采油气工程的论文
采油气工程是一个运用科学的理论、方法、技术与装备高效地钻探地下油气资源、最大限度并经济有效地将地层中的油气开采到地面，安全地将油气分离、计量与输运的工程技术领域。我整理的关于采油气工程的论文，欢迎大家一起来看看！
摘要 ：纵观我国石油开采技术发展的整个历程，从其最初的探索试验阶段发展到分层开采阶段，再发展到如今的多种油藏类型采油工艺技术、采油工程智能技术等，期间走过的道路是非常曲折和艰难的，同时，这也体现了石油人的勇于奉献和不断创新的精神。随着采油技术的不断发展，它的工艺配套技术也不断完善，这使得油田的产量也不断的提高，但与此同时，要想进一步提高我们的油田产量，则仍然需要不断的改进我们的采油技术，这才能够让我国的石油工程处于良好的发展之中，才能为我国的经济带来巨大的效益。目前，我国的大多数油田已经处于高含水，高产出阶段，产量呈递减的速度，水油比上升造成的油气田开采难度越来越大。因此，研究采油技术对我国的经济发展有重大的'意义。这对我国的经济带来的帮助也是不可估量的。
关键词 ：采油技术；工艺；产量；创新
采油是油田开采的过程中，根据开采的目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术的总称。众所周知，油田的产量高低取决于采油技术的好与坏，因此，采油技术就成为我国实现油田开采技术的重要途径，另外，采油技术还影响采油速度的快慢、最终采收率的大小、经济效益的优劣等油田生产中的重要问题。
一采油技术的分类
近年来，国内外的采油新技术发展很迅速，有物理的、生物的、化学的以及各种综合的方法等，但其本质都是在努力提高原油采收率。从技术的应用时间顺序和技术原理上来看，可分为一次采油、二次采油和三次采油。顾名思义一次采油，就是依靠油藏天然能量进行油田开采的一种方法，常见的一次采油方法有溶解气驱、弹性水驱和气顶驱等；经过一次采油之后，地层压力明显变小，需要为油井注水以平衡地下能量的减弱，这被称为二次采油。通过二次采油之后，采取注水，并应用物理和化学方法，改变流体的性质、相态等，扩大注水的波及范围以便提高驱油效率，从而再一次提高采收率。三次采油主要是依靠化学方法，辅助开采最艰难的层面油藏，一般包括碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、聚合物复合驱等。与二次采油相比，三次采油的特点是高投入、高技术和高效益，在二次采油水驱的基础上向油层注入排驱剂来采油，不同的排驱剂有不同的排驱机理。三次采油增油的效果非常好，近年来已经被国内外广泛重视和研究。
二 我国采油技术的现状
1. 完井工程技术 。
完井工程是衔接钻井和采油工程的，但又与其相对独立的工程，从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液、直到投产的一个过程。到目前为止，我国在直井、定向斜井、丛式井、水平井的技术上面已经达到了一定的技术高度，并且掌握了多种完井的方法，比如裸眼井补管完井、下套管射孔完井、套管内外绕丝筛管等完井方法。根据油田所处的地理位置及油藏情况等来确定并采用不同种类的方法，比如象华北迷雾山油藏，由于它的地质条件为碳酸盐岩裂缝油田，因此采用了裸眼完井方法，这样不但保护了生产阶段，且也取得了油井的高产，大大提高了采油率。另外，由于大庆油田属于老油田，所以采用了注水开发的方法，对加密井采用高密度钻井液完井并进行油层保护，这样取得了很大的成功。特别值得提出的是，我国在实践中发展配套了采油和钻井联合协作的技术，以保护油层、达到高产为目标。目前，我国的钻井技术较之以前有很大的发展，下套管射
孔完井、裸眼完井、各种衬管完井技术被一些油田采用，并取得了十分显著的成绩。
2. 人工举升工艺技术 。
根据各类油田在不同开发阶段的需要，在最近的五十多年中，我国发展配套和应用了多种人工举升工艺技术，比如：抽油机有杆泵采油技术、电动潜油泵采油技术、水力活塞泵采油技术、地面驱动螺杆采油技术、气举采油技术等等。借鉴国外的先进技术，又研发了井下诊断和机杆泵优化等技术问题，极大地提高了采油效率。
3. 分层注水技术 。
分层注水技术已经在多层油藏注水开发中被广泛应用，它的关键技术就是要提高注入水在地下的波及效率。早在多年前，克拉玛依油田就在调整中应用了分层注水技术，并且取得了非常好的效果。研究成功的管式活动配水器和支撑式封隔器，在油田的分注中发挥了一定的积极作业，并且取得的结果非常令人满意。90年代河南油田、大庆油田进一步研究成功了液压投捞式分层注水管柱、并且达到了一次可测试、调整多层的细分注水的目的。
4. 热超导技术 。
热超导技术是控制物质的热阻，并且使它趋近于零，它主要是利用化学技术，在封闭的管体内加入复合的化学介质，利用物质受热不均产生的相变，激活气状分子，使其在巨大的气化潜热中以声速传递热量。热超导技术主要有两种，第一种是能耗自平衡稠油技术，它主要是利用超导液，在地下注入超导液之后，利用其导热的性能，把地下的热能传递到井口，从而提高井口产出液的温度。在不经过任何加热装置辅助的情况下，最大限度地实现清蜡降粘、减少抽油机悬点载荷、提高泵效的节能目标。另外一种是超导加热热洗技术，它是将应用超导技术加热之后的产出液注入到油套内，通过循环升高井筒内的温度，从而实现清蜡降粘的目的。采用这种技术的好处是环保，并且成本低、效率高，而且安全可靠，是油田普遍应用的一种技术。
另外，我国的采油技术还有压裂、酸化工艺技术，堵水、调剖工艺技术，稠油及超稠油开采技术，多层砂岩油藏“控水稳油”配套技术等。
三 目前采油技术遇到的问题
常规采油工艺难以满足目前开发的需要，主要体现在：一是大泵提液技术越来越大，目前应用的大抽液泵主要有0.70mm泵和0.583mm泵两种。二是有杆泵加深泵挂受到限制。三是斜井采油技术需要进一步突破，由于需要加深的泵挂，部分油井的杆、管等抽油设备进入斜井段。四是高温限制了电潜泵的应用范围。另外就是开发后期的垢、绣现象日益严重；重复堵水的措施的效果日益变差了等。
四 采油技术的前景展望
未来采油技术的发展趋势主要体现在复合驱油法、混相法、热力采油法、微生物法等等。并且在未来油田的生产中，生物工程技术也将会得到广泛的应用。由于生物技术在其他行业的广泛应用，并且取得良好的效果，这便使其成为采油技术的一种新的研究。随着老油田注水开采的延续，石油的综合含水的不断上升，污水处理已经成为一个棘手的问题，而生物工程技术具有污染小、成本低的特点，这使得它将成为油田采油技术中的一项新的技术，而且会不断地提高原油采收率。
另外，碳纳米管在油井中也得到了广泛的应用，其密度小，但强度却是钢的100倍。未来的油田开采中将会利用其轻、柔软、结实等特点，制作油管或抽油杆，其性能会比现在的钢管更强，这将为油田的开发和挖潜做出更大的贡献。
根据我国石油和天然气的发展战略，针对西部油区的油井深度大、产量变化范围广、地质矿藏多样以及复杂、气候恶劣、天然气充足等特点，应该采用较先进的采油技术，从而提高开采的效率，这对我国的经济发展起到了促进的作用。
参考文献
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[2] 谷艳容.柔性金属抽油泵排砂采油工艺，2005
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[4] 邬光辉，朱海燕.和田河气田奥陶系碳酸盐岩气藏类型再认识及其意义[J].天然气工业，2011（07）
海洋油气开采与海洋环境保护
辽阔的海洋是全人类的共同财富，开发海洋、发展
海洋经济成了世界性趋势和各国的战略规划。我国海洋
地域油气资源丰富，1998年海洋石油产量达1 893万t，
占全国石油产量的11.8％，天然气产量420 000万m3，
占全国天然气产量18％，海洋油气开采已成为新兴的海
洋产业。海洋油气的开采有着诱人的美好前景，但应该
清醒地看到，我国的海洋油气开采与海洋环境保护之间
确实存在着许多问题，成为海洋产业可持续发展的制约
因素。因此，人类对海洋油气的开采应该尽力避免环境
污染和破坏，注重海洋环境的保护，强化资源和环境的
管理。
1海洋油气开采对周围环境的影响
《联合国海洋法公约》于1994年11月16日正式生
效，标志着国际海洋新秩序开始建立。《联合国海洋法
公约》已成为现代海洋法的主要渊源和权威文件，被誉
为“一部真正的海洋宪法”。截至1997年7月，世界上
144个沿海国已有120多个国家批准了《联合国海洋法
公约》。《联合国海洋法公约》第192条
明确规定：“各国有保护和保全海洋环
境的义务”，第193条规定“各国有依据
其环境政策和按照其保护和保全海洋环
境的职责开发其自然资源的主权权利”。
《中华人民共和国海洋石油勘探开发环
境保护管理条例》第5条第4款规定：“对
海洋环境影响的评价；海洋石油开发对
周围海域自然环境、海洋资源可能产生
的影响，对海洋渔业、航运、其他海上
活动可能产生的影响；为避免、减轻各
种有害影响，拟采取的环境保护措施”。
海洋油气开采必须采取有效措施，
防止海洋环境污染。海洋环境污染是指
人类将各种有害物排入大海，其量超出
海洋自净能力时所造成的海洋水体及底
质污染的现象。海洋油气开采对周围环
境的影响有：
(1)海洋油气开采对海域生物的影
响。首先，海洋油气开采过程中产生的
噪音会影响周围区域的生物生长环境；
其次，海洋油气开采过程中泄漏的石油
会使生物死亡或者衰退，从而导致该域海洋生态系统的破坏。例如，2001年1月11日至16
日，渤海绥中36—1油矿F31井由于安全阀破裂，致
使约30t原油泄漏入海，造成了极其严重的后果。
(2)海洋油气开采对该海底区域的海水质量的影响。
在海洋开采油气资源，尤其是开采过程中油气的泄漏，
使得海水浑浊度增加，扩展后影响临近海域的清洁度，
使得海水自身的净化能力逐渐降低，使得其水质逐渐恶
化，这不但影响了人类对海洋的利用，还影响了海洋自
身对全球气候和生态进行调节的作用的发挥，若不及时
采取有效的防治措施，将会对地球的整体环境状况带来
不可估量的不利后果。
(3)海洋油气运往陆地过程中对海洋环境产生的影
响。从事运输业的船舶往返运输过程中生成的废油、废
气及固体废弃物等未经净化处理而排入海中；另外在油
气装船以及油气运输过程中，由于自然灾害如地震、海
啸或者人为事故（如战争）等导致的输油管道破裂、船
舶翻沉，使得油气泄漏，从而导致大面积的海洋污染，
给海洋环境带来极大的危害。(4)海洋石油平台弃置对海洋环境造成有害影响。平
台所有者在海上石油平台弃置活动中，为了节省资金，
往往不去拆除可能造成海洋环境污染的设备和设施，如
在领海以内海域进行全部拆除的平台，其残留海底的桩
腿等的切割未达到标准即应切割至海底表面4m以下，
从而妨碍其他海洋主导功能的使用；或者在平台弃置作
业期间不注重海洋环境保护，不封采油井口，任地层内
的流体流出海底，从而对海洋环境造成污染损害；或者
海上清洗或者防腐蚀作业时，怠于采取有效措施防止油
类、油性混合物或其他有害物质污染海洋环境，清洗产
生的废水未经过处理达标就予以排放等。尽管个别有害
行为带来的危险性不明显，但是这些活动累积起来的后
果对海洋环境的危害是非常严重的。
2坚持海洋油气开采与海洋环境保护相互结合原则
开发海洋石油的难题，主要是战胜海洋环境所造成
的困难。过去人们认为开采海底和滩涂石油资源面临的
共同问题是把钻井和生产设备安装在什么基础上。经过
实践表明，只注重经济效益，忽视环境效益，结果是双
输。因此，各国除了提高和开发油气开采的科学技术
外，还在国际和国内法律制度中进一步规范海洋油气的
开采以保护环境。1992年联合国环境与发展大会通过
的《二十一世纪议程》，在关于保护海洋的第17章中要
求各国防止海洋环境的恶化，实施《联合国海洋法公
约》针对海洋环境污染的有关规定。《联合国海洋法公
约》强调，要“建立一种法律秩序，以便利国际交通和
促进海洋的和平用途，海洋资源的公平而有效的利用，
海洋生物资源的养护以及研究，保护和保全海洋环境”。
《中华人民共和国海洋环境保护法》也明确地规定：“一
切单位和个人都有保护海洋环境的义务”。因此，海洋
油气开采必须坚持国际和国内海洋环境保护原则，必须
实行海洋油气开采与海洋环境保护并重的制度，防止在
海洋油气开采的过程中给海洋环境带来污染和破坏。
2.1进一步完善海洋环境保护和保全制度
《斯德哥尔摩宣言》第21条规定：“各国根据《联
合国宪章》和国际法原则享有按照其环境政策开发本国
资源的主权以及保证其管理或者控制范围内的活动，不
得对其他国家的环境以及国家管辖范围之外的地区造成
损害的义务”。这一原则同样适用于深海区域以及深海
底油气资源的开发活动。各国必须建立健全的各种保护
海洋环境以及海洋、海底生物资源的国内和国际法律制
度，维护参与国和未参与国的合法权益。就目前我国法
律法规而言，已经有《中华人民共和国海洋环境保护
法》（1999年修订）、《中华人民共和国海洋石油勘探开
发环境保护管理条例》（1983年）、《防止船舶污染海域
管理条例》（1983年）、《海洋石油平台弃置管理暂行办
法》（2002年）等；另外，我国还签署了《联合国海洋
法公约》（1982年）、《国际油污损害民事责任公约》
（1969年）等公约；而且我国已建立了全国海洋环境监
测监视网络、海洋执法管理系统等。这对我国海洋油气
的开采和海洋环境保护都有着很大的保证和促进作用。
但是我国海洋环境保护法规还不完善，法规之间配套性
不够严密，一些海洋管理部门的管理队伍与法律赋予的
职责不相称，管理不力，有法不依，执法不严。因此，
我国要尽快完善法律法规，健全海洋环境法制，对造成
环境污染破坏的开发者严惩不贷，对违法失职的工作人
员追究环境监管失职罪等。
2.2认真实行海洋油气开采建设项目环境影响评价制度
不合理地开发海洋石油可能同时造成海洋资源减少、
生态破坏和环境污染，所以在对海洋油气开采之前进行
环境影响评价具有重大的意义。我国对于环境影响评价
在有关法律中早有涉及《，海洋石油开发工程环境影响评
价管理程序》第3条规定：“从事环境影响评价工作的单
位应对海洋石油开发工程进行环境影响评价”。《海洋石
油平台弃置管理暂行办法》第7条规定：“平台在原地弃
置的，平台的所有者向国家海洋行政主管部门提交申请
书，应当同时报送平台弃置对周围海域的环境影响评估
论证报告。环境影响评估论证报告应当包括以下内容：
第一，平台周围海域的自然状况及环境状况；第二，平
台弃置作业期间对海洋环境可能造成的影响分析”。
在进行海底油气的勘探开采以及海洋石油平台搭建
和弃置时，应该对海洋做详尽的环境影响评价与研究，科
学测定水系统的走向，开采区周围的海洋动植物的分布、
生长、生命周期以及繁殖和新陈代谢情况。评价开采区
会给生物造成的不利影响，特别是油气泄漏带来的水系
统质量的变化以及油气在水体中遗留的时间、破坏力和
危害；还应当评价由于水的流向和物理运动所可能带来
的对油气开发区附近的地区和国家利益的危害，在评价
中应当把取得油气的经济效益与给海洋环境造成的损害
进行分析对比，正确处理好局部利益和整体利益的关系，
要坚持局部利益服从全局利益、眼前利益服从长远利益
的原则，实现经济效益、社会效益和环境效益的最大化。
2.3广泛开展海洋科学的国际合作和学术交流
海洋作为人类共同的遗产，其生态功能的强弱影响
着地球生态环境的好坏。防治污染、保护海洋环境是每
个国家和地区共同的责任。海洋油气开采是一项高新技
术的新兴产业，在没有一定的先进技术设备的保证前提
下，海洋油气的开采活动会给海洋环境带来可怕的潜在
危险；而且一旦后果发生，没有一定的先进技术是无法
处理或者无法彻底处理油污所带来的海洋环境污染的清
除工作。因此各国应该开展广泛的技术合作与交流，各
国要实行开放政策，打破地域国界限制，建立了海洋信
息服务系统，开展国际合作与交流，协作开发、利用和
保护海洋油气资源。■
参考资料：
[1]魏振枢，杨永杰主编.环境保护概论[M].北京：化学工业出版社,
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[3]斯里兰卡、塞浦路斯代表在第47届联合国大会上的发言[D].国家
海洋局国际司编.国际海底资料.1995.17～36.
[4]张登义.海洋——人类未来的希望[A].中国海洋报，1998－1－20.
[5]摘自2001年中国海洋环境质量公报[D].青岛新闻网.
[6]中国腐蚀与防护学会主编，卢绮敏等编著.石油工业中的腐蚀与防
护[A].北京:化学工业出版社，2001.132.
1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。
2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录）
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4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。
主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。
5、论文正文：
（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。
〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容：
a.提出-论点；
b.分析问题-论据和论证；
c.解决问题-论证与步骤；
d.结论。
6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。
中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：
（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。
（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
如何写好采油工程论文
采油行业在我国有着非常大的发展前景。以下是我收集的相关论文，仅供大家阅读参考!
随着社会经济的不断发展，人们的生活水平、生活质量的不断提高，对石油能源的需求量正在不断上升，我国石油行业得到了不断的发展。采油技术经过近几年的不断发展，化学驱油、注水开发技术得到了开发与应用，从而在一定程度上使原油采收率、油井产量得到了提升，但是现阶段还是比较低。因此，在油田的开发过程中，采油工程技术的发展以及应用非常重要。
1采油工程技术的发展
自进入21世纪以来，科学技术得到了不断的发展与进步，我国石油行业的采油工程技术经过不断研究与实验实践，也得到了不断发展。在进行发展的过程中，采油工程技术主要包括三个发展阶段，即分层采油技术的发展、采油工程技术的突破性发展以及采油工程体制的完善。
1.1分层采油技术的发展阶段
上世纪50到70年代，经过多方面的长期探索与实践，我国分层采油技术得到了有效的发展，主要成果包括实现了油田堵水、油田防砂等试验。分层采油技术的有效发展阶段主要包括以下四个方面：第一，分层采油，指的是有效地利用低渗透层潜力，分采自喷井，分层采油主要包括高压单管封隔器、油套管分采工艺、双管分采工艺。第二，分层测试，主要是对有杆泵抽油井实施环空测试以及对注水井的注入剖面、自喷采油井的产出剖面实施分层测试，第三，分层管理，通过在平面调整中实施注水结构，使注采系统得到完善，工程生产能力、细分注水能力得到提高，从而实现结构调整以及控液稳产的效果。第四，分层研究，以吸水刨面、产出剖面、密闭取心等资料为根据，结合油水井并进行改造，分析剩油分布情况、开发状态与油层动用情况，在油田的生产过程中掌握主动权。
1.2采油工程技术的突破性发展
上世纪70到90年代，我国采油工程技术得到了突破性发展，适合多种油藏类型、满足不同场地需要的采油工程技术得到开发与应用。主要有：首先，气顶砂岩采油技术，此种技术在大庆喇嘛甸油田的开采过程中得到了应用，并取得了良好的效果。其配套技术主要包括保障最优射孔井段、水锥与气锥保持稳定等。其次，稠油热力采油技术，上世纪80年代，在我国的许多油田中，稠油热力采油技术进行了大规模的实验以及应用，在克拉玛依、胜利等油田中完成了技术攻关。再次，潜山油藏开采技术，任丘油田中的一种典型油藏及时潜山油藏，与砂岩油藏不同的是，潜山油藏存在着是否适合开采、其大多数油气是否存在于孔隙、裂缝之中等问题。开采潜山油藏需要耐高温、大排量电潜泵技术以及完成裸眼测试。最后，断块采油技术，由于其油藏形状、油藏大小具有不确定性以及断层相互分割使油藏成为一个独立的单元等因素，在断块油藏的'开采过程中，必须要采取滚动勘探的方法进行注水、油层改造，才能保证产油效率及产油数量。
1.3采油工程体制的完善
在采油工程技术进行不断发展的过程中，采油行业的采油工程体制进行了不断地发展以及完善，体现在以下几个方面：第一，蒸汽吞吐接替的发展，能够扭转稠油开采过程中的被动局面。第二，在采油过程中采取中长期发展规划，可以处理好近期应用技术以及基础研究之间的关系，及时地、有效地解决出现的问题，并对采油技术进行改进。第三，采用简化地面流程、加强注水等采油工程技术对低渗透油田进行开发，可以使单井产量得到有效提高，实现利益的最大化。
2采油工程技术的展望
2.1对采油工程进行全面了解
第一，应对石油开采过程的规律性有一个全面的了解，对以此为根据采取相应的采油工程技术。第二，在采油过程中，采取人工补充能量、保持地层压力的采油措施，能够在很大程度上延长稳产期，实现采油效果的有效提高。第三，应国际项目加强合作，了解在采油技术方面国际上的最新发展趋势，并进行研究借鉴，使我国的采油工程技术得到发展。
2.2加强对专业人才的培养
采油工程技术的有效发展，离不开一支具有高技术水平、高操作技能的技术队伍。因此，采油企业应加强对专业人才的培养，组建专业团队，充分发挥其自身的组织能力、管理能力，深入挖掘人才潜力，从而实现整体队伍专业素质的提高，有助于采油工程实现效益的最大化。
2.3合理应用先进技术
应在采油工程合理应用先进技术，例如纳米技术、微生物技术等，从而使采油工程技术得到进一步的发展与完善。第一，纳米技术，目前纳米采油工程技术在我国处于起步阶段，MD膜驱油技术正在应用。第二，微生物技术，微生物采油技术是正在进行发展的三采技术，在含水高的油田、枯竭老油田中具有比较强的活力。
3结语
综上所述，随着人们对能源需求量的不断提升，我国正在面临着是由能源短缺问题，在油藏开采过程中合理利用采油工程技术，能够使原油采收率、油井产量得到有效的提升。
参考文献：
[1]杨晓梅,庞波,王利霞.探讨石油工程采油技术的现状及对未来的展望[J].石化技术,2015,01:74+95.
[2]雒斌斌,郭东,江澎雨.采油工程技术的发展与展望[J].化工管理,2015,26:178.
[3]陈斌,马学礼,贾胜山,杨仙珍.关于采油工程技术的研究及展望[J].中国石油和化工标准与质量,2014,06:77.
深水石油钻井技术现状及发展趋势*
摘要:随着世界深水油气资源不断发现,近几年来深水钻探工作量越来越大。随着水深的增加和复杂的海况环境条件,
对钻井工程提出了更高的挑战,钻井技术的难度越来越大。从目前国内外深水钻井实践出发,对深水的钻井设备、定位系统、
井身结构设计、双梯度钻井技术、喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、钻井液和固井工艺技术和钻井隔
水管及防喷器系统等关键技术进行了阐述,对深水的钻井设计和施工进一步向深水钻井领域发展具有重要导向作用。
关键词:深水钻井;钻井设备;关键技术
全世界未发现的海上油气储量有90%潜伏在
水深超过1000 m以下的地层,所以深水钻井技术水
平关系着深海油气勘探开发的步伐。对于海洋深水
钻井工程而言,钻井环境条件随水深的增加变得更
加复杂,容易出现常规的钻井工程难以克服的技术
难题,因此深水钻井技术的发展是影响未来石油发
展的重要因素。
1 国内外深水油气勘探形势
全球海洋油气资源丰富。据估计,海洋石油资
源量约占全球石油资源总量的34%,累计获探明储
量约400×108,t探明率30%左右,尚处于勘探早期
阶段。据美国地质调查局(USGS)评估,世界(不含
美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548×108
,t待发现天然气资源量7815×1012m3,分别占世界
待发现资源量的47%和46%。因此,全球海洋油气
资源潜力巨大,勘探前景良好,为今后世界油气勘探
开发的重要领域。
随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步,深
水的概念和范围不断扩大。目前,大于500 m为深
水,大于1500 m则为超深水。据估计,世界海上
44%的油气资源位于300 m以下的水域,其中,墨西
哥湾深水油气资源量高达(400~500)×108桶油当
量,约占墨西哥湾大陆架油气资源量的40%以上,
而巴西东部海域深水油气比例高达90%左右。
20世纪90年代以来,由于发现油气田储量大,
产量高,深水油气倍受跨国石油公司青睐,发展迅
速。据估计,近年来,深水油气勘探开发投资年均增
长30. 4%, 2004年增加到220亿美元。1999年作
业水深已达2000 m, 2002年达3000 m。90年代以
来,全球获近百个深水油气发现,其中亿吨级储量规
模的超过30%。2000年,深水油气储量占海洋油气
储量的12. 3%,比10年前增长约8%。2004年,全
球海洋油气勘探获20个重大深水发现(储量大于
110×108桶)。1998-2002年有68个深水项目,约
15×108t油当量投产; 2003-2005年则增至144个
深水项目,约4216×108t油当量投产, 2004年深水
石油产量210×108,t约占世界石油产量的5%。
2 目前深水油气开发模式
深水油气开发设施与浅水油气开发设施不同,
其结构大多从固定式转换成浮式,因此开发方式和
方法也发生了变化。国外深水油气开发中常用的工
程设施有张力腿(TLP)平台、半潜式(SEMIOFPS)平
台、深吃水立柱式(SPAR)平台、浮式生产储油装置
(FPSO)以及它们的组合。
3 深水钻井关键技术
3.1 深水钻井设备
适用于深水钻井的主要是半潜式钻井平台和钻
井船2种浮式钻井装置。
3.1. 1 深水钻井船 钻井船是移动式钻井装置中
机动性最好的一种。其移动灵活,停泊简单,适用水
深范围大,特别适于深海水域的钻井作业。钻井船
主要由船体和定位设备2部分组成。船体用于安装
钻井和航行动力设备,并为工作人员提供工作和生
活场所。在钻井船上设有升沉补偿装置、减摇设备、
自动动力定位系统等多种措施来保持船体定位。自
动动力定位是目前较先进的一种保持船位的方法,
可直接采用推进器及时调整船位。全球现有38艘
钻井船,其中额定作业水深超过500 m的深水钻井
船有33艘,占总数的87%。在这33艘深水钻井船
中,有26艘正在钻井,有5艘正在升级改造。在现
有的深水钻井船中, 20世纪70年代建造的有10
艘, 80年代和90年代建造的各有7艘,其余9艘是
2000-2001年建造的。其中2000年建成的钻井船
最多,有8艘;其次是1999年,有4艘。目前在建的
7艘钻井船中,均是为3000多米水深建造的, 2007
年将建成1艘, 2008年和2009年将各建成3艘。
钻井船主要活跃在巴西海域、美国墨西哥湾和
西非海域。2006年7月初,正在钻井的26艘深水
钻井船分布在8个国家。其中巴西8艘,占1/3;其
次是美国,有6艘;安哥拉、印度和尼日利亚分别有
4艘、3艘和2艘;中国、马来西亚和挪威各1艘。
3.1. 2 半潜式钻井平台 半潜式钻井平台上部为
工作甲板,下部为2个下船体,用支撑立柱连接。工
作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线
面积小,波浪影响小,稳定性好、支持力强、工作水深
大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,到本
世纪初,工作水深可达3000 m,同时勘探深度也相
应提高到9000~12 000 m。据Rigzone网站截至
2006年7月初的统计,全球现有165座半潜式钻井
平台,其中额定作业水深超过500 m的深水半潜式
钻井平台有103座,占总数的62%。在这103座深
水半潜式钻井平台中,有89座正在钻井,有11座正
在升级改造。其中31座是20世纪70年代建造的,
最长的已经服役30多年; 40座是20世纪80年代
建造的; 13座是90年代建造的; 19座是2000 -
2005年建造的。此外,还有24座深水半潜式钻井
平台正在建造。
深水半潜式钻井平台主要活跃在美国墨西哥
湾、巴西、北海、西非、澳大利亚和墨西哥海域。2006
年7月初,处于钻井中的89座深水半潜式钻井平台
分布在18个国家,其中美国最多, 24座,占总数的
27%;巴西17座,挪威10座,英国6座,澳大利亚、
墨西哥和尼日利亚各5座,其余国家各有1~3座。
3.2 深水定位系统
半潜式钻井平台、钻井船等浮式钻井装置在海
中处于飘浮状态,受风、浪、流的影响会发生纵摇、横
摇运动,必须采用可靠的方法对其进行定位。
动力定位是深水钻井船的主流方式。在现有的
深水钻井船中,只有6艘采用常规锚链定位(额定
作业水深不足1000 m),其余27艘都采用动力定位
(额定作业水深超过1000 m)。1000 m以上水深的
钻井船采用的都是动力定位,在建的钻井船全部采
用动力定位。
动力定位系统一般采用DGPS定位和声纳定位
2种系统。声纳定位系统的优点: (1)精确度高
(1% ~2% )、水深(最大适用水深为2500 m); (2)
信号无线传输(不需要电缆); (3)基本不受天气条
件的影响(GPS系统受天气条件的影响); (4)独
立,不需要依靠其他系统提供的信号。声纳定位系
统的缺点: (1)易受噪声的影响,如环境噪声、推进
器噪声、测试MWD等; (2)折射和阴影区; (3)信号
传输时间; (4)易受其他声纳系统的干扰,如多条船
在同一地方工作的情况。
3.3 大位移井和分支水平井钻井技术
海上钻井新技术发展较快,主要包括大位移井、
长距离水平钻井及分支水平井钻井技术。这些先进
技术在装备方面主要包括可控马达及与之配套的近
钻头定向地层传感器。在钻头向地层钻进时,近钻
头传感器可及时检测井斜与地层性质,从而使司钻
能够在维持最佳井眼轨迹方面及时做出决定。
由于水平井产量高,所以在国外海上油气田的
开发中已经得到了广泛的应用。目前,国外单井总
水平位移最大已经达11 000m。分支水平井钻井技
术是国际上海洋油气田开发广泛使用的技术,近年
来发展很快。利用分支井主要是为了适应海上需
要,减少开发油藏所需平台数量及平台尺寸(有时
平台成本占开发成本一半还多)。具体做法是从一
个平台(基础)钻一口主干井,然后从主干井上急剧
拐弯钻一些分支井,以期控制较大的泄油面积,或者
钻达多个油气层。
3.4 深水双梯度钻井技术
与陆地和浅海钻井相比,深海钻井环境更复杂,
容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难
题:锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重量,给钻机
稳定性增加了难度;隔水管除了承受自身重量,还承
受严重的机械载荷,防止隔水管脱扣是一个关键问
题;地层孔隙压力和破裂压力之间安全钻井液密度
窗口窄,很难控制钻井液密度安全钻过地层;海底泥
线处高压、低温环境影响钻井液性能产生特殊的难
题;海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物可
能引起的钻井风险等。国外20世纪60年代提出并
在90年代得到大力发展的双梯度钻井(DualGradi-
entDrilling,简称DGD)技术很好地解决了这些问题。
双梯度钻井技术的主要思想是:隔水管内充满海水
(或不使用隔水管),采用海底泵和小直径回流管线
旁路回输钻井液;或在隔水管中注入低密度介质
(空心微球、低密度流体、气体),降低隔水管环空内
返回流体的密度,使之与海水相当,在整个钻井液返
回回路中保持双密度钻井液体系,有效控制井眼环
空压力、井底压力,克服深水钻井中遇到的问题,实
现安全、经济的钻井。
3.5 喷射下导管技术
海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下
套管然后固井的作业方式。在深水区,由于海底浅
部地层比较松软,常规的钻孔/下套管/固井方式常
常比较困难,作业时间较长,对于日费高昂的深水钻
井作业显然不合适。目前国外深水导管钻井作业通
常采用“Jetting in”的方式。常规做法是在导管柱
(Φ914. 4 mm或Φ762 mm)内下入钻具,利用导管柱
和钻具(钻铤)的重量,边开泵冲洗边下入导管。
3. 6 动态压井钻井技术(DKD)
DKD(Dynamic killDrilling)技术是深水表层建
井工艺中的关键技术。该技术是一种在未建立正常
循环的深水浅层井段,以压井方式控制深水钻井作
业中的浅层气井涌及浅层水涌动等复杂情况的钻井
技术。其工作原理与固井作业中的自动混浆原理相
似,它是根据作业需要,可随时将预先配好的高密度
压井液与正常钻进时的低密度钻井液,通过一台可
自动控制密度的混浆装置,自动调解到所需密度的
钻井液,可直接供泥浆泵向井内连续不断地泵送。
在钻进作业期间,只要PWD和ROV监测到井下有
地层异常高压,就可通过人为输入工作指令,该装置
立即就可泵送出所需要的高密度钻井液,不需要循
环和等待配制高密度钻井液,真正意义上地实现边
作业边加重的动态压井钻井作业。
3. 7 随钻环空压力监测(APWD)
由于深水海域的特殊性,与浅水和陆地钻井相
比,部分的上覆岩层被水代替,相同井深上覆岩层压
力降低,使得地层孔隙压力和破裂压力之间的压力
窗口变得很窄,随着水深的增加,钻井越来越困难。
据统计,在墨西哥湾深水钻井中,出现的一系列问
题,如井控事故、大量漏失、卡钻等都与环空压力监
测有关。随钻环空压力测量原理是主要靠压力传感
器进行环空压力测量,可实时监测井下压力参数的
变化。它可以向工程师发出环空压力增加的危险报
警,在不破坏地层的情况下,提供预防措施使井眼保
持清洁。主要应用于实时井涌监测和ECD监控、井
眼净化状况监控、钻井液性能调整等,是深水钻井作
业过程中不可缺少的数据采集工具。
3. 8 随钻测井技术(LWD /MWD /SWD)
深水测井技术主要是指钻井作业过程中的有关
井筒及地层参数测量技术,包括LWD、MWD和
SWD测井技术。
由于深水钻井作业受到高作业风险及昂贵的钻
机日租费的影响,迫使作业者对钻井测量技术提出
了多参数、高采集频率和精度及至少同时采用2套
不同数据采集方式的现场实时数据采集和测量系
统,并且具有专家智能分析判断功能的高标准要求。
目前最常用的定向测量方式是MWD数据测量
方式,这种方式通常只能测量井眼轨迹的有关参数,
如井斜角、方位角、工具面。LWD是在MWD基础
上发展起来的具有地层数据采集的随钻测量系统,
较常规的MWD增加了用于地层评价的电阻率、自
然伽马、中子密度等地层参数。具有地质导向功能
的LWD系统可通过近钻头伽马射线确定井眼上下
2侧的地层岩性变化情况,以判断井眼轨迹在储层
中的相对位置;利用近钻头电阻率确定钻头处地层
的岩性及地层流体特性以及利用近钻头井斜参数预
测井眼轨迹的发展趋势,以便及时做出调整,避免钻
入底水、顶部盖层或断裂带地层。
随钻地震(SWD)技术是在传统的地面地震勘
探方法和现有的垂直地震剖面(VSP———Vertical
Seismic Profiling)的基础上结合钻井工程发展起来
的一项交叉学科的新技术。其原理是利用钻进过程
中旋转钻头的振动作为井下震源,在钻杆的顶部、井
眼附近的海床埋置检波器,分别接收经钻杆、地层传
输的钻头振动的信号。利用互相关技术将钻杆信号
和地面检波器信号进行互相关处理,得到逆VSP的
井眼地震波信息。也就是说,在牙轮钻头连续钻进
过程中,能够连续采集得到直达波和反射波信息。
3.9 深水钻井液和固井工艺
随着水深度的加大,钻井环境的温度也将越来
越低,温度降低将会给钻井以及采油作业带来很多
问题。比如说在低温情况下,钻井液的流变性会发
生较大变化,具体表现在黏、切力大幅度上升,而且
还可能出现显著的胶凝现象,再有就是增加形成天
然气水合物的可能性。目前主要是在管汇外加绝缘
层。这样可以在停止生产期间保持生产设备的热
度,从而防止因温度降低而形成水合物。
表层套管固井是深水固井的难点和关键点。海
底的低温影响是最主要的因素。另外由于低的破裂
压力梯度,常常要求使用低密度水泥浆。深水钻井
的昂贵日费又要求水泥浆能在较短的时间内具有较
高的强度。
3.10 深水钻井隔水管及防喷器系统
深水钻井的隔水管主要指从海底防喷器到月池
一段的管柱,主要功能是隔离海水、引导钻具、循环
钻井液、起下海底防喷器组、系附压井、放喷、增压管
线等作用。在深水钻井当中,隔水管柱上通常配有
伸缩、柔性连接接头和悬挂张力器。在深水中,比较
有代表性的是Φ533. 4 mm钻井隔水管,平均每根长
度为15. 2~27. 4 m。为减小由于钻井隔水管结构
需要和自身重量对钻井船所造成的负荷,在钻井隔
水管外部还装有浮力块。这种浮力块是用塑料和类
似塑料材料制成的,内部充以空气。在钻井隔水管
外部,还有直径处于50~100 mm范围的多根附属
管线。在深水钻井作业过程中,位于泥线以上的主
要工作构件从下向上分别是:井口装置、防喷器组、
隔水管底部组件、隔水管柱、伸缩短节、转喷器及钻
井装置,井口装置通常由作业者提供。
4 结论
深水石油钻井是一项具有高科技含量、高投入
和高风险的工作,其中喷射下导管技术、动态压井钻
井技术、随钻环空压力监测、随钻测井技术、ECD控
制等技术是深水钻井作业成功的关键。钻井船、隔
水管和水下防喷器等设备的合理选择也是深水钻井
作业成功的重要因素。另外,强有力的后勤支持和
科学的作业组织管理是钻井高效和安全的重要保
障。
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