工举升措施，把油流驱出地面（见自喷采油法，人工举升采油法）。石油开采的特点与一般的固体矿藏相比，有三个显著特点：开采的对象在整个开采的过程中不断地 流动，油藏情况不断地变化，一切措施必须针对这种情况来进行，因此，油气田开采的整个过程是一个不 断了解、不断改进的过程；开采者在一般情况下不与矿体直接接触。油气的开采，对油气藏中情况的了 解以及对油气藏施加影响进行各种措施，都要通过专门的测井来进行；油气藏的某些特点必须在生产过 程中，甚至必须在井数较多后才能认识到，因此，

28、在一段时间内勘探和开采阶段常常互相交织在一起（见 油气田开发规划和设计）。要开发好油气藏，必须对它进行全面了解，要钻一定数量的探边井，配合地球物理勘探资料来确定油气藏 的各种边界（油水边界、油气边界、分割断层、尖灭线等）；要钻一定数量的评价井来了解油气层的性质 （一般都要取岩心），包括油气层厚度变化，储层物理性质，油藏流体及其性质，油藏的温度、压力的分布 等特点，进行综合研究，以得出对于油气藏的比较全面的认识。在油气藏研究中不能只研究油气藏本身，而 要同时研究与之相邻的含水层及二者的连通关系（见油藏物理）。在开采过程中还需要通过生产井、注入井和观察井对油气藏进行开采、观察和控制。油、气的流动有

29、三 个互相联接的过程：油、气从油层中流入井底；从井底上升到井口；从井口流入集油站，经过分离 脱水处理后，流入输油气总站，转输出矿区（见油藏工程）。石油开采技术测井工程在井筒中应用地球物理方法，把钻过的岩层和油气藏中的原始状况和发生变化的信息，特别 是油、气、水在油藏中分布情况及其变化的信息，通过电缆传到地面,据以综合判断，确定应采取的技术措施 （见工程测井，生产测井，饱和度测井）。钻井工程 在油气田开发中，有着十分重要的地位，在建设一个油气田中，钻井工程往往要占总投资的 50%以上。一个油气田的开发，往往要打几百口甚至几千口或更多的井。对用于开采、观察和控制等不同 目的的井（如生产井、注入井、

30、观察井以及专为检查水洗油效果的检查井等）有不同的技术要求。应保证 钻出的井对油气层的污染最少，固井质量高，能经受开采几十年中的各种井下作业的影响。改进钻井技术 和管理，提高钻井速度，是降低钻井成本的关键（见钻井方法，钻井工艺，完井）。采油工程是把油、气在油井中从井底举升到井口的整个过程的工艺技术。油气的上升可以依靠地层的能量自喷，也可以依靠抽油泵、气举等人工增补的能量举出。各种有效的修井措施，能排除油井经常出现 的结蜡、出水、出砂等故障，保证油井正常生产。水力压裂或酸化等增产措施，能提高因油层渗透率太低， 或因钻井技术措施不当污染、损害油气层而降低的产能。对注入井来说，则是提高注入能力（见采油

31、方法， 采气工艺，分层开采技术，油气井增产工艺）。油气集输工程 是在油田上建设完整的油气收集、分离、处理、计量和储存、输送的工艺技术。使井中采出 的油、气、水等混合流体，在矿场进行分离和初步处理，获得尽可能多的油、气产品。水可回注或加以利 用，以防止污染环境。减少无效损耗（见油田油气集输）。石油开采中各学科和工程技术之间的关系见图。石油开采石油开采技术的发展 石油和天然气的大规模开采和应用，是近百年的事。美国和俄国在19世纪50年 代开始了他们各自的近代油、气开采工业。其他国家稍晚一些。石油开采技术的发展与数学、力学、地质 学、物理学、机械工程、电子学等学科发展有密切联系。大致可分三个阶段：初

32、期阶段 从19世纪末到20世纪30年代。随着内燃机的出现，对油料提出了迫切的要求。这个阶段技术 上的主要标志是以利用天然能量开采为主。石油的采收率平均只有1520%，钻井深度不大，观察油藏的 手段只有简单的温度计、压力计等。第二阶段 从30年代末到50年代末，以建立油田开发的理论体系为标志。主要内容是：形成了作为 钻井工程理论基础的岩石力学；基本确立了油藏物理和渗流力学体系，普遍采用人工增补油藏能量的注 水开采技术。在苏联广泛采用了早期注水保持地层压力的技术，使石油的最终采收率从30年代的1520%， 提高到30%以上，发展了以电测方法为中心的测井技术和钻4500米以上的超深井的钻井技术。在矿

33、场集 输工艺中广泛地应用了以油气相平衡理论为基础的石油稳定技术。基本建立了与油气田开发和开采有关的 应用科学和工程技术体系。第三阶段 从60年代开始，以电子计算机和现代科学技术广泛用于油、气田开发为标志，开发技术迅速发 展。主要方面有：建立的各种油层的沉积相模型，提高了预测储油砂体的非均质性及其连续性的能力， 从而能更经济有效地布置井位和开发工作；把现代物理中的核技术应用到测井中，形成放射性测井技术， 与原有的电测技术，加上新的生产测井系列,可以用来直接测定油藏中油、气、水的分布情况，在不同开发 阶段能采取更为有效的措施；对油气藏内部在采油气过程中起作用的表面现象及在多孔介质中的多相渗 流的规

34、律等，有了更深刻的理解，并根据物理模型和数学模型对这些现象由定性进入定量解释（见油藏数 值模拟），试验和开发了除注水以外提高石油采收率的新技术；以喷射钻井和平衡钻井为基础的优化钻 井技术迅速发展。钻井速度有很大的提高。可以打各种特殊类型的井，包括丛式井，定向井，甚至水平井，加上优质泥浆，使钻井过程中油层的污染降到最低限度；大型酸化压裂技术的应用使很多过去没有经济 价值的油、气藏，特别是致密气藏可以投入开发，大大增加了天然资源的利用程度。对油井的出砂、结蜡和 高含水所造成的困难，在很大程度上得到了解决（见稠油开采，油井防蜡和清蜡，油井防砂和清砂，水油 比控制）；向油层注蒸汽，热采技术的应用已经使

35、很多稠油油藏投入开发；油、气分离技术和气体处 理技术的自动化和电子监控，使矿场油、气集输中的损耗降到很低，并能提供质量更高的产品。靠油藏 本身或用人工补给的能量把石油从井底举升到地面的方法。19世纪50年代末出现了专门开采石油的油井。 早期油井很浅，用吊桶汲取。后来井深增加，采油方法逐渐复杂，分为自喷采油法和人工举升采油法两类， 后者有气举采油法和泵抽采油法（又称深井泵采油法）两种。自喷采油法：当油藏压力高于井内流体柱的压力，油藏中的石油通过油管和采油树自行举升至井外的 采油方法。石油中大量的伴生天然气能降低井内流体的比重，降低流体柱压力，使油井更易自喷。油层压 力和气油比（中国石油矿场习称油

36、气比）是油井自喷能力的两个主要指标。油、气同时在井内沿油管向上 流动，其能量主要消耗于重力和摩擦力。在一定的油层压力和油气比的条件下，每口井中的油管尺寸和深 度不变时，有一个充分利用能量的最优流速范围，即最优日产量范围。必须选用合理的油管尺寸，调节井 口节流器（常称油嘴）的大小，使自喷井的产量与油层的供油能力相匹配，以保证自喷井在最优产量范围 内生产。为使井口密封并便于修井和更换损坏的部件，自喷井井口装有专门的采油装置，称采油树。自喷 井的井身结构见图。自喷井管理方便，生产能力高，耗费小,是一种比较理想的采油方法。很多油田都采取早 期注水、注气（见注水开采）保持油藏压力的措施，延长油井的自喷期

37、。人工举升采油法：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。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。气举采油法：将天然气从套管环隙或油管中注入井内，降低井中流体的比重，使井内流体柱的压力低 于已降低了的油层压力，从而把流体从油管或套管环隙中导出井外。有连续气举和间歇气举两类。多数情 况下，采用从套管环隙注气、油管出油的方式。气举采油要求有比较充足的天然气

38、源；不能用空气，以免 爆炸。气举的启动压力和工作压力差别较大。在井下常需安装特制的气举阀以降低启动压力，使压缩机在 较低压力下工作,提高其效率,结构和工作原理见图。在油管外的液面被压到气举阀以下时，气从A孔进入 油管,使管内液体与气混合，喷出至地面。管内压力下降到一定程度时，油管内外压差使该阀关闭。管外液面 可继续下降。油井较深时，可装几个气举阀，把液面降至油管鞋，使启动压力大为降低。气举采油法：气举井中产出的油、气经分离后，气体集中到矿场压缩机站，经过压缩送回井口。对于某些低产油井，可 使用间歇气举法以节约气量，有时还循环使用活塞气举法。气举法有较高的生产能力。井下装置简单，没有运动部件，井

39、下设备使用寿命长，管理方便。虽然压缩机 建站和敷设地面管线的一次投资高，但总的投资和管理费用与抽油机、电动潜油泵或水力活塞泵比较是最 低的。气举法应用时间较短，一般为1530%左右；单位产量能耗较高，又需要大量天然气；只适用于有 天然气气源和具备以上条件的地区内有一定油层压力的高产油井和定向井，当油层压力降到某一最低值时， 便不宜采用；效率较低。泵抽采油法：人工举升采油法的一种（见人工举升采油法）。在油井中下入抽油泵，把油藏中产出的液体 泵送到地面的方法，简称抽油法。此法所用的抽油泵按动力传动方式分为有杆和无杆两类。有杆泵是最常用的单缸单作用抽油泵，其排油量取决于泵径和泵的冲程、冲数。有杆泵分杆式泵、管式泵 两类。一套完整的有杆泵机组包括抽油机、抽油杆柱和抽油泵（。泵抽采油法泵抽采油法抽油机主要是把动力机（一般是电动机）的圆周运动转变为往复直线运动，带动抽油杆和泵，抽油机有游梁 式和无游梁式两种。前者使用最普遍，中国一些矿场使用的链条抽油机属后一种。抽油杆柱是连接抽油机 和抽油泵的长杆柱，长逾千米，因交变载荷所引起的振动和弹性变形