《石油工程概论》
中国石油大学（北京）
一、综述题
1.阐述井身结构的主要内容，说出各内容所包括的具体知识，并画出基本的井深结构图。知识点提示：井深结构的主要内容包括套管的层次、各层套管下入深度、相应的钻头直径、套管外水泥返高等，请详细列出各内容所包含的具体内容，并画出简单的井深结构图。
答：井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。井身结构是钻井施工设计的基础。
（一）井身结构的组成及作用
井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。
1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管。其作用是保持井口附近的地表层。
2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管，一般为几十至几百米。下入后，用水泥浆固井返至地面。其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。
3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管，其层次由复杂层的多少而定。作用是封隔难以控制的复杂地层，保持钻井工作顺利进行。
4.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管。油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100～150米。其作用封隔油气水层，建立一条供长期开采油气的通道。
5.水泥返高：是指固井时，水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离
（二）相关名词及术语
1.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完成时钻头所钻井的最后位置之间的距离。
2.套管深度：从转盘上平面到套管鞋的深度。
3.人工井底：钻井或试油时，在套管内留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离。
4.水泥塞：从完钻井底至人工井底的水泥柱。
2002年12月29日，渤海四号平台在印尼SURABAYA海域KE38-1井的12-1/4”井眼钻进作业中，钻至井深4169ft。此时正好35柱钻杆钻完，划眼过程中各种参数正常。17:54停泵，开始接立柱，17:59分立柱接完后，井口两名钻工提出卡瓦。18:00开泵泵入稠泥浆，当地钻工KAREL在盖转盘钻杆防磨板时发生井喷，转盘小补芯和钻杆防磨板瞬时飞出，领班立即停泵，关闭上闸板防喷器，发出警报。观察套压，1400psi，钻杆压力0psi（钻具内有单流阀）。随后进行压井作业。于此同时，电器人员切掉钻台附近电源，机舱启动消防泵，平台进入井喷应急状态。经提高压井泥浆比重从8.5PPG至9.4PPG将井压住，恢复作业。
危害：某钻工的右手掌被飞出的转盘小补芯击伤。事故原因：
1、预计高渗地层提前500ft，未预测到存在高压层；
2、直至接立柱前的钻进中未发现任何井涌显示，使人员产生麻痹；
3、泥浆比重偏低，8.5至10.1PPG；
4、气测人员发现异常，但没有通知钻台和监督；
5、接立柱时由于停泵后，返出流量计被堆积岩屑垫高，不能回零，因此给溢流的判断造成失误。
6、转盘小补芯没有锁销,造成被强大的井喷流体顶出。
造成的危害：延误工期，并且某钻工的右手掌被飞出的转盘小补芯击伤。预防措施：
1、经常调校井口返出流量计，避免判断失误；
2、提高人员的井控意识，接立柱时安排专人观察井口返出，增强防范手段；
3、要求气测人员将钻井参数的异常变化及时通知钻台；
4、在平台范围内展开学习讨论，同时加强井喷应急程序的训练。
中国石油的二次开发是一项战略性的系统工程,是“油田开发史上的一场革命”,是近期主要任务之一。经初步研究,中国石油二次开发一期工程预计增加可采储量9.1亿吨。所谓油田二次开发,是指当油田按照传统方式开发基本达到极限状态或已接近弃置的条件时,采用全新的概念和新的“三重”技术路线,对老油田实施二次开发,重新构建油田新的开发体系,实施再开发,大幅度提高油田最终
采收率,最大限度地获取地下油气资源,并实现安全、环保、节能、高效开发。
简言之,二次开发的对象是“老油田”,条件是“传统的方式开发基本达到极限状态或已接近弃置的油田”,观念是“全新的”开发观念,中心工作是“重新构建油田新的开发体系”,目的是“大幅度提高油田最终采收率”,最大限度地获取地下油气资源,效果体现在“安全、环保、节能、高效开发”上。老油田二次开发的根本宗旨是建设“科技油田、绿色油田、和谐油田”,其思路也可以扩展到老气田上
二次开发与传统的开发相比，其最大变化和最大难点，就是要面对已开发了20年以上的老油田，而这些油田剩余油高度分散，油水关系及其复杂，总体上表现出“两低”、“双高”和“多井低产”的极难特点。要采用不同于传统的开发理念，才能走出油田开发的新路。
辽河、克拉玛依、玉门等油田“二次开发试点”的初步成果表明:二次开发可在老油田分批次逐步推广,是老油田再生的一条全新出路;二次开发可以创造可观的经济效益。初步预测中国石油二次开发一期工程可增加可采储量9.1亿吨(约合66.43亿桶),按油价80美元/桶计算,可实现产值41608亿元;按照2006年的纳税方法计算,可为国家创造税收18376亿元。
“二次开发”还可以从根本上改变目前老油田的开发面貌，提高采收率并创造巨大的经济价值，是当前中国石油油田开发的一项战略性的举措，同时，也是一项战略性的系统工程，对于中国经济的快速发展，实现“小康社会”目标，极具资源保障的战略意义。 老油田是个宝，老油田“焕发青春”是当今国际石油行业的热门课题，国外公司在老油田的投入约占开发投资的70％以上，以实现老油田的长时间可持续开发。老油田采收率超过70%已经不是神话，大庆油田、峡湾油田、克恩河油田已经接近证实。
石油工程学的基础是十九世纪九十年代在加利福尼亚建立的。当地聘用了一些地质学家来探查每口油井中产油区与水区之间的联系，目的是防止外部水进入产油区。从这时开始，人们认识到了在油田开发中应用技术的潜力。“美国采矿与冶金工程师学会”(AIME)于1914年成立了石油技术委员会。1957年，AIME改名为“美国采矿、冶金和石油工程师学会”。石油工程是对石油资源进行开发、使用、研究的一种系列工程，主要针对油气田的工程建设，如油气钻井工程、采
油工程、油藏工程等，下面就三大工程谈一下自己的认识。
一、对钻井工程的认识
钻井是石油工业的龙头，钻井工程是油气勘探开发的主要手段，钻井工程的实施对于油气勘探开发的成败起着决定性的作用。作为勘探开发的重要一环，合理的钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探成功率、发现油气田、提高产量、提高采收率，推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。
（一）石油钻井是指利用专业设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。
（二）从钻井发展过程来看，钻井方式主要有四种：人工掘井、人工冲击钻、机械顿钻、旋转钻。
（三）钻井施工工序主要包括：钻前施工、钻井施工、完井施工。
（四）钻井新技术主要包括：
1、定向井、水平井、大位移井技术；
2、分枝井技术；
3、深井、超深井、特超深井；
4、深海钻井；
5、欠平衡钻井技术；
6、小井眼钻井技术；
7、地质导向钻井技术；
8、挠性连续管钻井技术；
二、对采油工程的认识
采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。它所研究的是以提高油井产量和原油采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法及实施技术。
采油工程的任务是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施，使油、气流入井底，并高效率地将其举升到地面进行分离和计量，其目的是经济有效地提高油井产量和原油采收率。
采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式。采油方法分为自喷采油和人工举升采油。
自喷采油是利用油层本身的能量将原油举升到地面的方式。人工举升采油主要包括：气举采油、有杆泵采油和无杆泵采油气举采油是利用从地面向井筒注入高压气体，将原油举升至地面的一种人工举升方式，该方式主要适用于高产量的深井、油气比高的油井、定向井和水平井。有杆泵采油：由抽油机、抽油杆、抽油泵和其它附件组成。抽油机包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。其工作原理是：工作时动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄，带动曲柄低速旋转，曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动，挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动，把原油抽到地面。
无杆泵采油：电潜泵电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油设备。增产措施：水力压裂、酸化、酸化压裂。水力压裂是用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减少油气的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的目的；酸化是利用酸液溶解岩石中的所含盐类物质的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率，改善油气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施；酸化压裂是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀溶蚀产生的一定导流能力。
三、对油藏工程的认识
油藏工程的主要内容：研究油藏内流体性质和流体运动规律的方法。一般包括油层物理、油气层渗流力学、试井解释、数值模拟、油藏动态分析方法等。主要包括以下几个方面：开发方案设计、水驱油理论基础、开发动态分析、油藏动态监测与调整。最后，石油工程专业就业前景堪为乐观。石油作为一种重要的能源，可以说是现代经济的血液。我国是石油消费大国，同时又是世界排名第五的石油生产大国。石油工业作为一种基础工业，需要大量的技术人才。石油生产领域具有科技含量高、技术性强的特点。随着生产的发展和石油企业人员的不断更新，在石油生产管理与技术应用方面，将需要大量的具有较高科学文化素质和职业技能的高级技术应用型人才，所以我要学好石油工程各项技术，更好为我国油气田发展做出自己的贡献。
