能源化学工程概论 第三章 石油 上.ppt

第三章 石油 3.1 石油的重要性 被誉为“工业血液”，是重要的能源和优质的化工原料。石油能左右世界经济，对世界经济产生全方位、多层次的重大影响。同时又是不可再生的宝贵资源 石油产品与人们的衣食住行息息相关 石油工业是国家的基础工业(或支柱产业)、举足轻重 那么我们如何找到有油的岩层呢? 油气是在地层中天然的圈闭构造中发现的。 这些油气圈闭构造由穹顶或断层组成。非渗透性的岩石覆盖在构造顶部防止油气逃逸到地表。非渗透性的岩石是指流体不能穿越的岩石。 没有这样的油气圈闭构造，油气就会向地表移动，最终挥发掉。 我们如何找到这些油藏呢? 地球物理学家通过油藏反射的声波找到它们，计录声波反射回来的时间 计算机处理这些数据，构造出地下岩层系统的图像 钻井设备 钻井设备 一套可以使我们钻入地层的特殊设备。 一套钻井设备由很多不同的部分组成: 井架，地基，起重设备，发电机，钻杆，钢罐，泵，岩石碎屑处理设备，还有很多其他部件。 你知道有的钻井设备可以钻探到地下6英里（9.7公里）深的地方吗？ 那比珠穆朗玛峰的高度还要大！ 石油中的S、N、O及微量元素等杂原子大部分集中在减压渣油中，因而在石油的重组分中非烃化合物的含量相当可观。石油中最重的部分基本上是由大分子的非烃化合物组成，这类非烃化合物统称为胶状沥青状物质。按极性可分为胶质与沥青质两部分 。 3.4 石油的组成 (4)石油中的胶状沥青状物质 沥青质与胶质的定义： 沥青质就是石油中不溶于非极性的低分子正构烷烃而溶于苯或甲苯的物质，它是石油中分子量最大、极性最强的非烃组分。 胶质是石油中分子量和极性仅次于沥青质的大分子非烃化合物，它在组成和结构上具有多分散性。 3.4 石油的组成 胶质与沥青质的特点： 外观： 胶质：深棕色至深褐色、极为粘稠不易流动的 液体或无定形固体，受热时易熔融； 沥青质：深褐色至黑色的无定形固体，受热时 不熔化，易脆裂成片。 密度： 胶质密度略小于1.0，沥青质密度略大于1.0。 3.4 石油的组成 油 这是一个穹顶型油藏的例子 这是阻止油气向上流动的非渗透性岩石层。 注意下面的水层，它防止了油向下逃逸。 水 气 这是一个气藏的例子 和前面的例子一样，非渗透性的岩层阻止了气体的逃逸 水 气 这是一个有气顶的油藏的例子 油 为什么我们要假设气体在顶部? 水 Gas 油 声源 接收器 t = 1 sec t = 1.2 sec t = 1.42 sec 以下是一些不同种类的钻井设备: 陆上钻井架 用于陆上钻井 钻井船 钻井船和半潜式钻井平台用于水深100 ft到5000+ft情况的钻井 半潜式钻井平台 自升式钻井平台 用于水深15ft 到+/-350ft情况的钻井 内陆驳船钻井架 用于水深8ft 到30ft情况的钻井 钻柱 钻头 起重设备由以下部分组成: 天车, 游动滑车, 游动钢丝绳, 和一个用来起降游动钢丝绳的绞车。 井架底座 井架 这幅图画的是钻井设备上的起重设备. 这个设备被用来提升和放下钻柱的。钻柱是一根根30ft长的钻杆连接起来组成。 待用钻杆 在这里，30ft 长的钻杆被一根根加到钻柱上。这样钻柱不停的被加长，可以不停的朝地下钻进。 这是一幅钻头在岩层中钻进的示意图 钻柱在地表被驱动旋转，带动井眼底部的钻头旋转。 钻头上的“牙齿”把岩石磨成碎屑。 钻井泥浆被泵入钻杆内部，从钻头的喷嘴流入环形空间。环形空间是钻杆和井壁之间的空间。 泥浆将岩屑循环带到地表，在那里这些岩屑被移除。 钻井的工序 首先用大钻头钻一小段井眼 然后钢制的套管被下入井中，并用水泥固定套管的外侧，防止井眼塌陷。 下一步，一个小一些的钻头在第一个套管内部开钻。 这个钻头从上一个套管的底部钻出一个新的井眼。 200’ 0’ 500’ 然后在这个新的井眼中也下套管，并用水泥固定。 如前，再钻一个更小的井眼， 再下相应的套管，防止塌陷。 用这种方法，井眼分段钻进，直到目标储层被钻穿。这时候，地质专家必须确定目标储层是否含有油气。 他们通过对目标区域进行测井知道是否有油气。 测井是用电缆将设备下到井下，记录岩石的物理属性，如电阻，孔隙度，密度，放射性，孔隙压力等等。 辨别是否含有油气 如果测井结果很好，我们在生产层段下最后一次的套管, 用水泥固定。 然后在井眼内用射孔枪进行射孔，击穿生产层段部分的井壁套管。 在井眼里放入生产油管, 用封隔器把生产层段和上部的套管空间分隔开。 油管 封隔器 最后，这口井的流体被采到地面的管线，这些管线把井和地面的生产设备连接起来。 地面的生产设备将生产出的流体中的油、水、气分离