第一章采氣工程

1、CQUSTCQUST采采 氣氣 工工 程程重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院授課對(duì)象：石應(yīng)本、轉(zhuǎn)本、升本05級(jí)總學(xué)時(shí)：56學(xué)時(shí)教師：曾慶恒聯(lián)系電話：65022330CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論 天然氣是指在不同地質(zhì)條件下生成、運(yùn)移，天然氣是指在不同地質(zhì)條件下生成、運(yùn)移， 并以一定壓力儲(chǔ)集在地并以一定壓力儲(chǔ)集在地下構(gòu)造中的氣體。下構(gòu)造中的氣體。我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)、開(kāi)采和利用石油及天然氣的我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)、開(kāi)采和利用石油及天然氣的國(guó)家之一。據(jù)史料記載，已有三千多年的歷史。早在周代國(guó)家之一。據(jù)史料記載，已有三千多年的歷史。早在周代(公元前公元前1122-770年間年間)的的上就有了上就有了

2、“上火下澤、火在水上，澤中有火上火下澤、火在水上，澤中有火”等記等記載，到了秦、漢時(shí)期，在今陜北、甘肅、四川等地區(qū)就已發(fā)現(xiàn)了石油和載，到了秦、漢時(shí)期，在今陜北、甘肅、四川等地區(qū)就已發(fā)現(xiàn)了石油和天然氣，并用來(lái)點(diǎn)燈照明、潤(rùn)滑、防腐和煮鹵熬鹽。天然氣，并用來(lái)點(diǎn)燈照明、潤(rùn)滑、防腐和煮鹵熬鹽。 四川自流井氣田的開(kāi)采已約有二千年歷史。據(jù)四川自流井氣田的開(kāi)采已約有二千年歷史。據(jù)上的史料上的史料記載，早在漢朝就在自流井發(fā)現(xiàn)了天然氣，宋末元初（十三世紀(jì)）已大記載，早在漢朝就在自流井發(fā)現(xiàn)了天然氣，宋末元初（十三世紀(jì)）已大規(guī)模開(kāi)采自流井的淺層天然氣。規(guī)模開(kāi)采自流井的淺層天然氣。我國(guó)天然氣開(kāi)采簡(jiǎn)史我國(guó)天然氣開(kāi)采簡(jiǎn)史

3、一CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論我國(guó)天然氣開(kāi)采簡(jiǎn)史我國(guó)天然氣開(kāi)采簡(jiǎn)史 一 自貢鹽井沖擊式頓銼鉆鑿技術(shù)是中國(guó)和世界鉆鑿井技術(shù)的杰出代表，公元1835年，世界第一口超千米深井燊海井（1001.42米），是世界鉆井史上的里程碑，是中國(guó)古代繼“四大發(fā)明”后的第五大發(fā)明。 CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論天然氣將成為天然氣將成為21世紀(jì)主要能源世紀(jì)主要能源 二二1.世界油氣資源情況世界油氣資源情況天然氣作為一次能源具有三大優(yōu)勢(shì)：天然氣作為一次能源具有三大優(yōu)勢(shì)：第一、高效。以發(fā)電為例：絕大部分燃煤機(jī)組發(fā)電效率為30%左右，天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效

4、率高達(dá)60%；目前技術(shù)，最高能源利用效率可達(dá)80%以上。第二、潔凈。天然氣的主要成份為甲烷， CO2的總排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃煤，也小于燃燒液化石油氣。 第三、方便。 CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論世界油氣資源情況表世界油氣資源情況表天然氣將成為天然氣將成為21世紀(jì)主要能源世紀(jì)主要能源 二二地區(qū)地區(qū)/國(guó)家國(guó)家 石油資源總數(shù)石油資源總數(shù)(bbl) 原油原油(億億t) 天然氣資源總數(shù)天然氣資源總數(shù)(tcf) 天然氣天然氣(萬(wàn)億萬(wàn)億m 3 ) 北美北美 401.4 549.9 2151.9 60.9 歐洲歐洲 89.5 122.6 756.9 21.4 非洲非洲 170.7 233.8 746

5、.6 21.1 中東中東 899.2 1231.8 2585.7 73.2 亞太亞太 170.6 233.7 936.1 26.5 中國(guó) 83.7 114.7 227 6.4 全世界全世界 2272.5 3113.0 11567.6 327.4 CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論天然氣將成為天然氣將成為21世紀(jì)主要能源世紀(jì)主要能源 二v 2006年，俄羅斯、伊朗、卡塔爾三國(guó)的天然氣儲(chǔ)量加起來(lái)是年，俄羅斯、伊朗、卡塔爾三國(guó)的天然氣儲(chǔ)量加起來(lái)是100萬(wàn)億立萬(wàn)億立方米，占全世界的方米，占全世界的57.6%。俄羅斯的儲(chǔ)量高達(dá)。俄羅斯的儲(chǔ)量高達(dá)47.65萬(wàn)億立方米，遙遙萬(wàn)億立方米，遙遙領(lǐng)先；伊朗

6、領(lǐng)先；伊朗28.13萬(wàn)億立方米，卡塔爾萬(wàn)億立方米，卡塔爾25.36萬(wàn)億立方米。其他國(guó)家的儲(chǔ)萬(wàn)億立方米。其他國(guó)家的儲(chǔ)量都不到量都不到10萬(wàn)億立方米。萬(wàn)億立方米。v 2006年全球天然氣總產(chǎn)量年全球天然氣總產(chǎn)量28653億立方米，其中，年產(chǎn)天然氣億立方米，其中，年產(chǎn)天然氣1000億億立方米以上的是俄羅斯（立方米以上的是俄羅斯（6415億立方米）、美國(guó)（億立方米）、美國(guó)（5477億立方米）、億立方米）、加拿大（加拿大（1715億立方米），三國(guó)占全球總產(chǎn)量的億立方米），三國(guó)占全球總產(chǎn)量的48%。v 2006年底，全球天然氣的儲(chǔ)采比達(dá)年底，全球天然氣的儲(chǔ)采比達(dá)61.7。那就是說(shuō)，即便今后再?zèng)]有。那就是說(shuō)

7、，即便今后再?zèng)]有一點(diǎn)新儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的儲(chǔ)量也可以開(kāi)采一點(diǎn)新儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的儲(chǔ)量也可以開(kāi)采62年。因此，天然氣增加產(chǎn)年。因此，天然氣增加產(chǎn)量的余地很大。今后量的余地很大。今后1020年，全球天然氣產(chǎn)量的增長(zhǎng)會(huì)高于石油。年，全球天然氣產(chǎn)量的增長(zhǎng)會(huì)高于石油。 CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論內(nèi)蒙古蘇里格氣田：內(nèi)蒙古蘇里格氣田：目前國(guó)內(nèi)最大的氣田，已探明儲(chǔ)量5336億立方米；普光氣田：普光氣田：排名第二，也是國(guó)內(nèi)最大的海相氣田，已探明儲(chǔ)量3560億立方米。龍崗氣田：龍崗氣田： “保守估計(jì)也要超過(guò)3000億立方米，不保守的話就是5000億，甚至能達(dá)到1萬(wàn)億立方米，那就相當(dāng)于10億噸的石油儲(chǔ)量，

8、到時(shí)候又是一個(gè)驚喜。” 塔里木：塔里木：已累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量八千四百億立方米。西南油氣田分公司：2003年天然氣產(chǎn)量突破90億立方米達(dá)91.88億立方米，占全國(guó)天然氣總產(chǎn)量的26.9，是我國(guó)天然氣最大生產(chǎn)企業(yè)。 天然氣將成為天然氣將成為21世紀(jì)主要能源世紀(jì)主要能源 二CQUSTCQUST第一章第一章 概論概論天然氣將成為天然氣將成為21世紀(jì)主要能源世紀(jì)主要能源 二2.世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)2007年全球能源消費(fèi)總量為110.993億噸油當(dāng)量，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油平均占35.6%（比2006年35.8%下降0.2%）、天然氣平均占25.6%（比2006年23.7%上升1.9%），煤炭平均占28.

9、6%（比2006年28.4%上升0.2%），核能平均占5.6%，水力平均占6.4%。世界主要能源消費(fèi)國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油一般仍占38%左右，天然氣一般占23%左右。中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油所占比例2007年20.8%，天然氣所占比例2007年3.3%，所占比例仍均低于世界平均水平和主要能源消費(fèi)國(guó)的一般水平。 CQUSTCQUST三、采氣工程的現(xiàn)狀和發(fā)展三、采氣工程的現(xiàn)狀和發(fā)展我國(guó)陸地和海洋大陸沉積巖面積為我國(guó)陸地和海洋大陸沉積巖面積為449.1449.110104 4kmkm2 2，共發(fā)育有，共發(fā)育有280280多個(gè)中、新多個(gè)中、新生界沉積盆地和古生界沉積巖分布區(qū)。生界沉積盆地和古生界沉積

10、巖分布區(qū)。 儲(chǔ)采狀況大幅度改善，為氣田開(kāi)發(fā)及儲(chǔ)采狀況大幅度改善，為氣田開(kāi)發(fā)及上產(chǎn)提供了物質(zhì)條件。上產(chǎn)提供了物質(zhì)條件。 未動(dòng)用儲(chǔ)量中，中西部地區(qū)有較大發(fā)未動(dòng)用儲(chǔ)量中，中西部地區(qū)有較大發(fā)展?jié)摿?。展?jié)摿Α?1天然氣資源現(xiàn)狀天然氣資源現(xiàn)狀CQUSTCQUST三、采氣工程的現(xiàn)狀和發(fā)展三、采氣工程的現(xiàn)狀和發(fā)展2 2天然氣的發(fā)展情況天然氣的發(fā)展情況 全國(guó)天然氣地質(zhì)資源總量為38萬(wàn)億立方米，預(yù)計(jì)天然氣可采資源量約10.5萬(wàn)億m3。到目前為止，累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量2.3萬(wàn)億立方米，探明可采儲(chǔ)量1.48萬(wàn)億m3，可采資源探明程度僅為14%，我國(guó)天然氣勘探仍處于勘探初期階段。在全國(guó)形成四川、鄂爾多斯、塔里木和海域

11、四個(gè)累計(jì)探明儲(chǔ)量在萬(wàn)億m3以上、年產(chǎn)量在100億m3以上的天然氣生產(chǎn)基地。中國(guó)石油西南油氣田分公司現(xiàn)有的6000多億 m3探明儲(chǔ)量，低滲透儲(chǔ)量較大。蘇里格大氣田,迄今規(guī)模最大的天然氣田，預(yù)計(jì)近期探明儲(chǔ)量在7000億m3以上, 在內(nèi)蒙古伊克昭盟發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)慶氣田天然氣儲(chǔ)量累計(jì)達(dá)到1.18萬(wàn)億m3。 一批區(qū)域性管網(wǎng)建成，為市場(chǎng)開(kāi)拓奠定了一定基礎(chǔ)。 天然氣開(kāi)發(fā)已形成系列配套技術(shù)。 中國(guó)天然氣開(kāi)發(fā)形式大好。CQUSTCQUST四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)1我國(guó)天然氣技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 采氣工程的基本特點(diǎn)：采氣工程的基本特點(diǎn)： 地質(zhì)和儲(chǔ)集層的特殊性：地質(zhì)和儲(chǔ)集層的

12、特殊性：天然氣儲(chǔ)層大多屬中低滲透層，聯(lián)通性差、水敏酸敏現(xiàn)象嚴(yán)重（美、俄高孔、高滲）；中、小型氣田多（地質(zhì)儲(chǔ)量大于300億方幾個(gè)，美俄上萬(wàn)億），埋藏深度大（一萬(wàn)米）；氣藏普遍產(chǎn)水。 氣藏產(chǎn)水的危害性：氣藏產(chǎn)水的危害性：采氣工程與采油工程開(kāi)采方式差異較大；采氣以衰竭式開(kāi)采，開(kāi)采速度和最終采收率較高；產(chǎn)水后，大大降低一次采收率（風(fēng)險(xiǎn)性、艱巨性）。 流體性質(zhì)的高腐蝕性：流體性質(zhì)的高腐蝕性：天然氣富含硫化氫、二氧化碳；地層水含氯離子。 天然氣的可爆性和高壓的危害性：天然氣的可爆性和高壓的危害性：地層壓力、井口壓力高；天然氣爆炸危險(xiǎn)。 CQUSTCQUST四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)四、天然氣

13、工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)2.2.世界天然氣技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)世界天然氣技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 世界油氣田開(kāi)發(fā)科技的發(fā)展主要圍繞著兩個(gè)基本點(diǎn)：一是降低成本提高效益，二是有效開(kāi)采邊、老、低、難儲(chǔ)量，即增加可采儲(chǔ)量、提高采收率。完井工藝技術(shù)完井工藝技術(shù)（1）欠平衡完井技術(shù)欠平衡完井技術(shù)目前，世界上已有20多個(gè)國(guó)家在有條件的地層試用欠平衡鉆井開(kāi)發(fā)低壓、低滲和低產(chǎn)氣藏，欠平衡鉆井井?dāng)?shù)達(dá)到7000口以上/年，其單井產(chǎn)量可大常規(guī)鉆井的210倍。（2）高含硫氣井的完井技術(shù)高含硫氣井的完井技術(shù)對(duì)開(kāi)發(fā)含有大量硫化氫、二氧化碳的氣井，完井設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮選材和防腐，地面控制和井下安全閥的安全性、井下封隔器和緩蝕劑的注入系統(tǒng)。主

14、要體現(xiàn)在：主要體現(xiàn)在：CQUSTCQUST四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)3.3.多層開(kāi)采完井技術(shù)多層開(kāi)采完井技術(shù) 目前美國(guó)、加拿大多層開(kāi)采以單管分采為主，一般一口井分采23層， 前蘇聯(lián)以發(fā)展多管分采為主，一般一口井也是分采23層。國(guó)內(nèi)長(zhǎng)慶氣田、塔里木油田、南海油田已開(kāi)展了單管和雙管分層開(kāi)采的工藝技術(shù)，并取得顯著的效果。4.4.智能完井技術(shù)智能完井技術(shù) 目前，有單井的水力控制閥，井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)，地面控制與數(shù)據(jù)連接無(wú)級(jí)控制閥。該技術(shù)能夠收集整個(gè)井筒內(nèi)間隔分布的溫度、壓力、流量、位移、時(shí)間等眾多傳感器信息系統(tǒng)，根據(jù)各個(gè)層段生產(chǎn)指數(shù)的變

15、化判斷和確定節(jié)流生產(chǎn)井段的效果。CQUSTCQUST四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)壓裂酸化技術(shù)壓裂酸化技術(shù) 由上世紀(jì)60年代的以解堵和增產(chǎn)為目的的水力壓裂發(fā)展到目前的開(kāi)采壓裂、立體壓裂，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益和最終采收率。 在此發(fā)展過(guò)程中，由于壓裂設(shè)計(jì)、壓裂液和添加劑、支撐劑、壓裂設(shè)備和監(jiān)測(cè)儀器以及裂縫監(jiān)測(cè)等方面的迅速發(fā)展，使水力壓裂技術(shù)在縫高控制技術(shù)、高滲層防砂壓裂、端部脫砂壓裂、大砂量多級(jí)壓裂、深穿透壓裂、分層壓裂和重復(fù)壓裂等方面都取得了較大的突破。 目前，國(guó)外中、高滲層端部脫砂壓裂技術(shù)普遍應(yīng)用；深井超深井壓裂技術(shù)、泡沫壓裂技術(shù)、純二氧化碳?jí)毫?/p>

16、技術(shù)得到發(fā)展；適應(yīng)不同地層特征和壓裂工藝要求得水基、泡沫、油基和乳化壓裂液及添加劑形成系列壓裂設(shè)備已擁有3000型壓裂車、地應(yīng)力方位測(cè)試設(shè)備等；擁有全三維裂縫模擬軟件；天然裂縫性油氣藏中水力裂縫的擴(kuò)展及延伸機(jī)理研究繼續(xù)深入，并比著手研究宏觀各項(xiàng)同性地層中水力裂縫的擴(kuò)展問(wèn)題。 CQUSTCQUST四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)排水采氣工藝技術(shù)排水采氣工藝技術(shù) 國(guó)外隨著對(duì)水驅(qū)氣機(jī)理的試驗(yàn)與研究，單井排水采氣工藝除發(fā)展了氣舉、機(jī)抽、電潛泵等多種成套技術(shù)，已廣泛應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益外，同時(shí)還進(jìn)行了排水采氣工藝技術(shù)與裝備、井下作業(yè)、修井技術(shù)的系列

17、配套研究；進(jìn)行了連續(xù)油管在排水采氣中的應(yīng)用研究； 研究應(yīng)用了能提高氣井產(chǎn)量、降低操作和處理費(fèi)用的井下氣水分離、回注系統(tǒng)； 噴射氣舉、腔式氣舉、射流泵和氣舉組合開(kāi)采等新工藝、新技術(shù)； 開(kāi)發(fā)了可實(shí)施氣舉等各種用途的新型天然氣壓縮機(jī)組合氣舉閥； 耐高溫（232）、耐硫化氫腐蝕、防氣的大功率電潛泵和高抗腐蝕、高耐磨性的特制陶瓷射流泵，以及智能人工舉升配套裝備，使排水采氣工藝技術(shù)逐步向遙控、集中、高度自動(dòng)化、智能化舉升方向發(fā)展。CQUSTCQUST四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)四、天然氣工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展趨勢(shì)修井技術(shù)修井技術(shù) 目前國(guó)外在修井作業(yè)中，廣泛采用保護(hù)儲(chǔ)層的低密度、輕傷害修井液

18、和連續(xù)油管不壓井修井、過(guò)油管修井及第三代長(zhǎng)短沖程式液壓修經(jīng)濟(jì)部壓井修井工藝技術(shù)。 1.連續(xù)油管修井工藝技術(shù)及工具 2.視頻裝置、計(jì)算機(jī)等設(shè)備應(yīng)用 3.先進(jìn)的打撈工具 CQUSTCQUST五、本課程性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求五、本課程性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求 本課程名稱：采氣工程本課程名稱：采氣工程 教材名稱：天然氣工程教材名稱：天然氣工程 所謂采氣工程，就是在人為干預(yù)下，有目的地將天然氣從地下開(kāi)采到所謂采氣工程，就是在人為干預(yù)下，有目的地將天然氣從地下開(kāi)采到地面，并輸送到預(yù)定位置的工程地面，并輸送到預(yù)定位置的工程。 采氣工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而且具有鮮明特征：采氣工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而且具有鮮明特征： 系統(tǒng)的主體部分深埋底下，看不見(jiàn)、摸不著；系統(tǒng)的主體部分深埋底下，看不見(jiàn)、摸不著； 系統(tǒng)的介質(zhì)是流體，能夠自由流動(dòng)，是系統(tǒng)的介質(zhì)是流體，能夠自由流動(dòng)，是“活的活的”； 天然氣是不能再生、難于替代的寶貴資源，不允許重復(fù)實(shí)驗(yàn)；天然氣是不能再生、難于替代的寶貴資源，不允許重復(fù)實(shí)驗(yàn)； 采氣工程又是高投入、高產(chǎn)出的工程，因此要求決策科學(xué)合理采氣工程又是高投入、高產(chǎn)出的工程，因此要求決策科學(xué)合理 。CQUSTCQUST五、本課程性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求五、本課程性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求1.1.采氣工程主要任務(wù)：采氣工程主要任務(wù)：（1）針對(duì)氣藏