
基础知识
油气勘探
1.石油
石油是一种复杂的天然有机物,主要成分是碳和氢,碳含量一般为80%~88%,氢为10%~14%,同时含有少量的氧、硫、氮等元素。由这些元素组成的化合物称为烃类化合物。
2.天然气
天然气也是以碳氢化合物为主要成分,以气体状态从地下岩石中来到地面的,与石油一样,天然气所含烃类主要是烷烃(饱和烃)。
3.油气储集层
石油、天然气生成后,储存在有孔隙、洞穴和裂缝的岩石之中,这种既可以存储液体、气体有可以让其从中流动的岩石,叫做储集层。
油气层是一种带孔的岩层,一般孔隙体积可以占岩石体积的10%~35%。主要用孔隙度和渗透率两个因素来衡量储集层的优劣,孔隙度的数值大,表明岩石中的存储空间大。渗透率的数值高,表示孔隙、缝洞之间的连通性好。易于开采。
4.盖层
为了使储集层中的油气不逸散掉,在储集层的上方需要有一层致密的、不渗透的地层将储集层中的油气盖起来,这种岩层就叫做盖层。
适合做盖层的岩石有页岩、泥岩等,致密的泥灰岩和石灰岩有时也可以充作盖层。
5.圈闭
在地下,凡是能阻止油气流动并将分散的“油滴”、“气滴”储集起来的地质构造就叫做地质圈闭,简称圈闭。
圈闭是储集岩和盖层的统一体,储集岩被盖层遮挡起来,油气就储存在储集岩的孔隙中。
6.石油工业的主要环节
石油勘探开发的主要流程如下:地质勘察—物探—钻井—录井—测井—完井—固井—射孔—采油—修井—增采—运输—加工等。这些环节,一环紧扣一环,相互依存,密不可分。
7.地质勘探
地质勘探就是石油勘探人员运用地质知识,携带罗盘、铁锤等简单工具,在野外通过直接观察和研究出露在地面的底层、岩石,了解沉积地层和构造特征。收集所有地质资料,以便查明油气生成和聚集的有利地带和分布规律,以达到找到油气田的目的。但因大部分地表都被近代沉积所覆盖,这使地质勘探受到了很大的限制。地质勘探的过程是必不可少的,它极大地缩小了接下来物探所要开展工作的区域,节约了成本。
地面地质调查法一般分为普查、详查和细测三个步骤。普查工作主要体现在“找”上,其基本图幅叫做地质图,它为详查阶段找出有含油希望的地区和范围。详查主要体现在“选”上,它把普查有希望的地区进一步证实选出更有力的含油构造。而细测主要体现在“定”上,它把选好的构造,通过细测把含油构造具体定下来,编制出精确的构造图以供进一步钻探,其目的是为了尽快找到油气田。
8.地震
在地球物理勘探中,反射波法地震方法是一种极重要的勘探方法。地震勘探是利用人工激发产生的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘测地下地质情况的方法。地震波在地下传播过程中,当地层岩石的弹性参数发生变化,从而引起地震波场发生变化,并发生反射、折射和透射现象,通过人工接收变化后的地震波,经数据处理、解释后即可反演出地下地质结构及岩性,达到地质勘查的目的。地震勘探方法可分为反射波法、折射波法和透射波法三大类,目前地震勘探主要以反射波法为主。
地震勘探基本上可分为三个环节:
第一个环节是野外采集工作。这个环节的任务是在地质工作和其他物探工作初步确定的有含油气希望的探区布置测线,人工激发地震波,并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。这一阶段的成果是得到一张张记录了地面振动情况的数字式“磁带”,进行野外生产工作的组织形式是地震队。野外生产又分为试验阶段和生产阶段,主要内容是激发地震波,接收地震波。
地震勘探办法简单地描述就是:打一口10米多深的井,在井内放几公斤的炸药,炸药爆炸产生人工地震,振动波向地下传播,遇到地层界面发生反射,反射波被地面各测点上的检波器接收,检波器把振动信号转为电信号,记录系统将信号记记录下来,这样就得到各观测点震动的情况。
第二个环节是室内资料处理。这个环节的任务是对野外获得的原始资料进行各种加工处理工作,得出的成果是“地震剖面图”和地震波速度、频率等资料。
第三个环节是地震资料的解释。这个环节的任务是运用地震波传播的理论和石油地质学的原理,综合地质、钻井的资料,对地震剖面进行深入的分析研究,说明地层的岩性和地质时代,说明地下地质构造的特点;绘制反映某些主要层位的构造图和其他的综合分析图件;查明有含油、气希望的圈闭,提出钻探井位。
9.地震勘探作业中易发生事故的环节
地震勘探作业的特点是远离基地,在野外流动作业,易发生车辆运输事故。
雷管、炸药是地震勘探作业中的必用品,易发生爆炸事故。
地震勘探作业中需操作钻机打井,易发生机械伤害、触电等事故。
地震作业是野外施工作业,受外部环境、气候条件影响,遇到高温或严寒天气则会造成作业人员的高低温伤害。
地震作业在使用,通讯器材和雷达都是产生射频的能源以及静电都能引发雷管爆炸。因此作业人员需要穿戴防静电服装操作;严禁在装有雷管的车上装设、使用电台、对讲机等。
在地震勘探作业中,遇到雷雨、闪电等恶劣气候时应立即停止作业,放炮点或爆炸机在高压线50米范围内不准进行爆炸作业。
10.钻井
经过石油工作者的勘探会发现储油区块,利用专用设备和技术,在预先选定的地表位置处,向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼,并钻达地下油气层的工作,称为钻井。
在石油勘探和油田开发的各项任务中,钻井起着十分重要的作用。诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量,取得有关油田的地质资料和开发数据,最后将原油从地下取到地面上来等等,无一不是通过钻井来完成的。钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节,是勘探和开发石油的重要手段。
石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。在不同的阶段中,钻井的目的和任务也不一样。一些是为了探明储油构造,另一些是为了开发油田、开采原油。为了适应不同阶段、不同任务的需要,钻井的种类可分为以下几种。
基准井:在区域普查阶段,为了了解地层的沉积特征和含油气情况,验证物探成果,提供地球物理参数而钻的井。一般钻到基岩并要求全井取心。
剖面井:在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。目的是为了揭露区域地质剖面,研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。主要用于区域普查阶段。
参数井:在含油盆地内,为了解区域构造,提供岩石物性参数所钻的井。参数井主要用于综合详查阶段。
构造井:为了编制地下某一标准层的构造图,了解其地质构造特征,验证物探成果所钻的井。
探井:在有利的集油气构造或油气田范围内,为确定油气藏是否存在,圈定油气藏的边界,并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。各勘探阶段所钻的井,又可分为预探井,初探井,详探井等。
资料井:为了编制油气田开发方案,或在开发过程中为某些专题研究取得资料数据而钻的井。
生产井:在进行油田开发时,为开采石油和天然气而钻的井。生产井又可分为产油井和产气井。
注水(气)井:为了提高采收率及开发速度,而对油田进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的井。专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井,有时统称注入井。
检查井:油田开发到某一含水阶段,为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况,剩余油饱和度的分布和变化情况,以及了解各项调整挖潜措施的效果而钻的井。
观察井:油田开发过程中,专门用来了解油田地下动态的井。如观察各类油层的压力、含水变化规律和单层水淹规律等!它一般不负担生产任务。
调整井:油田开发中、后期,为进一步提高开发效果和最终采收率而调整原有开发井网所钻的井(包括生产井、注入井、观察井等)。这类井的生产层压力或因采油后期呈现低压,或因注入井保持能量而呈现高压。
在整个油田的开发中,有勘探、建设、生产几个阶段,各阶段彼此互有联系,而且都需要进行大量钻井工作!高质量、快速和高效率地钻井是开发油田的重要手段!
录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术,是发现、评估油气藏最及时、最直接的手段,具有获取地下信息及时、多样,分析解释快捷的特点。通常基本录井数据包括ROP、深度、岩屑岩性、气体测量和岩屑描述,也可能包括对泥浆流变特征或钻井参数的说明。
11.钻井作业过程中易发生事故的环节
拆卸安装井架时,物体没有捆绑或捆绑不牢固;上下交叉作业是,没有取得有效的沟通指挥;都容易发生物体坠落伤人事故。
搬运设备时,未固定牢固,尤其是钻井作业多是使用超长超宽设备,由于设备笨重,捆绑或吊装工具不规范,装卸过程往往是机械和人混合作业,常易造成砸伤、碰伤人事故。
钻台作业时,不按规定戴安全帽,作业中滑倒或摔倒,身体部位撞到铁器上受伤;钻具和套管上下钻台伤人;方补心未固定牢,起下钻时掉落砸伤人;起下钻时猛提猛放及操作不熟练,或钻台上下配合失调,钻具下落砸伤人;用转盘绷扣,大钳尾绳绷断伤人;启动转盘时方补心飞出伤人;处理井下事故时,当人跨越钳尾绳时钳尾绳伤人,或人员没有站在安全位置被打伤;调试刹带未通知司钻,刹车打滑及失灵,游动系统下砸后,设备受损,人员受伤;人抬肩扛钻头、接头等重物时,因用力不当或配合不好,重物压伤或砸伤人;修理设备时不停机,挤伤、打伤手或身体其他部位;拉猫头时衣扣不紧,姿势不对,脚下有杂物,精力不集中使猫头绳缠乱等,都可能造成事故。
上井架作业不系安全带,或安全带固定不牢,或没有高挂低用,高空坠落;爬到水龙头、防喷器等设备上作业,梯子搭得不稳或脚踩空从高处坠落;钻台防护栏杆安装不规范,在钻台上拉钻具时身体失稳坠落地面;冬季施工时未及时清除梯子、钻台及鞋底上的冰雪、泥浆和油污,上井架或在钻台上作业,造成高处坠落事故等。
井场或住房的电暖气、电炉靠近房壁,柴油机发电机的烟筒周围,电线老化,强烈井喷等,都有可能酿成火灾事故。
井场电线架设过低,电线绝缘不好,私拉乱接,用电设备没有安装保护性接地或接零,都有可能发生触电事故。
井场或营房安排在河滩、山谷等易受到洪水或山洪侵袭的地方,易造成设备损坏,人员伤亡。
12.固井
用钻头钻出的井眼叫裸眼井,不能立即投入生产,原因在于:井壁受地层压力作用容易坍塌,井内不同的油、气、水层相互影响,无法安装井口设备,无法控制井喷,无法引导油气流。因此需要在井内下入套管,并在套管和井壁之间充填水泥浆,这个作业过程叫固井。
13.硫化氢的预防
钻井井场防止硫化氢中毒的安全防护措施:井场及钻井设备的安防应考虑季节风向,井场要空旷,能让季节风通过;井场值班房、泥浆房、地质房等营房应设置在井场季节风的上风方向;在有可能出现硫化氢毒害的井场,在高点位置(如季节风入口处、井架顶、井架二层台上等)安装风向仪,以便随时观测风向,全队人员必须会观察风向;井场要安装报警器,以使全体作业人员都能听到警报,报警后全体作业人员立即戴上空气呼吸器,尽快撤到安全地区;在钻台上、振动筛等容易积聚硫化氢的地方,应安装排风扇,以驱散工作场所的硫化氢气体;在即将钻入硫化氢地层时,应对钻井队进行一次硫化氢安全教育及演练。
14.井喷的处理
(1)溢流——井喷的前兆
井喷不是突然发生的,它的发生有一个过程,首先表现为溢流,进而发展为井涌,最后产生井喷。在发现溢流后如能及时进行处理,可以消除井喷。
溢流的现象有:钻井液池液面逐渐升高;在排量不变的情况下,出口管钻井液流速加快;钻碳酸盐地层时,如裂缝发育或有溶洞,不仅钻速过快而且还会出现放空等现象;泵压下降,钻进中停泵,发现出口处仍有钻井液流出;钻井液密度下降,粘度增加,钻井液中还会出现油花、气泡、油味或硫化氢气味等。
(2)防止井喷的技术——井控
井控技术是对油气井的压力控制技术。井控技术是一个系统工作,包括井控设计、井控装备、钻开油气层前的准备工作、钻开油气层和井控作业、防火与防硫化氢安全措施、井喷失控的处理、井控技术培训等多个方面的内容。
防止井喷的原则是保存液柱压力略大于地层压力,首先就是要采用相应比重的钻井液,并注意防止因各种原件造成钻井液比重下降。
井控装备所起的作用是:当发现溢流后,这套装置把钻杆外部与井壁所形成的空间封闭,给地层一个回压,重新建立一个平衡。与此同时利用工具(单流阀等)将钻杆内部封闭,使油气不能侵入钻杆内部
(3)井喷预防措施
现场生产的领导干部和技术人员,以及井队基层干部和正副司钻,都应经过培训考核取得井控操作合格证;井控设计要确定合理的井身结构,一般情况下,在一口井的钻井地质施工中,裸眼井段不应超过两个不同的压力梯度及目的层;钻开油气层前要根据实钻资料来校正原井控设计,并进行技术交底,泥浆比重及性能符合设计要求,泥浆、处理剂和加重剂要有足够的储备;各种井控设备、消防设备、电路系统配备齐全,运转正常;钻井队干部24小时值班,全队员工进行班组防喷演习,从打开油气层到完井,要落实专人观察井口和泥浆池液面的变化情况,尽早发现溢流是井控技术的关键;钻进中遇到钻速突然加快、放空、井漏、气测异常及油气显示等情况,应立即停钻观察或关井观察;打开油气层后,每次起下钻要将防喷器开关活动一次,冬季施工要有及时防冻措施,保证防喷器灵活好用;要控制起下钻速度,井筒内要灌满泥浆并校核灌浆量,检修设备时必须保持井内有适当数量的钻具;测试、固井、测井等联合作业要严格执行操作规程,避免引起井喷事故。
15.地质录井
(1)录井的概念
用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法,观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物信息,以此建立录井剖面,发现油气显示,评价油气层,为石油工程提供钻井信息服务的过程。
1)狭义录井
常规录井:岩屑录井、岩心录井、气测录井、钻井工程参数录井、荧光录井等。录井新技术:轻烃色谱分析录井、热蒸发烃色谱分析录井、核磁共振录井、离子色谱水分析、地层压力评价等。
2)广义录井
除了常规录井以外,广义录井还包括:井位勘测、钻井地质设计、录井工程设计、录井信息传输、油气层综合评价解释、单井地质综合评价等。
(2)录井工程
1)从专业学科讲:以规模化录井工程生产为基础,以优化系统、提高生产率为目标,在石油地质学、地球化学、地球物理学、信息科学、电子科学等学科基础上,多学科交叉形成的油气井工程学科。
2)从工业生产角度讲:根据合同的要求,在钻井过程中依据钻井地质设计、录井工程设计的要求,录井施工人员采用相关录井技术,使用录井仪器设备,以合理的施工成本,完成录井施工的过程。
(3)录井工程的任务
在钻井过程中,分析、测量、观察从井下返出的物质固态、液态、气态三种状态的物质信息,我们把必须在井场完成的叫做第一层录井信息,可以在室内完成分析的叫做第二层录井信息。
1)第一层录井信息包括:固体:岩屑、岩心。液体:油的显示信息、钻井液及其滤液信息。气体:钻井液中的气体、岩心岩屑中的气体等。其他:工程施工参数(钻井、测井、测试、固井、完井、钻具、套管等),收集资料(井喷、井涌、井漏等)。
2)第二层录井信息包括:照相扫描、热解分析、荧光分析、孔渗分析、岩矿分析、古生物分析等。
3)录井的任务:录井的任务就是把这两层信息利用录井手段取全取准,还原成井筒地质剖面图的过程。
(4)录井的方法
地球化学法(岩石热解、荧光分析、离子色谱分析等)、地球物理分析方法(岩石核磁共振分析等)、岩矿分析方法(岩屑、岩心、气测等)
(5)录井的手段
录井的手段主要是指录井分析仪器、设备,主要包括综合录井仪、气测仪、地化录井仪、荧光录井仪、核磁共振仪、泥页岩密度仪、碳酸盐岩分析仪、色谱分析仪、水分析仪等。
(6)岩屑录井
岩屑录井是钻井地质现象录井方法之一,在钻井过程中,地质人员按照一定的取样间距和迟到时间,连续收集与观察岩屑并恢复地下地质剖面图的过程。岩屑录井的费用少,有识别井下地层岩性和油气的重要作用,是油气勘探中必须进行的一项工作。
岩屑录井主要过程:
1)岩屑收集与整理;
2)岩屑的描述;
3)岩屑的保存;
4)真假岩屑的识别;
5)利用岩屑判断和分析地下岩石性质;
6)岩屑录井草图和实物剖面面;
7)利用岩屑划分岩性和地层。
16.测井
测井,也叫地球物理测井或矿场地球物理,简称测井,是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性,测量地球物理参数的方法,属于应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、核)之一。简而言之,测井就是测量地层岩石的物理参数,就如同用温度计测量温度是同样的道理;
石油钻井时,在钻到设计井深深度后都必须进行测井,以获得各种石油地质及工程技术资料,作为完井和开发油田的原始资料。这种测井习惯上称为裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的二系列测井,习惯上称为生产测井或开发测井。其发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。
测井的原理
任何物质组成的基本单位是分子或原子,原子又包括原子核和电子。岩石可以导电的。我们可以通过向地层发射电流来测量电阻率,通过向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子孔隙度和密度。地层含有放射性物质,具有放射性(伽马);地层作为一种介质,声波可以在其中传播,测量声波在地层里传播速度的快慢(声波时差)。地层里的地层水里面含有离子,它们会和井眼中泥浆中的离子发生移动,形成电流,我们可以测量到电位的高低(自然电位)。
测井的方法
(1)电缆测井是用电缆将测井仪器下放至井底,再上提,上提的过程中进行测量记录。常规的测井曲线有9条;
(2)随钻测井(LWD-log while drilling)是将测井仪器连接在钻具上,在钻井的过程中进行测井的方式。边钻边测,为实时测井(realtime),井眼打好之后起钻进行测井为(tipelog);
测井的参数
(1)GR-自然伽马
GR是测量地层里面的放射性含量,岩石里粘土含放射性物质最多。通常,泥岩GR高,砂岩GR低。
(2)SP-自然电位
地层流体中除油气的地层水中的离子和井眼中泥浆的离子的浓度是不一样的,由于浓度差,高浓度的离子会向低浓度的离子发生转移,于是就形成电流。自然电位就是测量电位的高低,以分辨砂岩还是泥岩。
(3)CAL-井径
井径就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼,测量的井径或为八寸半,或大于八寸半(称扩径),或小于八寸半(称缩径)。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。
(4)AC-声波
常说人所说的声波即是声波时差,单位为毫秒每英尺,声波时差小,也就是声波在地层传播的时间少,说明地层比较致密和坚硬。反之地层比较疏松。
(5)ZDL-密度
用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量密度,密度值是岩石单位体积的密度,包括固体和流体。
(6)CN-中子
用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子,我们也叫中子孔隙度,也叫总孔隙度,测量的是流体体积占整个岩石的百分比。
(7)电阻率resistivity
电阻率分为微侧向和双侧向(包括浅侧向和深侧向),它们的区别就在于探测深度不一样,深侧向探测深度最大,浅侧向次之,微侧向最小。由于泥浆对地层的侵入不同,井眼为圆心在不同的半径范围内,地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入,这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。
(8)其它
核磁测井;
测压取样(测压是测量地层压力,以计算地层流体的密度,进而确定流体性质;取样是将地层里的流体抽出来取到地面);
井壁取心;
垂直地震(VSP)(Vertical seismicprofile);
测井解释
测井解释的一般过程:先找储层,再找油气,一般来说油气水只存在于砂岩中,GR值低的为砂岩。GR高的为泥岩,找到砂岩之后,再在砂岩中找电阻率较高的层位,基本上就是油气层。
一般地,油气层的曲线响应是:伽马(GR)较低,电阻率较高,中子较小,密度较小。对应的,水层的电阻率相对油气层电阻率偏低。
油气开采
油气开采过程一般包括采油(自喷采油、机械采油)、注水(气)、井下作业等几个部分。
油气开采的“六防”:防火、防爆、防触电、防中毒、防冻、防机械伤害。
1.一、二次采油技术
采油方法基本上分两大类:一类是依靠油层本身的能量使油喷到地面,称为自喷采油;另一类是借助外界能量,将油采到地面,称为人工举升或机械采油。
从油田开发的过程来说,开始时一般总是依靠油藏自身的能量来开采石油,这个阶段因能量有限,开采时间比较短,采收率一般为15%左右,被称为一次采油阶段。接着采取补充能量开发,即向油藏内注水或注气,这时油田就转入二次采油阶段。
2.自喷采油
井口设备应不渗不漏,所有闸阀要灵活好用,法兰螺栓要齐全,紧固时对角用力均匀;清蜡闸门密封要严,防喷管丝堵要紧好。油嘴尺寸要符合要求,油嘴三通无堵塞现象;在卸丝堵时,先倒好流程,后放空,放空时人要在上风方向,防止被油气熏倒;打好管钳尺度,用力均匀,防止因用力过猛,管钳打脱而使人摔倒;在上下扒杆检查滑轮或穿录井钢丝时,要抓住扒杆,踏稳扒梯,以防掉下摔伤;在上扒杆前,先检查扒杆是否牢固,绷绳是否紧好,受力均匀;装、卸压力表时,做到先关压力表闸门,后放空,待压力回零后,再装、卸压力表;自喷井清蜡前要先了解好井下情况,包括结蜡部位、清蜡深度、井下管柱情况,以及油气比、产量情况,并制定相应的清蜡措施,检查地面设备(包括:扒杆、绷绳、滑轮、防跳槽、录井钢丝、绞车、刮蜡片尺寸、铅锤等)是否齐全并符合安全要求;清蜡时注意:“深通慢起下,勤活动多打蜡”,注意结蜡点,防止钢丝跳槽打扭,发生卡掉事故;钢丝应有记号,起到井口时注意记号,以防止碰掉刮蜡片。
3.机械采油
机械采油一般有:深井泵采油、电动潜油泵采油、水力活塞泵采油、气举采油四中方式。
(1)深井泵采油
深井泵采油装置由抽油机、抽油泵、抽油杆三大主要部分组成。
抽油机是一套运动减速机构。靠电动机带动。
抽油泵也称深井泵,它是有杆机械采油的一种专用设备,泵位于油井井筒中油液面以下一定深度,依靠抽油杆传递抽油动力。
抽油杆是圆形断面的实心杆体,每根长8~9m,每根之间是丝扣连接,抽油杆的作用是将抽油机的动力传递到抽油泵,使抽油泵的活塞做往复运动。
(2)电动潜油泵采油
电动潜油泵的井下部分是电泵的主要机组,有多级离心泵、保护器、过滤器和电动机几部分组成。
地面部分由自动控制台和变压器及附属设备组成,主要用来控制井下机组的启停和对井下机组起自动保护作用,一旦井下机组出了故障或电机过载,它就能自动停机。
地面与井下机组的中间部分由油管和特殊结构的电缆组成。
(3)水力活塞泵采油
水力活塞泵是一种液压传动的无杆泵采油设备,其结构由地面部分、中间部分和井下部分组成。地面部分由地面高压柱塞泵、过滤器和井口装置组成;中间部分由钢制油罐构成,是给井下泵的工作液提供一个通道,保证井下泵正常工作;井下部分一般采用双作用型水力活塞泵。
水力活塞泵适合于深井、斜井和定向井的开采,适合稠油井和含蜡多的油井的开采。
(4)气举采油
这种方法一般是将天然气从油管与套管之间的环形空间压入,让后从油管内返回地面,压入井内的气体使井底的原油充气,由于油气混合后,减小了井筒原油比重,并由于供气压力的推动,使原油从井内喷出。
4.油田注水
通过往生产层位注水,可以提高油层能量,保持油层压力,达到生产的稳定。
从注水井在油田的位置及注水井的排列方式讲,注水方式可分为边缘注水、切割注水和面积注水三种方式。
(1)边缘注水是注水井沿油田边缘(油水分界的边缘)排列,可进一步分为缘外注水、缘上注水、缘内注水三种。
注水井列和油井列应平行于含油边缘,以保证由含油外缘向油藏中心部分均匀推进。
(2)切割注水是利用注水井人为地将油藏切割成若干块,每块切割区可以看成是一个独立的开发单元,注水井和油井成行排列,两排注水井之间有3~5排油井。
(3)面积注水是按照注水井与生产井的井数比例和相互配布位置的不同,可构成不同的注水系统。
5.注水站
注水站的作用是把供水系统送来的或把经过处理符合注水井水质要求的各种低压水,通过水泵加压变成油田开发需要的高压水,经过高压阀组分别送到注水干线,再经过配水间送往注水井,注入油层。
注水站主要有储水罐、供水管网、注水泵房、注水泵、高低压阀门等组成。其中注水泵主要采用高压多级离心式泵。注水站的工作环境为高电压、高水压和高噪声。
6.污水处理站
伴随着油气开采,同时采出的大量污水是注水的主要水源。这些采出水需在污水处理站经过一定的处理,以达到使用要求。
污水处理站的主要设备有真空泵、清水离心泵、加药泵、搅拌泵、过滤罐、沉降罐等。
7.油田注气
注气也是一种提高油层能量的方法,气体与原油混在一起降低了界面张力,有利于减少驱动阻力,使原油易于流动。
注气的气源一般是天然气或二氧化碳气体经过压缩机增压注入到地层中,中间要经过一定的工艺流程,包括各种管线和设备。
8.三次采油
继前面一、二次采油之后的工作,称为三次采油。
采油措施分为三大类:热力采油法、化学驱油法、混相驱替法。热力采油法包括注蒸汽采油和火烧油层采油两种,其中蒸汽采油技术又可分为:蒸汽吞吐采油技术和蒸汽驱采油技术。
注蒸汽采油是利用热蒸汽把热能带到油层中来提高地层原油的温度,降低原油粘度,增加地层原油的体积,使稠油能顺利被采到地面。
注蒸汽采油可分为蒸汽吞吐和蒸汽驱两个过程。当在一个油区内每口井都进行了蒸汽吞吐,地层压力下降到一定程度,就可进行第二阶段蒸汽驱。
蒸汽吞吐包括三个步骤:注汽、焖井、采油。
注汽是把从蒸汽发生器产生的高压蒸汽,通过高压注汽管网从井口注入到地层。周期注入量越大,周期采收率越高。
在完成蒸汽注入后,往往要关井一段时间,让热能渗透得更远一些,这个过程叫焖井。
吞吐采油和普通采油一样。
当整个油田所有的井都进行了几个周期的蒸汽吞吐后,地层压力有了一定程度的降低时,采油就进入了蒸汽驱阶段。
蒸汽驱就是把采油井划分为注汽井和生产井,向注汽井中注入高压蒸汽,将油层中的油驱赶到生产井中,从生产井中采出。
9.油层改造
油层改造是为了达到增加油井产量的目的,油层改造主要有压裂和酸化两种方法。
油井压裂是对埋藏在地下的油层利用流体的压力使其形成人工裂缝使油层中的原油更容易流到油井中来,从而增加油井的产量。
酸化是向油层中注入酸液,溶解掉井底油层中的堵塞物质(如钻井液堵塞等),使地层恢复原油的渗透性。在无堵塞的情况下,也可以溶蚀地层中岩石的某些成分,扩大油井附件的地层流动通道,提高地层的渗透性能。
酸化的方式有很多,有全井酸化、任一层酸化和分层酸化等。
油气集输
油田内部油气集输系统包括油井、计量站、接转站、联合站。
计量站的主要功能是收集油井开采来的油气,集中输往中转站(或直接送往联合站),同时可以对进计量间的每口油气井的产量进行计量。
中转站负责接收计量间输来的油气,进行油气相分离,天然气进入集气管网,原油(含少量水)输到联合站。
集中处理站、注水站、污水处理站及变电站建在一起的叫联合站。联合站主要担负原油脱水、原油稳定净化、污水处理和外输(污水回注)等三大任务。
输油站(原油库)是为了实现原油长距离管道输送、协调产运关系而设立的输油生产场所。输油站可以分为起点输油站(也称首站)、终点输油站(也称末站)和中间分输站。
油气集输工艺设备主要有油气分离器、加热炉、游离水脱降器、压力沉降罐、缓冲罐、脱水器、输油泵、集输管网、储罐和计量装置等。
一、油气处理
1.原油加热
原油加热方法有两种:一是直接加热,即热量通过火管(或辐射管)和烟管(或对流罐)直接传给炉内(或管内)的原油;二是间接加热,是以水或其他介质作为媒介,间接把热量传给炉内原油。
2.油气分离
油气分离是利用油气水不同比重的特性,即水的密度比较大,水会沉到设备底部,而天然气密度比原油轻,会上升不到设备的上部的原理,将油气水混合物在一定压力条件下,经几次分离成液体和不同压力等级、不同组分的天然气,将液体进一步分离成低含水原油及游离水。
3.原油脱水
油气分离后所得到的原油仍含有少量的水分及盐类等,还需要净化处理。净化处理主要是脱水、脱盐,同时除去少量的泥、沙和杂质。
处理方法主要有两种:一种是向原油中加入化学破乳剂,降低乳化物的界面张力,破坏乳化状态,使水从油中析出,称化学脱水;另一种方法是用电场力破坏乳化液,使水珠在电场力作用下相互集结,从原油中分出,称电脱水。一般化学脱水和电脱水一起使用,叫电—化学脱水。
4.原油稳定
原油不仅需要经过分离脱去游离水和盐分,还需要经过稳定处理脱去气体。
原油稳定的基本原理是利用原油中各组分在一定温度、压力条件下的汽—液平衡关系,把轻烃分离出来。
把经三相分离和脱水过程处理后的原油加热通入密闭容器中,原油中就有气体析出,当汽液两相相对稳定时,我们说汽液两相处于平衡状态。如果我们不断地将气相抽出,同时不断地向容器中补充原油,使容器内保持一定的压力,再不断地从中排出原油。这个过程叫一次平衡汽化,或叫一次闪蒸。
原油的稳定方法很多,大体上可以分为负压闪蒸法、正压闪蒸法、分馏法三种。
负压闪蒸法是原油在负压条件下进行闪蒸脱除轻烃,这种方法主要用于含轻烃较少的原油。
正压闪蒸法是将原油加热,然后在微正压的条件下闪蒸分离轻烃。
分馏法是将原油输送到分馏塔,以不同的温度进行多次分离。这种方法主要适用于含轻烃较多的原油。
原油经过稳定处理,所产生的水排入污水系统,轻油、原油经泵送到储罐,气体被送入低压集气管网或送入气体处理厂。
二、天然气净化处理
天然气的净化处理主要是脱水、脱酸性气、脱烃。
1.天然气脱水
天然气脱水的方法主要有三种:
冷凝法:原理是将天然气在一定压力下降温,使天然气处在低于水的露点的状态下,其中所含的水分就会凝析出来。
固体吸附法:是利用固体吸附剂对水的选择性吸附作用而脱水,使含水分的天然气得到干燥,这种方法适用于深度脱水。
溶剂吸附法:原理是利用吸水性较强的化学溶剂与天然气接触后,选择性地吸收所含的水分。这种方法适用于浅度脱水。所用化学药剂一般为三甘醇溶剂。
2.醇胺溶液化学吸附法脱酸气
酸气是指天然气中的硫化氢、有机硫化合物和二氧化碳。
醇胺溶液化学吸附法的原理是以弱碱性醇胺溶液为吸收剂,在压力较高、温度较低的条件下与酸性气体组合(主要是硫化氢和二氧化碳)反应,形成化合物,当这种化合物在低压条件下被加热,即分解出酸性气体。醇胺溶液还原后可以循环使用。
三、原油稳定和天然气净化处理装置的主要安全设施
原油稳定和天然气净化处理装置的主要安全设施包括五个方面:
1.由安全阀、阻火器、液封罐、火炬组成的压力泄放系统。
2.生产厂房的通风系统。
3.含油污水排放系统。
4.惰性气体保护系统。
5.报警和自控联锁系统。
四、油气储存
1.输油站(油库)选址的安全要求
(1)一般来说,油库、输油站宜选建在土壤将、地耐力高、稳定性好、易排水、土壤渗水性好、地下水位低、腐蚀性小的地区。
(2)具有十分便利的交通运输条件和可靠的水电供应条件。
(3)应尽量避开大中型城市、大型水库、重要交通枢纽、机场、电站、重点工矿企业和军事设施;与民用建筑、普通工矿企业、交通线路等建(构)筑物之间应留有足够的安全距离;靠近江、湖、河岸建设时,应尽量选择在码头、水电站、桥梁和城市的下游;靠近城镇建设时,应选择在居民住宅的下风向;靠近山区建设时,应避免选择在窝风地段。
2.罐区安全设施
罐区的安全设施有:防火堤、排水设施和消防道路、消防管网等。
防火堤的作用为了一是防止储罐跑油、漏油后油品的流散;二是为了防止油罐火灾发生后,火势随流散的油品蔓延。
排水系统应在防火堤外设置常闭阀门,平时阀门处于关闭状态,只有排水时打开,排完水后应立即关闭。
库区的消防道路应满足以下要求:各站库至少有一条道路在任何情况下都能与库外主公路相通;油罐区四周的消防道路应为环形道路,对于库容较小的站库,若因地形条件限制,无法采用环形道路时,也可以采用尽头式消防道路,在道路尽头应设置回车道路或回车场。
油罐区的消防管网可包括两个部分,一部分是泡沫混合液输送管,另一部分是冷却水输送管。泡沫混合液输送管和冷却水输送管必须保持畅通,应定期用清水试压,试压后应将管路中的水放净,特别是冬季,更应该注意及时防水,以防管路被水冻结。
3.储油罐的种类
按建筑特点分可分为:地上油罐、地下油罐、半地下油罐、山洞油罐。
按建筑材料分可分为:金属罐和非金属罐。金属罐一般为钢质储罐,非金属正被淘汰。
地上钢质油罐根据其几何形状可以分为立式圆柱形油罐、卧式油罐和特殊形状油罐,立式圆柱形油罐又可以分为固定顶油罐和浮顶油罐等数种。
固定顶油罐根据罐顶结构不同,可分为拱顶罐、锥顶罐、无力矩罐。
浮顶油罐的浮顶是一个覆盖在油面上,并随油面升降的盘状结构物,由于浮顶和油面之间几乎不存在气体空间,因而,大大降低了油品的蒸发损耗,也减少了发生火灾爆炸事故的可能性。根据浮顶之上是否存在固定顶,可将浮顶油罐分为外浮顶油罐(称浮顶油罐)和内浮顶油罐。
外浮顶油罐多用于储存原油。内浮顶油罐多用于储存成品油。
4.油罐的安全附件
油罐的安全附件主要有:呼吸阀、阻火器、泡沫产生器、油罐接地装置等。
呼吸阀主要作用是避免罐内气体直接接通大气,可以减少油品的蒸发损耗。呼吸阀可以控制油罐最大正负工作压力。
阻火器一般安装在呼吸阀下面。
采用固定式或半固定式灭火方式的油罐,必须安装空气泡沫发生器。,必须安装空气泡沫发生器。
油罐本体都必须有良好的接地。接地装置通常由接地线和接地体组成。接地线的一端与罐体相连,另一端则与埋地的接地体相连。接地体通常采用角钢或钢管制成。接地装置的接地电阻不宜大于10欧姆,油罐的接地点不应少于两处,并且接地点沿油罐周长的间距不宜超过30米。
避免人体带电引发事故,一方面上岗人员要穿戴防静电服装;另一方面应在上罐扶梯一侧(或旁边)设置导静电装置,上罐人员应在此触摸,导走人体的静电。
5.储罐事故
根据储罐的特点来划分事故类别,可分为:冒顶跑油事故、瘪罐事故、沉船事故、破裂事故、腐蚀破坏事故和基础下沉事故等。
因储油罐收油量超过本罐最大极限容量,导致油品从储油罐顶部溢出罐外的事故称为冒顶跑油事故。
储油罐内负压过大,超过了它的临界负压力,在外界大气压的作业下,罐顶或罐壁发生大面积塌陷,这种事故叫瘪罐事故。反之,若储油罐因受到强烈憋压而破裂称为胀罐事故。
储油罐的浮顶因承受的重力超过了它本身所具有的浮力,沉入油品中,称为沉船事故。
储油罐因罐壁或罐底的金属板材或焊缝发生撕裂,丧失储油能力的破坏事故称为破裂事故。
钢质储油罐本体(指罐顶、罐壁、罐底)由于受潮湿大气中的硫化氢、二氧化碳、二氧化硫及水蒸汽等气体的影响,其外形、色泽发生变化或产生凹凸不平的蚀坑、斑点、筛孔及大面积氧化锈蚀层,使储油罐的强度、严密性下降甚至失去了使用价值,此类事故称为腐蚀破坏事故。
6.油气管道常见事故
管道生产中常见的主要事故,根据其特点可分为五类:油气泄漏事故、凝管事故、火灾爆炸事故、电气事故、设备事故。
输油(气)生产中,石油或天然气由管道或设备中漏出,造成环境污染和经济损失的事故称为油气泄漏事故。易发部位和原因为:管道干线腐蚀穿孔、管道焊缝破裂、阀门跑油(冻裂或阀门误操作等)、油罐溢罐、设备(管道)密封损坏、管道断裂(自然灾害或材质问题)、管道人为破坏等。
输油生产中由于各种原因导致的原油粘度增大而失去流动性,被迫停止生产运行的事故称为凝管事故。管道凝管事故主要发生于:投产初期油源不足,又无反输工艺流程;运行管道处理其他事故或采用间歇输油工艺使停输时间超过允许停输时间;管道输量低于允许最低输量,且输送温度偏低;长期不清管的含蜡原油管道,在清管过程中发生蜡堵。
石油蒸汽和天然气同空气混合达到一定浓度时,遇明火则发生火灾或爆炸,原油罐火灾还会产生沸溢和喷溅现象。易发生火灾的事故地点有:输油设备与工作间(加热炉、油泵房)、电气设施、罐区储罐、天然气清管站等。
电气事故指输油电气系统的设备损坏和人身伤亡事故。常见的电气事故多发生在变电所设备的检修、维护中。易发生事故有:电机烧瓦、油开关油质失效合闸爆炸、变电所带负荷合闸、维修触电死亡等。
设备事故指输油(气)生产中,由于各种原因造成的输油(气)主要设备的损坏。容易损坏设备的事故有:锅炉烧干、加热炉爆炸、油罐抽瘪、阀门憋压或冻裂、输油机泵(燃烧轮机)故障、设备超负荷运转等。
(1)地下储气库:利用地下的某种密闭空间储存天然气的地质构造。包括盐穴型、枯竭油气藏型、含水层型等。
基础知识
油气勘探
1.石油
石油是一种复杂的天然有机物,主要成分是碳和氢,碳含量一般为80%~88%,氢为10%~14%,同时含有少量的氧、硫、氮等元素。由这些元素组成的化合物称为烃类化合物。
2.天然气
天然气也是以碳氢化合物为主要成分,以气体状态从地下岩石中来到地面的,与石油一样,天然气所含烃类主要是烷烃(饱和烃)。
3.油气储集层
石油、天然气生成后,储存在有孔隙、洞穴和裂缝的岩石之中,这种既可以存储液体、气体有可以让其从中流动的岩石,叫做储集层。
油气层是一种带孔的岩层,一般孔隙体积可以占岩石体积的10%~35%。主要用孔隙度和渗透率两个因素来衡量储集层的优劣,孔隙度的数值大,表明岩石中的存储空间大。渗透率的数值高,表示孔隙、缝洞之间的连通性好。易于开采。
4.盖层
为了使储集层中的油气不逸散掉,在储集层的上方需要有一层致密的、不渗透的地层将储集层中的油气盖起来,这种岩层就叫做盖层。
适合做盖层的岩石有页岩、泥岩等,致密的泥灰岩和石灰岩有时也可以充作盖层。
5.圈闭
在地下,凡是能阻止油气流动并将分散的“油滴”、“气滴”储集起来的地质构造就叫做地质圈闭,简称圈闭。
圈闭是储集岩和盖层的统一体,储集岩被盖层遮挡起来,油气就储存在储集岩的孔隙中。
6.石油工业的主要环节
石油勘探开发的主要流程如下:地质勘察—物探—钻井—录井—测井—完井—固井—射孔—采油—修井—增采—运输—加工等。这些环节,一环紧扣一环,相互依存,密不可分。
7.地质勘探
地质勘探就是石油勘探人员运用地质知识,携带罗盘、铁锤等简单工具,在野外通过直接观察和研究出露在地面的底层、岩石,了解沉积地层和构造特征。收集所有地质资料,以便查明油气生成和聚集的有利地带和分布规律,以达到找到油气田的目的。但因大部分地表都被近代沉积所覆盖,这使地质勘探受到了很大的限制。地质勘探的过程是必不可少的,它极大地缩小了接下来物探所要开展工作的区域,节约了成本。
地面地质调查法一般分为普查、详查和细测三个步骤。普查工作主要体现在“找”上,其基本图幅叫做地质图,它为详查阶段找出有含油希望的地区和范围。详查主要体现在“选”上,它把普查有希望的地区进一步证实选出更有力的含油构造。而细测主要体现在“定”上,它把选好的构造,通过细测把含油构造具体定下来,编制出精确的构造图以供进一步钻探,其目的是为了尽快找到油气田。
8.地震
在地球物理勘探中,反射波法地震方法是一种极重要的勘探方法。地震勘探是利用人工激发产生的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘测地下地质情况的方法。地震波在地下传播过程中,当地层岩石的弹性参数发生变化,从而引起地震波场发生变化,并发生反射、折射和透射现象,通过人工接收变化后的地震波,经数据处理、解释后即可反演出地下地质结构及岩性,达到地质勘查的目的。地震勘探方法可分为反射波法、折射波法和透射波法三大类,目前地震勘探主要以反射波法为主。
地震勘探基本上可分为三个环节:
第一个环节是野外采集工作。这个环节的任务是在地质工作和其他物探工作初步确定的有含油气希望的探区布置测线,人工激发地震波,并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。这一阶段的成果是得到一张张记录了地面振动情况的数字式“磁带”,进行野外生产工作的组织形式是地震队。野外生产又分为试验阶段和生产阶段,主要内容是激发地震波,接收地震波。
地震勘探办法简单地描述就是:打一口10米多深的井,在井内放几公斤的炸药,炸药爆炸产生人工地震,振动波向地下传播,遇到地层界面发生反射,反射波被地面各测点上的检波器接收,检波器把振动信号转为电信号,记录系统将信号记记录下来,这样就得到各观测点震动的情况。
第二个环节是室内资料处理。这个环节的任务是对野外获得的原始资料进行各种加工处理工作,得出的成果是“地震剖面图”和地震波速度、频率等资料。
第三个环节是地震资料的解释。这个环节的任务是运用地震波传播的理论和石油地质学的原理,综合地质、钻井的资料,对地震剖面进行深入的分析研究,说明地层的岩性和地质时代,说明地下地质构造的特点;绘制反映某些主要层位的构造图和其他的综合分析图件;查明有含油、气希望的圈闭,提出钻探井位。
9.地震勘探作业中易发生事故的环节
地震勘探作业的特点是远离基地,在野外流动作业,易发生车辆运输事故。
雷管、炸药是地震勘探作业中的必用品,易发生爆炸事故。
地震勘探作业中需操作钻机打井,易发生机械伤害、触电等事故。
地震作业是野外施工作业,受外部环境、气候条件影响,遇到高温或严寒天气则会造成作业人员的高低温伤害。
地震作业在使用,通讯器材和雷达都是产生射频的能源以及静电都能引发雷管爆炸。因此作业人员需要穿戴防静电服装操作;严禁在装有雷管的车上装设、使用电台、对讲机等。
在地震勘探作业中,遇到雷雨、闪电等恶劣气候时应立即停止作业,放炮点或爆炸机在高压线50米范围内不准进行爆炸作业。
10.钻井
经过石油工作者的勘探会发现储油区块,利用专用设备和技术,在预先选定的地表位置处,向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼,并钻达地下油气层的工作,称为钻井。
在石油勘探和油田开发的各项任务中,钻井起着十分重要的作用。诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量,取得有关油田的地质资料和开发数据,最后将原油从地下取到地面上来等等,无一不是通过钻井来完成的。钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节,是勘探和开发石油的重要手段。
石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。在不同的阶段中,钻井的目的和任务也不一样。一些是为了探明储油构造,另一些是为了开发油田、开采原油。为了适应不同阶段、不同任务的需要,钻井的种类可分为以下几种。
基准井:在区域普查阶段,为了了解地层的沉积特征和含油气情况,验证物探成果,提供地球物理参数而钻的井。一般钻到基岩并要求全井取心。
剖面井:在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。目的是为了揭露区域地质剖面,研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。主要用于区域普查阶段。
参数井:在含油盆地内,为了解区域构造,提供岩石物性参数所钻的井。参数井主要用于综合详查阶段。
构造井:为了编制地下某一标准层的构造图,了解其地质构造特征,验证物探成果所钻的井。
探井:在有利的集油气构造或油气田范围内,为确定油气藏是否存在,圈定油气藏的边界,并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。各勘探阶段所钻的井,又可分为预探井,初探井,详探井等。
资料井:为了编制油气田开发方案,或在开发过程中为某些专题研究取得资料数据而钻的井。
生产井:在进行油田开发时,为开采石油和天然气而钻的井。生产井又可分为产油井和产气井。
注水(气)井:为了提高采收率及开发速度,而对油田进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的井。专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井,有时统称注入井。
检查井:油田开发到某一含水阶段,为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况,剩余油饱和度的分布和变化情况,以及了解各项调整挖潜措施的效果而钻的井。
观察井:油田开发过程中,专门用来了解油田地下动态的井。如观察各类油层的压力、含水变化规律和单层水淹规律等!它一般不负担生产任务。
调整井:油田开发中、后期,为进一步提高开发效果和最终采收率而调整原有开发井网所钻的井(包括生产井、注入井、观察井等)。这类井的生产层压力或因采油后期呈现低压,或因注入井保持能量而呈现高压。
在整个油田的开发中,有勘探、建设、生产几个阶段,各阶段彼此互有联系,而且都需要进行大量钻井工作!高质量、快速和高效率地钻井是开发油田的重要手段!
录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术,是发现、评估油气藏最及时、最直接的手段,具有获取地下信息及时、多样,分析解释快捷的特点。通常基本录井数据包括ROP、深度、岩屑岩性、气体测量和岩屑描述,也可能包括对泥浆流变特征或钻井参数的说明。
11.钻井作业过程中易发生事故的环节
拆卸安装井架时,物体没有捆绑或捆绑不牢固;上下交叉作业是,没有取得有效的沟通指挥;都容易发生物体坠落伤人事故。
搬运设备时,未固定牢固,尤其是钻井作业多是使用超长超宽设备,由于设备笨重,捆绑或吊装工具不规范,装卸过程往往是机械和人混合作业,常易造成砸伤、碰伤人事故。
钻台作业时,不按规定戴安全帽,作业中滑倒或摔倒,身体部位撞到铁器上受伤;钻具和套管上下钻台伤人;方补心未固定牢,起下钻时掉落砸伤人;起下钻时猛提猛放及操作不熟练,或钻台上下配合失调,钻具下落砸伤人;用转盘绷扣,大钳尾绳绷断伤人;启动转盘时方补心飞出伤人;处理井下事故时,当人跨越钳尾绳时钳尾绳伤人,或人员没有站在安全位置被打伤;调试刹带未通知司钻,刹车打滑及失灵,游动系统下砸后,设备受损,人员受伤;人抬肩扛钻头、接头等重物时,因用力不当或配合不好,重物压伤或砸伤人;修理设备时不停机,挤伤、打伤手或身体其他部位;拉猫头时衣扣不紧,姿势不对,脚下有杂物,精力不集中使猫头绳缠乱等,都可能造成事故。
上井架作业不系安全带,或安全带固定不牢,或没有高挂低用,高空坠落;爬到水龙头、防喷器等设备上作业,梯子搭得不稳或脚踩空从高处坠落;钻台防护栏杆安装不规范,在钻台上拉钻具时身体失稳坠落地面;冬季施工时未及时清除梯子、钻台及鞋底上的冰雪、泥浆和油污,上井架或在钻台上作业,造成高处坠落事故等。
井场或住房的电暖气、电炉靠近房壁,柴油机发电机的烟筒周围,电线老化,强烈井喷等,都有可能酿成火灾事故。
井场电线架设过低,电线绝缘不好,私拉乱接,用电设备没有安装保护性接地或接零,都有可能发生触电事故。
井场或营房安排在河滩、山谷等易受到洪水或山洪侵袭的地方,易造成设备损坏,人员伤亡。
12.固井
用钻头钻出的井眼叫裸眼井,不能立即投入生产,原因在于:井壁受地层压力作用容易坍塌,井内不同的油、气、水层相互影响,无法安装井口设备,无法控制井喷,无法引导油气流。因此需要在井内下入套管,并在套管和井壁之间充填水泥浆,这个作业过程叫固井。
13.硫化氢的预防
钻井井场防止硫化氢中毒的安全防护措施:井场及钻井设备的安防应考虑季节风向,井场要空旷,能让季节风通过;井场值班房、泥浆房、地质房等营房应设置在井场季节风的上风方向;在有可能出现硫化氢毒害的井场,在高点位置(如季节风入口处、井架顶、井架二层台上等)安装风向仪,以便随时观测风向,全队人员必须会观察风向;井场要安装报警器,以使全体作业人员都能听到警报,报警后全体作业人员立即戴上空气呼吸器,尽快撤到安全地区;在钻台上、振动筛等容易积聚硫化氢的地方,应安装排风扇,以驱散工作场所的硫化氢气体;在即将钻入硫化氢地层时,应对钻井队进行一次硫化氢安全教育及演练。
14.井喷的处理
(1)溢流——井喷的前兆
井喷不是突然发生的,它的发生有一个过程,首先表现为溢流,进而发展为井涌,最后产生井喷。在发现溢流后如能及时进行处理,可以消除井喷。
溢流的现象有:钻井液池液面逐渐升高;在排量不变的情况下,出口管钻井液流速加快;钻碳酸盐地层时,如裂缝发育或有溶洞,不仅钻速过快而且还会出现放空等现象;泵压下降,钻进中停泵,发现出口处仍有钻井液流出;钻井液密度下降,粘度增加,钻井液中还会出现油花、气泡、油味或硫化氢气味等。
(2)防止井喷的技术——井控
井控技术是对油气井的压力控制技术。井控技术是一个系统工作,包括井控设计、井控装备、钻开油气层前的准备工作、钻开油气层和井控作业、防火与防硫化氢安全措施、井喷失控的处理、井控技术培训等多个方面的内容。
防止井喷的原则是保存液柱压力略大于地层压力,首先就是要采用相应比重的钻井液,并注意防止因各种原件造成钻井液比重下降。
井控装备所起的作用是:当发现溢流后,这套装置把钻杆外部与井壁所形成的空间封闭,给地层一个回压,重新建立一个平衡。与此同时利用工具(单流阀等)将钻杆内部封闭,使油气不能侵入钻杆内部
(3)井喷预防措施
现场生产的领导干部和技术人员,以及井队基层干部和正副司钻,都应经过培训考核取得井控操作合格证;井控设计要确定合理的井身结构,一般情况下,在一口井的钻井地质施工中,裸眼井段不应超过两个不同的压力梯度及目的层;钻开油气层前要根据实钻资料来校正原井控设计,并进行技术交底,泥浆比重及性能符合设计要求,泥浆、处理剂和加重剂要有足够的储备;各种井控设备、消防设备、电路系统配备齐全,运转正常;钻井队干部24小时值班,全队员工进行班组防喷演习,从打开油气层到完井,要落实专人观察井口和泥浆池液面的变化情况,尽早发现溢流是井控技术的关键;钻进中遇到钻速突然加快、放空、井漏、气测异常及油气显示等情况,应立即停钻观察或关井观察;打开油气层后,每次起下钻要将防喷器开关活动一次,冬季施工要有及时防冻措施,保证防喷器灵活好用;要控制起下钻速度,井筒内要灌满泥浆并校核灌浆量,检修设备时必须保持井内有适当数量的钻具;测试、固井、测井等联合作业要严格执行操作规程,避免引起井喷事故。
15.地质录井
(1)录井的概念
用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法,观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物信息,以此建立录井剖面,发现油气显示,评价油气层,为石油工程提供钻井信息服务的过程。
1)狭义录井
常规录井:岩屑录井、岩心录井、气测录井、钻井工程参数录井、荧光录井等。录井新技术:轻烃色谱分析录井、热蒸发烃色谱分析录井、核磁共振录井、离子色谱水分析、地层压力评价等。
2)广义录井
除了常规录井以外,广义录井还包括:井位勘测、钻井地质设计、录井工程设计、录井信息传输、油气层综合评价解释、单井地质综合评价等。
(2)录井工程
1)从专业学科讲:以规模化录井工程生产为基础,以优化系统、提高生产率为目标,在石油地质学、地球化学、地球物理学、信息科学、电子科学等学科基础上,多学科交叉形成的油气井工程学科。
2)从工业生产角度讲:根据合同的要求,在钻井过程中依据钻井地质设计、录井工程设计的要求,录井施工人员采用相关录井技术,使用录井仪器设备,以合理的施工成本,完成录井施工的过程。
(3)录井工程的任务
在钻井过程中,分析、测量、观察从井下返出的物质固态、液态、气态三种状态的物质信息,我们把必须在井场完成的叫做第一层录井信息,可以在室内完成分析的叫做第二层录井信息。
1)第一层录井信息包括:固体:岩屑、岩心。液体:油的显示信息、钻井液及其滤液信息。气体:钻井液中的气体、岩心岩屑中的气体等。其他:工程施工参数(钻井、测井、测试、固井、完井、钻具、套管等),收集资料(井喷、井涌、井漏等)。
2)第二层录井信息包括:照相扫描、热解分析、荧光分析、孔渗分析、岩矿分析、古生物分析等。
3)录井的任务:录井的任务就是把这两层信息利用录井手段取全取准,还原成井筒地质剖面图的过程。
(4)录井的方法
地球化学法(岩石热解、荧光分析、离子色谱分析等)、地球物理分析方法(岩石核磁共振分析等)、岩矿分析方法(岩屑、岩心、气测等)
(5)录井的手段
录井的手段主要是指录井分析仪器、设备,主要包括综合录井仪、气测仪、地化录井仪、荧光录井仪、核磁共振仪、泥页岩密度仪、碳酸盐岩分析仪、色谱分析仪、水分析仪等。
(6)岩屑录井
岩屑录井是钻井地质现象录井方法之一,在钻井过程中,地质人员按照一定的取样间距和迟到时间,连续收集与观察岩屑并恢复地下地质剖面图的过程。岩屑录井的费用少,有识别井下地层岩性和油气的重要作用,是油气勘探中必须进行的一项工作。
岩屑录井主要过程:
1)岩屑收集与整理;
2)岩屑的描述;
3)岩屑的保存;
4)真假岩屑的识别;
5)利用岩屑判断和分析地下岩石性质;
6)岩屑录井草图和实物剖面面;
7)利用岩屑划分岩性和地层。
16.测井
测井,也叫地球物理测井或矿场地球物理,简称测井,是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性,测量地球物理参数的方法,属于应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、核)之一。简而言之,测井就是测量地层岩石的物理参数,就如同用温度计测量温度是同样的道理;
石油钻井时,在钻到设计井深深度后都必须进行测井,以获得各种石油地质及工程技术资料,作为完井和开发油田的原始资料。这种测井习惯上称为裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的二系列测井,习惯上称为生产测井或开发测井。其发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。
测井的原理
任何物质组成的基本单位是分子或原子,原子又包括原子核和电子。岩石可以导电的。我们可以通过向地层发射电流来测量电阻率,通过向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子孔隙度和密度。地层含有放射性物质,具有放射性(伽马);地层作为一种介质,声波可以在其中传播,测量声波在地层里传播速度的快慢(声波时差)。地层里的地层水里面含有离子,它们会和井眼中泥浆中的离子发生移动,形成电流,我们可以测量到电位的高低(自然电位)。
测井的方法
(1)电缆测井是用电缆将测井仪器下放至井底,再上提,上提的过程中进行测量记录。常规的测井曲线有9条;
(2)随钻测井(LWD-log while drilling)是将测井仪器连接在钻具上,在钻井的过程中进行测井的方式。边钻边测,为实时测井(realtime),井眼打好之后起钻进行测井为(tipelog);
测井的参数
(1)GR-自然伽马
GR是测量地层里面的放射性含量,岩石里粘土含放射性物质最多。通常,泥岩GR高,砂岩GR低。
(2)SP-自然电位
地层流体中除油气的地层水中的离子和井眼中泥浆的离子的浓度是不一样的,由于浓度差,高浓度的离子会向低浓度的离子发生转移,于是就形成电流。自然电位就是测量电位的高低,以分辨砂岩还是泥岩。
(3)CAL-井径
井径就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼,测量的井径或为八寸半,或大于八寸半(称扩径),或小于八寸半(称缩径)。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。
(4)AC-声波
常说人所说的声波即是声波时差,单位为毫秒每英尺,声波时差小,也就是声波在地层传播的时间少,说明地层比较致密和坚硬。反之地层比较疏松。
(5)ZDL-密度
用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量密度,密度值是岩石单位体积的密度,包括固体和流体。
(6)CN-中子
用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子,我们也叫中子孔隙度,也叫总孔隙度,测量的是流体体积占整个岩石的百分比。
(7)电阻率resistivity
电阻率分为微侧向和双侧向(包括浅侧向和深侧向),它们的区别就在于探测深度不一样,深侧向探测深度最大,浅侧向次之,微侧向最小。由于泥浆对地层的侵入不同,井眼为圆心在不同的半径范围内,地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入,这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。
(8)其它
核磁测井;
测压取样(测压是测量地层压力,以计算地层流体的密度,进而确定流体性质;取样是将地层里的流体抽出来取到地面);
井壁取心;
垂直地震(VSP)(Vertical seismicprofile);
测井解释
测井解释的一般过程:先找储层,再找油气,一般来说油气水只存在于砂岩中,GR值低的为砂岩。GR高的为泥岩,找到砂岩之后,再在砂岩中找电阻率较高的层位,基本上就是油气层。
一般地,油气层的曲线响应是:伽马(GR)较低,电阻率较高,中子较小,密度较小。对应的,水层的电阻率相对油气层电阻率偏低。
油气开采
油气开采过程一般包括采油(自喷采油、机械采油)、注水(气)、井下作业等几个部分。
油气开采的“六防”:防火、防爆、防触电、防中毒、防冻、防机械伤害。
1.一、二次采油技术
采油方法基本上分两大类:一类是依靠油层本身的能量使油喷到地面,称为自喷采油;另一类是借助外界能量,将油采到地面,称为人工举升或机械采油。
从油田开发的过程来说,开始时一般总是依靠油藏自身的能量来开采石油,这个阶段因能量有限,开采时间比较短,采收率一般为15%左右,被称为一次采油阶段。接着采取补充能量开发,即向油藏内注水或注气,这时油田就转入二次采油阶段。
2.自喷采油
井口设备应不渗不漏,所有闸阀要灵活好用,法兰螺栓要齐全,紧固时对角用力均匀;清蜡闸门密封要严,防喷管丝堵要紧好。油嘴尺寸要符合要求,油嘴三通无堵塞现象;在卸丝堵时,先倒好流程,后放空,放空时人要在上风方向,防止被油气熏倒;打好管钳尺度,用力均匀,防止因用力过猛,管钳打脱而使人摔倒;在上下扒杆检查滑轮或穿录井钢丝时,要抓住扒杆,踏稳扒梯,以防掉下摔伤;在上扒杆前,先检查扒杆是否牢固,绷绳是否紧好,受力均匀;装、卸压力表时,做到先关压力表闸门,后放空,待压力回零后,再装、卸压力表;自喷井清蜡前要先了解好井下情况,包括结蜡部位、清蜡深度、井下管柱情况,以及油气比、产量情况,并制定相应的清蜡措施,检查地面设备(包括:扒杆、绷绳、滑轮、防跳槽、录井钢丝、绞车、刮蜡片尺寸、铅锤等)是否齐全并符合安全要求;清蜡时注意:“深通慢起下,勤活动多打蜡”,注意结蜡点,防止钢丝跳槽打扭,发生卡掉事故;钢丝应有记号,起到井口时注意记号,以防止碰掉刮蜡片。
3.机械采油
机械采油一般有:深井泵采油、电动潜油泵采油、水力活塞泵采油、气举采油四中方式。
(1)深井泵采油
深井泵采油装置由抽油机、抽油泵、抽油杆三大主要部分组成。
抽油机是一套运动减速机构。靠电动机带动。
抽油泵也称深井泵,它是有杆机械采油的一种专用设备,泵位于油井井筒中油液面以下一定深度,依靠抽油杆传递抽油动力。
抽油杆是圆形断面的实心杆体,每根长8~9m,每根之间是丝扣连接,抽油杆的作用是将抽油机的动力传递到抽油泵,使抽油泵的活塞做往复运动。
(2)电动潜油泵采油
电动潜油泵的井下部分是电泵的主要机组,有多级离心泵、保护器、过滤器和电动机几部分组成。
地面部分由自动控制台和变压器及附属设备组成,主要用来控制井下机组的启停和对井下机组起自动保护作用,一旦井下机组出了故障或电机过载,它就能自动停机。
地面与井下机组的中间部分由油管和特殊结构的电缆组成。
(3)水力活塞泵采油
水力活塞泵是一种液压传动的无杆泵采油设备,其结构由地面部分、中间部分和井下部分组成。地面部分由地面高压柱塞泵、过滤器和井口装置组成;中间部分由钢制油罐构成,是给井下泵的工作液提供一个通道,保证井下泵正常工作;井下部分一般采用双作用型水力活塞泵。
水力活塞泵适合于深井、斜井和定向井的开采,适合稠油井和含蜡多的油井的开采。
(4)气举采油
这种方法一般是将天然气从油管与套管之间的环形空间压入,让后从油管内返回地面,压入井内的气体使井底的原油充气,由于油气混合后,减小了井筒原油比重,并由于供气压力的推动,使原油从井内喷出。
4.油田注水
通过往生产层位注水,可以提高油层能量,保持油层压力,达到生产的稳定。
从注水井在油田的位置及注水井的排列方式讲,注水方式可分为边缘注水、切割注水和面积注水三种方式。
(1)边缘注水是注水井沿油田边缘(油水分界的边缘)排列,可进一步分为缘外注水、缘上注水、缘内注水三种。
注水井列和油井列应平行于含油边缘,以保证由含油外缘向油藏中心部分均匀推进。
(2)切割注水是利用注水井人为地将油藏切割成若干块,每块切割区可以看成是一个独立的开发单元,注水井和油井成行排列,两排注水井之间有3~5排油井。
(3)面积注水是按照注水井与生产井的井数比例和相互配布位置的不同,可构成不同的注水系统。
5.注水站
注水站的作用是把供水系统送来的或把经过处理符合注水井水质要求的各种低压水,通过水泵加压变成油田开发需要的高压水,经过高压阀组分别送到注水干线,再经过配水间送往注水井,注入油层。
注水站主要有储水罐、供水管网、注水泵房、注水泵、高低压阀门等组成。其中注水泵主要采用高压多级离心式泵。注水站的工作环境为高电压、高水压和高噪声。
6.污水处理站
伴随着油气开采,同时采出的大量污水是注水的主要水源。这些采出水需在污水处理站经过一定的处理,以达到使用要求。
污水处理站的主要设备有真空泵、清水离心泵、加药泵、搅拌泵、过滤罐、沉降罐等。
7.油田注气
注气也是一种提高油层能量的方法,气体与原油混在一起降低了界面张力,有利于减少驱动阻力,使原油易于流动。
注气的气源一般是天然气或二氧化碳气体经过压缩机增压注入到地层中,中间要经过一定的工艺流程,包括各种管线和设备。
8.三次采油
继前面一、二次采油之后的工作,称为三次采油。
采油措施分为三大类:热力采油法、化学驱油法、混相驱替法。热力采油法包括注蒸汽采油和火烧油层采油两种,其中蒸汽采油技术又可分为:蒸汽吞吐采油技术和蒸汽驱采油技术。
注蒸汽采油是利用热蒸汽把热能带到油层中来提高地层原油的温度,降低原油粘度,增加地层原油的体积,使稠油能顺利被采到地面。
注蒸汽采油可分为蒸汽吞吐和蒸汽驱两个过程。当在一个油区内每口井都进行了蒸汽吞吐,地层压力下降到一定程度,就可进行第二阶段蒸汽驱。
蒸汽吞吐包括三个步骤:注汽、焖井、采油。
注汽是把从蒸汽发生器产生的高压蒸汽,通过高压注汽管网从井口注入到地层。周期注入量越大,周期采收率越高。
在完成蒸汽注入后,往往要关井一段时间,让热能渗透得更远一些,这个过程叫焖井。
吞吐采油和普通采油一样。
当整个油田所有的井都进行了几个周期的蒸汽吞吐后,地层压力有了一定程度的降低时,采油就进入了蒸汽驱阶段。
蒸汽驱就是把采油井划分为注汽井和生产井,向注汽井中注入高压蒸汽,将油层中的油驱赶到生产井中,从生产井中采出。
9.油层改造
油层改造是为了达到增加油井产量的目的,油层改造主要有压裂和酸化两种方法。
油井压裂是对埋藏在地下的油层利用流体的压力使其形成人工裂缝使油层中的原油更容易流到油井中来,从而增加油井的产量。
酸化是向油层中注入酸液,溶解掉井底油层中的堵塞物质(如钻井液堵塞等),使地层恢复原油的渗透性。在无堵塞的情况下,也可以溶蚀地层中岩石的某些成分,扩大油井附件的地层流动通道,提高地层的渗透性能。
酸化的方式有很多,有全井酸化、任一层酸化和分层酸化等。
油气集输
油田内部油气集输系统包括油井、计量站、接转站、联合站。
计量站的主要功能是收集油井开采来的油气,集中输往中转站(或直接送往联合站),同时可以对进计量间的每口油气井的产量进行计量。
中转站负责接收计量间输来的油气,进行油气相分离,天然气进入集气管网,原油(含少量水)输到联合站。
集中处理站、注水站、污水处理站及变电站建在一起的叫联合站。联合站主要担负原油脱水、原油稳定净化、污水处理和外输(污水回注)等三大任务。
输油站(原油库)是为了实现原油长距离管道输送、协调产运关系而设立的输油生产场所。输油站可以分为起点输油站(也称首站)、终点输油站(也称末站)和中间分输站。
油气集输工艺设备主要有油气分离器、加热炉、游离水脱降器、压力沉降罐、缓冲罐、脱水器、输油泵、集输管网、储罐和计量装置等。
一、油气处理
1.原油加热
原油加热方法有两种:一是直接加热,即热量通过火管(或辐射管)和烟管(或对流罐)直接传给炉内(或管内)的原油;二是间接加热,是以水或其他介质作为媒介,间接把热量传给炉内原油。
2.油气分离
油气分离是利用油气水不同比重的特性,即水的密度比较大,水会沉到设备底部,而天然气密度比原油轻,会上升不到设备的上部的原理,将油气水混合物在一定压力条件下,经几次分离成液体和不同压力等级、不同组分的天然气,将液体进一步分离成低含水原油及游离水。
3.原油脱水
油气分离后所得到的原油仍含有少量的水分及盐类等,还需要净化处理。净化处理主要是脱水、脱盐,同时除去少量的泥、沙和杂质。
处理方法主要有两种:一种是向原油中加入化学破乳剂,降低乳化物的界面张力,破坏乳化状态,使水从油中析出,称化学脱水;另一种方法是用电场力破坏乳化液,使水珠在电场力作用下相互集结,从原油中分出,称电脱水。一般化学脱水和电脱水一起使用,叫电—化学脱水。
4.原油稳定
原油不仅需要经过分离脱去游离水和盐分,还需要经过稳定处理脱去气体。
原油稳定的基本原理是利用原油中各组分在一定温度、压力条件下的汽—液平衡关系,把轻烃分离出来。
把经三相分离和脱水过程处理后的原油加热通入密闭容器中,原油中就有气体析出,当汽液两相相对稳定时,我们说汽液两相处于平衡状态。如果我们不断地将气相抽出,同时不断地向容器中补充原油,使容器内保持一定的压力,再不断地从中排出原油。这个过程叫一次平衡汽化,或叫一次闪蒸。
原油的稳定方法很多,大体上可以分为负压闪蒸法、正压闪蒸法、分馏法三种。
负压闪蒸法是原油在负压条件下进行闪蒸脱除轻烃,这种方法主要用于含轻烃较少的原油。
正压闪蒸法是将原油加热,然后在微正压的条件下闪蒸分离轻烃。
分馏法是将原油输送到分馏塔,以不同的温度进行多次分离。这种方法主要适用于含轻烃较多的原油。
原油经过稳定处理,所产生的水排入污水系统,轻油、原油经泵送到储罐,气体被送入低压集气管网或送入气体处理厂。
二、天然气净化处理
天然气的净化处理主要是脱水、脱酸性气、脱烃。
1.天然气脱水
天然气脱水的方法主要有三种:
冷凝法:原理是将天然气在一定压力下降温,使天然气处在低于水的露点的状态下,其中所含的水分就会凝析出来。
固体吸附法:是利用固体吸附剂对水的选择性吸附作用而脱水,使含水分的天然气得到干燥,这种方法适用于深度脱水。
溶剂吸附法:原理是利用吸水性较强的化学溶剂与天然气接触后,选择性地吸收所含的水分。这种方法适用于浅度脱水。所用化学药剂一般为三甘醇溶剂。
2.醇胺溶液化学吸附法脱酸气
酸气是指天然气中的硫化氢、有机硫化合物和二氧化碳。
醇胺溶液化学吸附法的原理是以弱碱性醇胺溶液为吸收剂,在压力较高、温度较低的条件下与酸性气体组合(主要是硫化氢和二氧化碳)反应,形成化合物,当这种化合物在低压条件下被加热,即分解出酸性气体。醇胺溶液还原后可以循环使用。
三、原油稳定和天然气净化处理装置的主要安全设施
原油稳定和天然气净化处理装置的主要安全设施包括五个方面:
1.由安全阀、阻火器、液封罐、火炬组成的压力泄放系统。
2.生产厂房的通风系统。
3.含油污水排放系统。
4.惰性气体保护系统。
5.报警和自控联锁系统。
四、油气储存
1.输油站(油库)选址的安全要求
(1)一般来说,油库、输油站宜选建在土壤将、地耐力高、稳定性好、易排水、土壤渗水性好、地下水位低、腐蚀性小的地区。
(2)具有十分便利的交通运输条件和可靠的水电供应条件。
(3)应尽量避开大中型城市、大型水库、重要交通枢纽、机场、电站、重点工矿企业和军事设施;与民用建筑、普通工矿企业、交通线路等建(构)筑物之间应留有足够的安全距离;靠近江、湖、河岸建设时,应尽量选择在码头、水电站、桥梁和城市的下游;靠近城镇建设时,应选择在居民住宅的下风向;靠近山区建设时,应避免选择在窝风地段。
2.罐区安全设施
罐区的安全设施有:防火堤、排水设施和消防道路、消防管网等。
防火堤的作用为了一是防止储罐跑油、漏油后油品的流散;二是为了防止油罐火灾发生后,火势随流散的油品蔓延。
排水系统应在防火堤外设置常闭阀门,平时阀门处于关闭状态,只有排水时打开,排完水后应立即关闭。
库区的消防道路应满足以下要求:各站库至少有一条道路在任何情况下都能与库外主公路相通;油罐区四周的消防道路应为环形道路,对于库容较小的站库,若因地形条件限制,无法采用环形道路时,也可以采用尽头式消防道路,在道路尽头应设置回车道路或回车场。
油罐区的消防管网可包括两个部分,一部分是泡沫混合液输送管,另一部分是冷却水输送管。泡沫混合液输送管和冷却水输送管必须保持畅通,应定期用清水试压,试压后应将管路中的水放净,特别是冬季,更应该注意及时防水,以防管路被水冻结。
3.储油罐的种类
按建筑特点分可分为:地上油罐、地下油罐、半地下油罐、山洞油罐。
按建筑材料分可分为:金属罐和非金属罐。金属罐一般为钢质储罐,非金属正被淘汰。
地上钢质油罐根据其几何形状可以分为立式圆柱形油罐、卧式油罐和特殊形状油罐,立式圆柱形油罐又可以分为固定顶油罐和浮顶油罐等数种。
固定顶油罐根据罐顶结构不同,可分为拱顶罐、锥顶罐、无力矩罐。
浮顶油罐的浮顶是一个覆盖在油面上,并随油面升降的盘状结构物,由于浮顶和油面之间几乎不存在气体空间,因而,大大降低了油品的蒸发损耗,也减少了发生火灾爆炸事故的可能性。根据浮顶之上是否存在固定顶,可将浮顶油罐分为外浮顶油罐(称浮顶油罐)和内浮顶油罐。
外浮顶油罐多用于储存原油。内浮顶油罐多用于储存成品油。
4.油罐的安全附件
油罐的安全附件主要有:呼吸阀、阻火器、泡沫产生器、油罐接地装置等。
呼吸阀主要作用是避免罐内气体直接接通大气,可以减少油品的蒸发损耗。呼吸阀可以控制油罐最大正负工作压力。
阻火器一般安装在呼吸阀下面。
采用固定式或半固定式灭火方式的油罐,必须安装空气泡沫发生器。,必须安装空气泡沫发生器。
油罐本体都必须有良好的接地。接地装置通常由接地线和接地体组成。接地线的一端与罐体相连,另一端则与埋地的接地体相连。接地体通常采用角钢或钢管制成。接地装置的接地电阻不宜大于10欧姆,油罐的接地点不应少于两处,并且接地点沿油罐周长的间距不宜超过30米。
避免人体带电引发事故,一方面上岗人员要穿戴防静电服装;另一方面应在上罐扶梯一侧(或旁边)设置导静电装置,上罐人员应在此触摸,导走人体的静电。
5.储罐事故
根据储罐的特点来划分事故类别,可分为:冒顶跑油事故、瘪罐事故、沉船事故、破裂事故、腐蚀破坏事故和基础下沉事故等。
因储油罐收油量超过本罐最大极限容量,导致油品从储油罐顶部溢出罐外的事故称为冒顶跑油事故。
储油罐内负压过大,超过了它的临界负压力,在外界大气压的作业下,罐顶或罐壁发生大面积塌陷,这种事故叫瘪罐事故。反之,若储油罐因受到强烈憋压而破裂称为胀罐事故。
储油罐的浮顶因承受的重力超过了它本身所具有的浮力,沉入油品中,称为沉船事故。
储油罐因罐壁或罐底的金属板材或焊缝发生撕裂,丧失储油能力的破坏事故称为破裂事故。
钢质储油罐本体(指罐顶、罐壁、罐底)由于受潮湿大气中的硫化氢、二氧化碳、二氧化硫及水蒸汽等气体的影响,其外形、色泽发生变化或产生凹凸不平的蚀坑、斑点、筛孔及大面积氧化锈蚀层,使储油罐的强度、严密性下降甚至失去了使用价值,此类事故称为腐蚀破坏事故。
6.油气管道常见事故
管道生产中常见的主要事故,根据其特点可分为五类:油气泄漏事故、凝管事故、火灾爆炸事故、电气事故、设备事故。
输油(气)生产中,石油或天然气由管道或设备中漏出,造成环境污染和经济损失的事故称为油气泄漏事故。易发部位和原因为:管道干线腐蚀穿孔、管道焊缝破裂、阀门跑油(冻裂或阀门误操作等)、油罐溢罐、设备(管道)密封损坏、管道断裂(自然灾害或材质问题)、管道人为破坏等。
输油生产中由于各种原因导致的原油粘度增大而失去流动性,被迫停止生产运行的事故称为凝管事故。管道凝管事故主要发生于:投产初期油源不足,又无反输工艺流程;运行管道处理其他事故或采用间歇输油工艺使停输时间超过允许停输时间;管道输量低于允许最低输量,且输送温度偏低;长期不清管的含蜡原油管道,在清管过程中发生蜡堵。
石油蒸汽和天然气同空气混合达到一定浓度时,遇明火则发生火灾或爆炸,原油罐火灾还会产生沸溢和喷溅现象。易发生火灾的事故地点有:输油设备与工作间(加热炉、油泵房)、电气设施、罐区储罐、天然气清管站等。
电气事故指输油电气系统的设备损坏和人身伤亡事故。常见的电气事故多发生在变电所设备的检修、维护中。易发生事故有:电机烧瓦、油开关油质失效合闸爆炸、变电所带负荷合闸、维修触电死亡等。
设备事故指输油(气)生产中,由于各种原因造成的输油(气)主要设备的损坏。容易损坏设备的事故有:锅炉烧干、加热炉爆炸、油罐抽瘪、阀门憋压或冻裂、输油机泵(燃烧轮机)故障、设备超负荷运转等。
(1)地下储气库:利用地下的某种密闭空间储存天然气的地质构造。包括盐穴型、枯竭油气藏型、含水层型等。


(2)注气站:将天然气注入地下储气库而设置的站。
(3)注采井:用于注气又用于采气的同一口井。
(4)老井:分布在地下储气库待建构造内以及虽然在待建构造以外但能够被用来监测气库运行的已建井。
(5)集注站:既可对地下储气库采出的天然气进行收集、调压、分离、计量、净化处理,又可对外部管道来气进行压缩回注地下储气库的站场。注气站与集气站合建站场的简称。
(6)地下储气库分输站:将输气干线的天然气分输至各个地下储气库或汇集输送各个地下储气库采出气的站场。
(7)联络线:连接地下储气库分输站和地下储气库集注站的管线。


