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第一章Introduction绪论
石油,是一种粘稠的、深褐色液体,被称为“黑色的金子“、”工业的血液”。石油工业是国民经济的支柱产业,包括上游、中游和下游三个部分。本课程主要覆盖勘探、油藏、钻井和采油等上游环节。
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●1.1Overview 课程介绍
对课程内容、课程学习习惯等进行简单介绍
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●1.2Oil and Gas 石油与天然气
1983年第11届世界石油大会正式对石油等名词进行了定义:石油是指气态、液态和固态的烃类混合物,具有天然产状。
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●1.3Petroleum Industry 石油工业
1859 年,德雷克井在宾夕法尼亚州开采石油成功,成为近代石油工业的开端。而中国的近代石油工业几经波折,在老一辈石油人的不懈努力下,中国的石油工业遍地开花。
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第二章Geology and Exploration 石油地质勘探
了解油藏的性质、石油的形成过程、流体的流动规律等,是石油工程师的首要任务。石油工业的第一步就是勘探。包括地质调查、地球物理勘探、钻探法等。现如今的地质勘探向非常规油气资源方向发展。
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●2.1Fundamental Geology基础地质
地质学在石油勘探开发过程中扮演了重要的角色。基础地质学涵盖了地球、岩石、沉积岩等基本的地质学知识。
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●2.2Origin of Oil and Gas 油气的生成
石油到底是如何形成的?至今人们没有定论。石油的成因理论包括无机成因说、有机成因说和成因二元论。石油是如何从有机物逐渐变成碳氢化合物的呢?
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●2.3Reservoir Traps 油气藏圈闭
油气藏圈闭是聚集油气的最小单元,包括生、储、盖三要素。常见的油气藏圈闭又有哪些类型呢?
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●2.4Exploration油气勘探
油气勘探,顾名思义即找油的过程。常用的勘探方法包括地质调查、地球物理勘探、钻探法等。中国老一辈的地质学家李四光、孙健初、潘钟祥等不言放弃,摘掉了中国“贫油国”的帽子。
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●2.5Exploration Well 打探井
钻探法是最常用的勘探方法之一。通过勘探井,人们可以更直接地获取地层的第一手资料如录井、测井和试油等。
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第三章Reservoir Engineering 油藏工程
油藏工程是一门以油层物理、油气层渗流力学为基础,从事油田开发设计和工程分析方法的综合性石油技术科学。它的任务是研究油藏(包括气藏)开发过程中油、气、水的运动规律和驱替机理,设计开采方案,拟定相应的工程措施,以求合理地提高开采速度和采收率。
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●3.1Porosity 孔隙度
孔隙度是油气藏两大基本属性之一。孔隙、裂缝、溶洞等微毛细管体系是油气的主要储集空间。
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●3.2Permeability 渗透率
只有孔隙度是不够的,孔隙必须相互连通。渗透率表征了流体通过岩石的难易程度。当有多相流体同时流动时,则需要绘制相对渗透率曲线。
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●3.3Development Plan 开发方案
油藏工程师的主要任务涉及:储量评估、油田开发方案设计和油藏管理等。
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●3.4Oil Recovery Methods 开采方法
油藏的开采过程按照不同的驱油机理,可以划分为一次采油、二次采油和三次采油。一次采油是利用天然能量驱油,二次采油是通过注水或注气、保持地层压力达到提高采收率的目的。
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●3.5EOR 提高采收率
提高采收率技术是21世纪石油工业最伟大的技术革命。以现有的理论技术与石油开采过程交叉融合,最大限度地提高原油的采收率。
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第四章Drilling Engineering 钻井工程
钻井过程是利用石油钻井设备从地面开始沿设计轨道钻穿多套地层到达预定目的层,形成油气采出或注入所需流体的稳定通道(即油气井),并在钻进过程中和完钻后,完成取心、录井、测井和测试工作,取得勘探、开发和钻井所需各种信息的系统工程。为了安全快速地完成一口井的钻井任务,施工前必须精心做好钻井及完井设计。
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●4.1Well Drilling 钻井工程
钻井就是建立油气从地下流动到地面的流动通道的过程。目前最常用的钻井方法即为旋转钻井法。
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●4.2Rotating System 旋转系统
旋转钻机是最常用的钻井设备。按照不同的钻头驱动方式,旋转系统可以分为转盘驱动、井下动力钻具驱动和顶部驱动。不同的钻头适用于不同硬度的地层。
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●4.3Mud System 泥浆循环系统
泥浆循环系统是通过循环井中的钻井液,清除井底的岩屑、清洗和冷却钻头,还能协助破岩、控制井底的压力。
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●4.4Well Control System 井控系统
井控系统是通过采用合理的程序和设备,防止发生井喷。井控是钻井现场HSE的重要内容。
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●4.5Basic Drilling Process 钻井过程
完整的钻井过程包括:钻前准备、钻进过程和完井过程三部分。井身结构的建立是分阶段进行的,每钻完一段井眼,就要下套管固井,以保证钻井过程的稳定性。
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●4.6Well Completion 完井过程
根据不同的油藏类型、地层特征等,选取合适的完井方法。射孔完井是最常用的完井方法之一。
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第五章Production Engineering 采油工程
通过勘探、钻井及试油后,具有工业开采价值的油气井就可以交付生产了。采油工程的基本任务就是在经济条件许可的情况下,最大限度地将地下原油开采到地面上来,并实现合理、高产、稳产。常用的采油方法有:气举采油、有杆泵采油及无杆泵采油等。海上油气开采与陆上采油又有所不同。
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●5.1Gas Lift 气举采油
气举采油就是当油井停喷后,为了使油井能够继续出油,利用高压压缩机人为的把天然气压入井下,使原油喷出地面的方法。
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●5.2Rod lift 有杆泵采油
有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。有杆泵采油具有结构简单、适应性强、维修管理方便、和寿命长的特点,是国内外应用最广泛的机械采油方式。
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●5.3Rodless Lift 无杆泵采油
无杆泵采油是指不用抽油杆柱传递能量,而是利用电缆或高压液体传递能量的抽油过程。常见的无杆泵设备包括:ESP、HPP和PCP等。
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●5.4Fracturing 压裂技术
压裂是一种常用的增产措施,它是通过人为地使地层产生裂缝,改善油在地下的流动环境,使油井产量增加,对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。
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●5.5Offshore Oil Production海洋采油
全球海洋油气资源丰富,海上油气资源开发早已成为热点。我国的海洋油气分布广泛,如渤海、东海及南海均有分布,且资源量巨大。但是海上油气开采具有其特殊性,其相关技术有待于进一步发展,以提高油田的发现成功率和原油的采收率,从而降低勘探开发成本。