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试油常识知识

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试油 常识 知识
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1、石油的基本性质2、石油地质基础知识3、石油勘探开发过程4、试油测试目的及意义5、试油测试依据及原则6、试油工艺发展简史7、试油作业井口装置内容提纲1、 石油的基本性质石油石油 常与天然气并存。因产地不同,其理化性质有很大差异。未经加工的石油称 原油 。原油经加工后可制成汽油、煤油、柴油等。还可提取润滑油、润滑脂等。也是石油化工的重要基础原料。 石油炼制工业 中由原油经过一系列石油炼制过程和石油产品精制加工而得到各种产品,通常按其主要用途分为如下几类:( 1) 石油燃料 ,如液化石油气、汽油喷气燃料、煤油、柴油、燃料油等;( 2) 石油溶剂和化工原料 ,如汽油型溶剂、煤油型溶剂和化工原料;( 3) 润滑剂 和有关产品,如各种润滑油和润滑脂等;(4)其他,如石蜡、沥青、石油焦等。一、石油物理性质石油的物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。不同性质的石油,对开发、集输、贮存及加工影响较大,因此其经济评价也各不相同。1)颜色 石油颜色的深浅取决于胶质和沥青质的含量。一般胶质和沥青质含量愈高,颜色愈深。深色原油密度大、粘度高。 流体性 明显的原油多呈淡色,甚至无色;粘性 感强的原油,大多色暗,从深棕、墨绿到黑色。玉门、大庆等油田的原油多呈 黑褐色 ;克拉玛依油田原油呈 茶褐色 ;柴达木盆地的原油多呈 淡黄色 ;四川、塔里木、东海等盆地的一些凝析气田所产凝析油从 浅黄色到无色 。2)臭味 是由于原油中所含的不同挥发组分而引起。芳香属组分含量高的原油具有一种 醚臭味 。含有硫化物较高的原油则散发着强烈刺鼻的 臭味 。3)密度 指在地面标准条件下, 脱气原油 单位体积的质量。常用克每立方厘米( g/示。密度大小与石油的化学组成、所含杂质数量有关。胶质、沥青质含量高 ,密度大 ,颜色深;低分子量烃含量高 ,密度小。不同地区、不同地层所产原油密度有较大的差别。原油按其密度可分为四类 :轻质原油 (< ,中质原油 ( 重质原油 ( ,超重质原油( ≥ 我国生产的原油密度变化也较大。4)粘度 指液体质点间移动的摩擦力,以 m Pa•度大小决定着石油在地下、在管道中的流动性能。一般与原油的化学组成、温度和压力的变化有密切关系。通常原油中含烷烃多、颜色浅、温度高、气溶量大时,粘度变小。而压力增大粘度也随之变大。地下原油粘度比地面的原油粘度小。根据粘度大小 ,将原油划分为 常规油 (< 100s) ,稠油 ( 100~ 10 000s) ,特稠油 ( 10 000~ 50 000s)和 超特稠油 或称 沥青 ( > 50 000s)四类。由于绝对粘度难以测定 ,在实际应用中测定 相对粘度 。相对粘度指液体的绝对粘度与同温条件下水的绝对粘度比。5)荧光反应 石油在 紫外光 照射下受激发发光,并在照射后所发光立即消失的这种荧光反应特性,普遍被用于野外工作(录井)时作为判断岩石中是否含有石油显示的重要标志。按发光颜色的不同以及分布的情况,大体可推测所显示的石油组分及其百分含量。一般 油质呈天蓝色, 胶质呈黄绿色 , 沥青质呈棕褐色 。6)旋光性 石油在偏光下,具有把偏光面向右旋转的特性。偏转度一般小于 1° 。旋光性是 有机质 所特有的一种性质,而且当加温至 300℃ 时即消失。7)溶解性 石油不溶于水,但可溶于有机溶剂,如醚、三氯甲烷、硫化碳、四氯化碳等,也能局部溶解于酒精之中。原油又能溶解气体烃和固体烃化物以及脂膏 和碘等。8)凝固点 凝固点系指原油从流动的液态变为不能流动的固态时的 温度 。根据凝固点高低 ,石油可分为高凝油( ≥ 40℃ )、常规油( 40℃ )、低凝油(< )三类。我国多数油田所产原油的凝固点,在 15~30℃ 之间。9)燃烧性 石油和成品油可燃程度随温度而异,表现在 闪点 、 燃点 和 自燃点 的差异。 “ 闪点 ” 指石油在容器内受热,容器口遇火则发生闪火但随之又熄灭时的温度。“ 燃点 ” 指受热继续升高,遇火不但出现闪火而且引起了燃烧的温度。 “ 自燃点 ” 指原油在受热已达到相当高的温度,即便不接触火种也出现自燃现象的温度。石油是混合物,其闪点在- 20~ 100℃ 之间,自燃点在 380~ 530℃ 之间。规律是: 沸点高,闪点也高 。如煤油闪点在 40℃ 以上,柴油在 50~ 65℃ 之间,重油在 80~ 120℃ ,润滑油 300℃ 左右。自燃点却相反 ,沸点高的成品油,自燃点降低。如汽油为415~ 530℃ ,残渣油约 270℃ ,沥青则降至 230~ 240℃ 。10)含蜡 石油含蜡量系指原油中含石蜡的百分数。石蜡在其熔点温度( 37~ 76℃ )时溶于石油中,一旦低于熔点温度,原油中就出现 石蜡结晶 。我国主要油田原油的含蜡量较高,大约在 20%~ 30%之间。河南魏岗油田为 42%~ 52%,江汉王场油田为 克拉玛依油田仅 7%左右。含蜡量高的原油凝固点也高。11)馏分 由于石油是由不同沸点的烃化合物混合而成,因此通过控制不同的温度而可分别获得不同的石油产品。二、石油和天然气的化学组分石油和天然气主要由碳( C)和氢( H)两种化学元素组成的多种化合物(烃)的混合物。按质量计算,碳元素约占83氢元素约占 12这两种元素合起来,大约占石油总量的 97%在剩下的 1%中,有硫、氧、氮,还有极微量的磷、钒、钾、钠等元素。烃 是碳氢化合物的简称。烃类构成石油的主要组成部分,石油中各种烃类的结构和所占比例相差很大, 但主要属于烷烃 、 环烷烃 和 芳香烃 三类:1、烷烃 是碳原子间以单键相联接的 链状 碳氢化合物。又称烷族碳氢化合物。以分子里所含的碳原子的数目来命名的,碳原子数在 10个以下的,从 1到 10依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷来表示,碳原子数在 11个以上的,就用数字来表示。烷烃的分子式的通式为 ,其中 “ n”的表示分子中碳原子的个数。 “ 2n+2”表示氢原子的个数。在常温常压下, 态 ,存在于天然气中; 态 ,是石油的主要成分; 2、环烷烃 顾名思义它是 环状结构 。最常见的是五个碳原子或六个碳原子组成的环,前者叫环戊烷,后者叫环己烷。环烷烃的分子式的通式为 烷烃又叫环烷族碳氢化合物。3、芳香烃 又称芳香族碳氢化合物。一般有一个或多个具有特殊结构的 六园环 (苯环)组成。最简单的芳香烃是苯、甲苯、二甲苯。芳香族碳氢化合物的分子式的通式为 、 石油地质基础知识一、石油是如何生成的1、成因 石油的成因,是一个长期争论的问题,分为两种: 1、 无机成因说 (碳化说、宇宙说、岩浆说、变质说等)。认为油气是与生命活动无关的无机物生成的,是宇宙天体中的碳、氢化合物或地下深处岩浆中所含的碳、氢以无机方式合成的。 2、 有机生成因说 ,认为石油是生物死亡后演变而成。根据是: 1)几乎所有的油气田,都是在沉积盆地的沉积岩中发现的,而沉积岩中可以见到丰富的生物遗迹。 2)实验证实,生物体中的三个组成部分 水化合物、脂肪,可在一定条件下形成与烃相类似的物质;3)在石油中发现了来自动物的血红素和自植物的叶绿素等有机物质; 4)石油具有的旋光性,是生物具有的特征。 5)从油母页岩提炼石油(即人造石油)的事实。现代科学实践证实,地下各种无机因素可产生石油,特别是天然气,但至今我们能钻达的井深只有 12000多米,限制了人们对地球深部油气资源的勘查。所以,油气 有机生成学说占主导地位。即,目前人们普遍认为石油是过去地质时期里,由生物遗体在一定的温度和压力下经过 化学和生物化学变化 而形成的。三大岩类物质循环大地构造2、形成过程⑴有机物的沉积 要使沉积物中的有机质能够保存下来,需要有 特定的地质条件 。通常,泥沙和有机质是在水的携带下,在一个低洼的地区沉积下来。因此,首要的地质条件就是要有一个 低洼的地形 。这种低洼地形,根据它的规模大小,分别称为 盆地 、 坳陷 、 洼槽 等,并在一段地质历史时期中是不断下降的。不断下沉的盆地或坳陷对有机质的聚集才是有利的。有利于有机质保存的另一个地质条件,就是要有“ 补偿性的沉积速度 ”。即沉积物的沉积速度和盆地的沉降速度要大体相当,即沉降多少,沉积物就补充多少。⑵转化成石油 要生成石油还有一个必须具备的地质条件,就是缺氧的 “ 还原环境 ” 。接受沉积物后的洼地水体能保持封闭或半封闭,或富含有机质的沉积物能迅速被后来的沉积物所覆盖,使之与氧隔绝,防止有机质的氧化和逸散。生物体中的有机质要转化成石油。是在一定的物理化学条件下才能实现,这个条件主要是 地下温度 ,范围大致是100~ 130℃ ,因为地下温度从浅到深是逐渐升高的,早先的沉积物不断被后来的沉积物所覆盖,埋藏也就越来越深,有机质只有在达到 一定的埋藏深度时才能转化成石油 。除了温度的因素以外,还与埋藏的 时间 长短有关,温度和时间两个因素可以互补。也就是说如果温度低一些但埋藏时间较长,或者温度高一些但埋藏时间较短,两种情况对转化成油的影响效果都是一样的。可见,生成石油的地质条件是综合性的,它既需要在沉积过程中保持 “ 补偿沉积速度 ” 的条件,又需要使得沉积物能具有缺氧的 “ 还原环境 ” ,还需要有相应的地层温度 (即要有一定的地层埋藏深度 )的作用等多方面因素的配合,才能有效地 生成石油 。⑶聚集成油藏 所生成的石油只有聚集在一起形成油藏才能有寻找开采的价值。在哪成藏呢?要具备三个条件:一是要有大量的生物遗体沉积岩( 生油层 );二是要有有利于石油富集的地质构造( 隆起 ),三是还要有储集石油的地层( 储层 )和保护石油不跑掉的地层( 盖层 )。因此,那些沉降幅度大、沉降地层厚的盆地,往往是形成石油最有利的地区。在这些大型沉积盆地中,因受挤压而突出的一些构造,又往往是储积石油最多的地方。二、石油是如何找到的石油在几千米深的岩石层下,怎样才能找到呢?在实践中,人们创造了找油办法:一般有地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探等办法来发现有利于石油聚集的地层和构造。最常用的办法是采用 地震勘探 。所谓地震勘探的方法,用炸药爆炸瞬时释放大量的能量,产生人工地震波,利用声波在不同物质中以不同速度传播并反射回来的原理,来寻找对石油储积有利的地层和构造( 石油可能存在的位置 )。究竟构造中是否有石油,储量有多大,还必须通过钻井、试油这种直接的方法才能证实。3、 石油勘探开发过程大地构造生油、成藏理论 !785震物探西部形成白水头断层下降盘的大型逆牵引鼻状构造。地震物探用地震物探技术 井)测井技术测井技术试油测试油 层投产采油石油开发的实现过程物探 钻井(录井) 测井 试油测试 投产地质设计钻井设计完井投产井身结构录井工程钻井工艺固井工艺 泥浆体系试油工艺试采评价增产措施测井工程物探资料 测井资料小结地质目的的实现地质目标的确定1、地质研究2、物探技术3、钻井4、录井5、测井6、试油试采石油勘探开发过程换言之4、试油测试目的及意义通过钻井、录井、测井等方法,虽然可以知道油层含油,但是油层含油多少、油层压力多大、有没有进一步扩大勘探的必要,是否具有开发价值等一系列问题,还需要进一步通过试油来得到验证。试油目的 是诱导石油和天然气从地层中产出,全面、直接地暴露油层内在矛盾,从而全面真实地认识油层。 油 层试油的目的 就是将钻井、综合录井、电测所认识和评价的含油气层,通过射孔、替喷、诱喷等多种方式,使地层中的流体(包括油、气和水)进入井筒,流出地面。从而取得地层流体的性质、各种流体的产量、地层压力以及流体流动过程中的压力变化等资料,并通过对这些资料的分析和处理获得地层的各种物性参数,对 地层进行评价 。 油 层地层产能、液性、压力、温度工艺技术给储层下结论工程实施综合分析解释评价试油目的通过试油工作,可以针对油井不同产状(自喷或非自喷),采取不同的工艺技术方法来分别测得油井的产油量、产气量、产水量、油层压力及原油物性、油层水水性等资料,为认识地层、计算储量、编制开发方案和确定开发方式提供依据。为 计算油气地质储量和对油气藏的经济评价提供必须的数据,也为勘探部署的调整和油气藏的开发提供重要的依据。近岸碎屑沉积体系湖盆碳酸盐岩沉积体系地质储量计算参数井 (区域探井):主要目的是探明新区是否存在油、气。是否具工业价值,尽快打开找油气的形势。予探井 :主要目的查明储层的工业价值,为计算控制储量提供依据详探井 :探明油、气、水边界,落实产能变化规律、驱动类型、压力系统为计算探明储量和油气藏评价提供依据。开发井: 确定油、气、水产能,了解油、气、水边界变化规律。储气库井 (已开发过的油气藏):确定产能变化规律,了解油、气、水边界变化规律。为供气方案提供依据。不同的井别,试油目的不同5、试油测试依据及原则地质目的工艺要求井筒条件技术装备法规标准试油依据达到地质目的要求安全环保无事故资料数据准确可靠简单易行、快速经济保护好油气层及井筒试油的原则6、试油工艺发展简史综合分析地质设计工艺设计施工设计地质工程目的工程实施处理解释效果评价试油测试基本过程地层产能、液性、压力、温度20世纪 70年代末期以前,中国试油(气)技术基本仿照苏联的试油工艺方法,习惯上称为 常规试油方法 。一般通过射孔、替喷、诱喷等多种方式,使地层中的流体(包括油、气和水)进入井筒,流出地面。诱导油流的一整套工艺过程,将取得地层流体的性质、各种流体的产量、地层压力及流体流动过程中的压力变化等资料,并通过对这些资料的分析和处理获得地层的各种物性参数,对地层进行评价。20世纪 70年代末期以后,引进了以地层测试和测试资料处理解释软件为主的,同时包括 油管传输负压射孔 、油气水三相分离计量系统、电缆桥塞封隔等一系列技术。地层测试和测试资料处理解释技术能直接取得或计算出地层和流体的特性参数,并且测试时间短、效率高、见效快,资料准确可靠、资料质量无人为因素的影响,可以从动态角度,直接录取油气藏生产状态下的参数。将这些技术与常规试油方法相结合,基本形成了 科学试油方法 。试油 与 测试 的概念测试狭义地讲测试是指 地层测试 ,即在井下下入地层测试仪器进行开关井测试后对所取得的测试资料进行处理解释,取得或计算出地层和流体的特性参数的这套技术。广义地讲是指 油气井测试 ,包括地层测试和 试井 (系统试井即 探边测试)。即井内下入压力计,通过地下或地面进行的开关井操作,取得压力资料,通过对井下压力资料的处理解释而获得地层和流体特性参数的过程。等同于 科学试油 。试油狭义地讲试油是指 常规试油工艺 ,即通过射孔、诱喷、抽汲及测压等工序取得地层产能液性等资料的工艺。广义地讲是指 试油工程 ,包括常规试油工序、地层测试、试井以及措施改造(酸化、压裂)等所有为获取储层真实参数而做的所有工作。所以试油概念中含测试。大港油田从 91年开始研究应用 地层测试器与射孔枪 联作 试油测试工艺技术, 95 年开始全面推广应用。在试油工艺中第一次应用联作工艺,在试油概念中也是第一次出现了 “ 联作 ” 这个词。联作是指把两道以上的、只有下入专门的工具才能完成的试油工序,用一趟管柱联合在一起进行的作业。联作工艺具有缩短施工周期、保护油气层的和降低劳动强度等优点。1999年,大港开始研究应用 射孔 与 排液 两种功能的试油管柱。从 2000年起,针对不同的地层特征及地质设计(方案)要求,开始研究并推广应用能够实现 多 个工序的 多功能 试油测试工艺技术。形成了一整套完整高效的、有利于保护油气层的、国内领先的试油测试综合配套新技术,从而成为 大港油田的特色技术 !2002年在两种功能的试油(测试)工艺技术之上,研究实现了一趟管柱完成 射孔 、 地层测试和 水力泵排液 三 种功能的管柱结构及相应的工艺 (即 三联作试油测试工艺技术 )。2003研究设计并形成了可跨隔的多功能试油测试管柱及工艺技术,实现了 “ 封层 、 射孔 、 测试 及 排液 ” 四种功能的一体化试油测试工艺。2004年, 为了解决 径 和大斜度井中操作困难等问题,在现有的技术水平上继续努力,设计并配套完成了 “油测试管柱 ,完全实现了 “ 射孔 、 测试 、 酸化 及 排液 ” 一体化 四 种功能的试油测试工艺技术。2005年又研究实现了 “ 射孔 、 压裂 和 排液 ” 三 种功能的试油与措施一体化工艺技术。解决了压裂后即时排液问题。多功能试油测试技术的技术水平达到了 国内领先,并且得到了广泛的推广应用,取得了良好的效果。第一代试油工艺油 层 油 层第二代试油工艺油 层水 层第三代试油工艺“测 作工艺技术封隔器震击器筛管接头减震器定位短节断销式反循环点火头压力计枪身传压孔液压锁紧接头监测压力计多流测试器安全接头人工井底油层套管表套油 层射孔测试第四代试油工艺“射孔 排液”三联作工艺技术油 层人工井底射孔测试排液7、试油作业井口装置钻井井口井口导管万能封井器闸板半封闸板全封双闸板封井器钻井四通单闸板半封技术套管头变径法兰表层套管头导管作业井口闸板半封闸板全封双闸板封井器油层套管头套管头导管采油树四通采油或求产井口油层套管头套管头导管采油树四通
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