内容简介
《石油工程理论与实务》涵盖了石油上游工程的整个业务链，包括油气藏基础知识、石油天然气的化学成分与主要性能、钻井与完井、测井与测试、油气井增产措施、三次采油、地面油气处理、流体在管道和多孔性介质中的流动、健康安全环保及海上油气作业等，并展望了油气工业的未来，同时介绍了油气田使用的单位制。其中健康安全环保章节详尽阐述了安全的基本概念、工业安全分析、安全管理体系、重大事故案例分析等，具备系统性、新颖性、可操作性，对上游作业生产有较强的指导意义。
目录
目录
译者前言
原书前言
第1章 油气藏的开发利用 1
1.1 油气田开发的全生命周期 1
1.2 钻井作业 3
1.3 沙特阿拉伯Manifa油田 5
1.4 结语 6
第2章 油气田使用的单位制 7
2.1 单位制 7
2.2 重要物理量的单位 9
2.3 单位换算 19
2.4 结语 20
第3章 石油和天然气 21
3.1 原油 21
3.2 天然气 27
3.3 石油天然气作业风险 30
第4章 油气藏 31
4.1 几个基本的地质概念 31
4.2 石油、天然气及其圈闭的形成 36
4.3 油气藏描述 40
4.4 寻找油气藏 43
第5章 钻井与完井 46
5.1 钻井工程概述 46
5.2 绞车 50
5.3 钻头 51
5.4 钻井液 53
5.5 防喷器 56
5.6 钻井作业 59
5.7 下套管 64
5.8 定向钻井 69
5.9 完井 72
5.10 结语 74
第6章 测井 76
6.1 钻时记录 76
6.2 电缆测井 77
6.3 随钻测井 87
6.4 中途测试 88
6.5 测井数据解释与机器学习 89
第7章 流体在管道和多孔性介质中的流动 90
7.1 流体与黏度 90
7.2 管道内的流态 92
7.3 管内流动流量计算 96
7.4 多孔性介质内的流动 107
7.5 油藏工程 112
第8章 一次采油与增产措施 113
8.1 克服液柱压力—人工举升 113
8.2 油气井增产措施 133
8.3 结语 137
第9章 二次采油 138
9.1 注水 138
9.2 埃科菲斯克注水项目 142
第10章 三次采油 145
10.1 热采技术 147
10.2 注二氧化碳 159
10.3 聚合物驱 163
10.4 其他提高采收率方法 166
10.5 强化采油 167
第11章 地面油气处理设备 169
11.1 设备制造材料 169
11.2 泵与压缩机 170
11.3 热交换器 174
11.4 气液分离器 179
11.5 管子与阀门 181
11.6 传感器和压力计 184
第12章 工业安全 189
12.1 深水地平线的灾难给我们的教训 190
12.2 工业中的安全、危害源和风险 196
12.3 本质安全设计 197
12.4 工业安全分析 197
12.5 作业安全 207
12.6 安全管理体系 211
12.7 火灾与爆炸 212
12.8 历史上的安全事故 213
第13章 油藏数值模拟 218
13.1 油藏数值模型的基本要素 218
13.2 油藏数值模型举例 221
13.3 更复杂的模型 232
第14章 海上油气作业 234
14.1 用于海上钻井的钻机和平台 235
14.2 海底输油气管道 246
14.3 海上钻井作业 248
14.4 海上油气处理 251
第15章 油气工业远景展望 252
15.1 全球能源供需概况 252
15.2 石油未来展望 256
15.3 天然气未来展望 260
15.4 海上结构物的处置-一项挑战 261
15.5 全球石油需求 261
试读
第1章 油气藏的开发利用
扑热息痛（对乙酰氨基酚）是全球发达国家治疗轻度疼痛和发热的*常用药物之一。作为一种化学物质，扑热息痛的化学式为C8H9NO2——这表明对乙酰氨基酚分子含有八个碳原子、九个氢原子、两个氧原子和一个氮原子。该类药物的本质是以碳原子和氢原子为主构成的化合物，这些原子以特定的方式连接在一起。对乙酰氨基酚可以由几组反应中的任何一组合成，这些反应均是从苯酚开始的，苯酚是另一种含碳、氢和氧原子的化合物。苯酚衍生于一种单一的资源——原油。原油和天然气是当今世界中多种化合物产品的原材料。如果沿着产品的生产链追根溯源，大多数医用药品提取自原油，汽油、船用燃料油和柴油来自石油和天然气，塑料、油漆、涂料、溶剂和润滑油也是，原油和天然气统称为碳氢化合物，当今世界上每个人的生活都与之息息相关。
原油和天然气是在地下深处的岩石中历经数亿年形成的。随着时间的推移，这些油气流经地壳岩层中的无数微小孔隙网络，缓慢地向地表运移，这种运移会一直持续，部分油气突破地表并逸散在大气中，部分油气被岩石中的褶皱或非渗透性岩层下的袋状区所圈闭。
地质学家和地球科学家运用多种手段搜寻和定位地下潜在的油气圈闭，这些圈闭可能位于陆上，也可能位于海底。为了探寻新的石油储量，油气公司通常会组建一支由地质学家和其他专业人员组成的团队，根据确定探井（也称野猫井）的井位，该团队可以运用地震和其他勘查手段所获得的数据来评估探区的地质条件。当然，并非所有的探井（野猫井）都能够获取油气流，有的探井钻探的地层只含有水，没有任何油气显示，有时确实能够发现碳氢化合物。在以前未钻井的区块打探井不仅有经济风险，而且还有作业风险，甚至可能会钻遇高压地层，从而引发难以控制的井喷；也可能钻遇干层，对于没有油气显示的干井，将进行封堵和废弃；如果发现了油气，在暂时封堵油井之前，需要对油井的产量和压力进行初步测试。对产出的油气样品进行分析，以评估所发现油气的品位。如果经济评价结果证明开发前景乐观，作业公司将重返现场进行完井作业，并考虑油田正式投产。
1.1 油气田开发的全生命周期
对于新发现的油气田，必须评估其储量规模，为油气公司针对该油田的未来长期开发制定明智的决策奠定基础。钻评价井的目的就是更好地了解油气藏的大小和边界。地质学家和石油工程师将再次组建团队，共同研究确定评价井的*佳井位，如果一个油气田的储量规模足以保证全面开发的需求，那么可以将这些评价井转为生产井，在研究制定高效开发该油田决策期间，这些井将被暂时封堵。
对于新油气田投产，在油气采出之前，必须建设大量的基础设施，陆上油气田比海上油气田投产更快。油气公司的工程师需要制定合理的油气田开发方案，同时还须确保方案符合当地的法律、法规和标准：
（1）油田的油井井位在哪？
（2）井距要保持多大？
（3）将油气输送到炼厂或其他加工设施之前，需要进行哪些处理？如果需要进行原油脱水处理，这些水是进一步处理还是直接回注地层？
（4）产出的油气如何外输？如果通过管道，管道直径多大？线路走向如何？
（5）油气输送的目的地是哪？
*终接收这些原油的炼厂可能需要升级改造才能进行炼油作业。某些油田产出的原油中硫的含量较高，高含硫原油需要在耐硫腐蚀设施中炼制。
如果油田位于海底，那么需要建造海上平台，这项工程耗时较长、前期投资巨大，而且若干年后才能获得利润。
**批生产井完钻并成功完井，即可采出油气，为项目带来收入。图1.1描绘了一个陆上油田的典型生命周期，从钻**口探井（野猫井）到*终油田报废，该生命周期就算不到半个世纪也会跨越几十年。
图1.1 油田开发工程的主要阶段
随着新井相继投产，油气产量将持续上升（图1.1中④），直到达到产量峰值（图1.1中⑤）。早期上产阶段之后，随着时间推移油气产量开始下降（图1.1中⑥）。随着流体从储层中采出，油气藏的储层压力将会下降。正是依靠储层压力的驱动，流体从储层中不断采出，这一阶段的原油开采被称为一次采油，可能需要部分井中安装抽油泵，将原油举升至井口。
一旦产量下降到一定程度，就要新钻注水井，利用注水井将水注入储层，注入水有助于保持储层压力，还能将原油驱替至生产井。注水能够提高原油产量（图1.1中⑦），但注水一段时间后产量会再次下降（图1.1中⑧），这个阶段称为二次采油。其间，油井中的产出水可能比原油多，需要将产出水从原油中分离出来，并可能将其再回注到地层。
随着原油产量再次下降，可以采取以下几种方式之一来提高油田产能。
（1）加密井：在现有油井之间钻井，以采出距现有油井较远的原油。
（2）水平井：用于开采那些尚未大量产油的油田部分。
（3）提高采收率：向储层
