【憶海鉤沉】石油知識淺談（二）(圖)

海上石油鑽採平臺。（網路圖片） 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

（二）找油採油 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

上次我們談到石油是地下的特殊礦藏，那麼，怎麼才能找到石油，他們是怎樣從地下開採上來的呢？開採石油都使用哪些科學技術呢？這就是我們這次要談的內容。

先從找油說起。古代人們發現的原油和天然氣火井，都是礦苗，也就是說，它們是自然裸露在地面上的，由於地下油氣藏在地殼（qiao）的變化中，遭到了自然破壞而使它們外露。而現代石油工業，要發現和尋找有可以開採價值的生產油田，則需要先作石油地質調查和勘探。也就是說，需要以石油地質學理論做基礎，並應用打探井及石油物理勘探測井技術，取得各種基礎資料和信息，經過計算機處理和綜合分析評價，才能找到有開發價值的油田。

石油地質學是研究油氣生成、運移、聚集、分布和油氣藏的破壞過程及規律的一門學科。在石油工業中，有專門的研究機構和專業科技人員，比如各石油企業都有石油地質研究所，大公司設有石油勘探開發科學研究院，他們就是專門從事這方面工作的。石油地質研究所和研究院的研究成果，直接用來指導油氣普查、勘探與合理開發。

油氣調查勘探階段的工作內容，包括：做尋找工業油田的研究，研究確定其含油麵積、深度、油氣儲量，取得開髮油田所需資料、數據，並繪製地質圖和提出有關文件。

油氣調查勘探工作分兩個階段，第一階段是找油階段，研究某一區域有無油氣田存在的地質條件；第二階段用鑽井、測井、試油等手段取得地下油氣層相關的，更多的技術數據和情況，證實油氣田的存在，並確定分布面積（範圍）和儲量。

油氣調查有兩種類型，一是普查，再一類是詳查。勘探也分為初探和詳探。詳查的任務是研究控制油氣集聚條件，並部署預探井的位置，通過打探井，對岩心進行分析，可以初步瞭解油田地下的基本情況。

通過油氣地質調查和勘探，並結合石油地球物理勘探，遙感技術等提供的各種信息資料，通過運用計算機處理進行綜合評價，才能發現油田。在確定了井位後便轉入石油鑽井工程工作程序。

石油鑽井工程負責鑽各種油田開發井，包括生產井、注水井、檢查井、評價井等。中國在北宋時期，完成了世界上第一口人工鑽探的石油油井。當時是使用木製井架，用人力作動力，使用使用竹製纜繩，絞盤車是立軸式卷揚滾筒，使用的竹筒套管、金屬鑽頭，以衝擊方法打出的油井直徑有碗口大小。直到現在，衝擊鑽這種古老的打井方法仍在應用，不過一切構件都改為金屬的了，動力也改為柴油機或電動機了。在紐約街頭我就見到過，工人在地下施工前勘探地下情況就使用這種機械。衝擊鑽鑽井速度慢，效率低，但是設備簡單，成本低，也不污染環境。現代石油鑽井主要使用旋轉鑽，利用旋轉鑽頭的切削式研磨來破碎岩石。旋轉鑽分兩種，一種是轉盤鑽，一種是井下動力鑽。順便說一下，不要以為石油井的直徑有多麼大，實際上現代油井井口直徑也就是鑽頭直徑大小，形象的說，也就比碗口稍大一點。井下動力鑽的鑽具要用纜繩或鑽桿下到井下去，才能在井下作業。

旋轉鑽井設備在地面上有井架、天車、水龍頭、水龍帶、方鑽桿、絞車、剎把、絞盤、動力機、泥漿泵、泥漿池、泥漿槽等設施。井下部分有水泥杯、套管、鑽桿、鑽鍵、鑽頭等。井下動力鑽有三種，即渦輪鑽、螺桿鑽、電動鑽。隨著現代石油科技進步，國際上又出現了沖旋鑽、揉桿鑽、沖蝕鑽等，但是由於它們製造成本高，應用並不廣。

完成鑽井，除了使用鑽機以外還必須有配套的專用工具。好比在機械製造廠，車間裡除了有各種金屬切削機床，還配有各種切削刀具、輔助工具等。在石油鑽井中使用的鑽井工具，在井口上有吊鉗、吊卡、卡瓦。在井下有鑽頭、鑽柱、井下動力鑽具、穩定器、減震器、震擊器等。

石油鑽井使用的鑽頭常用的是牙輪鑽頭，此外還有金剛石鑽頭、刮刀鑽頭等。石油鑽頭結構複雜，材料硬度要求極高，因此造價也高。是由專門生產廠製造的。比如美國休斯頓鑽頭廠就是國際有名的石油鑽頭生產廠家。

油氣鑽井是有嚴格的鑽井工藝作指導的。鑽井工藝內容包括井身設計，鑽井使用什麼泥漿，運用什麼鑽頭，使用什麼鑽具，鑽井參數，井斜控制，泥漿處理，取岩心，乃至事故預防和處理方法等都有詳細規定。

採油井也有幾種類型，最常見的是直井，此外還有定向井、叢式井、噴射鑽井等。後幾種類型的井，都是在特殊需要的情況下才使用。

一口油井打成後，要進行固井，完井工作，在油井正式投產以前，還要進行測井，包括地球物理測井和生產測井。地球物理測井就是利用電、磁、聲、熱、核等物理原理製造的各種儀器，用測井電纜下到井內，使用地面上的電測儀記錄井下各種參數，認識地下岩層的油、氣、水、岩石等。生產測井就是測量注水井的分層吸水量和生產井的分層油氣量和含水量。

測井完成後，在油田投產前，還要進行試井，試井就是用專門儀器儀錶定時測量部分生產井和注水井的壓力、產油氣量、含水量的相對變化及溫度，以監測油井生產是否正常，並測定生產層水動力學參數，分析油藏動態，以作預測。

說到這裡，有人會問為什麼在油田還要打注水井，為什麼要注水哪？有兩個原因，一個是注水可以保持油層壓力，因為在採油過程中，地下的油氣和地下水被人為的抽出去，注水是為保持油層的壓力。二是注水有驅油作用。注入的水在油層中流動，可以帶走原油到生產油井口，然後被泵抽提到地面上。

在石油鑽採中，前面我們只是重點介紹了石油地質學，其實在現代石油工業鑽採工作中，有許多學科和科學技術都得到運用。如開發地質學、岩石破碎力學、油氣藏物理學、滲流力學、油藏工程學、油田化學、油藏系統工程學等等，都是支持石油工業的基礎技術學科，石油高等院校勘探開發系的學生，都要學習和掌握這些基礎知識和技術方法。

下面我們介紹石油和天然氣的開採方法。先說採油方法的分類。

（一）自噴井當油氣藏的壓力高於有井內流體柱的壓力時，有井內的液體（油、水等）從油管和採油樹自行升舉到井外。一般在早期開發的油田有這種油井。

（二）人工舉升人為的向井底增補能量，將油井內原油舉升到井口。人工舉升採油有兩種方法，即泵抽原油和氣舉採油。泵抽採油就是在油井中下入抽油泵，把油井中的液體，泵送到地面。泵抽使用的油泵有兩種，即有桿泵和無桿泵。有桿泵是單缸單作用泵，無桿泵按其動力分有電動潛油泵，水力活塞泵以及水力射流泵等。

（三）氣舉採油法就是把天然氣從套管環隙或油管中注入油井，從而降低油井中液體的比重，使油井內液體柱的壓力，低於已降低了的油層壓力，從而把原油，從油管或套管環隙中導出井外。

（四）分層開採在多層系開採時，由於油層壓力，油層物理性質，原油性質有差異，為避免油井中多層次開採造成相互干擾而採用分層開採。分層開採技術包括分層採油、分層注水及配套技術。

以上談的是陸上採油。海上採油必須用專門設備和裝置。海上採油的技術更複雜，投入的成本也高。

海上採油設備大致分移動式和固定式兩類。移動式裝置包括坐底式、自升式、半潛式及鑽井船。固定式即為海上鑽採平臺，是以鋼鐵構件製成，下面有柱腳固定於海底岩石層上。海上平臺造價昂貴，技術複雜，投資風險大。

建造海上固定鑽採平臺，美國的技術處於領先地位。在20世紀70年代，美國在墨西哥灣建成了世界第一個最大的海上固定式鑽採平臺。之後英國、挪威等北歐國家為開發北海原油，也陸續在海上建立固定鑽採平臺。

下面我們簡要介紹一下海上石油及天然氣開發程序：

首先要進行地球物理勘探，然後進行地質研究，然後打初探井，然後評探，然後將評價資料進行油藏分析，將分析結果提供經濟評價用。在經濟評價之前還要蒐集海洋環境調查資料。綜合油藏評價和海洋環境資料，進行油田開發的可行性研究和開始作開發工程總體設計，再將總體設計和可行性研究結果，進行經濟評價。在完成經濟評價以後，便可以進行油氣田的總體開發方案的制定。然後進行開發工程和基本建設，確定製造和安裝海上平臺的總裝廠家。然後進行詳細設計，然後採辦，加工組裝，將鑽採平臺各種部件運到海上安裝。在進行上面這些工作的同時，進行鑽井設計，制定開發實施方案。有了以上這些前期工作，才可以進行鑽井，從鑽井獲得的海底井下資料，再進行第二次油藏評價，二次評價通過以後，油井才可以正式投入生產。其他的工作還有生產儲運和生活設施的組裝。

從以上介紹我們可知海上鑽井採油是一個嚴格的系統工程。下面我們再回到陸上採油。一個油田開發了，油井投產了，採出的地下流體是油、氣、水、泥漿等的混合物。這些東西要在油田進行分離和處理。這就是油氣集輸工程要解決的問題，油氣集輸工程也是油田開發技術的一個組成部分，它的任務是油田進行一系列建設項目。包括油氣收集、分離、處理、計量、儲存、輸送等完整的設施。

到過油田的人都知道，一口油井打完以後，鑽井井架及相應的鑽井設備就拆除了，留在地面上的就是採油樹、抽油機和油氣集輸設施。這些集輸設施包括油氣處理站、外輸站、廢水處理排放等地面設施。

從事石油地質勘探和開發是在野外作業，在20世紀五六十年代，在西北和東北地區找油，開採油，風餐露宿在荒無人煙的沙漠或鹽鹼灘，因此其工作環境和生活條件也是很艱苦的。

責任編輯:李雲飛 来源:看中國專欄

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