【正文】 職業(yè)技能培訓(xùn)教程 初級(jí)工基礎(chǔ)知識(shí) 2020年 3月 目 錄 第一部分 初級(jí)工基礎(chǔ)知識(shí) 第一章采油地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí) 第二章油田開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí) 第三章采油工程基礎(chǔ)知識(shí) 第四章油水井站管理 第五章電工基礎(chǔ)知識(shí) 第六章常用工具、用具、量具 第七章安全生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí) 第一部分 初級(jí)工基礎(chǔ)知識(shí) 第一章采油地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí) 采油地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)是采油工認(rèn)識(shí)地下 (油藏油層 )，了解油田開發(fā)基礎(chǔ)，管理好油水井的必備基礎(chǔ)知識(shí)。本章重點(diǎn)介紹油氣藏的概念，油、氣、水的基本物性和特征等。 第一節(jié) 油氣藏及其油、氣、水 每一個(gè)剛接觸采油的人都會(huì)問這樣一個(gè)問題：油田采出的原油來自地下什么地方 ?在地下是什么樣子呢 ?這就是通常石油人所說的油藏。形象地說：每個(gè)油藏都是位于地下深淺不一、形狀和大小也不一樣的封閉空間；里面的原油也不是外行人所說的像個(gè)大水泡子，而是如同浸在豆腐里的水一樣浸在巖石 (如砂巖 )里的。圖 1—1—1為某油氣藏示意圖，有了以上的印象就好理解和掌握真正的油藏概念及含義了。 第一節(jié) 油氣藏及其油、氣、水 每一個(gè)剛接觸采油的人都會(huì)問這樣一個(gè)問題：油田采出的原油來自地下什么地方 ?在地下是什么樣子呢 ?這就是通常石油人所說的油藏。形象地說：每個(gè)油藏都是位于地下深淺不一、形狀和大小也不一樣的封閉空間；里面的原油也不是外行人所說的像個(gè)大水泡子，而是如同浸在豆腐里的水一樣浸在巖石 (如砂巖 )里的。圖 1—1—1為某油氣藏示意圖，有了以上的印象就好理解和掌握真正的油藏概念及含義了。 圖 1— 1— 1油氣藏示意圖 一、油氣藏概念及類型 (一 )油氣藏概念 油氣藏的地質(zhì)含義是，在同一圈閉內(nèi)具有同一壓力系統(tǒng)的油氣聚集。圈閉就是能夠使油氣聚集起來的場(chǎng)所，它具備聚集油氣的儲(chǔ)集層，阻止油氣逸散的蓋層、底層 (見圖 1—1—1)，以及阻止油氣向四周繼續(xù)運(yùn)移和擴(kuò)散的遮擋條件；同一壓力系統(tǒng)是指圈閉內(nèi)各點(diǎn)的壓力都可以向整個(gè)空間傳遞；所以圈閉容積 (場(chǎng)所 )的大小決定油氣藏的大小。 圈閉有三種類型，可參見圖 1—1—圖 1—1—圖 1—1—4所示來理解。 (1)構(gòu)造圈閉：由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使巖層發(fā)生變形和位移造成的圈閉叫構(gòu)造圈閉，包括背斜圈閉和斷層遮擋圈閉。 (2)地層遮擋圈閉：由于地層因素造成遮擋條件的圈閉。 (3)巖性遮擋圈閉：由于儲(chǔ)集層巖性改變或巖性連續(xù)性中斷而形成的圈閉。 (二 )油氣藏類型 圈閉中只聚集和儲(chǔ)存石油和水的叫油藏，圈閉中只聚集和儲(chǔ)存天然氣的叫氣藏。當(dāng)在采出的 1t石油中能分離出 1000m3以上的天然氣時(shí)，叫油氣藏。 油氣藏分三大類，即構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏、巖性油氣藏。 1．構(gòu)造油氣藏 構(gòu)造油氣藏是指油氣在構(gòu)造圈閉中的聚集，主要類型有背斜油氣藏、斷層遮擋油氣藏、裂縫性油氣藏、鹽丘油氣藏和向斜油氣藏，如圖 1—1—2所示。 2．地層油氣藏 地層油氣藏是指油氣在地層圈閉中的聚集，一般有地層不整合遮擋油氣藏、地層超覆遮擋油氣藏、剝蝕隆起油氣藏等，如圖 1— 1— 3所示。 3．巖性油氣藏 巖性油氣藏是指油氣在由于儲(chǔ)集層巖性的改變或巖性的連續(xù)性中斷而造成的巖性遮擋圈閉中的聚集，主要有巖性尖滅油氣藏、透鏡狀巖性油氣藏等，如圖 1—1—4所示。 由上述可知， (1)圈閉是油氣藏形成的基本條件之一，圈閉的類型決定著油氣藏的類型，圈閉的大小直接影響其中的油氣儲(chǔ)量。 (2)油氣藏是地層中油氣聚集的基本單位，是油氣在單一圈閉內(nèi)，具有獨(dú)立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一的油水界面的基本聚集。 二、油氣藏中油、氣、水的分布 油氣藏內(nèi)油、氣、水的分布具有一定律，如在單一背斜圈閉內(nèi)，由于重力分異用，油、氣、水的分布規(guī)律是氣在上，油居中，水在油氣下面，從而形成油氣界面及油水界面，如圖 1—1—5所示。 油、氣、水在油氣藏內(nèi)的分布特征在油田開發(fā)中常用以下術(shù)語進(jìn)行描述。 (一 )油氣邊界 (1)外含油邊界：油水界面與油層頂界的交線稱為外含油邊界，也叫含油邊界。 (2)內(nèi)含油邊界：油水界面與油層底界的交線稱為內(nèi)含油邊界，也叫含水邊界。 (3)氣頂邊界：油氣界面與油層頂面的交線稱為氣頂邊界。 (二 )含油面積 (1)含油氣面積：內(nèi) (外 )含油邊界所圈閉的面積，稱內(nèi) (外 )含油面積，外含油面積 也常叫含油面積，對(duì)油氣藏來講即為含油氣面積。 (2)含氣面積：氣頂圈閉的面積稱為含氣面積。對(duì)于純氣藏，則為氣水邊界所圈閉的面積。 (三 )油氣藏高度 (1)油藏高度：油水邊界到油藏最高點(diǎn)的高度，稱為油藏高度。當(dāng)有氣頂時(shí)，油藏高度即為油水接觸面與油氣接觸面之間的高度值。 (2)氣藏高度：氣藏高度是指油氣界面與油氣藏最高點(diǎn)的高度差。對(duì)于純氣藏，則為氣水界面與氣藏最高點(diǎn)的差。 (3)油氣藏高度：油藏高度與氣頂高度之和為油氣藏高度。 第二節(jié) 油、氣、水的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) 油氣藏中的油、氣、水實(shí)際就是通稱的石油、天然氣、油田水，學(xué)習(xí)和掌握它們的物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)采油工來說是非常重要的，無論是生產(chǎn)分析還是生產(chǎn)安全都離不開對(duì)它們的認(rèn)識(shí)。 一、石油的物理、化學(xué)性質(zhì) (一 )石油的物理性質(zhì) 石油是由各種碳?xì)浠衔锘旌隙傻囊环N可燃有機(jī)油狀液體。石油分天然石油和人造石油兩種。天然石油是從油氣田中開采出來的；人造石油是從煤或油頁巖中干餾出來的。石油在提煉以前稱為原油，從原油中可提煉出汽油、柴油、煤油及一系列石油產(chǎn)品。 石油一般呈棕黑色、深褐色、黑綠色等，也有無色透明的。石油有特殊的氣味，含硫化氫時(shí)有臭味，含芳香烴而有香味。 地層原油的物理性質(zhì)，直接影響原油在地下的儲(chǔ)存狀況和流動(dòng)性能。研究油田驅(qū)動(dòng)類型，確定油田開采方式，計(jì)算油田儲(chǔ)量，選擇油井工作制度等都必須有準(zhǔn)確的地層原油物性分析資料 (也叫高壓物性資料 )作為依據(jù)。分析地層原油的物理性質(zhì)，一般要取得以下幾個(gè)參數(shù)。 (1)飽和壓力：地層原油在壓力降低到開始脫氣時(shí)的壓力稱飽和壓力。原始飽和壓力是指油田開采初期，地層保持在原始狀況下測(cè)得的飽和壓力。一般所說的飽和壓力均是指原始飽和壓力。它是確定開發(fā)決策的依據(jù)之一。單位為兆帕(MPa)。 (2)溶解氣油比：在地層原始狀況下，單位重量 (或體積 )原油所溶解的天然氣量稱為 原始?xì)庥捅龋瑔挝皇橇⒎矫酌繃?(t／ m3)或立方米每立方米 (m3／ m3)。油井生產(chǎn)時(shí)，每采出 1t原油伴隨采出的天然氣量稱生產(chǎn)氣油比，單位是立方米每噸 (m3 ／ t)。 (3)原油密度和相對(duì)密度： 原油密度是指單位體積原油的質(zhì)量。單位是千克每立方米 (kg／ m3)。 原油的相對(duì)密度是指原油在 20℃ ， ． MPa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下脫氣原油的密度與溫度為 4℃ 時(shí)同樣體積純水密度之比值，為無因次量。 (4)原油粘度：石油在流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部分子之間產(chǎn)生的摩擦阻力稱為原油粘度，單位是毫帕秒 (mPas)。影響粘度的因素很多，在地層中的原油，由于溫度高、壓力高，且溶解有大量天然氣，所以粘度?。欢孛嬖蜏囟鹊?，溶解氣少，所以粘度比地層條件下大得多。如果原油粘度大于 50mPas， 20℃ 時(shí)相對(duì)密度大于 。 (5)原油凝固點(diǎn)：原油冷卻到失去流動(dòng)性時(shí)的溫度，叫做原油凝固點(diǎn)。凝固點(diǎn)在 40。 C以上的原油叫高凝油。 (6)原油體積系數(shù)：地層條件下單位體積原油與其在地面條件下脫氣后的體積之比值，稱為原油體積系數(shù)，為無因次量。原油體積系數(shù)是用來計(jì)算石油地質(zhì)儲(chǔ)量、注采比、地下虧空等主要開發(fā)指標(biāo)的換算系數(shù)，它的數(shù)值一般都大于 1。 (7)原油收縮率：地層原油采到地面后，天然氣逸出使體積縮小，收縮的體積占原體積的百分比稱為收縮率。 (8)原油壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝惑w積的地層原油的壓力每增加或減小 1Pa時(shí)，體積的變化率稱為壓縮系數(shù) (又稱壓縮率 )，單位是每帕或每兆帕 (Pa1或 MPa1)。 (二 )石油的化學(xué)性質(zhì) 石油主要由碳 (C)、氫 (H)元素組成，碳占 83％～ 87％，氫為 10％～ 14％，二者的 比值 (C／ H)一般在 ～ ；還有氧、氮和硫，但含量都不超過 1％，個(gè)別油田含硫量可達(dá) 3％～ 4％。 要說明的是，上述的各元素在原油中不是呈游離狀態(tài)，而是結(jié)合成不同的化合物而存在，多以烴類化合物為主，另外還有少量的含氧、硫、氮的非烴類化合物。 原油中烷烴的碳原子個(gè)數(shù)為 15～ 42時(shí)，呈固態(tài)的碳?xì)浠衔锓Q為蠟。原油中含蠟的百分?jǐn)?shù)稱為含蠟量。 膠質(zhì)是原油中相對(duì)分子質(zhì)量較大的烴類，并含有氧、氮、硫等雜質(zhì)。它溶解性較差，只能溶解于石油醚、苯、氯仿、乙醚和四氯化碳等有機(jī)溶劑中，能被硅膠吸附。石油蒸發(fā)或氧化后，膠質(zhì)成分增加。密度較小的石油一般含膠質(zhì) 4％～ 5％，而較重的石油膠質(zhì)含量可達(dá) 20％或更多。原油中所含膠質(zhì)的百分?jǐn)?shù)稱為膠質(zhì)含量。 原油中的瀝青質(zhì)為暗褐色至黑色的脆性物質(zhì)，含有碳、氫、氧、氮、硫等元素的高分子多環(huán)有機(jī)化合物，其相對(duì)分子質(zhì)量比膠質(zhì)大許多倍，不溶于石油醚或酒精，可溶于苯、三氯甲烷及二硫化碳，也可被硅膠吸附。原油中所含瀝青質(zhì)的百分?jǐn)?shù)稱為瀝青質(zhì)含量。 二、天然氣的物理、化學(xué)性質(zhì) (一 )天然氣的物理性質(zhì) 天然氣是以氣態(tài)碳?xì)浠衔餅橹鞯臍怏w組成的混合氣體。有的從獨(dú)立的氣藏中采出，有的是伴生在石油中被采出。 天然氣一般無色，有汽油味或硫化氫味，易燃燒。 天然氣的物理性質(zhì)主要由以下幾項(xiàng)參數(shù)描述。 (1)體積系數(shù)：氣體在油層條件下所占的體積與在標(biāo)準(zhǔn)狀況 (20℃ 和 MPa)下所占體積的比值，為無因次量，其值遠(yuǎn)小于 1。 (2)天然氣壓縮系數(shù)：是指壓力每變化 1MPa時(shí)氣體體積的變化率，單位是每帕或每兆帕 ((Pa1或 MPa1))。 (3)天然氣粘度：是天然氣流動(dòng)時(shí)氣體內(nèi)部分子問的摩擦阻力，單位是毫帕秒(mPa’s)。 (4)天然氣密度和相對(duì)密度：?jiǎn)挝惑w積氣體的質(zhì)量稱天然氣密度，單位是千克每立方米 kg／ m3)。相對(duì)密度則是指在某一壓力和溫度下的天然氣密度與在標(biāo)準(zhǔn)狀況下同體積干燥空氣的密度之比值，為無因次量。 (二 )天然氣的化學(xué)性質(zhì) 天然氣與石油相似，主要由碳、氫、硫、氮、氧及微量元素組成，也是以碳、氫為主，炭約占 65％～ 80％，氫約占 12%到 20 %。 天然氣的化合物主要有甲烷 (CH4)、乙烷 (C2O6。 )、丙烷 (C3H8)、丁烷、(C4H10)等重?zé)N，還有數(shù)量不等的二氧化碳 (CO2)、一氧化碳 (CO)、氫 (H2)、硫 (S)和氮 (N2)等。甲烷在天然氣中含量最多，占 42%到 98％。當(dāng)其含量超過 95％時(shí)，則稱為干氣；而乙烷以上的重?zé)N含量超過 5％時(shí)，稱為濕氣。干氣多產(chǎn)自純氣藏，而濕氣則多與石油伴生。 天然氣分析一般要進(jìn)行常見的以下幾個(gè)組分含量的分析，即甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、二氧化碳、硫化氫、氮?dú)夂鸵谎趸嫉取? 三、地層水 (油田水 )的物理、化學(xué)性質(zhì) 由于地層水在油藏中與油氣有密切聯(lián)系：所以它的存在狀態(tài)及物理、化學(xué)性質(zhì)都較復(fù) 雜，對(duì)油田開發(fā)有很大的影響；對(duì)采油工來說，這里只是簡(jiǎn)單介紹一下各油田有共性的、常 見類型地層水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分。 (一 )地層水狀態(tài) 地層水在巖石 (油層 )孔隙中呈油水 (氣 )混合狀態(tài)；油藏邊水和底水呈自由狀態(tài)。 (二 )地層水化學(xué)成分 地層水化學(xué)成分主要有： Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+陽離子和 C SO CO HCO3陰離子，各油田都是根據(jù)如表 i一 1一 i所列的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地層水的水型進(jìn)行分類。 實(shí)際各油田地層水水型通常有： CaCl2型 (氯化鈣型 )，又稱硬水，一般是封閉條件較好的油藏； NaHCO3型 (碳酸氫鈉型 )，又稱堿性水，也是油田常見的水型。 (三 )地層水的物理性質(zhì) (1)外觀顏色：地層水一般都帶有顏色，并視其化學(xué)組成而定，通常是透明較差，呈混濁狀。 (2)相對(duì)密度：是指單位地層水的密度與同條件下純水的密度比值，為無因次量，由于地層水溶有數(shù)量不等的鹽類，礦化度一般較高，故相對(duì)密度多大于 1，在 ～。 (3)粘度：地層水粘度一般比純水高，溫度對(duì)其影響較大，隨溫度升高粘度降低。 第二章油田開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 油田開發(fā)簡(jiǎn)介 一、油田開發(fā)的概念 油田開發(fā)就是企業(yè)根據(jù)石油市場(chǎng)對(duì)原油生產(chǎn)的需求，從油田實(shí)際情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，依據(jù)詳探成果和必要的生產(chǎn)性開發(fā)試驗(yàn)，在綜合研究的基礎(chǔ)上，對(duì)具有工業(yè)價(jià)值油田，制定出合理的開發(fā)方案，并對(duì)油田進(jìn)行建設(shè)和投產(chǎn)，使其按預(yù)定的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效率實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)至開發(fā)結(jié)束。 油田開發(fā)一般都包括三個(gè)階段： (1)準(zhǔn)備階段 ——開發(fā)