新生石油工程介紹

1、,,,,,,石油工程簡介,張 景 富,石油工程學院基本情況,石油工程學院學科專業(yè)現(xiàn)狀,油氣井工程專業(yè) 油氣田開發(fā)專業(yè) 油氣儲運專業(yè),國家級重點學科,省級重點學科,省級重點實驗室,博士后科研流動站,國家重點研究室,三個博士、碩士權授予點,石油工程的專業(yè)性質和培養(yǎng)目標,培養(yǎng)目標： 培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展的，具有工科基礎理論和石油工程專業(yè)知識，能在石油工程領域

2、從事油氣井工程和油氣田開發(fā)工程設計、工程施工與管理、應用研究與科技開發(fā)等方面工作，獲得工程師基本訓練的高級工程技術人才。,石油工程的專業(yè)性質及地位： 石油工程專業(yè)是石油工業(yè)中一個重要的綜合性的工程技術專業(yè)，是油氣田開發(fā)生產的核心專業(yè)。石油作為經濟建設中重要的支柱性產業(yè)，在國民經濟中具有重要的地位。石油工業(yè)是投入高、風險大、技術密集的產業(yè)。這就要求石油工程專業(yè)的畢業(yè)生應有理想、有道德、有文化、守紀律，熱愛社會主義祖國，熱愛石油事

3、業(yè)，具有為國家富強、民族振興而艱苦奮斗的精神；具有實事求是、獨立思考、勇于創(chuàng)新的科學精神。 從專業(yè)性質和專業(yè)面來看，石油工程專業(yè)基本上總攬了油田的開發(fā)與生產的全部技術及工程施工，是石油生產中最為重要的工作環(huán)節(jié)。 是培養(yǎng)能從事石油工程工程理論及技術研究、施工、施工管理等工作的高級技術人才的工科專業(yè)。,專業(yè)方向：油氣井工程、油氣田開發(fā)工程,石油工程專業(yè)是國家教委實施高校教育改革后，本著寬基礎、寬專業(yè)知識面，適應新世紀

4、對工程技術人員的要求而規(guī)劃出的本科專業(yè)，它的知識面涵概了原有的油氣井鉆井工程、油氣井采油工程、油氣田開發(fā)工程三個專業(yè)。,石油工程專業(yè),油氣井鉆井工程油氣井采油工程油氣田開發(fā)工程,,石油的生產過程：,勘探,,石油工程,,儲運,石油工程專業(yè)的基本內容,油氣井鉆井工程,鉆井工程的定義： 利用鉆機設備及破巖工具破碎地層形成井筒的工藝過程。,鉆井的目的和意義：,地質評價發(fā)現(xiàn)油氣藏開發(fā)油氣藏,,鉆井工程的工藝過程：,,,,

5、,,,定井位、設計井身軸線剖面,根據地質及油氣層特點或生產上的需要，確定井口位置及井底位置。根據井位及生產要求設計確定井身軸線剖面。,根據井眼軸線剖面的類型，所鉆的井可以分為：直井和定向井。,定向井,直井,,普通定向井：一個井場內僅有1口最大井斜角小于60°的定向井。斜直井：用斜直鉆機或斜井架完成，自井口開始井眼軌道一直是一段斜井段的定向井。大斜度井：最大井斜角在60° ~80°范圍內的定向井水平井

6、：最大井斜角大于或等于86° ，并保持這種井斜角鉆完一定長度段的井。 長曲率半徑：6° /30m 中曲率半徑：6° ~20° /30m水平井 中短曲率半徑：1° ~20° /30m 短曲率半徑：1° ~10°/

7、m 徑向水平井：k=∝ 叢式井：在一個井場內有計劃地鉆出兩口或兩口以上的定向井組，其中可含1口直井。多底井（分支井）：一個井口下面有兩個或兩個以上井底的定向井。,,定向井,水平井,叢式井,分支井及形式,分支井分級,,鉆進與洗井,陸上鉆機,海洋鉆井平臺,牙輪鉆頭,鉆進過程,鉆井液的洗井過程,泥漿池,環(huán)形空間,泥漿泵

8、,,高壓管線,水龍頭,鉆桿,鉆頭,,,,,,,,,接單根、起下鉆,接單根： 向鉆柱上連接一根鉆桿，以便繼續(xù)鉆進，使井深不斷加深,起下鉆：起鉆： 為了更換鉆頭，將井內鉆柱取出換下舊鉆頭。下鉆： 換上新鉆頭后，重新將鉆柱下入井內。,,固井、完井、其它作業(yè),固井,下套管注水泥,完井,完井方式完井井口裝置試油,,,其它作業(yè),事故處理巖屑錄井測井射孔酸化壓裂修井,,油氣井鉆井工程的

9、主要技術、理論內容,巖石與鉆頭井眼軌道設計與控制鉆井液優(yōu)選參數鉆井油氣井壓力預測與控制固井與完井特殊復雜井鉆井技術,鉆井技術理論主要內容：,涉及到的相關基礎學科和理論基礎：,巖石力學與巖石破碎學桿管柱力學流體力學膠體化學水泥化學優(yōu)化理論計算機技術,采油是指油層的原油流到井底采到地面所用的方法。,采油工程,油井生產過程： 地下流體的滲流； 垂直管流；

10、 水平管流； 對自噴井而言，還包括嘴流。,主要包括,流入動態(tài)舉升方法（有桿泵，潛油電泵…）油田注水增產增注措施（壓裂、酸化…）砂、蠟、水、稠（防砂、清蠟、控水、稠油）,地下流體的滲流及對油井產能的影響用油氣井流入動態(tài)描述流體在地下的滲流,油氣井流入動態(tài)： 在一定的油層壓力下，流體（油，氣，水）產量與相應的井底流壓的關系，反映了油藏向該井供油氣的能力。,,自噴采油,一、 自噴井生產系統(tǒng)中流體的流動規(guī)律,1

11、. 氣液混合物在油管中的流動規(guī)律,2. 氣液混合物通過油嘴的流動規(guī)律,涉及多相流理論，包括,二、 自噴井管理及分層開采,1. 自噴井管理,管好生產壓差-----手段；取全取準資料-----依據；保證油井正常生成--目的。,2. 自噴井分層開采,多管分層開采,單管分層開采,,有桿泵采油,有桿泵采油,游梁式有桿泵采油:其結構簡單、適應性強和壽命長,地面驅動螺桿泵采油,,系統(tǒng)組成： 三抽為主（ 抽油機，抽油桿，抽油泵）+ 輔

12、助裝置,游梁式有桿泵采油:,1.抽油機（主要是地面設備）,分類,游梁,無游梁,,特點： 支架在驢頭和曲柄連桿之間，上、下沖程時間相等。,,常規(guī)游梁式抽油機,減速箱在支架的前面，縮短了游梁的長度，減小了抽油機的規(guī)格尺寸，上、下沖程時間不等，從而降低了上沖程的v、a和動載荷及減速箱的 和需要的電機功率。,前置型游梁式抽油機,特點：,管式泵：是把外筒和襯套在地面組裝好后，接在油管下部先下入井內，然后投入固定閥，

13、最后把活塞接在抽油桿柱下端下入泵筒內。,桿式泵：是整個泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端，整體通過油管下入井內，由預先安裝在油管預定位置上的卡簧固定在油管上。,2. 抽油泵,3.光桿與抽油桿,光桿：聯(lián)接驢頭鋼絲繩與井下抽油桿，并同井口盤根盒配合密封井口。,普通型抽油桿：結構簡單、制造容易、成本低；直徑小，有利于在油管中上下運行。主要用于常規(guī)有桿泵抽油方式。玻璃纖維抽油桿：耐腐蝕，壽命長；重量輕，有利于降低抽油機懸點載荷和節(jié)約能量；彈性

14、模量小，可實現(xiàn)超沖程，有利于提高泵效。空心抽油桿：由空心圓管制成，成本較高，可用于熱油循環(huán)和熱電纜加熱等特殊抽油工藝，也可以通過空心通道向井內添加化學藥劑。適用于高含蠟、高凝固點的稠油井。,抽油桿：,,螺桿泵采油,螺桿泵是一種容積式泵，運動件（只有螺桿），沒有閥和復雜的流道。油流擾動少，使水力損失大大降低。 優(yōu)點：尺寸小，質量輕，制造容易，維修方便，運動部件少，排量均勻。 適用油井：在開采高粘含砂含氣的原油時

15、，螺桿泵具有獨特的優(yōu)勢。,中間——中間油管或中間電纜,驅動裝置井口裝置,電動液動機動,定子轉子,系統(tǒng)組成,地面——,地下——螺桿泵,,,,,全稱為電動潛油離心泵(簡稱電泵)，是重要的機械采油方法。 其原理是通過潛油電機帶動離心泵旋轉將井液舉升到地面，達到了采油的目的。潛油電泵可適用于井溫50~150℃、產液量在20~700m3/d 的油井中。優(yōu)點：揚程高、排量大、自動化程度、安裝方便和易于管理,潛油電泵采油,

16、系統(tǒng)組成,(1) 地面部分: 包括變壓器、控制屏、接線盒和特殊井口裝置等。(2) 中間部分: 主要有油管和電纜。(3) 井下部分: 主要有多級離心泵、油氣分離器、潛油電機和保護器。,,水力活塞泵采油,水力活塞泵是一種液壓傳動的無桿抽油設備。地面動力泵通過油管將動力液送到井下驅動油缸和換向閥，從而帶動抽油泵抽油工作。應用：稠油井和高含蠟井、深井和定向井，且效率較高。,系統(tǒng)組成及泵的工作原理井下部分是水力活塞泵的主要機組，它

17、由液動機、水力活塞泵和滑閥控制機構三個部件組成，起著抽油的主要作用； 地面部分由地面動力泵、各種控制閥及動力液處理設備等組成，起著供給和處理動力液的作用；中間部分有中心動力油管以及供原油和工作過的乏動力液一起返回到地面的專門通道。,,系統(tǒng)組成 地面部分、中間部分和井下部分 。地面部分和中間部分與水力活塞泵相同，所不同的是水力射流泵只能安裝成開式動力液循環(huán)系統(tǒng)。井下部分是射流泵，它是由噴嘴、喉管和擴散管三部分組成。,特點：

18、射流泵是一種特殊的水力泵，它沒有運動件，是靠動力液與地層流體之間的動量轉換實現(xiàn)抽油的。,射流泵采油,射流泵屬于水力泵，1852年由英國的James發(fā)明 本世紀50年代用于原油開采，70年代在國外得到普遍應用。近年來我國開始使用。,,氣舉采油法 : 當油井不能自噴時，除采用前面介紹的人工舉升方法外，還可以人為地把氣體(天然氣或空氣)壓入井底，使原油噴到地面的采油方法稱為~ 。優(yōu)點：設備比較簡單、管理調節(jié)較方便。在新井誘導油流及作

19、業(yè)井的排液方面氣舉也有其優(yōu)越性。缺點：需壓縮機和高壓管線，地面系統(tǒng)設備復雜，投資大，氣利用率低。,氣舉采油,,注水,注水是通過注入井將水注入油層，保持油層壓力，提高采油速度和采收率的一種措施。主要內容： 水質； 水處理措施； 分層注水工藝； 并對注聚合物工藝進行研究。,,油水井增產增注措施,定義：當地面高壓泵組將液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中時，在井底附近蹩起超過井壁附近地層的最小地

20、應力及巖石抗張強度的壓力后，即在地層中形成裂縫。隨帶有支撐劑的液體注入縫中，裂縫逐漸向前延伸，這樣，在地層中形成了具有一定長度、寬度及高度的填砂裂縫。,,水力壓裂,酸 化,酸化：是靠酸液的化學溶蝕作用以及向地層擠酸時的水力作用來提高地層滲透性能的工藝措施。酸化有兩種基本類型：1）常規(guī)酸化（孔隙酸化）：注酸壓力低于地層破裂壓力的酸化，簡稱酸化；酸液主要發(fā)揮其化學溶蝕作用，擴大與之接觸巖石的孔、縫、洞；2）酸化壓裂：注酸壓力高于油

21、(氣)層破裂壓力的酸化，簡稱酸壓；酸液將同時發(fā)揮化學作用和水力作用來擴大、延伸、壓開和溝通裂縫，形成延伸遠、流通能力高的油氣滲流通道。,砂、蠟、水、稠（防砂、清蠟、控水、稠油）節(jié)點分析,一、油藏工程的定義,定義1:油藏工程是一門從總體上來認識和改造油氣藏的技術學科?？傮w是指：一認識和分析組成油藏的各個部分的物理化學性質及其在油氣藏開采中的作用（靜態(tài)認識）；二是在油氣藏的開采過程中，油藏內部所發(fā)生的物理化學變化、機制，及其對油氣開采的影

22、響（動態(tài)認識）。它是一門高度綜合的學科，其最終的目標是提高經濟采收率。定義2:應用地球物理、地質、油層物理、滲流力學及采油工程方面的方法、成果、資料，對油藏的開發(fā)方案進行設計、調整、評價，以及應用有效的開采機理、驅替理論和工程方法來預測分析油藏的未來的開發(fā)動態(tài)，并根據這種預測結果提出相應的技術措施，以便獲得油藏最大的采收率。即回答三個問題：油藏如何開發(fā)、動態(tài)如何變化、如何開發(fā)的更好特點：對象不可見、涉及的學科多、不同的時期涉及的內

23、容側重點不同,油藏工程,從生產上講，是指為了最大限度提高油氣開采速度和最終采收率，對油藏所采取的各項開發(fā)設計和動態(tài)分析的總稱。主要包括：油氣田開發(fā)方案設計、油藏監(jiān)測技術、油藏動態(tài)分析和開發(fā)調整設計。 從學科上講，是指研究合理開發(fā)油氣藏的各項開發(fā)設計和動態(tài)分析原理和方法的一門學科。,油藏工程從不同角度出發(fā)，有不同的定義：,二、油藏工程的發(fā)展史－經歷了5個階段,第一階段：發(fā)展初期?；就接谑凸こ痰陌l(fā)展。 公元前5世紀

24、，波斯帝國開始挖掘油井。公元前1世紀，在中國的陜西、四川開始有氣井出現(xiàn)。石油工業(yè)的起點應該從1859年開始算起，在賓西法尼亞州開鉆的第一口井，井深21.2m。真正的石油工業(yè)開始階段20世紀（1930年前），油田的開發(fā)是以單獨的油井為一個單元，采用的是密井網的做法，井密度2公頃/井，比目前的要大，井的產量比較低。,第二階段：30年代－40年代 在油藏工程的指導之下，石油工程得到了發(fā)展，產量迅速提高，此時將整個油藏作為了一個整體。產

25、生了許多的油藏工程理論，如油藏驅動能量學說、地下流體力學、拉氏變換、富氏變換、穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流、達西定律（1856年法國的達西創(chuàng)立）、油層物理的方法（巖心分析、井底取樣、PVT試驗）、物質平衡方法、薛爾紹斯方程，從理論上對油田的開發(fā)有了一個指導。我國的玉門油田1939年8月投入了開發(fā)。,第三階段：40年代－50年代，發(fā)展階段全方面的進行了油田的開發(fā)和改造，采用人工補充地層能量的方法，注水、注氣、注汽開發(fā)。有了比較完善的油田開發(fā)理論，例

26、如蘇聯(lián)克雷洛夫《油田開發(fā)科學系統(tǒng)》、masket的《采油物理原理》、B-L驅油機理、物質平衡方程、各種經驗統(tǒng)計方法。,第四階段：60年代－70年代，現(xiàn)代化發(fā)展階段現(xiàn)代科學技術和管理概念普及。各種先進的技術得到應用，例如大型水力壓裂、定向井、計算機的應用。進一步發(fā)展的理論有油藏數值模擬的發(fā)展、EOR原理、油藏的經營管理。,第五階段：80年代以后至今，高新技術發(fā)展階段特點；采用各種的高新技術、信息技術、水平井等。石油工程日益與多種學科相

27、結合，發(fā)展了多種的開采方法：微生物采油、電法采油、激波采油、注化學劑采油等等方法，這些方法都有相應的理論支持。目前：世界范圍內的石油短缺，在中國更是如此。國內的油田陸續(xù)進入特高含水開發(fā)期間，新發(fā)現(xiàn)區(qū)塊日益減少，難度加大。水驅油藏的采出程度達到32%，還有2/3的儲量剩余在地下，迫切需要提高采收率的新技術。根據國民經濟發(fā)展預測，如果滿足8%的經濟發(fā)展需求，2010年的石油需求是2.6億噸，目前的產量為1.7億噸，缺口35%。油藏的合理

28、、科學開發(fā)、油藏的經營管理日益重要。這需要更科學的決策、更可行的開發(fā)方案、調整方案，所以需要油藏工程的更進一步的發(fā)展。,三、油藏工程研究的內容,研究內容：總體內容：探井評價、油藏評價、開發(fā)設計規(guī)劃、油田投產、油田的一次二次開發(fā)、動態(tài)的分析、開發(fā)調整、提高采收率。在本課程中設計到的內容：油田開發(fā)概論、注水開發(fā)指標計算、油藏的動態(tài)檢測、油藏動態(tài)分析等等。,四、油藏工程的內容體系,1、油田開發(fā)方案設計內容和方法   

29、;——開發(fā)方式選擇：驅動能量的利用與選擇   ——開發(fā)層系設計：同一井網下，不同油層的組合   ——開發(fā)井網設計：井網方式、井網密度   ——開發(fā)指標計算：在一定采油速度下，產量、注水、 含水變化，采出程度、采收率   ——開發(fā)調整設計：剩余油分布規(guī)律與特征、影響采收 率的因素，工藝措施、井網層系、開發(fā)方式調整等,四

30、、油藏工程的內容體系,2、油藏動態(tài)監(jiān)測原理與方法      ——試井分析原理與方法：均質油藏、雙重介質、 人工裂縫、水平井的試井      ——示蹤劑分析原理與方法     ——開發(fā)測井3、油藏開發(fā)動態(tài)分析      ——物質平衡方法

31、     ——經驗方法：水驅特征曲線法、產量遞減分析      ——油藏數值模擬,業(yè)務培養(yǎng)要求：本專業(yè)學生主要學習數學、物理、化學、力學、地質學、工程科學的基礎理論及石油工程有關的基本知識，受到石油工程方面的基本訓練，具有進行油氣田鉆井與完井、采油及油氣開發(fā)工程的設計、施工、管理以及初步的應用研究和科技開發(fā)的基本能力。 畢業(yè)生應獲得的知識和

32、能力：1.掌握數學、物理、化學、力學、地質學與石油工程有關的基本理論、基本知識；2.具有應用數學、地質學方法及系統(tǒng)的力學理論進行油氣田開發(fā)設計的基本能力；3.具有應用基礎理論和基本知識進行油氣鉆井工程設計的基本能力；4.具有一般鉆采工具和設備部件機械設計的初步能力；5.具有運用基礎理論分析和解決石油工程實際問題、進行技術革新和科學研究的初步能力；6.具有應用系統(tǒng)工程方法和現(xiàn)代經濟知識進行石油工程生產、經營與管理的初步能力；

33、7.掌握一門外語和計算機技術，外語達到國家四級水平，具有較強的外語和計算機應用能力。,專業(yè)培養(yǎng)計劃,主干課程：1.馬克思主義哲學原理 5.基礎外語 9.高級程序設計2.高等數學 6.油氣田開發(fā)地質 10.滲流力學3.大學物理 7.工程力學 11.工程流體力學 4.基礎化學

34、 8.油層物理 12.石油工程 修業(yè)年限：四年 授予學位：工學學士,石油工程專業(yè)學分分配,石油工程專業(yè)必修教學計劃,課 程 名 稱 總學時 學分數 開課學期馬克思主義哲學原理 54 3 二年級（7學期）馬克思主

35、義政治經濟學 40 2 二年級（5學期）鄧小平理論概論 70 4 二年級（8學期）毛澤東思想概論 36 2 二年級（6學期）

36、法律基礎 34 2 一年級（2學期）思想道德修養(yǎng) 51 3 一年級（1學期）形勢與政策 16

37、 1基礎外語 320 20 一、二年級（1~8學期）高等數學 160 10 一年級（1

38、~4學期）計算機文化基礎 48 3 一年級（1學期）C語言程序設計 72 4 一年級（3~4學期）計算機硬件技術基礎 64 4

39、 三年級（9~10學期）體育 128 4 一、二年級（1~8學期）大學物理 128 8 一、二年級（3~6學期）基礎化學 64

40、 4 一年級（1~2學期）,理論必修課：30門，2167 學時，128學分,課 程 名 稱 總學時 學分數 開課學期線性代數 32 2 二年級（7學期）畫法幾何及工程制圖 56

41、 3 一年級（1~2學期）電工與電子技術基礎 80 5 三年級（9~10學期）物理化學 48 3 二年級（7學期）工程力學

42、 86 5 二年級（5~6學期）機械設計基礎 52 3 二年級（8學期）地質學基礎 48 3 一年級（3~4學期）工

43、程流體力學 64 4 三年級（9學期）石油工程專業(yè)英語 96 6 三、四年級（11~14學期）石油工程 112 7

44、 三年級（11~12學期）提高采收率原理 32 2 四年級（13學期）油氣田開發(fā)地質基礎 48 3 三年級（10學期）油層物理 40

45、2 三年級（9學期）滲流力學 56 4 三年級（10學期）鉆井液膠體化學 32 2 四年級（13學期）,學分分配,課 程 名 稱 總學時

46、 學分數 開課學期物理實驗 48 3 二年級（1~4學期）石油工程實驗 32 2 三年級（11~12學期）文獻檢索 1周

47、 1 四年級（15學期）公益勞動 96 2軍訓及軍事理論 2周 2 一年級（1學期）認識實習 0.5周

48、0.5 一年級（短學期）金工實習 1.5周 1.5 一年級（短學期）地質實習 3周 3 一年

49、級（短學期）機械設計基礎課程設計II 1周 1 二年級（短學期）生產實習 4周 4 二年級（短學期）石油工程課程設計

50、 4周 4 三年級（短學期）畢業(yè)設計 13周 13 四年級（15~16學期）,石油工程專業(yè)必修教學計劃,實踐必修課：12門，37學分,石油工程專業(yè)選修教學計劃,課 程 名 稱 總學時 學分數

51、 開課學期技術經濟學概論 32 2 一年級（3學期）現(xiàn)代市場經濟學 32 2 二年級（5學期）現(xiàn)代企業(yè)管理 32 2 一年級（3學期）大學語文

52、 32 2 一年級（4學期）實用寫作 32 2 二年級（6學期）計算機綜合應用 48 3 二年級（5學期）計算方法

53、 40 2 三年級（11學期）概率論 32 2 三年級（10學期）數學

54、物理方程 48 3 三年級（10學期）地形物理測井 48 3 三年級（11~12學期）復變函數 32 2 三年級（10學期）工程熱力學

55、 32 2 三年級（9學期）復雜流體力學 32 2 三年級（10學期）大學物理 128 8 一、二年級（3~6學期） 基礎化學