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聊聊海上采油和南海油气勘探(五) (1663 查看)
发布: 愚人+
日期: October 31, 2014 07:04PM

  (五)石油钻井与海上钻油装置

一、石油钻井

在地壳中向纵深钻井是20世纪出现的人类大型机械工程之一。这项工程的出现,主要目的是为了满足自十九世纪中期开始出现的内燃机燃料--石油的提取物,即汽油和柴油日益依赖的需要。如今,地球上最廉价,最大规模,最方便的能源还是石油,目前尚看不出有能取代像石油那样完整地具备上述特点的能源。

向地层深度打井并不仅限于石油钻井,还包括采矿,采水,以及科学探索(如1961年美国在墨西哥湾的莫霍计划,在3000多米深的海下钻井,以取得深海岩石底部,即莫霍面的岩石样品,这项实验因经费问题夭折。又如1970年苏联在科拉半岛上的超深钻井,试图在地壳较薄之处钻穿地壳,进入地幔上层,创造了井深12,262米的当时最深纪录,这一纪录现已被打破)。这里所指的的钻井,都是使用旋转钻头在地层上钻空的方法。

由于地层岩石的坚硬,要想在坚硬的岩石上钻出井来,如果没有大功率动力的驱动,是不可能实现的。举个例子,早在西汉地节年间,就已经记载有火井(天然气井)出现,以后两千年间巴蜀地区采盐和使用火井的打井怎么实现的?直到解放前夕,土法打井依然存在,方法为使用缆绳系着的重锤,当重锤升高得足够时,放松重锤,于是重锤就在地面以下敲击出一个浅坑,再把浅坑里的岩石碎屑刨出来,如此周而复始,可见,这样打井的进尺效率非常有限。所以过去要想开办采盐企业的人,必须预先准备一笔雄厚资金,一口盐井常常需要打井十年以上,以至企业主倾家荡产,到头来可能一无所获!

现代旋转式钻井的基本结构是,由一个钻头,以及与钻头相连的钻杆相连。钻头一般由金刚石或特种钢构成。钻头大概有一只海碗直径大,它的外沿镶嵌了一圈合金钢或者金刚石刀。钻头被钻杆带动作旋转运动,于是在钻杆所施加的压力下逐步进尺,将地下岩层打穿出一个孔,就是井。这就够了么?

不够,不够,远远不够。:)

至少得保证把钻头旋转过程里的岩石碎屑取出来吧?怎样取?这就提出了钻井液用途。钻井液俗称泥浆,它是水、或者某些化学溶剂,或者就是重油,混合粘土制成的,它从中空的钻杆里被强力泥浆泵打进井深处,在钻头中空处冒出来,它伴随钻头的旋转动力,将钻头磨碎的岩石屑搅合起来,然后再贴着井壁,在泵的动力驱动下升到井口,复经滤去岩石屑后再进入井,如此循环不已,钻头就逐渐钻到地壳深处了。

钻杆不是一根,而是若干根,每根大概有三层楼那么高,因为钻机在进尺到一定深度后,钻杆不够长度了,就得再补充一根接在已在井里的那一根,于是继续运行。除此之外,还得有套管,套管外沿直径正好和井直径一致,当钻井进入到一定深度,,就得把套管内套在井壁外,使之保护好井壁,否则的话,就不敢保证井壁会出现坍塌的后果。

钻杆支撑在井架上,被一台巨型柴油机操纵,这台柴油机大者有两三层楼房屋高,可以从安装在柴油机上的铁梯走到发动机上面检修。我去参观过这样壮观的场景,还没有走到井架,老远就看见井架一边支立起来的钻杆森林,地下则躺着长长的,从井里取出来的岩芯,这些岩芯将被运到化验室里做必要的资料提取检查。柴油机开动起来,十几公里范围内都会听见它的吼叫,可见所产生的动力之大。

这么大的动力目的只有一个,钻井。不要以为在这么大动力驱动之下,钻头在岩层里会如入无人之地。那只是开始阶段,或者钻进了一层粘土层,比如大庆油田。碰到坚硬的石头不必说了,关键在当进尺足够深以后,连接起来的钻杆超过一公里长,此时地面动力仅仅保证了钻杆的旋转扭力在顶部,旋转力逐渐衰减到钻头处,给钻头的力量就会减少,以至到一定深度后,每天进尺很慢,不过数尺而已。想不到吧,质量不好的钻杆甚至会被扭成麻花状。

而且,更严重的是,随着钻头下降,岩层的温度越来越高,到一定程度,将严重影响到钻头的效率,以至使钻头报废,在这样的情况下,钻井液将起到冷却钻头的作用,以保护钻头。

钻井位置是已经通过地球物理勘探找到地下构造的位置以后确定的,然而理想的钻井位置常常会出现意想不到的情况。西南石油局在成都北青白江的一口天然气探井就碰到这样的情况,当钻到一定深度以后,钻杆却拒绝前进了?经过提取岩芯的分析,才发现原来钻头碰到了一层有几百米厚度的鹅卵石层(系古代岷江在上扬子海出口处的沉积),钻头卡在一块大鹅卵石上,鹅卵石随着钻头旋钻,无法前进。据说后来向井里浇铸了水泥浆,水泥浆凝固以后才把鹅卵石固定下来。

正因为钻头动力机制的低效率,才让工程师想到把钻头直接安装在大功率电动机上,这样也就极大地避免了动力损耗。但是,由于地层常常是各向异性的,自带动力的钻头在下钻过程里不好控制精确的方向,结果会出现歪出原来设计的方向很多(实际上,即使钻杆连着钻头,打出的井也常常不是如一开始设计理想垂直于地面的方向,它们总可能或多或少的歪曲)。讲个小故事,以前有一队地质队员在一个池塘边安营扎寨,一大早就被池子里的吼声惊醒了,爬起来一看,原来池子里的水猛向上冒,发出牛吼,原来是附近一架探矿钻机打钻的钻井走歪了,在地下划出一条弧线,复又冒出了地面,探矿钻机最多也就钻几百米深,就会出现这样的状况,可以想象几千米深的的超深钻机德的方向控制困难了(2008年起钻,至2011年达到目标地层的卡塔尔阿肖辛油井,深达12,289米)。

二、海上钻井和采油

2004年4月,墨西哥湾深海采油发生严重泄漏事件,事件震惊了全世界,它提醒人们警觉,开采石油和天然气的过程中,有可能出现严重污染生态环境的事件,而这又以海洋采油最为严重。在整个修复油井泄漏的过程里,通过电视即时报道,也让公众知道,深海油气采集里科技应用的尖端性和复杂性。如果那几天大家看了电视画面上出现的BP公司设在休斯敦监控站的场景,就会叹服深海采油的高度现代化,画面上,一间大厅里,几十个工作人员一排排坐在具有监控数据的计算机工作台后面,大厅前是一面巨大的视频显示,上面是水下油井的实际工作场面,这个场面仿佛如美国宇航局工作人员监控正在软着陆火星表面的宇宙探测器。

如今,人类已经在遥远的土星卫星泰坦上半软着陆探测器,却对自己家园的外壳,这还仅仅是大西瓜的一层皮,都无法穿透。试图先穿过一层水圈,再在水圈底部打钻,就更困难一些。

历史上第一口水下采油井竖立在美国俄亥俄州的圣玛丽丝湖,时间是1891年,那时正是美国工业化的高潮里,一幅照片显示出19世纪最后十年间,加利福利亚沿海地带上,密如森林一般的油井竖立着,几年以后,第一口海上半潜水探油井出现在加州圣巴巴拉的索摩兰油田,以后,不同的固定式和半潜水钻井出现在美国德州沿岸,加拿大和委内瑞拉的淡水湖里,及至二战以后,海上钻井的数量增加很快。不过,技术限制了钻井所在位置的海洋深度和离岸距离,它们一般只能在几十米深的浅水中,离岸距离20海里不到。

由于世界现代化的飞速进程,对能源的要求日增,向海洋索取资源的活动已经开始蓬勃开展,海上油井在近40年里,大量出现在国际石油工业里,各种深海,远离海岸的钻井都出现了。

目前海洋钻井的形式从外观上看,真是五花八门,但他们都必须具备几个功能。

1)保证钻井工作生活一体化,钻井平台或钻井船上,必须设立钻井架,有储藏燃料的容器,有生活用水和后勤给养的储藏点,有能停泊补给船的小型船坞,有能停泊直升飞机的平台,最后是技术员和工人的生活场地。目前,各国海上探井和采油井上的工作范程是,两个小组每隔15天轮换一次。七十年代渤海钻井的工作也是15天轮换一次,没有周末休息,干完了这一轮,回岸休息两周。一天24小时开动,三班倒,一个人工作8小时。要知道,在海上平台上工作可不像歌里唱的:“头戴铝盔走遍天涯”那么豪气满怀,那么浪漫。就不说上班的劳累了,只说下班后局促在狭窄的生活格子间里,睡眠时震耳欲聋的柴油机呼啸,书斋、写字楼里的白领们大约想不到吧?正因为很艰苦,所以各国石油公司都付给海上工作人员以高额待遇,如果我没有记错的话,四十年前,在渤海井架上工作的工资两倍于岸上同样工种,外加可观的野外补助金。我看了西方钻井平台的台面布置,目前台面上的空间已经相当宽敞,职工生活屋已经远离井架,想来隔音设备齐全。甚至还有娱乐和运动场地。

2)一般井架上的工作间和生活间以及储藏间都可以在平台上灵活升降,目的在避免潮汐和风浪的变化,改变离海面的高度以让补给船停泊。我的一位上过当时渤海井台上的同学对我说,最难忍受的就是活动间下降的那一刻,眼睛盯着下面的补给船靠拢,突然有一股眩晕的感觉出来。目前世界上平台井架的最大高度已达300多米,超过法国巴黎的埃菲尔铁塔高度,而活动间也有升降达几十米的。

3)目前海洋钻井平台大致可以分为三类,即固定平台,半潜水平台,飘浮式钻井船。

A)固定井架,就是用角铁支持起的钻井架,井架固定在海底,所谓“固定”。就是不能移动。这类井架都是架设在成熟勘探的海上油田里,它不用来探油,只能用来采油气。角铁支持下井架形式有如一般电视铁塔,或强力电台,或地理测量标高塔。固定井架一般在水深较浅处,大约也就几米到一二十米的水深。1966年,石油部在渤海岸边不远处架设了中国第一架海上钻井就是固定钻井,1967年发现了油气。

B)半潜水钻井,这种装置适用于离岸较远处,可工作在水深千米以上。所谓“半”潜水,乃是指它有一部分浸在海面以下,浸在海里那部分有巨大的架子,犹如雪橇的底柄,它的功能在产生足够的浮力,支撑部分海面上的钻机和其他设备的重量。此外,它的底部有一根钢柱,直接伸到海底,并固定在海床上,仿佛像支千斤顶把井台支起来,所以在英文里又称“jack-up drilling rig”,除了这根钢柱维系井架,井台下面还系了若干根钢缆。分别在海底抛锚规定,目的自然是保证井架位置固定,并增加稳定度。所有的飘浮钻井平台上都设置了自动维持稳定的构建,有些在计算机操纵下维持整个井架系统在风浪的冲击下的不至于较大幅度的摇动。中海油这一次派遣的在南海的981平台就是一只半潜式平台。

C)钻井船,这种装置适用于远离海岸的油气勘探,它实际就是一只船,船上竖立着井架,船底同样有一根钢柱直插到海船上,与半潜式不同之处在于,它没有水下浮力构件,因此稳定程度比半潜式平台差。

此外,还有纯粹用浮桥状的装置支撑的平台,或者干脆就在远离海岸的海域内建造一座人工岛屿,在岛屿上置以井架。

三、采油

1)测井

任何一口油气井在钻深过程中都要进行测量,不仅对探测井,而且对已经生产的油田区域内的新井。

测井种类繁多,一般包括电缆测井和取岩样测井。电缆测井就是在已经钻进到一定深度的井洞里垂下去一个电缆绳,这根绳子的尾端系着一个仪器,此仪器有很多种类,一般进行电场、磁场、放射性场的测量,根据这些物理量的数据判断井所在岩层里油气状态,其中包括岩石的性质,空隙度,石油在岩石空隙里的饱和含量以及流动。

一种威力强大的仪器在最近四十年问世以来已经得到迅速发展。这件仪器被称为“中子炮”并附质谱仪探头。中子炮乃是将产生强力伽玛射线的放射性物质置于探头顶端,在地面信号控制下,当探头下垂到目的深度后,打开探头放射性屏蔽障,让中子源轰击岩石。然后垂放的探头记载下被中子轰击后的岩石里的放射性数据,将之通过电缆收集到地面,然后接到质谱仪上,质谱仪根据岩石物质被中子激活以后,其所含物质的放射谱线,以确定岩石的元素构成。这样,测井小组可以不直接获得井下岩样便可知道组成岩石的元素分布,这就极大节约了鉴定时间,因为当钻井到一定深度以后,取岩样变成一件费时的麻烦事,而且岩样取出后在化验室里也得花费时间做鉴定。1973年,我在一家地质仪器厂参观了当时正试验的中国自己的中子炮的试验室,这所试验室被置于很深的地下,是一个水泥结构,楼梯很多层,直角转折多次后到达目的室。当时的中子炮顶端的放射源是从西南物理所(四川乐山)反应堆生产的氘靶,据说一克需要数千元,按当时的物价说来是很昂贵的。质谱仪是进口的法国造。

此外,仍然需要岩石取样,这一般是从钻杆筒里取出。岩样被切片后实地检查空隙度与含于其中的微古生物化石,需要事先将岩样切片,然后在显微镜下观察里面的微古生物的种类与分布,富集量,我们知道,主流石油地质学家认为石油是由古代生物的遗体形成的,那么自然,微生物在岩层里的分布就是判断石油储量的重要因素,而这些数据,大约目前尚无其他物理手段遥感获得。

2)井喷

当知道上述决定井里的物理化学以及生物数据以后,判断这口井的前景就有了依据,可以决定是否继续打,或者已经在测到井壁油气压力以后,决定封井,准备让石油自动喷出。但这常常有例外,即使在打井的早期阶段就知道这些数据,仍然可能造成井喷。

井喷常常发生在事先未曾预料到的情况,单纯性井喷可能造成井架破坏,造成人员伤亡。有些井喷相当严重,科威特一处井喷,在几个小时之内把油井所在位置处的一个镇完全淹没。井喷就是无法控制住石油喷射的力量。多数井喷发生时伴随着失火,1958年重庆石油沟天然气井喷发生后,大火直烧了一个多月,惊动在京苏联专家组,经空中视察决定由飞机投掷炸弹灭火,结果油井也毁了。1966年四川合江发生的32111油井井喷大火,报纸报道了抢救油井的英雄事迹。当年12月底,我去威远油田大串联,在油田的工人宿舍里还听了一个该油井小组工人叙述事故发生的故事。正因为井喷发生的后果严重,所以在一口探油井准备放油前夕,会通知附近的居民过“寒食节”,在几天之内不得生火做饭。1970年秋天,在四川江油一口轻质油井出现井喷,国务院命令宝成铁路十多个小时停开(那时宝成铁路入川段已经部分使用电气车头。川产轻质石油是我国质量最高的石油,颜色呈天青色,透明,可以直接在汽车里当汽油适用,完全不同于大庆油田产的带过多沥青的重质石油)。

陆地上的井喷毕竟比较容易控制,海上如果发生就困难多了。八十年代,英挪北海油田一次海上井喷引起大火,由于在海上发生,相当难以制止,后来还是以重金聘请老美一个油田灭火老工人,号称“火神”的专家解决的,否则只有苏联专家出的爆炸法解决了。海上井喷所造成的污染比陆地上严重多了,2009年那次墨西哥海湾深海油井的井喷(也有说是泄漏),所泄漏的原油把墨西哥湾从德州到弗罗里达州沿海全部污染,大量的候鸟身上涂上一层沥青,无数的鱼类死亡,堪称一场生态灾难。而实际上,即使没有井喷,海上开采石油的负面效果就是不可避免的轻度泄漏,无法彻底根除,由于时间长,所积累起来的量相当可观,我国唯一的大面积内海--渤海之所以现在完全被污染,可以说主要因为大港和胜利油田采油的慢性泄漏造成的。如果有朋友去过胜利油田总部山东淄博,如果敢吃那里的海鱼的话,很可能尝到一股石油味。

3)奇怪的油气

有时会出现另外的情况,即原来测量油气数据有相当有前景的井,当钻到目的层以后,或者并没有多少油气,或者甚至还井喷,可自喷一两个月后油气压力便倏然消失了。四川地区的产油井大多具有这样的性质,换句话说,辛辛苦苦花了比喷出的石油还多钱来钻井,结果得不偿失。

还有一种情况,那便是,开始测井时根本没有任何迹象表示会有丰富的油气储藏,可后来却大获丰收。大庆油田的发现就是一个例子。

大庆油田的地震波勘探是我所在的物探队做的,那时正是三年困难时期,发现有储藏构造以后,我们队(中匈混合物探队)将下一步任务移交给配套钻探队去打井。这个队在松辽平原上钻井达到目标地层以后,测井数据显示没有迹象出油,于是只好把油井撤走了,这是油气勘探过程里常有的事。当打井队撤走以后,石油部的一支钻井队就补了上去,就在我们地质部石油局打的井洞里再多打百来米吧,出油了!这是中国第一次发现的大油田--大庆油田(解放前曾发现玉门油田,但产量很低),它奠定了中国的现代石油工业。至今大庆油田的发现权还在争论,到底是哪个单位发现的?如果公正地讲,石油地球物理的工作应该是地质部石油局,但钻探工作还应是石油部。

4)油田储量估计的困难性

正因为如此,油田储量的估计就比较活。一口井的测井数据,包括喷油后的速度连一口井所在的地下储量都未必能估计准确,就不用说整个可能的油田的储量了。更不好说整个地区的石油储量估计了。比如南海,现在报纸上经常引用某某西方专家的话说,南海地下蕴藏了XX亿吨的石油,这个说法在搞过石油勘探和开采的人来说,就显得不负责任。

前面已经说了,不要误以为石油储藏在地层里犹如一个蓄水池,成片,甚至浩瀚如海洋一般。准确地说,是一个个分离的葡萄,聚集成葡萄串。于是一口新井即使就在已经开采的油田范围内,井若钻进葡萄之间的空隙间,对不起,你百花钱和时间了。

估计油田储量是根据一口井的储量,根据这一块地区里葡萄串发现的多少,以及可能潜在地有多少尚未细查出的葡萄,然后把总体积算出来,最后得到该地区的油气储量。这当然是简单的情况,可是常常是,一口井的储量也不好估测。根据测井掌握的数据,预测这口井里油气分布的情况,在理论上应该可以部分做到。

油田里油气(也包括水)可以被描述成一个偏微分方程,因为石油在岩层里会出现渗透(流动),开采了油井以后,流动渗透更加显著,因此一般地,含油地层可以理解成一个流体力学,并附带热动力条件的纳维-斯多克方程,这就属于相当前沿的现代数学研究范畴了,我们知道,纳维-斯多克方程至今并未得到好的解决,也只有在省略条件下解决一些特殊类型。不但如此,单纯用一口井的流量以及粗燥的地球物理勘探得到的构造大小(往往是不精确的),并不能把握真实油气在构造里的精确分布,换句话说,就算我们使用石油渗透的简化方程--双调和方程来描述单一油田的物理性质,也不能准确知道空间边界何在?而这却是解决一般偏微分方程边值问题的必须(除非解决一类无穷边境问题,如微分几何里的最小曲面问题等),于是问题遂归结为,知道部分油田的解(井孔里油冒出的量和速度)的性质,问反过来所属的偏微分方程在什么边境内成立?且不说这个方程也许还存在非线性系数,就拿线性模型看,也是一个求偏微分方程解的逆问题,这样的问题实际上又是一个自由边境问题(类似于受控热核反应托卡马克装置里的磁箍形状问题,或者水坝坝体水渗透模型)。这个逆问题常有有另外的称呼,叫做控制论问题。我的一位前辈同道在这方面取得进展,我问过他们的模型,他们说,只有假设油田是球形,而且井正好打在球的顶部,才有解,且解也不是唯一的,是不适定的!(“适定性”是偏微分方程理论解的基本三性质,即解的存在性、唯一性、稳定性)

四、油气钻井技术

1)油气钻井的复杂性和钻井的方式

前面讲过,钻井下行过程里,会碰到各种各样在地面上预先不知道的情况。例如,常会碰到坚硬的花岗岩(岩浆冷凝后的岩石)含在沉积岩(水成岩,如砂岩和页岩)里,于是钻头钻在上面便很吃力,进度也慢。倘若花岗岩的厚度很大,于是就会减慢进尺,影响工程计划。或者出现钻头接触的点上是各向异性,那么钻头就会“欺软怕恶”,朝软的岩石方向倾斜着钻,这样,钻井就会歪向不希望的方向,前面也举了例子。

这就涉及了如何正确控制钻头在地下前进的方向。

首先是正确测量钻头在前进过程里的方向。测量钻头的绝对偏斜角度比较容易,将钻头取出,使用一种类似于“钟表摆”功能的仪器,就可以知道准确的对应于地心连线垂直线的倾斜角了。但是,要测量钻井方向与地球经纬有关的倾斜角却不那么容易,这是因为,粗燥地说,地球是一个球面,涉及到球面射影几何的问题。目前测量这一参数的方法是使用一种测量地磁偏角的仪器,但准确性不是很高。

在准确地知道了井和钻头的方向以后,下一步就是控制钻头向所希望的方向偏离,以便达到计划的目的。九十年代以后出现的附带在钻头侧翼的可控引擎的新技术,结合测量技术,目前已经能较好地把握住钻头向理想方向深钻了。

一般讲来,钻井可分为三种:

1)垂直井,2)斜井,3)水平井。这三种井都是针对具体情况实施,目的在:避免钻井过程里遇到坚硬的障碍;回避目标地层正好在城镇区域之下,那里不适宜于下钻;针对含油气岩层过薄,为增加产量。

很多情况下,能确定的岩层不一定都很厚,也不一定都是水平走向。理想情况下,含油气构造的厚度足够,比方说有500米后,那么钻井的前段500米正好在这个构造里,于是这500米的井壁就直接接触了含油气的岩石,于是油气就能通过500米井壁进入井,从而再被收集到井口。但假如含油气层只有50米,于是这口井的井壁就只能接触50米含油气岩石,显然,前者的产量比后者大(假定两种情况下的油层储量和压力一样),这样就需要斜井或水平井了,目的就是让井壁和含油气构造岩层尽可能接触,以增加产量。

目前的技术已经进展到,能在一口垂直井上,放射性地向几个方向钻出几口斜井或者水平井来,这就减少了在地面多井的布置,从而节约了土地资源,也避免了采油井的污染范围扩大。

一件最精彩的钻井艺术是英国BP公司为文莱在南海(九段线内)打的一口水平井。这口水平井平趟在含油层里,中间分别有多口竖井连接,宛似新疆和西亚地区的坎儿井。可以设想,从一口竖井开始,逐渐歪斜到水平方向,是这口水平井实现的过程。但是,要在地面(海面)上准确地再打几口竖井与水平井相连却殊非不易,然而BP解决了。这口井创造了高产和压力稳定的海上采油技术典范。

2)水平井和水力压裂技术

目前水平井已经可以做到完全平行和地面的走向,可以长达2公里。

随着采油进程,一个油田的出产的油气将逐渐枯竭,很多采油井开始压力都过大,如果让它自行喷出原油,那么就会使油井的压力减少过快,以至于油层里还有剩余油气的时候,压力已不够让油气被从井口收集到了。为了避免发生这种情况,可以使用阻压剂置于井里,例如使用重晶石混合泥浆倒入井里。即使这样,总会出现还有剩余油气却无法再开采了。过去的办法是,再在采油井旁边钻井,使用强力水泵把水,或者带有疏通岩层孔隙的化学溶剂压入,强行挤出剩余油气。

低产油层是另外一种情况。几十年前已经出现一种技术,叫做“水力压裂”,然而这样的技术仅仅适用在垂直井上,只能应用到厚度足够的油田。

自从九十年代问世的先进可控的水平钻井技术的出现,水力压裂技术才开始有了广泛的应用。

什么是水力压裂技术?

顾名思义,就是用强力水压裂岩层。办法是,打一口井,在井的内壁置上钢模套筒,然后按照模子浇铸出水泥套。然后在水泥井壁上,每隔一定距离使用强烈爆炸打出一个洞,洞不仅打穿水泥,也深入到岩层里。然后使用高压水泵,将含有细沙(有时也用水泥碎粒)的水打入井里,这些沙水将从洞里向岩层中钻出许多裂隙,裂隙孔径不超过1毫米。道理很简单,这些裂隙深入到岩层中,类似岩脉,于是剩余的油气将通过无数的裂隙跑出来,这就主动地引油入井了。

由于可控水平井能最大程度接触到含有岩层,所以水力压裂技术充分地在获取剩余油气技术上得到发挥。

这个发挥又启动了另一项重要领域的发展。

3)水力压裂技术和油页岩开发

网上闹闹嚷嚷的油页岩新闻,给了正面临石油枯竭的世界打了一针强心针。

油页岩,又叫油母页岩,就是含有油气的页岩。页岩,就是广泛存在在地球表面的沉积岩,这些沉积岩都是古代河流在海洋或者湖泊出口处沉积下来的泥沙,这些泥沙被堆积起来,经过上百万年的时间里,在压力下形成的岩石。如果大家在旅游时留心,就会看见许多山区处有一片片的岩石,就像书页一样,颜色常呈灰色,这便是页岩。页岩里含有古代的有机物遗体(一般不到1%),这些有机物在高压下变成了石油或与石油类似的物质。由于页岩的生成年代不够长,所以页岩里含的油常常还不是石油,但可以通过物理化学作用变成油。这就是全世界同胞把人类文明的希望寄托在油页岩上的原因。

油页岩在地壳里蕴藏相当丰富,然而绝大多数油页岩都是无法开采,据美国地质学家估计,不到三分之一的油页岩可以开采,这其中就包括暴露在地表的油页岩。

暴露在地表的油页岩常以泥炭的方式出现,黑色,可以被乡民挖出来当煤烧,现在这样暴露在地表的泥炭大概不多了。浅层倒有一种含石油和天然气很少的油页岩,现在可以采用高温法转换成一种燃油,然而这样方式显然要耗费能量,且污染严重,它的大规模开发计划正在争论中。

还有不少油页岩里含有可观的石油和天然气,可是却因为油气压力不够,更因为油页岩的岩层厚度小,以前开采太不合算。

水平钻井和水力压裂就派上了用场。

可以使用水平钻井钻进薄薄的油页岩岩层里,然后再用水力压裂技术把油页岩里的油气挤出来!

下一节我将书归标题正传,开始谈南海油气开采了。:)

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