石油工业概论

第一章绪论石油（原油，crudeoil）：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物及其衍生物组成的呈液态可燃有机矿产，是多种有机化合物组成的混合物。天然气（gas）狭义上:（即石油工业中）是指存在于地壳岩石孔隙（孔、洞、缝）天然生成的以烃类为主的可燃气体。石油和天然气用途？①燃料：所有交通工具，现代武器之必须——汽油、煤油、柴油、燃料等，可作为汽车、火车、坦克、飞机、船只、锅炉及原子弹、导弹、卫星、宇宙飞行器燃料。②润滑油料：从钟表到航天飞机——耐高温、高压、高真空、抗辐射、抗腐蚀、抗氧化的润滑油。③化工原料：乙烯，丙烯，苯，二甲苯，甲苯…染料、农药、医药、合成材料、合成氨……什么是石油工业？石油工业——是从事石油勘探、石油开发和石油加工的能源和基础原材料生产部门。它是一个高风险、高投入、高技术密集的行业。包括两个方面：1、原油勘探与生产（上游）2、石油炼制与石油化工（下游）中国目前从事石油勘探开发及石油化工的企业主要有:1、中国石油天然气集团公司（简称中石油，CNPC）ChinaNationalPetroleumCorporation2、中国石油化工集团公司（简称中石化,Sinopec）ChinaPetroleumandChemicalCorporation3、中国海洋石油总公司（简称中海油,CNOOC）ChinaNationalOffshoreOilCorporation4、中国中化集团公司（简称中化集团，SINOCHEM）SINOCHEMCorporation松辽盆地松基3井获得了工业油流，大庆油田发现。第二章地球科学概论地温梯度：深度每增加100米升高的温度称为地温梯度地球的内部圈层（两个面三个层）：两个面：（1）莫霍面——地表以下数公里～40km±，纵波（P波）穿越该界面Vp=6～7km/s→8.1km/s。（南斯拉夫学者莫霍洛维奇（Mohorovicic）于1909年首先发现，因此被称为“莫霍洛维奇面”，简称“莫霍面”。其上为地壳、其下为地幔。（2）古登堡面——地下2900km深度。横波（S波）穿越该界面时消失，纵波可通过。（美国地球物理学家古登堡以最早（1914年）研究该界面而命名。其上为地幔，其下为地核。三个层：地壳、地幔、地核Ps：大陆地壳上层为硅铝层，下层为硅镁层，分界面为康拉德面构造运动的概念：构造运动——指由地球内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的机械运动。我们现今研究的内容和深度只限定是在地壳深度范围内。地质构造类型：（1）水平构造（2）单斜构造岩层产状三要素：走向、倾向、倾角褶皱构造定义：褶皱——岩层在构造运动作用下所产生的一系列弯曲。褶皱的几何要素：•核部——褶皱岩层的中心。•翼部——褶皱岩层的核部的两翼。•枢纽——岩层褶皱面上最大弯曲点连线。•轴面——褶皱内各相邻褶皱面上枢纽联成的面。褶皱的基本形态•背斜（anticline）是岩层向上拱的弯曲，形成中心部分为较老岩层，两侧岩层依次变新；•向斜（syncline）是岩层向下的弯曲，中心部分是较新岩层，两侧部分岩层依次变老。图示：断裂构造定义：断裂构造——岩石受到外力作用发生破裂的现象（包括节理和断层）。断裂构造的类型■节理——岩石破裂后没有明显位移的断裂。■断层——岩石断裂后，两侧岩石发生显著的相对位移。形态：①正断层——上盘相对下降，下盘相对上升。②逆断层——上盘相对上升，下盘相对下降。③平移（推）断层——断层两侧岩块，沿着断层面走向的水平方向相对移动的断层。图示：矿物硬度鉴定标准：1滑石、2石膏、3方解石、4萤石、5磷灰石、6长石、7石英、8黄玉、9刚玉、10金刚石Ps：指甲硬度2.5小刀硬度5.5岩石的三种类型：岩浆岩、沉积岩、变质岩三种岩石相互转化：地层定义：地层：地壳中具一定层位的一层或一组岩石。地层可以是固结的岩石，也可是没有固结的堆积物，包括沉积岩、火山岩和变质岩。地层层底律：沉积岩是按先后顺序一层层地依次沉积下来的，因此正常的地层是老的在下，新的再上（即下老上新），这是确定地层新老顺序的一般规律。地质年代单位和年代地层单位：地质年代单位宙代纪世期时年代地层单位宇界系统阶带中生代包括：白垩纪、侏罗纪、三叠纪化石定义：化石是保存在地质历史时期的岩层或沉积物中的生物遗体和遗迹。第三章石油的生成石油成因学派：油气的无机成因学说：无机物在高温、高压条件下，转化为油气。包括：1碳化说、2宇宙说、3岩浆说有机成因学说：沉积有机质在特定的地质、还原环境中，在细菌、催化剂、温度、时间、放晚期成油说早期成油说有机成因说无机成因说生成油气的原始物质射性等各种作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质阶段陆续转化为石油和天然气。沉淀有机质的来源：低等水生动、植物为主—细菌、藻类最佳。干酪根的定义：生油母质，沉积岩中不溶于非氧化型酸、碱和非极性有机溶剂的分散沉积有机质。干酪根类型—化学分类据碳、氢、氧元素的组成，干酪根分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3种类型。类型Ⅰ型-腐泥型Ⅱ型-混合型Ⅲ型-腐殖型H/C1.1-1.61.1-1.350.7-1.1O/C0.06-0.160.08-0.20.1-0.25来源藻类、水生低等微体生物水生低等生物高等植物生油潜力大，主要生成石油和油页岩等潜力中等，主要生成石油和天然气潜力低，主要生成天然气有机质演化与成烃模式反射光下观察有机质可以划分为四种——①腐泥组（sapropelite）：主要包括无定形体和藻类体，是富氢组分。②壳质组（exinite）：主要来源于植物的孢子、角质、植物的表皮组织、树脂、蜡质等。包括孢子体、角质体、树脂体和木栓质体。是富氢组分。③镜质组（vitrinite）：是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形成的各种凝胶体。镜质体是富氧组分。④惰质组（inertinite）：是一种丝炭化组分。由木质纤维素经丝炭化作用而形成。属稳定的不活泼组分，富含氧。目前，测镜质组的反射率已经成为判断有机质成熟度的主要标志物质体反射率Ro：镜质体（在绿光中）的反射光强度对垂直入射光强度的百分比。生烃阶段及产物：1、生物化学生气阶段（未成熟阶段）产物：CH4（生物化学气）、CO2、H2O，干酪根、少量低熟油。2、催化生油气阶段（成熟阶段）产物：以低分子量液态烃为主，包括部分湿气，是液态石油形成的主要阶段。3、热裂解生湿气阶段（高成熟阶段）产物：甲烷及其同系物，低分子量正烷烃为主，湿气为主。4、深部高温生干气阶段（过成熟阶段）产物：甲烷（干气），固体沥青，次石墨。判断成熟度标志（个人认为）：温度、深度、作用、产物烃源岩（sourcerock）定义：烃源岩——能够生成油气，并能排出油气的岩石（油源岩，气源岩）。好的生油岩应有特征：暗色、细粒岩性、合适的厚度、比较大的面积、处在低能静水还原的环境、含有丰富的有机质、具适当的有机质类型和成熟度、有机质处在合适的转化阶段第四章石油的聚集和分布储集层概念：储集层：凡能够储存和渗滤流体的岩层。储集层的性质：孔隙性、渗透性。一般来说，有效孔隙度越大，渗透率也越高。影响碎屑岩储层储集物性的主要因素：①碎屑颗粒的矿物成分（石英砂岩好于长石砂岩）②碎屑颗粒的粒度及分选性：粗度越大，分选程度越好；孔隙度、渗透度越大③碎屑颗粒的磨圆度及排列方式：a碎屑颗粒磨圆度越好，碎屑岩储集物性越好；b排列方式越疏松，碎屑岩储集物性越好。④胶结物的性质及含量生储盖组合类型：①正常式生储盖组合；②侧变式生储盖组合；③顶生式生储盖组合；④自生、自储、自盖式生储盖组合油气运移的两个阶段及定义：1、初次运移:油气自烃源岩层向储集层或运载层(输导层)的运移；2、二次运移:油气进入储集层或运载层以后的一切运移圈闭的概念;圈闭：地下适合油气聚集的场所圈闭三要素：储集层、盖层、遮挡条件油气藏的概念:油气在单一圈闭中，具有独立压力系统和统一的油水界面的基本聚集。油气藏的成藏要素:√生→烃源岩---提供油气藏形成的物质基础；√储→储集层---油气储-渗的空间和通道；√盖→盖层---使储集层中的油气免于向上逸散的保护层；√圈→圈闭---油气聚集的地质场所；√运→运移---油气从分散到集中的聚集过程；√保→保存---使已形成的油气藏免遭破坏、得以保存至今。油气藏成藏的四个基本条件：一、具有充足的油气来源；二、具备有利的生储盖组合；三、具备有效的圈闭；四、具备必要的保存条件。第五章油气田勘探地震勘探定义：地震勘探是通过人工手段激发地震波，根据地震波在地下传播的特征来研究地下构造、地质体甚至其内流体的一种物探方法。钻探法的井类型及对应阶段：（1）地质井——盆地普查阶段（2）参数井（地层探井、区域探井）——油气区域勘探阶段（3）预探井——油气勘探的圈闭预探阶段（4）评价井——已获得工业性油气流的圈闭上（处于油藏评价阶段）钻时的定义：钻时——是指每钻进一定厚度的岩层所需要的时间钻井液用途：1、带动涡轮、冷却钻头钻具；2、携带岩屑；3、保护井壁，防止地层垮塌；4、平衡地层压力，防止井喷、井漏油气勘探的程序：1.区域勘探对盆地、坳陷等进行区域地质调查，选择性地进行普查和钻探，了解生、储、盖层组合并圈定有利含油气区带。2.圈闭预探对有利含油气区带进行地震普查和详查，查明圈闭分布并优选，钻预探井，发现油气藏（田）并初步了解油气藏（田）特征。3.油气藏评价勘探为科学有序、经济有效地投入正式开发，对已发现油气藏（田）进行地震详查，钻评价井，查明油气藏类型和产能特征，了解开采技术条件和开发经济价值，完成开发方案设计。储量的分类及含义：①探明地质储量：是指在油气藏评价阶段，经评价钻探证实油气藏（田）可提供开采并能获得经济效益后，估算求得的、确定性很大的地质储量，其相对误差不超过±20%。②控制地质储量：是指在圈闭预探阶段预探井获得工业油（气）流，并经过初步钻探认为可提供开采后，估算求得的、确定性较大的地质储量，其相对误差不超过±50%。③预测地质储量：是指在圈闭预探阶段预探井获得了油气流或综合解释有油气层存在时，对有进一步勘探价值的、可能存在的油（气）藏（田），估算求得的、确定性很低的地质储量。第六章井下钻具的组成及作用：①钻头：破碎岩石②钻铤：加重钻头压力，连接钻头和钻杆③钻杆：传递扭力和循环洗井液固井的定义：固井：在已打好的井眼内下入套管，并在套管与井壁之间注水泥封固的工作。固井的阶段：包括下套管和注水泥。固井的目的：封隔疏松、易塌、易漏等地层；封隔油、气、水层，防止互相窜通，形成油气通道；安装井口，控制油气流，以利于钻进和生产。采油方法含义：采油方法——指把流到井底的原油采到地面所用的方法。采油的类型：•自喷采油——依靠油藏本身的能量，使原油喷到地面；•机械采油——借助外界能量将原油采到地面（人工举升）最终采收率：第七章减压蒸馏的意义：人们用降低蒸馏塔压力的办法(如抽真空)，使原本400℃以上才能变成蒸汽的馏分，降低沸点，使之在400℃以前就可以蒸馏出来。轻质燃料油生产过程中两个重要工艺：1.裂化－热裂化、催化裂化、加氢裂化：通过加热升温，使长链烃类(重质油)断链裂成短链的烃类(轻质油)。2.催化重整：利用催化剂对烃类分子结构进行重新排列。旨在生产高辛烷值汽油、或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料，并副产大量氢气。汽油标号的含义：即实际汽油抗爆性与标准汽油的抗爆性的比值。标号越高，抗爆性能就越强。第八章油气集输系统的组成：1、联合站（集油站）：汇集到联合站的油井产出物含有水、砂、泥、有害气体等其他成分。必须经过一系列的物理化学处理过程，将油井产出物分离、净化成合格的气、油、水。联合站是油气加工的最后一道工序，相当一般意义上工厂的成品车间。其主要功能包括油气处理、污水处理、供注水、原油储存外输、原油稳定及轻烃回收等。2、中转站（接转站）：增加能量，便于运输3、计量间（站）：计量间是测量油井单井日产量的场所，是油田最基层的生产车间，它负责把8～15口油井的油气水计量，分别计量后再汇合到一条口径较大的管线里输往联合站。HSE概念：HSE是英文health、safety、environment的缩写，即健康、安全、环境。HSE也就是