(一)Origin of oil and Gas 石油和天然气的成因 Oil and gas result mostly from
石油和天然气大多是由缺氧环境下迅速被掩埋的死亡微生物生成的。这种环境氧气奇缺致使这些微生物无法分解。氧气的缺乏能够使那些死去的微生物保持它们的碳氢键——这是产生化石燃料的一种必要组分。由板块构造运动和大陆裂谷作用(变形)而新近演化形成的大洋盆地,正好为在缺氧水域的快速埋藏提供了合适环境。河流携带着丰富的有机残余物充填这些盆地。由于这些盆地的水循环受到局限,因此,它们的含氧量比开阔大洋更低。
Plate tectonics is also responsible
构块构造还形成了一个使有机质缓慢成熟演化成石油和天然气的“压力锅”。油气生成过程通常要经历数百万年,从而为在板块运动背景下油气的运移提供了时间。因为烃类化合物比水的浮力大,所以它们最终会竭力上升到地表。同时裂谷作用,板块之间的碰撞以及其它构造力可以将沉积盆地深处成熟的石油或者天然气释放出来,并在这些有机流体逸散到地表之前,将它们圈闭在油气藏中,我们称这些油气藏为油气田。 The same plate tectonics that
为缺氧条件下微生物的埋藏提供了空间和条件的板块构造运动同样对这些沉积盆地的后期地质演化起着重要作用。大陆漂移、俯冲(一个板块俯冲到另一板块之下的过程)以及和其它大陆的碰撞作用能使沼泽、河流三角洲和温带气候区(大部分有机质沉积的地方)恰巧演变成现今的极地和沙漠环境。
(二)Evolution of Petroleum Exploration Concepts and Techniques石油勘探概念和技术的演变 From the days of
从圣经里的诺亚时代到OPEC(石油输出国组织)时代,石油地质学家这一职业需要越来越多的技能,要求越来越高。早期石油都是人们满怀热情、乐观和冒险精神,在乡村信步游荡时发现的。一个大型的美国公司(匿名)曾聘用了一位首席地质学家,他的勘探哲学是在印弟安人古墓上进行钻探。另一个石油探寻者习惯于带上一顶旧帽子,然后在草原上骑马狂奔直至他的帽子掉落,并在他帽子落地的地方开始钻井。据历史记载,他是非常成功的(坎宁安——克雷格,1912)。“溪滨学”是最早的石油勘探工具之一,早期钻井工程师逐渐明白在河流底部钻井比山顶钻井更容易发现石油。由亨特创立的(1861)石油捕集的背斜理论可以解释这种现象。直至今日,背斜钻探一直是最成功的石油勘探概念之一。 Experience soon proved,
然而,经验很快证实,石油也能出现在偏离构造的地方。卡尔(1880)指出,宾夕法尼亚含油的海相韦南戈砂岩分布带反映的不是构造,而是古海岸线。因此,石油能赋存于地层圈闭和构造圈闭的勘探概念诞生了。地层圈闭是由积、侵蚀或储层内部的成岩作用的变化形成的。
Through the latter part of 19世纪末到20世纪初,石油勘探是以对背斜构造的地面绘图为依据。地层圈闭偶尔靠运气发现,或是通过地下绘图和对为检验构造异常体而进行钻井所得到的数据推断而来。不整齐和不规则的褶皱作用限制了地表绘图对地下构造推断的深度。20世纪20年代中期,当地震(反射)、重力和磁力方法都应用于石油勘探时,该问题才开始得以解决。
Pure geological exploration
20世纪上半叶,纯粹的地质勘探方法发展缓慢但稳步前行,石油勘探的主要应用之一是微体古生物学的发展。基于菊石等大化石的传统生特地层带不能够在地表下鉴定,因为钻井具有毁坏性作用。新的生物带不得不由微体化石来确定,微体化石带在地表由在化石带校准。20世纪50年代末0年代初的现代沉积环境研究,特别是在加维斯顿岛(德克萨斯州)、密西西比三角洲、巴哈马堤岸、荷兰瓦登海、阿拉伯湾的研究,为古沉积相及其解释提供了新的见角。这种新视野提高了预测储层几何形状、内部孔隙度和渗透率变化的能力。
The 1970s saw major 20世纪70年代,见证了两个前沿领域——地球物理学和地球化学的主要发展。计算机的出现带来了地震处理技术的巨大飞跃。地震学家不再对几速检波器记录苦思冥想,大量数据可以显示在连续的地震剖面上。地球物理学家首先将反射层位挑出来用鲜明的颜色标示,后来甚至地质淡定家也能这么做。随着技术的进步,地震测线变得越来越像地质剖面,直至地层学概念和环境概念直接应用于此。
In the 1980s increasing computing 20世纪80年代,计算机计算能力的提高促进了三维地震勘探技术的发展,这就使得地震剖面能够从任意方位进行显示,包括水平显示。因此,现在可以对许多油藏的几何形态直接成像。同样增强了的处理方法使得直接探测油气的存在成为可能。这些技术进步与先进的测井技术齐头并进。现今,可以测到矿物、孔隙度、井眼孔隙流体的测井曲线,以及钻井所穿过地层的图像。
(三)Exploration Methods勘探方法 In the early 1900s drillers
十九世纪初,钻探学家最终认识到石油存在于地下储集岩的微小孔隙中,并且聚焦在储集岩的圈闭中。根据所谓的背斜理论,石油聚焦在储集岩石中形成的大型上隆褶皱中。背斜构造通常可根据出露地面的岩层产状来识别。十九世纪初,油气就是通过对地表上识别的背斜和穹窿构造的绘图和钻探而发现的。 Geophysicists use three methods
地球物理学业家通过三种方法进行石油勘探:磁力、重力和地震勘探。在磁力勘探中,用磁力仪测定地球表面某一点的地球磁场强度。在重力勘探中,用重力测定仪或重力计测定某一点的地球重力场强度。磁力计和重力计用来确定地下隐藏的石油圈闭的位置。在地震勘探中,通过用爆炸物(如甘油炸药或重锤车)将声波传入地下。当声波向地下传播时,被地下的岩层反射回地面,称为反射波。反射波在地面可用检波器进行检测和记录,这此记录经过处理可以形成地下岩层的图像。地震勘探在海洋中也很有效。计算机可用来提高声波形成的地下图像的质量。
(四)Relationship of Pertroleum Geology„石油地质学和石油勘探、开发之间的关系 Geologists ,in contrast to some
与非地质学家相比,地质学家相信地质学的概念知识能够帮助寻找石油,并且通常认为石油地质学业和石油勘探是同义词,尽管它们不是同义的。关于 石油不是由沉积物中的有机质转化而来的理论已经引起了人们的注意。如果石油地质学家关于石油生成和运移的观点没有被接受,那么现行的石油勘探方法将需要进行大幅度的调整。
Some petroleum explorationists still
一些石油勘探家仍不承认他们需要地质学家的帮助进行石油勘探。1982年,一位德克萨斯州成功的石油勘探者声称不需要地质学家,因为当他的竞争对手在雇用了地质学家之后,结果只是增加了每桶原油的发现成本。南非国家石油公司在国家政府法律的强行规定下,对每种发现石油的方法必须进行验证,以便确认它们是找矿方法还是复杂的科学技术。这些例子都不是孤立的情况,人们一直在争论,使用随机钻井可能比采用科学原理更好地找到石油。 Petroleum geology is only one
石油地质学只是石油勘探和生产的一个方面。除去非典型的公司,现今的石油勘探需要掌握广泛专业技能的人员组成的综合团队。这些技能包括政治和社会知识,以便用于远景区块的并购。地球物理勘探为区块租赁以及后来的钻井建议提供原始数据。地质学概念应用于解释已采集的和处理的地球物理资料。一旦油井完钻,即需要对油气发现进行工程方面的评价。石油工程要考虑油田的储量,油藏中油气分布以及最有效的生产方式。因此,石油地质学位于一个连续的学科体系中,始于地球物理淡定、止于石油工程,但是在时间和主题上有交叉。
(五)Geophysical Methods of Exploration地球物理勘探方法
Petrobleum exploration and production
石油勘探和生产很大程度上与地球物理资料的地质解释密切相关,特别是在海上区域。石油地质学家需要非常熟悉地球物理学方法。多年来,在很多石油公司,通常隶属不同部门的地质和地球物理两个小组之间存在很大的交流障碍。而今,随着石油地球科学家这一新的群体的出现,他们既是半个地质学家,又是半个地球物理学业家,原有的两派分化现象在很大程度上已经消失。令人遗憾的是,在地球物理学领域,数学家、物理学家及计算机程序员(采集和处理地球物理资料)和那些应用地质学概念解释这些信息的人员之间又出现了新的分化。
The following account of geophysical
以下所述的石油勘探的地球物理方法有两个目的。一是寻求解释基本现象,二是展示现代地球物理学的技术奇迹。但它并不解释从基本现象到最终色彩鲜明的地球物理图像中所运用的神秘的数学和统计学技巧。该描述可能足以帮助油藏工程师了解发现油田及进行储量评估所用的图件。但是,对于石油地质学家而言,这只是个基础,还要接着学习一般的地球物理学的课程,尤其是地震解释的课程。
Three main geophysical methods
石油勘探中的三种主要的地球物理学方法是磁力勘探、重力勘探和地震勘探。前两种方法仅用于钻井之前的勘探阶段。地震勘探用于勘探和开发两个阶段,是目前这三种方法中最重要的方法。 (六)Shale Gas页岩气
Shale gas production,which had 自1821年起稳步增长的页岩气生产,在20世纪70年代末和80年代初的能源危机时期经历了一次复兴,并继续增长。美国页岩气生产由1992年的195Bcf(十亿立方英尺),增加到1995年的300 Bcf。 Extensive research has been
在页岩气勘探和生产领域已经开展了广泛的研究。现在已知页岩气的区域分布是由页岩层中有机质的数量、质量和成熟度水平来控制的。页岩气在粉砂岩地层或裂缝系统中局部聚集。粉砂岩地层通常出现在同沉积期的低洼地带,而常规油气勘探会特意避开这些地方。
Fracure systems may be
裂缝系统最有可能发育在背斜脊部地层拉张的地方,但是沿着区域断层和盆地枢纽线走向也有可能发育。可以通过遥感和地震勘探来确定这些裂缝的位置。常规的地震勘探不适用于确定低速含气页岩区域。特定的激发和地震资料的处理方法现在已经发展起来了。 Conventional drilling with a
因为泥浆的重量会迫使页岩气远离井筒,所以传统的泥浆钻井方法很难找到页岩气。这些页岩气可能逃逸到钻井泥浆里而被记录为“背景气体”,没有人想到这些气体会有商业价值。页岩气是由空气钻井发现的。只有应用了特殊的油井增产技术,才能进行页岩气生产。
(七)Petroleum System含油气系统 A petroleum system is defined
含油气系统可以定义为一个天然系统,该系统包括一套有效烃源岩和与之相关的所有石油和天然气,以及油气藏存在所必需的所有地质要素和地质作用。这一套曾经有效的烃源岩目前可能已不再有效或已排烃殆尽。这里的“油气”包括高浓度的:(1)在常规储集层、天然气水合物、致密储集层、裂缝性页岩和煤层中发现的热成因或生物成因气;(2)在自然界发现的疑析油、原油和沥青。“系统”一词指油气成藏的功能单元形成所需的相互依存的地质要素和地质作用。 The essential elements include
“基本要素”包括烃源岩、储集层、盖层和上覆岩系。“地质作用”包括圈闭的形成和油气的生成——运移——聚集。前三种基本要素的作用是显而易见的,但上覆岩系的作用比较难以捉摸,它不仅提供烃源岩热成熟必须的上覆条件,而且还对其下伏的运移通道和圈闭的几何形态产生很大的影响。这些基本要素和地质作用必须发生在一定的时间和空间,从而使烃源岩中的有机质转化为油气藏。含油气系统存在于具备这些基本要素和地质作用发生的地方。 (八)Offshore Development海上开发 Onshore development wells are
陆上开发井是按照各种不同类型的几何布局进行钻井的,井间距离取决于油藏的渗透率和每口井预期的泄油半径。然而,这个过程在海上不可行。目前海上使用不同类型的生产设备,包括浮标、轮船 、浮式采油平台和固定式采油平台。固定式生产平台用于水深约450米以内的区域,更深水域使用浮式生产设备。目前在水深达890米的地方已经实现了原油生产,在墨西哥湾的Mensa油田,已经计划实施水空1650米的生产系统。
Offshore petroleum production requires
海上石油生产需要具备在一个平台向四击钻多口井的能力。以前可以通过向井眼里放入一个钢楔或者“造斜器”的方法来造斜。现在使用电动钻头和先进的导航系统,可以按照要求控制钻井的任意走向。尽管这种技术在很大程度上是为了达到在一个海上平台上钻探多口井的目的,现在它却被重新引入陆上应用于水平钻井。水平井钻井可以穿透单个河道储集砂体,或可以穿越与断层相关的层面使之成为石油生产的天然渠道。水平井钻井已经得到广泛应用,如德克萨斯州的奥斯丁白垩层,这种岩石多孔隙但渗透率较低,水平钻井使得石油从与断层相关的裂缝系统中生产出来。
(九)Pressure of the Reservoir油藏的压力 For oil to move through the pores
油藏中原油的压力必须大于井底压力,原油才能流经储层岩石中的孔隙进入井底。只要维持这种压力差,原油及其伴生的溶解气就会源源不断地流入井筒。一部分游离气东水可能会随石油一起流入井筒。这些伴生流体的产出常常会减少井的产油量。石油通过岩石流向井筒的速度取决于油藏压力、井底压力、岩石的渗透率和原油的粘度。大部分石油将通过渗透率最高的层段流动,因为这些层段提供了流入井筒阻力最小的通道。这种情况在裂缝性储层中最为显著。几乎所有流体都通过裂缝流入井筒。同时,储层孔隙中的原油持续不断地补充到这些裂缝中。 As oil is removed from the rock
随着石油的开采,油藏的压力就会降低,如果没有天然水驱来维持压力,石油的产量就会降低。压力下降的速度会影响一定时间内从油藏中采出的原油总量。 (十)Oil Extracyion采油
In most cases the reservoir has
在大多数情况下,油藏有足够的压力,可以使石油和天然气流出地面。在这种情况下,套管通常安装到生产层之下,在生产层对应的位置用射孔弹将套管射穿。油管悬挂在井口和生产层之间,油管和套管之间的环形空间被封隔器所密封。许多油井都采取了增产措施,可以在生产刚开始的时候,也可以在稍后的时候。典型的增产措施包括地层造缝,通常通过高压喷出金属性或塑性的物体使之炸开。最后,将盐酸或者其它配液注入,以便扩大裂缝,从而提高渗透率和生产能力。这些技术主要应用于碳酸盐岩油藏,但并不局限于这类油藏。
At the well head a system
在井口装有一整套阀门,它被称作为采油树,连着它的一根出油管将油导入一个油罐,采出来的石油和天然气在那里进行常压下分离。
If the reservoir pressure is too low
如果油藏的压力太低,不能使石油流出地面,就需要安装一个抽吸装置:井口的抽油机或者井下泵。柴油或者电力 驱动的游梁举起和放下抽油杆,抽油杆另一端与井筒内的活塞相连。或者也可以在井底放一个电动的离心泵。
(十一)Artificial Lift and Enhanced Recovery人工举升和提高采收率
Not all fields produce by
并不是所有的油田都能依靠天然驱动机理进行生产,而且即便采用了天然驱动机理,也不能采出所有的石油。人工举升方法用于天然驱动不足的油田中采油。提高采收率的方法可以增加可采储量。 A well will flow oil to the surface
如果井底的静态压力大于泥浆柱压力和井眼的摩阻,油井内的原油就会流到地面。但在许多油藏压力低的浅层油田和枯竭油田,油井不能自动流出原油。在这种情况下,原油是用抽油机或者井底抽油泵抽到地面的。
Once a field becomes depleted,
一旦油田枯竭了,要么报废该油田,要么进行二次采油来提高产量。在适当的时候,甚至还要实施三次采油。现在的做法是,在油田刚开始投入生产时就采用提高采收率措施。提高采收率技术有很多,以下简要讨论其中一些方法。
One of the main objectives of
提高采收率的主要目标之一是保持或者重新恢复原始油藏压力。这个目标可以通过好几种方式来实现。可以注入气体,要么注入来自相同或相邻油田的石油天然气,要么注入天然或工业生产的惰性气体,例如二氧化碳或氮气。另一种方式是注入液体,这些液体可以是海水或相邻地层中的原生水。对注入水进行仔细的化学分析和处理对于预防和监控油藏内发生不必要的化学反应是非常重要的。一些水因为会在孔隙空间内沉淀盐以及造成粘土矿物的膨胀而破坏渗透率。因为细菌会降解原油而增加其粘度,海水必须经过处理杀死细菌。更复杂的提高采收率的方法包括注入乳化剂(胶束驱油)使重油乳化,然后采出。电热辐射已经被用来驱动页岩和常规油层中的原油。
(十二)Reservoir Simulation of深切谷弃填的油藏模拟
The principal aim of reservoir
根据露头区进行油藏模拟研究的主要目的是量化1米至数百米尺度的岩性非均质性对深切谷充填油藏油气产量的影响。犹他州南部Kaiparowits高原地区的深切谷充填单元出露完好,这使高分辨率的岩相分布解释成果能应用于二维流体流动模拟。穿过深切谷充填地层的露头剖面大致与古水流方向垂直,并位于白垩纪直崖组地层内的A砂岩层序边界之上。其岩相为泥岩、异粒岩和带边界面的砂体,主要在垂直方向产生非均质性。变化最小的方向是与古水流平行的水平方向。
Petrophysical properties of the lithofacies 通过改变流体特性可以改变岩相的岩石物理特征,因此生成不同的模拟情景来进行对比。这样,可以针每种岩性对流体流动模拟的影响进行量化。我们的模拟结果表明,对于线性驱动,其水平流动是由注入井——采油井的进组引起的,零渗透率和低渗透率的泥岩以及异粒岩体的分布仅仅在砂体特性变化明显的情况下对流体流动产生显著影响。但是,对于垂直流动,由于这些岩性单元对液动路径弯曲度的影响,其对流体流动的影响很大。模拟表时,尽管井的位置必须进行优化,但与古水流平行(即岩相变化最小的方向)进行水平井的布署能够获得最佳的驱油效率。
(十三)Outline of Natural Gas..天然气集输概述 Gathering and transmission of natural
在井场进行天然气集输是非常重要的生产过程。集气是指天然气从井口通过管网到达集气站的过程。预处理后将天然气输送到净化站入口,这个过程称为天然气的传输或运输(不包括净化处理后纯净商业天然气的输送)。
Pipelines used to transmit natural
用于把天然气从井口传输到集气站和净化站的管道称为集气管网,它连接所有产气井,为天然气集气和预处理提供通道。所有的管网都是密闭的,以使天然气保持持续流云贵。管网布局的基本样式包括放射状、杜状和环状三种,有时也组合使用。如果有两个或者更多气藏需要同时开采,应根据天然气的品质和压力设置几套管网。管网内的压力可由地层压力、气液分离工艺和输气系统的压力要求来确定。在有些含流化氢气田,管网系统要用低碳钢管或抗硫低合金钢管来建造,以防止流化物造成应力腐蚀。
Stations for gathering and pre-treatment 天然气采集和预处理厂站包括集气站(含单井站)、脱水站、调压计量站、分输产、增压站、储配站、阀室、清管站和阴极保护站等。厂站的样式、数量、布点、设备配置由天然气的品质、气井位置和预处理工艺来确定。
(十四)H2S and Hydrocarbon„ H2S和油气监测 Safety equipment in the gas purification
天然气净化厂的安全设备包括泄压装置、H2S连续监测仪、个人H2S监测仪、油气连续监测仪、消防栓、防火探测器、灭火器、自给式呼吸器、公用工程站及安全淋浴器。
Continuous H2S monitors are installed
整个天然气净化厂到处都安装有H2S连续监测仪。这些监测仪的确切安装位置在具体工程施工中确定。这些监测仪需安装在H2S浓度可能达到有毒级别的H2S泄漏源附近。几乎包括硫回收装置的所有设备和管线。因为H2S比空气重,所以监测仪安装在大约高于平台或地面0.4m的位置。应将监测器用电线连回到设备中的数字控制系统、报警器和信号灯。信号灯通常安装在通往设备的常经之路上。H2S监测仪要求安装在员工通常进行正常操作检查作业时要到达的所有高度的地方。 In addition to the permanet 除了这些H2S的监测仪外,在厂区工作的职工在正常生产期间必须一直携带个人H2S监测仪。这些便携式监测仪是必要的,因为固定H2S监测仪不能监测工厂内所有高度上的各个区域。
Continuous hydrocarbon monitors
油气连续监测仪也要安装。检测仪须安装在可能的油气泄漏源附近。
Fire hydrants,monitors and
整个工厂内应有策略地放置消防栓、监控器和灭火器。这些设备的位置应根据消防计划和演习的情况而定。 Self contained breathing apparatus
整个工厂内还应有策放置自给式空气呼吸器(SCBA)。这些呼吸器的确切安装位置将在详细工程施工中确定。呼吸器在毒气泄漏时可以用到。自给式空气呼吸器通常放置在装置的主要入口处。要求将呼吸器放在这里,以便操作人员在进入装置区营救晕倒的员工或者隔离泄漏设备和管线前就可以佩戴上呼吸器。 Utility stations should be located
整个工厂都应有公用工程站。包括连续低压蒸汽、氮气、厂用空气和工厂用水的管线。蒸汽管线可以用于蒸汽吹扫。
(十五)Intelligent Well智能井
The term intelligent well generally
智能井通常指将基本的过程控制移到井下进行。当今的智能井系统是一个实时注采管理网络,能提供井内监测、数据评价及流量遥控作业的功能。智能井系统通过先进的井内传感器获得数据,操作者无需进行井的作业便能改变流动特性。测量点离目标层越近,其分辨率越高,最终价值越大。这样,井内的永久性传感器还有助于更好地了解特定产层和或注水层以及邻井和井间油藏的特征。
Most intelligent systems well
大多数智能井系统的成本不到6个月就可以收回。快速的成本回收所增加的价值超过了进行井的作业所需的成本,所以现在生产和油藏管理人员使用智能井系统进行资产管理。如今智能井系统可以根据需要提供实时压力恢复和压降曲线,快速完成注入方案评价,从而确定它们是否与模拟的速率一致。在许多情况下,智能井系统获取的数据参数可以确定油藏构造,尤其是封堵性断层。智能井系统具备分隔开特定的产层、提高油井压力和确定是否与周围产层连通等方面的功能,对油气生产大有益处。
(十六)Target constraints of „空气钻井目的层的限制
The type of lithologies that
能采用空气钻井的岩笥类型是有限的,最适合用空气钻井的是较老的固结的岩石。这些硬的岩层有些不需要液体压力来支撑井避。而固结较差的地层不太适合用空气钻井,其原因是这些地层可能有坍塌的倾向性。空气钻井的用水量一定要适当,用水量太少会导致卡钻,过多又会降低空气钻井的优势。 With the lack of a cost-effective
由于缺乏性价比高的导向系统,薄油层不能有效地采用空气钻井。当使用旋转钻具组合时目的层的最小厚度为50英尺,原因是旋转钻具组合能增加和减少的倾向很难维持在0.25度/100英尺以下。对于薄的目的层,为了使空气钻井更有效,会要求很多次马达方向的修正。
Air drilling horizontal wells can
在某些情况下,用空气钻水平井是有效的。为了优化钻井作业,作业人员必须要了解空气钻井的优点和局限性。随着井斜角度变大直到水平,空气钻直井时许多标准化的作业方法不得不连续地进行改进。和任何水平井外井作业一样,精细的计划是钻一口成功井的关键要素之一。
(十七)Precipitation of Salt井下盐的析出 The precipitation of salt downhole
井下盐的析出会导致油井的产能显著下降,甚至会造成流动通道完全被堵塞。油井第天相对较低的产水量仍可造成盐沉积物的快速形成,明显地降低原油或天然气产量。例如,某口油井的井下温度为212°F,井口温度为90°F,产出的氯化钠盐水处于或接近于盐饱和,那么每桶产出水中会件出大约10磅盐。虽然岩盐沉积物较之其它结垢物更容易清除,但由于盐沉积物的形成较快,需要频繁地进行洗井作业以保持油井的产能。最常用的方法是用淡水或低矿化度水进行定期的清洗。
Deposition of sodium chloride
在世界各地,油井系统中氯化钠的沉淀都是一个严重的问题,因为它不仅会导致重大的生产延期,还必须进行高成本的修井作业。在高产含盐地层水或氯化钠含量接近于饱和的油井中,盐垢问题是十分严重的。在这些情况下,当生产流体在井筒中被兴举升并且冷却时,存在着盐大量结垢的潜在可能性,盐会从流体中析出,并在油井流动系统中形成盐桥。同其它的垢物沉淀相似,这些岩盐沉淀特会在油管中形成桥堵并遏制油井或地面管线的产能。
(十八)Logging or Measurement„随钻测井或测量
The foregoing account of logging
前文提到的测井是钻井过程结束之后,在裸眼井或者套管井进行的测井。然而,自20世纪80年代初开始,钻进过程中,在钻杆内进行测井已经成为死扣儿。这种方法必须克服的主要问题是在地面和毗临钻头的探测器之间的遥测装置。人们曾经尝试了不同技术,包括电磁法、声波法、泥浆脉冲法和有线遥测法,只有最后两种被证明是有效的。钻井过程中进行的测井可以称为随钻测量(MWD)或者随钻测井(LWD)。 In the early days only simple
早期,只能做简单的电阻率和伽玛测井。其用途主要限于将正钻井和以前完钻的邻井进行对比。现今,密度和中子测井也能和一套电阻率测井一起使用。侧向和感应测井都可用于探测地层和钻井泥浆电阻率。现在,随钻测量/随钻测井比以往任何时候得到广泛应用。如上所述,海上石油勘探使得对超长定向钻井的需求增加了。因此,不但要知道钻头在地下的位置,而且还要实时了解岩石类型、油气显示和超压迹象等,这些对于定向井钻井是非常重要的。 (十九)Resistivity Logs电阻率测井
(二十)A Focus on Adding„聚焦储量增值 Petroleum exploration and production
石油勘探开发经济学的焦点是与其价格相关联的石油和天然气储量的规模及种类。石油勘探生产公司可以说拥有两个关键资产:
1.Its people and their ability 1..员工队伍及其发现(或并购)、开发和生产具有商业价值的油气储量的能力;
2.Its existing reserves and their
2.现有的储量以及生产后产生正规金流的能力。 The ability to apply new technology
运用新技术(如三维地震、水平钻井、深水钻井和生产技术,以及全球互联网知识共享等)的能力将会在未来十年内成为石油勘探生产行业风险管理和增加数十亿美元储量价值的关键。 E§P company managements
石油勘探生产公司管理层重视的是真正意义上的成功勘探,而不是成功率,即生产井数量与钻井总数的比例。一个10口井的勘探项目发现了单个大油藏远比一个用10口探吉发现了5个经济边界型油藏获利多得多。同样,勘探的成功与否也不是用所发现储量的多少来衡量的。在世界许多边远地区,已发现大量的天然气储量,但由于运输到天然气市场的成本太高,其价值是相对有限的。 A U.S. property with one million
一个100万桶具有较高未来开发和生产成本的探明重质、含硫原油储量的美国矿区可能只卖到100万美元,而一个100万桶已完全投入开发的,具有低生产成本的探明轻质、低硫原油储量的美国矿区则可能卖到600万美元。因此,一个石油勘探生产公司必须经常用先进的计算机生成的预测未来现金流现值的分析来估计可能的勘探生产投资。
These analyses can project estimated
上述分析可预测出每口井在其多年的经济生命周期内的估计月产量、储量及生产成本。通过这些预测的现金流及所需的投资,就可计算出预期年收益率以及其他利润指标,进而评价投资的经济价值。通常一个公司的有关单井和整个历史产量、收入和成本构成等数据记录对用于投资策略制定的现金流合理预测是有帮助的。
二、汉译英
1、全球消耗的能源约86%都属于化石燃料,另外12%来自水利和核能,但仅有大约2%的能源为可再生能源,如太阳能、风能和地热能。未来20-50年内,这种情况可望改变,但一切要视新科技发展和传统能源生产情况而定。替代能源技术的实施需要大量的时间和资金投入。
Approximately 86 percent of the world’s energy consumption is based on fossil fuels.Another 12 percent comes from hydro and nuclear power,but only about two percent comes from renwable energies like solar,wind and geothermal power.This situation will hopefully be changed in the next 20 to 50 years,but it surely depends on new technological developments and what happens with conventional energy production.It will take a lot of time and money for alternative energy technologies to be implemented.
2、根据最早期的科学研究调查,是有的形成被归结为两种起源:有机和无机的。一些化学家和天文学家认为石油是无机起源的,有的是火成岩成因,有的是宇宙成因。或者是„
From the earliestdays of scientific investigation the formation of petroleum had been attributed to two origins:inorganic and organic.Some chemists and astronomers argued for an inorganic origin-ometimes igneous,sometimes extraterrestrial,or a mixture of both.Most petroleum geologists believe that it is indigenous to sedimentary rocks rather than igneous ones.The advent of cheap and accurate chemical analytical techniques allowed petroleum source rocks to be studied.It is now possible to match petroleum with its parent shale and to identify potential source rocks,their tendency to generate oil or gas ,and their level of thermal maturation.
For a commercial oil accumulation to occur ,five conditions must be fulfilled:
1/There must be an organic-rich source rock to generate the oil and gas. 2.The source rock must have been heated sufficiently to yield its petroleum.
3.there must be a reservoir to contain the expelled hydrocarbons.This reservoir must have porssity ,to contain the oil and gas ,and permeability,to permit fluid flow.
4.The reservoir must be saled by an impermeable cap rock to prevent the upward escape of petrleum to the earth’s surface.
5.Source ,reservoir ,and seal must be arranged in such a way as to trap the petroleum.
3、原油储量是指从已知油田的油井中将来可望产出原油的估计数量。世界已发现常规油田的可采石油的总量约为一万亿桶。其中约67%的是接触量分布在沙特阿拉伯、科威特、伊朗、伊拉克等中东国家。
The term oil reserves refers to estimated amount of crude oil that is expected to be produced in the future from wells in known oil fields.The total amount of recoverable oil already found in the world’s conventional oil fields amounts to about 1 trillion barrels.About 67 percent of the world’s reserves was in the Middle Eastern countries of Saudi Arabia,Kuwait,Iran,Iraq et al.
石油是不可再生资源。和树木不同,石油一旦从地下采出,就不可能再生。原油在地下岩层深处通过自然过程形成的速度很慢,在实验室中还从未形成过。从原岩中的有机物到原油的形成至少需要几百万年,现存的原油量是有限的。
Petroleum is considered a nonrenewable resource.Unlike trees,it cannot be replaced once it is removed from the ground.Crude oil forms very slowly by natural processes deep in subsurface rocks and has never been formed in laboratories.The generation of crude oil from organic matter in a source rock requires at least several million years.There is a lemited amount of crude oil in existence.
4、石油水平运移的距离一直以来都是人们争论的话题。这是一个很难测量的参数。一般它是靠实际测量石油聚集区和最近的原岩之间的距离完成,然而,成熟度和生油岩应该被界定。二维和三维研究方法都已经做过尝试,在石油被圈闭在泥岩中的砂岩透镜体内,石油运移是短距离的。而在那些圈闭周围没有明显临近生油岩的地方,肯定发生过大量的侧向运移。生油岩和石油之间的对比,可以通过气相色谱的鉴别技术实现。
Migration lateral distance to which petrobleum can migrate has always been debated.It is a difficult parameter to measure.Traditionally,it is done by physically measuing the distance between the petrobleum accumulation and the nearest soutce rock,however maturity and source rock might be defined.Both two-and tree-dimensional studies have been attempted.Where oil is trapped in sand lenses surrounded by sale,the migration distance must have been short.Where oil occurs in traps with no obsvious adjacent source rock,extensive lateral migration must have occurred.Correlation between soutce rock and oil can be carried out by fingerprinting using gas chromatography.
5、第三种开采机理被称为溶解气驱。这种驱动类型存在于起初没有气顶的油田。开采开始后,压力降低,油中形成气泡并膨胀,迫使油从空隙体系中流出,从而流向井眼。气体的膨胀有助于维持油藏的压力。起初,气泡是分散的。随着时间的推移,它们聚合在一起,可能形成了连续的游离气相,可能在油藏顶部形成气顶。改点被定义为临界气体的饱和度。需采取措施来避免达到这一点。通过维持低产率生产或重新注入采出的天然气以维持原始油层压力的方法,可以避免达到临界气体饱和度。
The third type of production mechanism is the dissolved gas drive,sometimes called the solution gasdrive.This type of drive occurs in oil fields that initially have no gas cap.As producation begins,pressure drops and gas bubbles form in the oil and expand,forcing the oil out of the pore system and toward the boreholes.As the gas expands,it helps to maintain reservoir pressure.Initially,the gas bubbles are separated.As time passes,they come together and may form a continuous free-gas phase,which may accumulate as a gas cap in the crese of the reservoir.This point is termed the critical gas saturation,and care should be taken to prevent it form being reached.It may be avoided either by maintaining a slow rate of producation or by reinjecting the produced gas to maintain the original reservoir pressure.
6、远离井口的页岩其的运输基本上是不可行的。由于压力低,天然气必须加压后才能够在管道内流动。这种额外增加的成本通常破坏了项目的盈利能力。另一方面,如果页岩气毗邻城镇,或甚至独立的工厂、学校、农场、医院、监狱、大学及其他类似机构,那么就可以成为极为适宜的能源来源。页岩气生产对环境的影响很小。钻井结束后,就不需要井架了。与油田不同的是,页岩气井不需要井口泵,也不需要横跨乡村修建长距离的管道。一旦投产,页岩气的生产不引人注意、容易安静。除日常维护之外,页岩气产量不太高,但可靠并能长期生产。
Transportation of shalegas far from the well head is seldom feasible.Because of the low pressure,the gas must be pressurized for it to flow along a pipeline.This additional cost generally destroys the profritability of the project.On the other hand,shale gas is an eminently suitable energy source when located adjacent to a town,or even individual factories,schools,farms,hospitals,prisons,universities,and similar establishments.Shale gas production has a negligible environmental impact.Once the well is drilled there is no derrick.Unlike an oil field there is no need for well-head pumos.No long-distance pipelines have
to be built across the countryside.Once estabished,shale gas production is inconspicuous ,undemanding,and silent.Apart from routine maintenance production is modest,but reliable and long term.
7、含油气系统的保存时间是指发生在油气运移生成-运移-聚集过程之后,该含油气系统中的油气被保存、改变或破坏的时间。保存期间发生的地质作用包括再次运移、物理或生物降解以及/或油气的完成破坏。在保存过程中只有发生褶皱、断裂、抬升或剥蚀的情况下,才会发生再次运移。一个正在形成或刚刚形成的含油气系统没有保存时间。也就是说,当含油气系统中的生成-运移-聚集过程持续至今时,保存时间不存在,可以认为大部分油气被保存,而极少被生物降解或破坏。
The preservation time of a peeroleum system takes place after the generation-migration-accumulation of hydrocarbons occur,and is the time when hydrocarbons within that petroleum system are preserved,modified,or destroyed.Processes that occur during the preservation time are remigration,physical or biological degradation,and complete destruction of the hydrocarbons.Remigration occurs during the preservation time only if folding,faulting,uplift,or erosion occurs.An actively forming or just completed petroleum system is without a preservation time.That is,when the generation- migration-accumulation of the petroleum system extends to the present day,there is no preservation time,and it would be expected that most of the petroleum is preserved and that comparatively little has been biodegraded or destroyed.
8、煤层中甲烷气的出现是众所周知的,因为作为“爆炸性矿井瓦斯”,它对煤矿工人来说是一种普遍存在的安全隐患。作业煤矿需要大量的通风系统来抽取甲烷。美国能源部估计,作为一项日常安全措施,每天约250百万立方英尺的甲烷从美国的煤矿中抽取。因此,煤层气现已成为非常规油气资源之一。
The occurrence of methane gas in coal measures is only too well known because as “fire damp” it is a widespread safety hazard to coal miners.Extensive ventilation systems are required to extract methane from working coal mines.The U.S.Department of Energy has estimated that some 250 MMcf of methane is vented daily from U.S.coal mines as a routine safety measure.Thus coal-bed methane has now joined the list of non-conventional petroleum resources.
9、当油田开采到一定时候,油藏的天然压力会衰减到再也无力将岩石孔隙里的石油驱替出来进入井底。在石油工业发展初期,油田开发人员完全依靠一次采油机理进行生产。驱替能量一旦耗尽便无计可施,只能将油田报废。这些情况导致各种人工开采方法的发展,以便从储集岩额孔隙空间驱替出更多的石油。应用人工开采技术从储集岩中驱替石油被称为“二次采油”。 A time may come in the life of an oilfield when the natural pressure of the reservoir has declined to an extent where it is no longer sufficiently large to force the oil out of the pores of the rock into the bottom of well.In the early days of the industry,the operator depended entirely on primary producation mechanisms and,once their energy had been exhauseted,he had little alternative but to abandon the field.These affairs led to the development of artificial means of forcing more oil out of the pore spaces of the reservoir rock.The oil which is forced out of the reservoir rock as a result of the applicationg of an artificial technique is knoen as “secondary oil recovery”.
把储集岩里的石油驱替出来的最简单的方法时用另一种流体直接进行驱替。驱替流体必须比从孔隙中驱替出来的石油便宜得多。最自然不过的做法是用水或天然气作为置换介质去效仿一次采油机理。
The simplest method of forcing the oil of the reservoir rock is by direct displacement with another fluid.The displacing fluids must be appreciably cheaper than the oil which they force out of the pores.And what could be more natural than any others is to imitate the primary production mechanisms by using water or gas as the displacing medium.
10、许多国家提供石油勘探开发的机会,经济风险也伴随着国际经营的增加而增加。每个国家除了石油勘探开发中常见的风险外,还有各自不同的一系列风险。公司管理者应该了解和明白这些额外风险,并评价其对公司在国际市场上盈利的影响是很重要的。
Many coutries offer opportunities for petroleum exploration and production.With international operations,there are increased economic risks.Each country has its own set of risks to address in addition to the normal risks inherent in petroleum exploration and production.It is important for company management to know and understand these additional risks and to assess their impact on the company’s ability to earn a profit in the global market.
11、与页岩气不同,大部分煤层只生产干气,即甲烷。因此煤层气和页岩气相比有较低的热值。煤层的渗透率通常比页岩高,因为不论是天然或人工,煤层都更容易断裂。这样一来,煤层气井通常有更高的流动速率,因此有利于调整地面压力和管道运输。
Unlike shale gas , most coals only prlduce dry gas ,methane.The coal-ed gases thus have a lower calorific value than shale gas.Coal beds normally have higher permeabilities than shales,because they more easily fracture,either naturally or artificially.Thus coal-bed methane wells normally have higher flow rates and may therefore justify surface pressuring and pipeline transportation.The parameters that control the methane-generating potential of a coal include its rank,ash content,maceral type,matrix porosity,fracture porosity,pressure,and water contene.
12、虽然储油层被描述为具有一定孔隙度和渗透率的多孔介质,但它几乎不是性质稳定的均质岩层。通常情况下,储层中有很多物性变化范围很大的地层。储层性质的变化对储层内流体的流动有着深远的影响,从而也影响着原油的采收率。
Although oil reservoirs are characterized as porous media with certain porosity and permeability,they are almost never homogeneous beds with constant properties.Generally,there are numerous strata with wide-ranging properties.The proerties variation can have a profound effect on the flow of fluids in a reservoir and thereby influence oil recovery. 13、在气田开发的初期和中期,井口压力一般都高于集气管网内的压力。而在气田开采的后期,气井产率和压力都会降低,天然气不能靠自身压力进入集气管网,于是就要通过压缩机进行增压。由气轮机提供动力的往复式压缩机可广泛安装在井场或集气站。
In the initial and middle periods of gas development,well head pressure is usually higher than that pressure inside the gathering pipe networks,but at the final period of development,the production rate and pressure of gas well will be reduced,and the gases can not flow into pipe networks by itself,and need to be boosted by compressors.The reciprocating compressors powered by gas turbine entine can be used widely at well site or gathering station. 14、每个工厂都应有几处安全淋浴器和洗眼台。职工在可能接触到胺液、腐蚀性以及其它化学物品时需要用到这些设施。安全淋浴器应该安装在可能泄漏点附近,且容易到达的地方。接触到这些物品的视力可能受到影响,安全淋浴器和洗眼台必须清楚地做出标记。 There should be several safety showers and eye wash stations located throuthout each plant.These are needed due to possible exposure of personnel to amine,caustic and other chemical agents.Satety showers should be located in easily accessible areas near potential exposure points.The safety showers and eye wash stations must be clearly marked since the vision of an exposure victim may be affected.
15、智能井技术有希望在实时油藏描述和生产管理方面取得相似的技术突破,从而大幅度增加油气资产价值。工业界已经开始共同发布智能井接口标准。以便改善通信和相互操作性,实现数据和设备的互交换,共享数据的相同油藏,实现产量最大化。
智能井系统数据的演变与地震资料库相似。人们采集地震数据的能力要远早于理解这些数据的能力。三维地震最终被证明是上游油气工业最重要也是最有价值的一项技术突破。
Intelligent well technology holds the promise for similar breakthroughs in real-time reservoir characterization and production management that will lead to significant increases in asset value.The industry has come together to begin issuning intelligent well interface standards.Recommendations are being published to improve communication and interoperability,so equipment and data can be inter-changed,and producers who share common reservoirs can maximize production.
The situation with regard to intelligent well systems data evolution is comparable to that of seismic libraries.The ability to acquire seismic data was in place long before the ability to make sense of it.Ultimately,3D seismic proved to be one of the most important and valuable technological breakthroughs in the upstream petroleum industry. 16、在石油工业中钻井费用是主要的作业费用之一。提高钻井作业的钻进速度和减秒诸如压差卡钻和泥浆漏失等钻井问题,长期以来被认为是降低钻井费用的有效方法。通常认为,过平衡压力是影响钻井速度的诸多因素中最重要的因素,它通常被定义为井筒压力与地层流体压力之间的压力差。如果地层压力低于静水压力则需要较低比重钻井液,如将空气和液体一起泵入来降低过平衡压力,从而加快钻进速度,尽量减少泥浆漏失、卡钻以及地层伤害。因此用空气或天然气作为循环介质取代常规泥浆的充气泥浆钻井,在有些地区正变成有吸引力的钻井方式,充气泥浆钻井的商业应用在最近几年才刚开始,用于欠平衡钻井的低密度钻井液包括空气、液体喷雾、稳定的泡沫和有回压条件的充气泥浆泡沫。这里所说的充气泥浆是指为钻特殊类型地层而将空气和泥浆同时引入立管中。 Drilling cost is considered one of the major components of operating cost in the petroleum indestr.Improving the penetration rate of drilling operation and reducing drilling problems.such as pressure differentina pipe sticking and lost circulation,have long been considered an effective way of decreasing drilling costs.The have long been considered an effective way of decreasing drilling costs.The overbalance pressure,generally recognized as the most important among the many factors affecting penetration rate,is often defined as the pressure differential between the borehole pressure and formation fluid pressure.Formation pressures lower than the static pressure of a column of fresh water require the use of a lighter fluid,such as air,injected with liquid to obtain lower overbalance pressure to enhance penetration rate and to minimize lost circulation and pipe sticking as well as formation damage.Therefore,aerated mud drilling “implies the use of air or natural gas as the circulating medium instead of the regular mud”is becoming an attractive practice in some areas.The commercial use of aerated mud drilling began only in recent years.Lws-densit drilling fluids used in underbalanced drilling consist of
air,mist,stable foan,and aerated mud foam with backpressure.Whereas the term”aerated mud”implies the simultaneous introduction of air and mud together into the standpipe in order to drill special types of formatilns.
17、虽然该井产油多产水少,但是在油井投产初期便发生了井筒结盐问题。盐块会使油井的产量降低到不足预期产量的50%,因此需要对油井实施淡水清洗作业恢复油井的产量。洗 盐作业通常能恢复产能,但是井底流压有可能在3-5天内明显地降低。在30天内,产量会再次受到限制,需要再次洗井。周期性的洗盐通常会成为例行的作业措施,从而带来产量损失、停工和高昂的洗井费用。
Although the well was capable of producing a high volume of oil and only a very small amount of water,salt problems started with the very early production.Salt blocks would restrict production to less than 0% of expected volumes,and then the well would require fresh water washing to restore productivity.Washing would normally restore production rates,but bottom hole flowing pressure would drop significantly within 3-5days.Within 30 days,production would again be restricted,and another cleaning would be required.The washing cycle became a normal routine,with associated loss of production,down time and expensive cleaning.
18、目前在阿拉巴马州的宾夕法尼亚系(上石碳统)煤层和美国西部内陆的白垩系煤层正在进行煤层气的商业化生产。在20世纪90年代初,大约500口井生产了超过两千八百万立方米的天然气。英国和世界其它地区也正在寻找煤层气。
Coal-bed gas is now being commercially peoduced from Pennsylvanian(Upper Carboniferous)coal measures in Alabama,and from the Cretaceous coals of the Western interior of the United States.In the early 1990s some 500 wells were producing more than 28 million cubic meters of gas. Coal-bed methane is being sought in the United Kingdom and elsewhere around the world.
19、在世界上一些地区,可能通过开凿水平巷道到达油藏来成功地开采石油。石油从墙壁滴到地面并且流到矿井出口。这种方式已得到应用。然而,从传统意义上讲,石油和天然气是通过钻井来定位和生产的,在石油勘探开始前,绳索工具钻井在世界上许多地方是寻找地下水和盐水的一项成熟的技术。西方国家第一口专门的采油井是爵克上校于1859年在宾夕法泥亚州的油溪钻探的。以前地下水井中产出的石油被视为一种污染物。钻探爵克井的技术来源于到美国修建铁路的中国工匠。绳索工具钻井至少从公元前一世纪就在中国使用了。但是在中国这项钻井技术是用来生产自流盐水,而不是石油的。
Oil has been mined successfully in several parts of the world by driving horizomtal adits into reservoirs.Oil dribbles down the walls onto the floor and flows down to the mine entrance.This technique has been used.However,oil and gas are
located and produced by drilling boreholes.Before exploration for oil began,cable-tool drilling was an established technique in many parts of the world in the quest for water and brine.The first well to produce oil intentionally in the Western World was drilled at Oil Creek,Pennsylvania,by Colonel Drake in 1859.Previously water wells produced oil as a contaminant.The technology for drilling Drake’s well was derived from Chinese artisans who had traveled to the United States to work on the railroads.Cable-tool drilling had been used in China since at least the first century B.C..-In China,however,this drilling technology had developed to produce artesan brines,not petroleum.
20、历史成本与发现的储量价值相比,可能相差甚远。石油勘探生产财务报表核算从以下三个方面显示出油气储量的经济重要性。
·已探明储量的矿区(探明矿区)投资成本是根据目前已采出油气量与上述采出量和剩余探明储量之和的比值,按产量单位攫旧法来进行摊销;
·探明矿区的净投资成本仅限于对一些主要探明储量的价值计算;
·上市公司必须通过审计的财务报表去发布某些未经审计的有关探明储量及相关价值的补充信息。 即使如此,石油勘探生产公司的股票价格更多的取决于储量生产所获得的历史及期望现金流,以使储量的预计价值,而较少的取决于以通用公认会计原则计算得出的历史盈利。
Historical cost may be dramatically greater or less than the value of reserves found. E&P financial statement accounting recognizes the economic importance of reserves in three ways:
·Capitalized costs of properties with proved reserves(proved properties)are amortized on a units-of-production method based on the ratio of volumes currently produced to the sum of those volumes and remaining proved reserves;
·Proved propreties’ net capitalized costs are limited to certain computations of value of the underlying proved reserves;
·Public companies must disclose,with audited financial statements,certain supplemental unaudited information on the proved reserve volumes and certain related values.
Even so,an E&P company’s stock price is more closely correlated to historical and expected cash flow from production of reserves and to estimated values of reserves than to historical earnings measured under generally accepted accounting principles.
(一)Origin of oil and Gas 石油和天然气的成因 Oil and gas result mostly from
石油和天然气大多是由缺氧环境下迅速被掩埋的死亡微生物生成的。这种环境氧气奇缺致使这些微生物无法分解。氧气的缺乏能够使那些死去的微生物保持它们的碳氢键——这是产生化石燃料的一种必要组分。由板块构造运动和大陆裂谷作用(变形)而新近演化形成的大洋盆地,正好为在缺氧水域的快速埋藏提供了合适环境。河流携带着丰富的有机残余物充填这些盆地。由于这些盆地的水循环受到局限,因此,它们的含氧量比开阔大洋更低。
Plate tectonics is also responsible
构块构造还形成了一个使有机质缓慢成熟演化成石油和天然气的“压力锅”。油气生成过程通常要经历数百万年,从而为在板块运动背景下油气的运移提供了时间。因为烃类化合物比水的浮力大,所以它们最终会竭力上升到地表。同时裂谷作用,板块之间的碰撞以及其它构造力可以将沉积盆地深处成熟的石油或者天然气释放出来,并在这些有机流体逸散到地表之前,将它们圈闭在油气藏中,我们称这些油气藏为油气田。 The same plate tectonics that
为缺氧条件下微生物的埋藏提供了空间和条件的板块构造运动同样对这些沉积盆地的后期地质演化起着重要作用。大陆漂移、俯冲(一个板块俯冲到另一板块之下的过程)以及和其它大陆的碰撞作用能使沼泽、河流三角洲和温带气候区(大部分有机质沉积的地方)恰巧演变成现今的极地和沙漠环境。
(二)Evolution of Petroleum Exploration Concepts and Techniques石油勘探概念和技术的演变 From the days of
从圣经里的诺亚时代到OPEC(石油输出国组织)时代,石油地质学家这一职业需要越来越多的技能,要求越来越高。早期石油都是人们满怀热情、乐观和冒险精神,在乡村信步游荡时发现的。一个大型的美国公司(匿名)曾聘用了一位首席地质学家,他的勘探哲学是在印弟安人古墓上进行钻探。另一个石油探寻者习惯于带上一顶旧帽子,然后在草原上骑马狂奔直至他的帽子掉落,并在他帽子落地的地方开始钻井。据历史记载,他是非常成功的(坎宁安——克雷格,1912)。“溪滨学”是最早的石油勘探工具之一,早期钻井工程师逐渐明白在河流底部钻井比山顶钻井更容易发现石油。由亨特创立的(1861)石油捕集的背斜理论可以解释这种现象。直至今日,背斜钻探一直是最成功的石油勘探概念之一。 Experience soon proved,
然而,经验很快证实,石油也能出现在偏离构造的地方。卡尔(1880)指出,宾夕法尼亚含油的海相韦南戈砂岩分布带反映的不是构造,而是古海岸线。因此,石油能赋存于地层圈闭和构造圈闭的勘探概念诞生了。地层圈闭是由积、侵蚀或储层内部的成岩作用的变化形成的。
Through the latter part of 19世纪末到20世纪初,石油勘探是以对背斜构造的地面绘图为依据。地层圈闭偶尔靠运气发现,或是通过地下绘图和对为检验构造异常体而进行钻井所得到的数据推断而来。不整齐和不规则的褶皱作用限制了地表绘图对地下构造推断的深度。20世纪20年代中期,当地震(反射)、重力和磁力方法都应用于石油勘探时,该问题才开始得以解决。
Pure geological exploration
20世纪上半叶,纯粹的地质勘探方法发展缓慢但稳步前行,石油勘探的主要应用之一是微体古生物学的发展。基于菊石等大化石的传统生特地层带不能够在地表下鉴定,因为钻井具有毁坏性作用。新的生物带不得不由微体化石来确定,微体化石带在地表由在化石带校准。20世纪50年代末0年代初的现代沉积环境研究,特别是在加维斯顿岛(德克萨斯州)、密西西比三角洲、巴哈马堤岸、荷兰瓦登海、阿拉伯湾的研究,为古沉积相及其解释提供了新的见角。这种新视野提高了预测储层几何形状、内部孔隙度和渗透率变化的能力。
The 1970s saw major 20世纪70年代,见证了两个前沿领域——地球物理学和地球化学的主要发展。计算机的出现带来了地震处理技术的巨大飞跃。地震学家不再对几速检波器记录苦思冥想,大量数据可以显示在连续的地震剖面上。地球物理学家首先将反射层位挑出来用鲜明的颜色标示,后来甚至地质淡定家也能这么做。随着技术的进步,地震测线变得越来越像地质剖面,直至地层学概念和环境概念直接应用于此。
In the 1980s increasing computing 20世纪80年代,计算机计算能力的提高促进了三维地震勘探技术的发展,这就使得地震剖面能够从任意方位进行显示,包括水平显示。因此,现在可以对许多油藏的几何形态直接成像。同样增强了的处理方法使得直接探测油气的存在成为可能。这些技术进步与先进的测井技术齐头并进。现今,可以测到矿物、孔隙度、井眼孔隙流体的测井曲线,以及钻井所穿过地层的图像。
(三)Exploration Methods勘探方法 In the early 1900s drillers
十九世纪初,钻探学家最终认识到石油存在于地下储集岩的微小孔隙中,并且聚焦在储集岩的圈闭中。根据所谓的背斜理论,石油聚焦在储集岩石中形成的大型上隆褶皱中。背斜构造通常可根据出露地面的岩层产状来识别。十九世纪初,油气就是通过对地表上识别的背斜和穹窿构造的绘图和钻探而发现的。 Geophysicists use three methods
地球物理学业家通过三种方法进行石油勘探:磁力、重力和地震勘探。在磁力勘探中,用磁力仪测定地球表面某一点的地球磁场强度。在重力勘探中,用重力测定仪或重力计测定某一点的地球重力场强度。磁力计和重力计用来确定地下隐藏的石油圈闭的位置。在地震勘探中,通过用爆炸物(如甘油炸药或重锤车)将声波传入地下。当声波向地下传播时,被地下的岩层反射回地面,称为反射波。反射波在地面可用检波器进行检测和记录,这此记录经过处理可以形成地下岩层的图像。地震勘探在海洋中也很有效。计算机可用来提高声波形成的地下图像的质量。
(四)Relationship of Pertroleum Geology„石油地质学和石油勘探、开发之间的关系 Geologists ,in contrast to some
与非地质学家相比,地质学家相信地质学的概念知识能够帮助寻找石油,并且通常认为石油地质学业和石油勘探是同义词,尽管它们不是同义的。关于 石油不是由沉积物中的有机质转化而来的理论已经引起了人们的注意。如果石油地质学家关于石油生成和运移的观点没有被接受,那么现行的石油勘探方法将需要进行大幅度的调整。
Some petroleum explorationists still
一些石油勘探家仍不承认他们需要地质学家的帮助进行石油勘探。1982年,一位德克萨斯州成功的石油勘探者声称不需要地质学家,因为当他的竞争对手在雇用了地质学家之后,结果只是增加了每桶原油的发现成本。南非国家石油公司在国家政府法律的强行规定下,对每种发现石油的方法必须进行验证,以便确认它们是找矿方法还是复杂的科学技术。这些例子都不是孤立的情况,人们一直在争论,使用随机钻井可能比采用科学原理更好地找到石油。 Petroleum geology is only one
石油地质学只是石油勘探和生产的一个方面。除去非典型的公司,现今的石油勘探需要掌握广泛专业技能的人员组成的综合团队。这些技能包括政治和社会知识,以便用于远景区块的并购。地球物理勘探为区块租赁以及后来的钻井建议提供原始数据。地质学概念应用于解释已采集的和处理的地球物理资料。一旦油井完钻,即需要对油气发现进行工程方面的评价。石油工程要考虑油田的储量,油藏中油气分布以及最有效的生产方式。因此,石油地质学位于一个连续的学科体系中,始于地球物理淡定、止于石油工程,但是在时间和主题上有交叉。
(五)Geophysical Methods of Exploration地球物理勘探方法
Petrobleum exploration and production
石油勘探和生产很大程度上与地球物理资料的地质解释密切相关,特别是在海上区域。石油地质学家需要非常熟悉地球物理学方法。多年来,在很多石油公司,通常隶属不同部门的地质和地球物理两个小组之间存在很大的交流障碍。而今,随着石油地球科学家这一新的群体的出现,他们既是半个地质学家,又是半个地球物理学业家,原有的两派分化现象在很大程度上已经消失。令人遗憾的是,在地球物理学领域,数学家、物理学家及计算机程序员(采集和处理地球物理资料)和那些应用地质学概念解释这些信息的人员之间又出现了新的分化。
The following account of geophysical
以下所述的石油勘探的地球物理方法有两个目的。一是寻求解释基本现象,二是展示现代地球物理学的技术奇迹。但它并不解释从基本现象到最终色彩鲜明的地球物理图像中所运用的神秘的数学和统计学技巧。该描述可能足以帮助油藏工程师了解发现油田及进行储量评估所用的图件。但是,对于石油地质学家而言,这只是个基础,还要接着学习一般的地球物理学的课程,尤其是地震解释的课程。
Three main geophysical methods
石油勘探中的三种主要的地球物理学方法是磁力勘探、重力勘探和地震勘探。前两种方法仅用于钻井之前的勘探阶段。地震勘探用于勘探和开发两个阶段,是目前这三种方法中最重要的方法。 (六)Shale Gas页岩气
Shale gas production,which had 自1821年起稳步增长的页岩气生产,在20世纪70年代末和80年代初的能源危机时期经历了一次复兴,并继续增长。美国页岩气生产由1992年的195Bcf(十亿立方英尺),增加到1995年的300 Bcf。 Extensive research has been
在页岩气勘探和生产领域已经开展了广泛的研究。现在已知页岩气的区域分布是由页岩层中有机质的数量、质量和成熟度水平来控制的。页岩气在粉砂岩地层或裂缝系统中局部聚集。粉砂岩地层通常出现在同沉积期的低洼地带,而常规油气勘探会特意避开这些地方。
Fracure systems may be
裂缝系统最有可能发育在背斜脊部地层拉张的地方,但是沿着区域断层和盆地枢纽线走向也有可能发育。可以通过遥感和地震勘探来确定这些裂缝的位置。常规的地震勘探不适用于确定低速含气页岩区域。特定的激发和地震资料的处理方法现在已经发展起来了。 Conventional drilling with a
因为泥浆的重量会迫使页岩气远离井筒,所以传统的泥浆钻井方法很难找到页岩气。这些页岩气可能逃逸到钻井泥浆里而被记录为“背景气体”,没有人想到这些气体会有商业价值。页岩气是由空气钻井发现的。只有应用了特殊的油井增产技术,才能进行页岩气生产。
(七)Petroleum System含油气系统 A petroleum system is defined
含油气系统可以定义为一个天然系统,该系统包括一套有效烃源岩和与之相关的所有石油和天然气,以及油气藏存在所必需的所有地质要素和地质作用。这一套曾经有效的烃源岩目前可能已不再有效或已排烃殆尽。这里的“油气”包括高浓度的:(1)在常规储集层、天然气水合物、致密储集层、裂缝性页岩和煤层中发现的热成因或生物成因气;(2)在自然界发现的疑析油、原油和沥青。“系统”一词指油气成藏的功能单元形成所需的相互依存的地质要素和地质作用。 The essential elements include
“基本要素”包括烃源岩、储集层、盖层和上覆岩系。“地质作用”包括圈闭的形成和油气的生成——运移——聚集。前三种基本要素的作用是显而易见的,但上覆岩系的作用比较难以捉摸,它不仅提供烃源岩热成熟必须的上覆条件,而且还对其下伏的运移通道和圈闭的几何形态产生很大的影响。这些基本要素和地质作用必须发生在一定的时间和空间,从而使烃源岩中的有机质转化为油气藏。含油气系统存在于具备这些基本要素和地质作用发生的地方。 (八)Offshore Development海上开发 Onshore development wells are
陆上开发井是按照各种不同类型的几何布局进行钻井的,井间距离取决于油藏的渗透率和每口井预期的泄油半径。然而,这个过程在海上不可行。目前海上使用不同类型的生产设备,包括浮标、轮船 、浮式采油平台和固定式采油平台。固定式生产平台用于水深约450米以内的区域,更深水域使用浮式生产设备。目前在水深达890米的地方已经实现了原油生产,在墨西哥湾的Mensa油田,已经计划实施水空1650米的生产系统。
Offshore petroleum production requires
海上石油生产需要具备在一个平台向四击钻多口井的能力。以前可以通过向井眼里放入一个钢楔或者“造斜器”的方法来造斜。现在使用电动钻头和先进的导航系统,可以按照要求控制钻井的任意走向。尽管这种技术在很大程度上是为了达到在一个海上平台上钻探多口井的目的,现在它却被重新引入陆上应用于水平钻井。水平井钻井可以穿透单个河道储集砂体,或可以穿越与断层相关的层面使之成为石油生产的天然渠道。水平井钻井已经得到广泛应用,如德克萨斯州的奥斯丁白垩层,这种岩石多孔隙但渗透率较低,水平钻井使得石油从与断层相关的裂缝系统中生产出来。
(九)Pressure of the Reservoir油藏的压力 For oil to move through the pores
油藏中原油的压力必须大于井底压力,原油才能流经储层岩石中的孔隙进入井底。只要维持这种压力差,原油及其伴生的溶解气就会源源不断地流入井筒。一部分游离气东水可能会随石油一起流入井筒。这些伴生流体的产出常常会减少井的产油量。石油通过岩石流向井筒的速度取决于油藏压力、井底压力、岩石的渗透率和原油的粘度。大部分石油将通过渗透率最高的层段流动,因为这些层段提供了流入井筒阻力最小的通道。这种情况在裂缝性储层中最为显著。几乎所有流体都通过裂缝流入井筒。同时,储层孔隙中的原油持续不断地补充到这些裂缝中。 As oil is removed from the rock
随着石油的开采,油藏的压力就会降低,如果没有天然水驱来维持压力,石油的产量就会降低。压力下降的速度会影响一定时间内从油藏中采出的原油总量。 (十)Oil Extracyion采油
In most cases the reservoir has
在大多数情况下,油藏有足够的压力,可以使石油和天然气流出地面。在这种情况下,套管通常安装到生产层之下,在生产层对应的位置用射孔弹将套管射穿。油管悬挂在井口和生产层之间,油管和套管之间的环形空间被封隔器所密封。许多油井都采取了增产措施,可以在生产刚开始的时候,也可以在稍后的时候。典型的增产措施包括地层造缝,通常通过高压喷出金属性或塑性的物体使之炸开。最后,将盐酸或者其它配液注入,以便扩大裂缝,从而提高渗透率和生产能力。这些技术主要应用于碳酸盐岩油藏,但并不局限于这类油藏。
At the well head a system
在井口装有一整套阀门,它被称作为采油树,连着它的一根出油管将油导入一个油罐,采出来的石油和天然气在那里进行常压下分离。
If the reservoir pressure is too low
如果油藏的压力太低,不能使石油流出地面,就需要安装一个抽吸装置:井口的抽油机或者井下泵。柴油或者电力 驱动的游梁举起和放下抽油杆,抽油杆另一端与井筒内的活塞相连。或者也可以在井底放一个电动的离心泵。
(十一)Artificial Lift and Enhanced Recovery人工举升和提高采收率
Not all fields produce by
并不是所有的油田都能依靠天然驱动机理进行生产,而且即便采用了天然驱动机理,也不能采出所有的石油。人工举升方法用于天然驱动不足的油田中采油。提高采收率的方法可以增加可采储量。 A well will flow oil to the surface
如果井底的静态压力大于泥浆柱压力和井眼的摩阻,油井内的原油就会流到地面。但在许多油藏压力低的浅层油田和枯竭油田,油井不能自动流出原油。在这种情况下,原油是用抽油机或者井底抽油泵抽到地面的。
Once a field becomes depleted,
一旦油田枯竭了,要么报废该油田,要么进行二次采油来提高产量。在适当的时候,甚至还要实施三次采油。现在的做法是,在油田刚开始投入生产时就采用提高采收率措施。提高采收率技术有很多,以下简要讨论其中一些方法。
One of the main objectives of
提高采收率的主要目标之一是保持或者重新恢复原始油藏压力。这个目标可以通过好几种方式来实现。可以注入气体,要么注入来自相同或相邻油田的石油天然气,要么注入天然或工业生产的惰性气体,例如二氧化碳或氮气。另一种方式是注入液体,这些液体可以是海水或相邻地层中的原生水。对注入水进行仔细的化学分析和处理对于预防和监控油藏内发生不必要的化学反应是非常重要的。一些水因为会在孔隙空间内沉淀盐以及造成粘土矿物的膨胀而破坏渗透率。因为细菌会降解原油而增加其粘度,海水必须经过处理杀死细菌。更复杂的提高采收率的方法包括注入乳化剂(胶束驱油)使重油乳化,然后采出。电热辐射已经被用来驱动页岩和常规油层中的原油。
(十二)Reservoir Simulation of深切谷弃填的油藏模拟
The principal aim of reservoir
根据露头区进行油藏模拟研究的主要目的是量化1米至数百米尺度的岩性非均质性对深切谷充填油藏油气产量的影响。犹他州南部Kaiparowits高原地区的深切谷充填单元出露完好,这使高分辨率的岩相分布解释成果能应用于二维流体流动模拟。穿过深切谷充填地层的露头剖面大致与古水流方向垂直,并位于白垩纪直崖组地层内的A砂岩层序边界之上。其岩相为泥岩、异粒岩和带边界面的砂体,主要在垂直方向产生非均质性。变化最小的方向是与古水流平行的水平方向。
Petrophysical properties of the lithofacies 通过改变流体特性可以改变岩相的岩石物理特征,因此生成不同的模拟情景来进行对比。这样,可以针每种岩性对流体流动模拟的影响进行量化。我们的模拟结果表明,对于线性驱动,其水平流动是由注入井——采油井的进组引起的,零渗透率和低渗透率的泥岩以及异粒岩体的分布仅仅在砂体特性变化明显的情况下对流体流动产生显著影响。但是,对于垂直流动,由于这些岩性单元对液动路径弯曲度的影响,其对流体流动的影响很大。模拟表时,尽管井的位置必须进行优化,但与古水流平行(即岩相变化最小的方向)进行水平井的布署能够获得最佳的驱油效率。
(十三)Outline of Natural Gas..天然气集输概述 Gathering and transmission of natural
在井场进行天然气集输是非常重要的生产过程。集气是指天然气从井口通过管网到达集气站的过程。预处理后将天然气输送到净化站入口,这个过程称为天然气的传输或运输(不包括净化处理后纯净商业天然气的输送)。
Pipelines used to transmit natural
用于把天然气从井口传输到集气站和净化站的管道称为集气管网,它连接所有产气井,为天然气集气和预处理提供通道。所有的管网都是密闭的,以使天然气保持持续流云贵。管网布局的基本样式包括放射状、杜状和环状三种,有时也组合使用。如果有两个或者更多气藏需要同时开采,应根据天然气的品质和压力设置几套管网。管网内的压力可由地层压力、气液分离工艺和输气系统的压力要求来确定。在有些含流化氢气田,管网系统要用低碳钢管或抗硫低合金钢管来建造,以防止流化物造成应力腐蚀。
Stations for gathering and pre-treatment 天然气采集和预处理厂站包括集气站(含单井站)、脱水站、调压计量站、分输产、增压站、储配站、阀室、清管站和阴极保护站等。厂站的样式、数量、布点、设备配置由天然气的品质、气井位置和预处理工艺来确定。
(十四)H2S and Hydrocarbon„ H2S和油气监测 Safety equipment in the gas purification
天然气净化厂的安全设备包括泄压装置、H2S连续监测仪、个人H2S监测仪、油气连续监测仪、消防栓、防火探测器、灭火器、自给式呼吸器、公用工程站及安全淋浴器。
Continuous H2S monitors are installed
整个天然气净化厂到处都安装有H2S连续监测仪。这些监测仪的确切安装位置在具体工程施工中确定。这些监测仪需安装在H2S浓度可能达到有毒级别的H2S泄漏源附近。几乎包括硫回收装置的所有设备和管线。因为H2S比空气重,所以监测仪安装在大约高于平台或地面0.4m的位置。应将监测器用电线连回到设备中的数字控制系统、报警器和信号灯。信号灯通常安装在通往设备的常经之路上。H2S监测仪要求安装在员工通常进行正常操作检查作业时要到达的所有高度的地方。 In addition to the permanet 除了这些H2S的监测仪外,在厂区工作的职工在正常生产期间必须一直携带个人H2S监测仪。这些便携式监测仪是必要的,因为固定H2S监测仪不能监测工厂内所有高度上的各个区域。
Continuous hydrocarbon monitors
油气连续监测仪也要安装。检测仪须安装在可能的油气泄漏源附近。
Fire hydrants,monitors and
整个工厂内应有策略地放置消防栓、监控器和灭火器。这些设备的位置应根据消防计划和演习的情况而定。 Self contained breathing apparatus
整个工厂内还应有策放置自给式空气呼吸器(SCBA)。这些呼吸器的确切安装位置将在详细工程施工中确定。呼吸器在毒气泄漏时可以用到。自给式空气呼吸器通常放置在装置的主要入口处。要求将呼吸器放在这里,以便操作人员在进入装置区营救晕倒的员工或者隔离泄漏设备和管线前就可以佩戴上呼吸器。 Utility stations should be located
整个工厂都应有公用工程站。包括连续低压蒸汽、氮气、厂用空气和工厂用水的管线。蒸汽管线可以用于蒸汽吹扫。
(十五)Intelligent Well智能井
The term intelligent well generally
智能井通常指将基本的过程控制移到井下进行。当今的智能井系统是一个实时注采管理网络,能提供井内监测、数据评价及流量遥控作业的功能。智能井系统通过先进的井内传感器获得数据,操作者无需进行井的作业便能改变流动特性。测量点离目标层越近,其分辨率越高,最终价值越大。这样,井内的永久性传感器还有助于更好地了解特定产层和或注水层以及邻井和井间油藏的特征。
Most intelligent systems well
大多数智能井系统的成本不到6个月就可以收回。快速的成本回收所增加的价值超过了进行井的作业所需的成本,所以现在生产和油藏管理人员使用智能井系统进行资产管理。如今智能井系统可以根据需要提供实时压力恢复和压降曲线,快速完成注入方案评价,从而确定它们是否与模拟的速率一致。在许多情况下,智能井系统获取的数据参数可以确定油藏构造,尤其是封堵性断层。智能井系统具备分隔开特定的产层、提高油井压力和确定是否与周围产层连通等方面的功能,对油气生产大有益处。
(十六)Target constraints of „空气钻井目的层的限制
The type of lithologies that
能采用空气钻井的岩笥类型是有限的,最适合用空气钻井的是较老的固结的岩石。这些硬的岩层有些不需要液体压力来支撑井避。而固结较差的地层不太适合用空气钻井,其原因是这些地层可能有坍塌的倾向性。空气钻井的用水量一定要适当,用水量太少会导致卡钻,过多又会降低空气钻井的优势。 With the lack of a cost-effective
由于缺乏性价比高的导向系统,薄油层不能有效地采用空气钻井。当使用旋转钻具组合时目的层的最小厚度为50英尺,原因是旋转钻具组合能增加和减少的倾向很难维持在0.25度/100英尺以下。对于薄的目的层,为了使空气钻井更有效,会要求很多次马达方向的修正。
Air drilling horizontal wells can
在某些情况下,用空气钻水平井是有效的。为了优化钻井作业,作业人员必须要了解空气钻井的优点和局限性。随着井斜角度变大直到水平,空气钻直井时许多标准化的作业方法不得不连续地进行改进。和任何水平井外井作业一样,精细的计划是钻一口成功井的关键要素之一。
(十七)Precipitation of Salt井下盐的析出 The precipitation of salt downhole
井下盐的析出会导致油井的产能显著下降,甚至会造成流动通道完全被堵塞。油井第天相对较低的产水量仍可造成盐沉积物的快速形成,明显地降低原油或天然气产量。例如,某口油井的井下温度为212°F,井口温度为90°F,产出的氯化钠盐水处于或接近于盐饱和,那么每桶产出水中会件出大约10磅盐。虽然岩盐沉积物较之其它结垢物更容易清除,但由于盐沉积物的形成较快,需要频繁地进行洗井作业以保持油井的产能。最常用的方法是用淡水或低矿化度水进行定期的清洗。
Deposition of sodium chloride
在世界各地,油井系统中氯化钠的沉淀都是一个严重的问题,因为它不仅会导致重大的生产延期,还必须进行高成本的修井作业。在高产含盐地层水或氯化钠含量接近于饱和的油井中,盐垢问题是十分严重的。在这些情况下,当生产流体在井筒中被兴举升并且冷却时,存在着盐大量结垢的潜在可能性,盐会从流体中析出,并在油井流动系统中形成盐桥。同其它的垢物沉淀相似,这些岩盐沉淀特会在油管中形成桥堵并遏制油井或地面管线的产能。
(十八)Logging or Measurement„随钻测井或测量
The foregoing account of logging
前文提到的测井是钻井过程结束之后,在裸眼井或者套管井进行的测井。然而,自20世纪80年代初开始,钻进过程中,在钻杆内进行测井已经成为死扣儿。这种方法必须克服的主要问题是在地面和毗临钻头的探测器之间的遥测装置。人们曾经尝试了不同技术,包括电磁法、声波法、泥浆脉冲法和有线遥测法,只有最后两种被证明是有效的。钻井过程中进行的测井可以称为随钻测量(MWD)或者随钻测井(LWD)。 In the early days only simple
早期,只能做简单的电阻率和伽玛测井。其用途主要限于将正钻井和以前完钻的邻井进行对比。现今,密度和中子测井也能和一套电阻率测井一起使用。侧向和感应测井都可用于探测地层和钻井泥浆电阻率。现在,随钻测量/随钻测井比以往任何时候得到广泛应用。如上所述,海上石油勘探使得对超长定向钻井的需求增加了。因此,不但要知道钻头在地下的位置,而且还要实时了解岩石类型、油气显示和超压迹象等,这些对于定向井钻井是非常重要的。 (十九)Resistivity Logs电阻率测井
(二十)A Focus on Adding„聚焦储量增值 Petroleum exploration and production
石油勘探开发经济学的焦点是与其价格相关联的石油和天然气储量的规模及种类。石油勘探生产公司可以说拥有两个关键资产:
1.Its people and their ability 1..员工队伍及其发现(或并购)、开发和生产具有商业价值的油气储量的能力;
2.Its existing reserves and their
2.现有的储量以及生产后产生正规金流的能力。 The ability to apply new technology
运用新技术(如三维地震、水平钻井、深水钻井和生产技术,以及全球互联网知识共享等)的能力将会在未来十年内成为石油勘探生产行业风险管理和增加数十亿美元储量价值的关键。 E§P company managements
石油勘探生产公司管理层重视的是真正意义上的成功勘探,而不是成功率,即生产井数量与钻井总数的比例。一个10口井的勘探项目发现了单个大油藏远比一个用10口探吉发现了5个经济边界型油藏获利多得多。同样,勘探的成功与否也不是用所发现储量的多少来衡量的。在世界许多边远地区,已发现大量的天然气储量,但由于运输到天然气市场的成本太高,其价值是相对有限的。 A U.S. property with one million
一个100万桶具有较高未来开发和生产成本的探明重质、含硫原油储量的美国矿区可能只卖到100万美元,而一个100万桶已完全投入开发的,具有低生产成本的探明轻质、低硫原油储量的美国矿区则可能卖到600万美元。因此,一个石油勘探生产公司必须经常用先进的计算机生成的预测未来现金流现值的分析来估计可能的勘探生产投资。
These analyses can project estimated
上述分析可预测出每口井在其多年的经济生命周期内的估计月产量、储量及生产成本。通过这些预测的现金流及所需的投资,就可计算出预期年收益率以及其他利润指标,进而评价投资的经济价值。通常一个公司的有关单井和整个历史产量、收入和成本构成等数据记录对用于投资策略制定的现金流合理预测是有帮助的。
二、汉译英
1、全球消耗的能源约86%都属于化石燃料,另外12%来自水利和核能,但仅有大约2%的能源为可再生能源,如太阳能、风能和地热能。未来20-50年内,这种情况可望改变,但一切要视新科技发展和传统能源生产情况而定。替代能源技术的实施需要大量的时间和资金投入。
Approximately 86 percent of the world’s energy consumption is based on fossil fuels.Another 12 percent comes from hydro and nuclear power,but only about two percent comes from renwable energies like solar,wind and geothermal power.This situation will hopefully be changed in the next 20 to 50 years,but it surely depends on new technological developments and what happens with conventional energy production.It will take a lot of time and money for alternative energy technologies to be implemented.
2、根据最早期的科学研究调查,是有的形成被归结为两种起源:有机和无机的。一些化学家和天文学家认为石油是无机起源的,有的是火成岩成因,有的是宇宙成因。或者是„
From the earliestdays of scientific investigation the formation of petroleum had been attributed to two origins:inorganic and organic.Some chemists and astronomers argued for an inorganic origin-ometimes igneous,sometimes extraterrestrial,or a mixture of both.Most petroleum geologists believe that it is indigenous to sedimentary rocks rather than igneous ones.The advent of cheap and accurate chemical analytical techniques allowed petroleum source rocks to be studied.It is now possible to match petroleum with its parent shale and to identify potential source rocks,their tendency to generate oil or gas ,and their level of thermal maturation.
For a commercial oil accumulation to occur ,five conditions must be fulfilled:
1/There must be an organic-rich source rock to generate the oil and gas. 2.The source rock must have been heated sufficiently to yield its petroleum.
3.there must be a reservoir to contain the expelled hydrocarbons.This reservoir must have porssity ,to contain the oil and gas ,and permeability,to permit fluid flow.
4.The reservoir must be saled by an impermeable cap rock to prevent the upward escape of petrleum to the earth’s surface.
5.Source ,reservoir ,and seal must be arranged in such a way as to trap the petroleum.
3、原油储量是指从已知油田的油井中将来可望产出原油的估计数量。世界已发现常规油田的可采石油的总量约为一万亿桶。其中约67%的是接触量分布在沙特阿拉伯、科威特、伊朗、伊拉克等中东国家。
The term oil reserves refers to estimated amount of crude oil that is expected to be produced in the future from wells in known oil fields.The total amount of recoverable oil already found in the world’s conventional oil fields amounts to about 1 trillion barrels.About 67 percent of the world’s reserves was in the Middle Eastern countries of Saudi Arabia,Kuwait,Iran,Iraq et al.
石油是不可再生资源。和树木不同,石油一旦从地下采出,就不可能再生。原油在地下岩层深处通过自然过程形成的速度很慢,在实验室中还从未形成过。从原岩中的有机物到原油的形成至少需要几百万年,现存的原油量是有限的。
Petroleum is considered a nonrenewable resource.Unlike trees,it cannot be replaced once it is removed from the ground.Crude oil forms very slowly by natural processes deep in subsurface rocks and has never been formed in laboratories.The generation of crude oil from organic matter in a source rock requires at least several million years.There is a lemited amount of crude oil in existence.
4、石油水平运移的距离一直以来都是人们争论的话题。这是一个很难测量的参数。一般它是靠实际测量石油聚集区和最近的原岩之间的距离完成,然而,成熟度和生油岩应该被界定。二维和三维研究方法都已经做过尝试,在石油被圈闭在泥岩中的砂岩透镜体内,石油运移是短距离的。而在那些圈闭周围没有明显临近生油岩的地方,肯定发生过大量的侧向运移。生油岩和石油之间的对比,可以通过气相色谱的鉴别技术实现。
Migration lateral distance to which petrobleum can migrate has always been debated.It is a difficult parameter to measure.Traditionally,it is done by physically measuing the distance between the petrobleum accumulation and the nearest soutce rock,however maturity and source rock might be defined.Both two-and tree-dimensional studies have been attempted.Where oil is trapped in sand lenses surrounded by sale,the migration distance must have been short.Where oil occurs in traps with no obsvious adjacent source rock,extensive lateral migration must have occurred.Correlation between soutce rock and oil can be carried out by fingerprinting using gas chromatography.
5、第三种开采机理被称为溶解气驱。这种驱动类型存在于起初没有气顶的油田。开采开始后,压力降低,油中形成气泡并膨胀,迫使油从空隙体系中流出,从而流向井眼。气体的膨胀有助于维持油藏的压力。起初,气泡是分散的。随着时间的推移,它们聚合在一起,可能形成了连续的游离气相,可能在油藏顶部形成气顶。改点被定义为临界气体的饱和度。需采取措施来避免达到这一点。通过维持低产率生产或重新注入采出的天然气以维持原始油层压力的方法,可以避免达到临界气体饱和度。
The third type of production mechanism is the dissolved gas drive,sometimes called the solution gasdrive.This type of drive occurs in oil fields that initially have no gas cap.As producation begins,pressure drops and gas bubbles form in the oil and expand,forcing the oil out of the pore system and toward the boreholes.As the gas expands,it helps to maintain reservoir pressure.Initially,the gas bubbles are separated.As time passes,they come together and may form a continuous free-gas phase,which may accumulate as a gas cap in the crese of the reservoir.This point is termed the critical gas saturation,and care should be taken to prevent it form being reached.It may be avoided either by maintaining a slow rate of producation or by reinjecting the produced gas to maintain the original reservoir pressure.
6、远离井口的页岩其的运输基本上是不可行的。由于压力低,天然气必须加压后才能够在管道内流动。这种额外增加的成本通常破坏了项目的盈利能力。另一方面,如果页岩气毗邻城镇,或甚至独立的工厂、学校、农场、医院、监狱、大学及其他类似机构,那么就可以成为极为适宜的能源来源。页岩气生产对环境的影响很小。钻井结束后,就不需要井架了。与油田不同的是,页岩气井不需要井口泵,也不需要横跨乡村修建长距离的管道。一旦投产,页岩气的生产不引人注意、容易安静。除日常维护之外,页岩气产量不太高,但可靠并能长期生产。
Transportation of shalegas far from the well head is seldom feasible.Because of the low pressure,the gas must be pressurized for it to flow along a pipeline.This additional cost generally destroys the profritability of the project.On the other hand,shale gas is an eminently suitable energy source when located adjacent to a town,or even individual factories,schools,farms,hospitals,prisons,universities,and similar establishments.Shale gas production has a negligible environmental impact.Once the well is drilled there is no derrick.Unlike an oil field there is no need for well-head pumos.No long-distance pipelines have
to be built across the countryside.Once estabished,shale gas production is inconspicuous ,undemanding,and silent.Apart from routine maintenance production is modest,but reliable and long term.
7、含油气系统的保存时间是指发生在油气运移生成-运移-聚集过程之后,该含油气系统中的油气被保存、改变或破坏的时间。保存期间发生的地质作用包括再次运移、物理或生物降解以及/或油气的完成破坏。在保存过程中只有发生褶皱、断裂、抬升或剥蚀的情况下,才会发生再次运移。一个正在形成或刚刚形成的含油气系统没有保存时间。也就是说,当含油气系统中的生成-运移-聚集过程持续至今时,保存时间不存在,可以认为大部分油气被保存,而极少被生物降解或破坏。
The preservation time of a peeroleum system takes place after the generation-migration-accumulation of hydrocarbons occur,and is the time when hydrocarbons within that petroleum system are preserved,modified,or destroyed.Processes that occur during the preservation time are remigration,physical or biological degradation,and complete destruction of the hydrocarbons.Remigration occurs during the preservation time only if folding,faulting,uplift,or erosion occurs.An actively forming or just completed petroleum system is without a preservation time.That is,when the generation- migration-accumulation of the petroleum system extends to the present day,there is no preservation time,and it would be expected that most of the petroleum is preserved and that comparatively little has been biodegraded or destroyed.
8、煤层中甲烷气的出现是众所周知的,因为作为“爆炸性矿井瓦斯”,它对煤矿工人来说是一种普遍存在的安全隐患。作业煤矿需要大量的通风系统来抽取甲烷。美国能源部估计,作为一项日常安全措施,每天约250百万立方英尺的甲烷从美国的煤矿中抽取。因此,煤层气现已成为非常规油气资源之一。
The occurrence of methane gas in coal measures is only too well known because as “fire damp” it is a widespread safety hazard to coal miners.Extensive ventilation systems are required to extract methane from working coal mines.The U.S.Department of Energy has estimated that some 250 MMcf of methane is vented daily from U.S.coal mines as a routine safety measure.Thus coal-bed methane has now joined the list of non-conventional petroleum resources.
9、当油田开采到一定时候,油藏的天然压力会衰减到再也无力将岩石孔隙里的石油驱替出来进入井底。在石油工业发展初期,油田开发人员完全依靠一次采油机理进行生产。驱替能量一旦耗尽便无计可施,只能将油田报废。这些情况导致各种人工开采方法的发展,以便从储集岩额孔隙空间驱替出更多的石油。应用人工开采技术从储集岩中驱替石油被称为“二次采油”。 A time may come in the life of an oilfield when the natural pressure of the reservoir has declined to an extent where it is no longer sufficiently large to force the oil out of the pores of the rock into the bottom of well.In the early days of the industry,the operator depended entirely on primary producation mechanisms and,once their energy had been exhauseted,he had little alternative but to abandon the field.These affairs led to the development of artificial means of forcing more oil out of the pore spaces of the reservoir rock.The oil which is forced out of the reservoir rock as a result of the applicationg of an artificial technique is knoen as “secondary oil recovery”.
把储集岩里的石油驱替出来的最简单的方法时用另一种流体直接进行驱替。驱替流体必须比从孔隙中驱替出来的石油便宜得多。最自然不过的做法是用水或天然气作为置换介质去效仿一次采油机理。
The simplest method of forcing the oil of the reservoir rock is by direct displacement with another fluid.The displacing fluids must be appreciably cheaper than the oil which they force out of the pores.And what could be more natural than any others is to imitate the primary production mechanisms by using water or gas as the displacing medium.
10、许多国家提供石油勘探开发的机会,经济风险也伴随着国际经营的增加而增加。每个国家除了石油勘探开发中常见的风险外,还有各自不同的一系列风险。公司管理者应该了解和明白这些额外风险,并评价其对公司在国际市场上盈利的影响是很重要的。
Many coutries offer opportunities for petroleum exploration and production.With international operations,there are increased economic risks.Each country has its own set of risks to address in addition to the normal risks inherent in petroleum exploration and production.It is important for company management to know and understand these additional risks and to assess their impact on the company’s ability to earn a profit in the global market.
11、与页岩气不同,大部分煤层只生产干气,即甲烷。因此煤层气和页岩气相比有较低的热值。煤层的渗透率通常比页岩高,因为不论是天然或人工,煤层都更容易断裂。这样一来,煤层气井通常有更高的流动速率,因此有利于调整地面压力和管道运输。
Unlike shale gas , most coals only prlduce dry gas ,methane.The coal-ed gases thus have a lower calorific value than shale gas.Coal beds normally have higher permeabilities than shales,because they more easily fracture,either naturally or artificially.Thus coal-bed methane wells normally have higher flow rates and may therefore justify surface pressuring and pipeline transportation.The parameters that control the methane-generating potential of a coal include its rank,ash content,maceral type,matrix porosity,fracture porosity,pressure,and water contene.
12、虽然储油层被描述为具有一定孔隙度和渗透率的多孔介质,但它几乎不是性质稳定的均质岩层。通常情况下,储层中有很多物性变化范围很大的地层。储层性质的变化对储层内流体的流动有着深远的影响,从而也影响着原油的采收率。
Although oil reservoirs are characterized as porous media with certain porosity and permeability,they are almost never homogeneous beds with constant properties.Generally,there are numerous strata with wide-ranging properties.The proerties variation can have a profound effect on the flow of fluids in a reservoir and thereby influence oil recovery. 13、在气田开发的初期和中期,井口压力一般都高于集气管网内的压力。而在气田开采的后期,气井产率和压力都会降低,天然气不能靠自身压力进入集气管网,于是就要通过压缩机进行增压。由气轮机提供动力的往复式压缩机可广泛安装在井场或集气站。
In the initial and middle periods of gas development,well head pressure is usually higher than that pressure inside the gathering pipe networks,but at the final period of development,the production rate and pressure of gas well will be reduced,and the gases can not flow into pipe networks by itself,and need to be boosted by compressors.The reciprocating compressors powered by gas turbine entine can be used widely at well site or gathering station. 14、每个工厂都应有几处安全淋浴器和洗眼台。职工在可能接触到胺液、腐蚀性以及其它化学物品时需要用到这些设施。安全淋浴器应该安装在可能泄漏点附近,且容易到达的地方。接触到这些物品的视力可能受到影响,安全淋浴器和洗眼台必须清楚地做出标记。 There should be several safety showers and eye wash stations located throuthout each plant.These are needed due to possible exposure of personnel to amine,caustic and other chemical agents.Satety showers should be located in easily accessible areas near potential exposure points.The safety showers and eye wash stations must be clearly marked since the vision of an exposure victim may be affected.
15、智能井技术有希望在实时油藏描述和生产管理方面取得相似的技术突破,从而大幅度增加油气资产价值。工业界已经开始共同发布智能井接口标准。以便改善通信和相互操作性,实现数据和设备的互交换,共享数据的相同油藏,实现产量最大化。
智能井系统数据的演变与地震资料库相似。人们采集地震数据的能力要远早于理解这些数据的能力。三维地震最终被证明是上游油气工业最重要也是最有价值的一项技术突破。
Intelligent well technology holds the promise for similar breakthroughs in real-time reservoir characterization and production management that will lead to significant increases in asset value.The industry has come together to begin issuning intelligent well interface standards.Recommendations are being published to improve communication and interoperability,so equipment and data can be inter-changed,and producers who share common reservoirs can maximize production.
The situation with regard to intelligent well systems data evolution is comparable to that of seismic libraries.The ability to acquire seismic data was in place long before the ability to make sense of it.Ultimately,3D seismic proved to be one of the most important and valuable technological breakthroughs in the upstream petroleum industry. 16、在石油工业中钻井费用是主要的作业费用之一。提高钻井作业的钻进速度和减秒诸如压差卡钻和泥浆漏失等钻井问题,长期以来被认为是降低钻井费用的有效方法。通常认为,过平衡压力是影响钻井速度的诸多因素中最重要的因素,它通常被定义为井筒压力与地层流体压力之间的压力差。如果地层压力低于静水压力则需要较低比重钻井液,如将空气和液体一起泵入来降低过平衡压力,从而加快钻进速度,尽量减少泥浆漏失、卡钻以及地层伤害。因此用空气或天然气作为循环介质取代常规泥浆的充气泥浆钻井,在有些地区正变成有吸引力的钻井方式,充气泥浆钻井的商业应用在最近几年才刚开始,用于欠平衡钻井的低密度钻井液包括空气、液体喷雾、稳定的泡沫和有回压条件的充气泥浆泡沫。这里所说的充气泥浆是指为钻特殊类型地层而将空气和泥浆同时引入立管中。 Drilling cost is considered one of the major components of operating cost in the petroleum indestr.Improving the penetration rate of drilling operation and reducing drilling problems.such as pressure differentina pipe sticking and lost circulation,have long been considered an effective way of decreasing drilling costs.The have long been considered an effective way of decreasing drilling costs.The overbalance pressure,generally recognized as the most important among the many factors affecting penetration rate,is often defined as the pressure differential between the borehole pressure and formation fluid pressure.Formation pressures lower than the static pressure of a column of fresh water require the use of a lighter fluid,such as air,injected with liquid to obtain lower overbalance pressure to enhance penetration rate and to minimize lost circulation and pipe sticking as well as formation damage.Therefore,aerated mud drilling “implies the use of air or natural gas as the circulating medium instead of the regular mud”is becoming an attractive practice in some areas.The commercial use of aerated mud drilling began only in recent years.Lws-densit drilling fluids used in underbalanced drilling consist of
air,mist,stable foan,and aerated mud foam with backpressure.Whereas the term”aerated mud”implies the simultaneous introduction of air and mud together into the standpipe in order to drill special types of formatilns.
17、虽然该井产油多产水少,但是在油井投产初期便发生了井筒结盐问题。盐块会使油井的产量降低到不足预期产量的50%,因此需要对油井实施淡水清洗作业恢复油井的产量。洗 盐作业通常能恢复产能,但是井底流压有可能在3-5天内明显地降低。在30天内,产量会再次受到限制,需要再次洗井。周期性的洗盐通常会成为例行的作业措施,从而带来产量损失、停工和高昂的洗井费用。
Although the well was capable of producing a high volume of oil and only a very small amount of water,salt problems started with the very early production.Salt blocks would restrict production to less than 0% of expected volumes,and then the well would require fresh water washing to restore productivity.Washing would normally restore production rates,but bottom hole flowing pressure would drop significantly within 3-5days.Within 30 days,production would again be restricted,and another cleaning would be required.The washing cycle became a normal routine,with associated loss of production,down time and expensive cleaning.
18、目前在阿拉巴马州的宾夕法尼亚系(上石碳统)煤层和美国西部内陆的白垩系煤层正在进行煤层气的商业化生产。在20世纪90年代初,大约500口井生产了超过两千八百万立方米的天然气。英国和世界其它地区也正在寻找煤层气。
Coal-bed gas is now being commercially peoduced from Pennsylvanian(Upper Carboniferous)coal measures in Alabama,and from the Cretaceous coals of the Western interior of the United States.In the early 1990s some 500 wells were producing more than 28 million cubic meters of gas. Coal-bed methane is being sought in the United Kingdom and elsewhere around the world.
19、在世界上一些地区,可能通过开凿水平巷道到达油藏来成功地开采石油。石油从墙壁滴到地面并且流到矿井出口。这种方式已得到应用。然而,从传统意义上讲,石油和天然气是通过钻井来定位和生产的,在石油勘探开始前,绳索工具钻井在世界上许多地方是寻找地下水和盐水的一项成熟的技术。西方国家第一口专门的采油井是爵克上校于1859年在宾夕法泥亚州的油溪钻探的。以前地下水井中产出的石油被视为一种污染物。钻探爵克井的技术来源于到美国修建铁路的中国工匠。绳索工具钻井至少从公元前一世纪就在中国使用了。但是在中国这项钻井技术是用来生产自流盐水,而不是石油的。
Oil has been mined successfully in several parts of the world by driving horizomtal adits into reservoirs.Oil dribbles down the walls onto the floor and flows down to the mine entrance.This technique has been used.However,oil and gas are
located and produced by drilling boreholes.Before exploration for oil began,cable-tool drilling was an established technique in many parts of the world in the quest for water and brine.The first well to produce oil intentionally in the Western World was drilled at Oil Creek,Pennsylvania,by Colonel Drake in 1859.Previously water wells produced oil as a contaminant.The technology for drilling Drake’s well was derived from Chinese artisans who had traveled to the United States to work on the railroads.Cable-tool drilling had been used in China since at least the first century B.C..-In China,however,this drilling technology had developed to produce artesan brines,not petroleum.
20、历史成本与发现的储量价值相比,可能相差甚远。石油勘探生产财务报表核算从以下三个方面显示出油气储量的经济重要性。
·已探明储量的矿区(探明矿区)投资成本是根据目前已采出油气量与上述采出量和剩余探明储量之和的比值,按产量单位攫旧法来进行摊销;
·探明矿区的净投资成本仅限于对一些主要探明储量的价值计算;
·上市公司必须通过审计的财务报表去发布某些未经审计的有关探明储量及相关价值的补充信息。 即使如此,石油勘探生产公司的股票价格更多的取决于储量生产所获得的历史及期望现金流,以使储量的预计价值,而较少的取决于以通用公认会计原则计算得出的历史盈利。
Historical cost may be dramatically greater or less than the value of reserves found. E&P financial statement accounting recognizes the economic importance of reserves in three ways:
·Capitalized costs of properties with proved reserves(proved properties)are amortized on a units-of-production method based on the ratio of volumes currently produced to the sum of those volumes and remaining proved reserves;
·Proved propreties’ net capitalized costs are limited to certain computations of value of the underlying proved reserves;
·Public companies must disclose,with audited financial statements,certain supplemental unaudited information on the proved reserve volumes and certain related values.
Even so,an E&P company’s stock price is more closely correlated to historical and expected cash flow from production of reserves and to estimated values of reserves than to historical earnings measured under generally accepted accounting principles.