星期日,三月13 2011:18 51

石油和天然氣的勘探、鑽探和生產

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概況

原油和天然氣是含有 1 到 60 個碳原子的碳氫化合物分子(碳原子和氫原子的有機化合物)的混合物。 這些碳氫化合物的性質取決於其分子中碳原子和氫原子的數量和排列。 基本的碳氫化合物分子是 1 個碳原子與 4 個氫原子(甲烷)相連。 石油烴的所有其他變體都是從該分子演變而來的。 最多含有 4 個碳原子的碳氫化合物通常是氣體; 那些有5到19個碳原子的通常是液體; 那些有20個或更多的是固體。 除碳氫化合物外,原油和天然氣還含有硫、氮和氧化合物以及微量金屬和其他元素。

據信,原油和天然氣是在數百萬年的時間裡由植被和海洋生物的腐爛形成的,在沉積物的重壓下被壓縮。 由於石油和天然氣比水輕,它們會上升以填充這些上覆地層中的空隙。 當石油和天然氣到達緻密、覆蓋、不透水的地層或無孔岩石時,這種向上運動就停止了。 石油和天然氣充滿了多孔岩層和天然地下儲層(例如飽和砂)的空間,較輕的氣體位於較重的石油之上。 這些空間最初是水平的,但地殼的移動形成了被稱為斷層、背斜、鹽丘和地層圈閉的口袋,石油和天然氣聚集在這些地方的儲層中。

頁岩油

頁岩油或乾酪根是固體碳氫化合物和其他含有氮、氧和硫的有機化合物的混合物。 它是通過加熱從稱為油頁岩的岩石中提取的,每噸岩石可產生 15 至 50 加侖的石油。

勘探和生產是石油工業中負責勘探和發現新的原油和天然氣田、鑽井並將產品帶到地面的那部分通用術語。 歷史上,自然滲入地表的原油被收集起來用作藥物、保護塗層和燈的燃料。 天然氣滲漏被記錄為地球表面燃燒的大火。 直到 1859 年,才開發出鑽探和獲取大量商業原油的方法。

原油和天然氣遍布世界各地,在陸地和水下,如下所示:

  • 西半球洲際盆地(美國墨西哥灣沿岸、墨西哥、委內瑞拉)
  • 中東(阿拉伯半島、波斯灣、黑海和里海)
  • 印度尼西亞和南中國海
  • 北非和西非(撒哈拉和尼日利亞)
  • 北美(阿拉斯加、紐芬蘭、加利福尼亞和美國中部大陸和加拿大)
  • 遠東(西伯利亞和中國)
  • 北海。

 

圖 1 和圖 2 顯示了 1995 年世界原油和天然氣產量。

圖 1. 1995 年世界原油產量

OED010F1

圖 2. 世界天然氣廠液體產量 - 1995 年

OED010F2

原油的名稱通常可以識別原油的類型和最初發現它們的地區。 例如,第一種商業原油賓夕法尼亞原油就是以其產地美國命名的。 其他例子是沙特輕型和委內瑞拉重型。 用於設定世界原油價格的兩種基準原油是德克薩斯輕質低硫原油和北海布倫特原油。

原油的分類

原油是複雜的混合物,包含許多不同的、單獨的碳氫化合物; 它們在一個油田和另一個油田的外觀和成分上不同,有時甚至與彼此相對較近的油井不同。 原油的稠度範圍從水狀到焦油狀固體,顏色從透明到黑色。 “平均”原油含有約 84% 的碳; 14%氫; 1% 至 3% 的硫磺; 以及少於 1% 的氮、氧、金屬和鹽。 見表 1 和表 2。

表 1. 各種典型原油的典型近似特徵和性能以及汽油潛力。

原始來源和名稱 *

石蠟
% 體積

芳烴
%體積

環烷烴
% 體積


重量百分比

API引力
(大約)

環烷烴收率
% 體積

辛烷值
(典型)

尼日利亞之光

37

9

54

0.2

36

28

60

沙特之光

63

19

18

2

34

22

40

沙特重型

60

15

25

2.1

28

23

35

委內瑞拉重型

35

12

53

2.3

30

2

60

委內瑞拉之光

52

14

34

1.5

24

18

50

美國Midcontinental Sweet

-

-

-

0.4

40

-

-

美國西德州酸

46

22

32

1.9

32

33

55

北海布倫特

50

16

34

0.4

37

31

50

* 代表性平均數。

 


表 2 原油和天然氣的組成

碳氫化合物

石蠟: 原油中的鏈烷烴飽和鏈型烴(脂肪族)分子具有式CnH2n + 2,並且可以是碳原子的直鏈(正常)或支鏈(異構體)。 較輕的直鏈石蠟分子存在於氣體和石蠟中。 支鍊鍊烷烴通常存在於原油的較重餾分中,其辛烷值高於正鏈烷烴。

芳香劑: 芳烴是不飽和環型烴(環狀)化合物。 萘是稠合的雙環芳族化合物。 最複雜的芳烴,多核(三個或更多稠合芳環)存在於原油的較重餾分中。

環烷烴: 環烷烴是飽和環狀烴基,分子式為
CnH2n,以閉環(環狀)的形式排列,存在於原油的所有餾分中,除了最輕的。 具有 5 個和 6 個碳原子的單環環烷烴(單環烷烴)占主導地位,在石腦油的較重端發現了雙環環烷烴(雙環烷烴)。

非碳氫化合物

硫和硫化合物: 硫以硫化氫(H2S),作為化合物(硫醇、硫醇、硫化物、多硫化物等)或作為元素硫。 每種天然氣和原油都含有不同數量和類型的硫化合物,但通常情況下,重質原油餾分中化合物的比例、穩定性和復雜性更大。

在天然氣、石油原油和餾出物中發現了稱為硫醇的硫化合物,在非常低的濃度下可檢測到明顯的氣味。 最常見的是甲基和乙基硫醇。 硫醇通常添加到商業氣體(液化天然氣和液化石油氣)中以提供用於洩漏檢測的氣味。

暴露於有毒水平的 H 的可能性2S存在於原油和天然氣的鑽井、生產、運輸和加工過程中。 含硫石油烴的燃燒會產生硫酸和二氧化硫等有害物質。

氧化合物: 含氧化合物,例如酚類、酮類和羧酸,在原油中的含量各不相同。

氮化合物: 氮以鹼性化合物的形式存在於原油的較輕餾分中,更常見於原油的較重餾分中,以非鹼性化合物的形式存在,其中可能還包括痕量金屬。

痕量金屬: 痕量或少量金屬,包括銅、鎳、鐵、砷和釩,通常少量存在於原油中。

無機鹽: 原油通常含有懸浮在原油中或溶解在夾帶水(鹽水)中的無機鹽,例如氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣。

二氧化碳: 二氧化碳可能來自存在於原油中或添加到原油中的碳酸氫鹽的分解,或來自蒸餾過程中使用的蒸汽。

環烷酸: 一些原油含有環烷(有機)酸,當原油的酸值超過一定水平時,環烷(有機)酸可能在 232 °C 以上的溫度下變得具有腐蝕性。

通常存在的放射性物質: 通常存在的放射性物質 (NORM) 通常存在於原油、鑽井沉積物和鑽井泥漿中,並且可能會因低水平的放射性而造成危害。


 

相對簡單的原油分析用於根據相似碳氫化合物分子的主要比例將原油分類為鏈烷烴、環烷烴、芳香烴或混合原油。 混合基礎原油含有不同數量的每種碳氫化合物。 一種分析方法(美國礦業局)基於蒸餾,另一種方法(UOP“K”因子)基於重力和沸點。 進行更全面的原油分析以確定原油的價值(即有用產品的產量和質量)和加工參數。 原油通常根據產量結構進行分組,高辛烷值汽油是更受歡迎的產品之一。 煉油廠原油原料通常由兩種或多種不同原油的混合物組成。

原油也根據 API(比重)定義。 例如,重質原油具有低 API 比重(和高比重)。 低 API 比重原油可能具有高閃點或低閃點,具體取決於其最輕的末端(更易揮發的成分)。 由於精煉過程中溫度和壓力的重要性,原油根據粘度、傾點和沸程進一步分類。 還考慮了其他物理和化學特性,例如顏色和殘碳量。 高碳、低氫、低API比重的原油通常富含芳烴; 而那些低碳、高氫、高API比重的通常富含石蠟。

含有大量硫化氫或其他活性硫化合物的原油被稱為“含硫原油”。 那些含硫較少的被稱為“甜”。 該規則的一些例外是西德克薩斯原油(無論其 H2S 含量)和阿拉伯高硫原油(不被認為是“酸性”原油,因為它們的硫化合物不具有高活性)。

壓縮天然氣和液化烴氣體

天然存在的碳氫化合物氣體的成分與原油相似,因為它們包含不同碳氫化合物分子的混合物,具體取決於其來源。 它們可以作為天然氣(幾乎不含液體)從氣田中提取; 從氣田和油田中提取石油的石油伴生氣; 和來自凝析氣田的氣體,當壓力很高(10 至 70 mPa)時,石油的一些液態成分會轉化為氣態。 當壓力降低(至 4 至 8 mPa)時,含有較重碳氫化合物的冷凝物通過冷凝從氣體中分離出來。 天然氣從深達 4 英里(6.4 公里)或更深的井中提取,煤層壓力從 3 mPa 到高達 70 mPa 不等。 (見圖 3。)

圖 3. 南加州聖巴巴拉海峽 Pitas Point 地區 87.5 米深的海上天然氣井

OED010F3

美國石油協會

天然氣含有 90% 到 99% 的碳氫化合物,主要由甲烷(最簡單的碳氫化合物)和少量的乙烷、丙烷和丁烷組成。 天然氣還含有微量的氮氣、水蒸氣、二氧化碳、硫化氫和偶爾出現的惰性氣體,如氬氣或氦氣。 天然氣含量超過 50 g/m3 具有三個或更多碳原子分子的碳氫化合物(C3 或更高)被歸類為“貧”氣。

根據其用作燃料的方式,天然氣可以被壓縮或液化。 來自天然氣和天然氣凝析油田的天然氣在被壓縮並輸送到天然氣管道之前在現場進行處理以滿足特定的運輸標準。 該準備工作包括使用乾燥器(脫水器、分離器和加熱器)去除水分、使用聚結過濾器去除油以及通過過濾去除固體。 硫化氫和二氧化碳也從天然氣中去除,因此它們不會腐蝕管道以及運輸和壓縮設備。 存在於天然氣中的丙烷、丁烷和戊烷也在傳輸前被去除,因此它們不會在系統中凝結並形成液體。 (參見“天然氣生產和加工操作”部分。)

天然氣通過管道從氣田輸送到液化廠,在那裡被壓縮並冷卻至大約 –162 ºC 以生產液化天然氣 (LNG)(見圖 4)。 由於在液化過程中去除了一些雜質和成分,LNG的成分不同於天然氣。 液化天然氣主要用於在需求高峰期增加天然氣供應,以及在遠離主要管道的偏遠地區供應天然氣。 它通過添加氮氣和空氣進行再氣化,使其與天然氣相當,然後被送入供氣管線。 液化天然氣還用作機動車輛燃料,作為汽油的替代品。

圖 4. 位於阿爾及利亞阿爾澤的世界上最大的液化天然氣工廠

OED010F4

美國石油協會

石油伴生氣和凝析氣被歸類為“富”氣,因為它們含有大量的乙烷、丙烷、丁烷和其他飽和碳氫化合物。 石油相關氣體和凝析氣在石油和天然氣加工廠通過壓縮、吸附、吸收和冷卻進行分離和液化以生產液化石油氣 (LPG)。 這些天然氣廠還生產天然汽油和其他碳氫化合物餾分。

與天然氣、石油伴生氣和凝析氣不同,石油加工氣體(作為煉油廠加工的副產品產生)含有大量的氫氣和不飽和烴(乙烯、丙烯等)。 石油加工氣體的成分取決於每個特定的過程和使用的原油。 例如,熱裂化產生的氣體通常含有大量烯烴,而催化裂化產生的氣體則含有更多的異丁烷。 熱解氣體含有乙烯和氫氣。 天然氣和典型石油加工氣體的成分見表3。

表 3. 天然氣和石油加工氣體的典型近似成分(體積百分比)

類型氣體

H2

CH4

C2H6

C3H4

C3H8

C3H6

C4H10

C4H8

N2+CO2

C5+

天然氣

N / A

98

0.4

N / A

0.15

N / A

0.05

N / A

1.4

N / A

石油-
伴生氣

N / A

42

20

N / A

17

N / A

8

N / A

10

3

石油加工氣體
催化裂化
熱解


5-6
12


10
5-7


3-5
5-7


3
16-18


16-20
0.5


6-11
7-8


42-46
0.2


5-6
4-5


N / A
N / A


5-12
2-3

 

可燃天然氣,熱值35.7~41.9MJ/mXNUMX3 (8,500 至 10,000 大卡/米3),主要用作家庭、農業、商業和工業應用中產生熱量的燃料。 天然氣碳氫化合物也用作石化和化學過程的原料。 合成氣 (CO + H2) 由甲烷經氧化或水蒸氣轉化加工而成,用於生產氨、酒精和其他有機化學品。 壓縮天然氣 (CNG) 和液化天然氣 (LNG) 均用作內燃機的燃料。 石油加工液化石油氣 (LPG) 的熱值較高,為 93.7 MJ/m3 (丙烷)(22,400 大卡/立方米3) 和 122.9 MJ/m3 (丁烷)(29,900 大卡/立方米3) 用作家庭、企業和工業以及機動車輛的燃料 (NFPA 1991)。 從石油加工氣體中提取的不飽和烴(乙烯、丙烯等)可轉化為高辛烷值汽油或用作石化和化學加工工業的原料。

烴類氣體的性質

根據美國國家消防協會的說法,易燃(可燃)氣體是指在空氣中通常存在的氧氣濃度下燃燒的氣體。 易燃氣體的燃燒類似於易燃碳氫化合物液態蒸汽的燃燒,因為需要特定的點火溫度來啟動燃燒反應,並且每種氣體只會在特定的氣體-空氣混合物範圍內燃燒。 易燃液體具有 閃點 (它們發出足夠的蒸汽進行燃燒的溫度(總是低於沸點))。 易燃氣體沒有明顯的閃點,因為它們通常處於高於其沸點的溫度,即使在液化時也是如此,因此始終處於遠遠超過其閃點的溫度。

美國國家消防協會 (1976) 對壓縮氣體和液化氣體的定義如下:

  • “壓縮氣體是那些在所有正常大氣溫度下容器內的氣體,在壓力下僅以氣態存在。”
  • “液化氣體是指在容器內處於正常大氣溫度下,部分以液態存在,部分以氣態存在,並且只要任何液體留在容器中就處於壓力下的氣體。”

 

決定容器內壓力的主要因素是儲存液體的溫度。 當暴露在大氣中時,液化氣體會非常迅速地蒸發,沿著地面或水面移動,除非通過風或機械空氣運動散佈到空氣中。 在正常大氣溫度下,容器中大約三分之一的液體會蒸發。

易燃氣體又分為燃氣和工業氣體。 燃氣,包括天然氣和液化石油氣(丙烷和丁烷),與空氣一起燃燒以在烤爐、熔爐、熱水器和鍋爐中產生熱量。 易燃工業氣體,如乙炔,用於加工、焊接、切割和熱處理操作。 液化天然氣 (LNG) 和液化石油氣 (LPG) 的特性差異如表 3 所示。

尋找石油和天然氣

尋找石油和天然氣需要地理學、地質學和地球物理學知識。 原油通常存在於某些類型的地質構造中,例如背斜、斷層圈閉和鹽丘,這些構造位於各種地形和廣泛的氣候條件下。 選擇感興趣的區域後,將進行許多不同類型的地球物理調查和測量,以獲得對地下地層的精確評估,包括:

  • 磁力測量。 懸掛在飛機上的磁力計測量地球磁場的變化,以便定位與其他岩石相比通常具有低磁性的沉積岩層。
  • 航空攝影測量測量。 用飛機上的特殊相機拍攝的照片提供了地球的三維視圖,用於確定具有潛在石油和天然氣礦藏的陸地構造。
  • 重力測量。 由於大量緻密的岩石增加了重力,重力儀用於通過測量重力的微小差異來提供有關底層地層的信息。
  • 地震勘測。 地震研究提供了地下結構一般特徵的信息(見圖 5)。 測量是通過在小直徑孔中引爆炸藥產生的衝擊波、在陸地和水中使用振動或衝擊裝置以及壓縮空氣的水下爆炸獲得的。 衝擊波開始與回波返回之間經過的時間用於確定反射基質的深度。 最近使用超級計算機生成三維圖像大大提高了地震測試結果的評估。

 

圖 5. 沙特阿拉伯,地震作業

OED010F5

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  • 射線照相調查。 射線照相術是使用無線電波來提供類似於從地震勘探中獲得的信息。
  • 地層調查。 地層取樣是分析地下岩層的岩心以尋找天然氣和石油的踪跡。 一段圓柱形的岩石,稱為岩心,由空心鑽頭切割並向上推入與鑽頭相連的管(岩心筒)中。 取芯筒被帶到水面,取下岩心進行分析。

 

當勘探和測量表明存在可能含有石油的地層或地層時,將鑽探探井以確定是否實際存在石油或天然氣,如果存在,是否可以商業上可行的數量獲得。

離岸業務

雖然第一口海上油井是在 1900 年代初期在加利福尼亞海岸外鑽探的,但現代海洋鑽探的開始是在 1938 年,在距美國海岸線 1 英里(1.6 公里)的墨西哥灣發現了油井。 第二次世界大戰後,海上鑽探迅速擴大,首先是在已知陸上生產區附近的淺水區,然後是世界其他淺水區和深水區,以及從北極到波斯灣的不同氣候。 最初,海上鑽探只能在約 91 m 的水深進行; 然而,現代平台現在能夠在超過 3.2 公里深的水域中鑽孔。 海上石油活動包括勘探、鑽井、生產、加工、水下施工、維護和修理,以及通過船舶或管道將石油和天然氣運輸到岸上。

海上平台

鑽井平台支持海上或內陸水域作業的鑽井平台、供應品和設備,範圍從浮動或潛水駁船和船舶,到淺水區使用的鋼腿固定平台,再到大型浮力鋼筋混凝土、重力型平台用於深水。 鑽井完成後,利用海洋平台支撐生產設備。 最大的生產平台可容納 250 多名船員和其他支持人員、直升機場、加工廠以及原油和凝析油儲存能力(見圖 6)。

圖 6. 鑽井船; 鑽探船 Ben Ocean Laneer

OED010F7

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通常,在深水浮動平台鑽井中,井口設備被降低到海底並與井套管密封。 光纖技術的使用允許大型中央平台遠程控制和操作較小的衛星平台和海底模板。 大型平台上的生產設施處理來自衛星設施的原油、天然氣和凝析油,然後再運到岸上。

水下鑽井所用平台的類型通常取決於要鑽井的類型(勘探井或生產井)和水深(見表 4)。

表 4. 水下鑽井平台類型

平台類型

深度(米)

產品描述

潛水駁船和平台

15-30

駁船或平台,被拖到現場並沉沒在底部。 較低的浮力柱使鑽井平台保持漂浮
移動時。

自升式(腿上)

30-100

移動式、自升式漂浮平台,其支腿被頂起以便牽引。 在現場,腿被降低到
底部然後延伸以將平台升高到水位以上。

浮動平台

100–3,000 +

大型、獨立、多層、鋼筋混凝土重力結構,拖到現場,淹沒
將水壓載到預定深度,以便柱子和穩定裝置抵消波浪的運動,以及
錨定到位。 這些柱子通常會保留原油,直到它被卸載。

   

較小的浮動平台,類似懸掛,僅支撐鑽機並由浮動平台提供服務
投標

鑽井駁船

30-300

自航式、浮式或半潛式駁船。

鑽井船

120–3,500 +

高度精密、特別設計的漂浮或半潛船。

固定在站點平台上

0-250

下沉固定在鋼支架(夾克)上的平台,以及用作
平台。

海底模板

N / A

水下生產裝置。

 

井的類型

探井。

在分析地質數據和地球物理調查之後,在陸地或海上鑽探探井。 在先前未發現石油或天然氣的地區鑽探的探井被稱為“野貓”。 那些發現石油或天然氣的井稱為“發現井”。 其他勘探井,稱為“分級井”或“評估井”,用於確定發現後的油田範圍,或在已知油氣層附近或下方尋找新的含油氣層包含產品。 沒有發現任何石油或天然氣,或發現的太少而無法經濟地生產的井稱為“幹井”。

開發井。

發現後,通過一系列分級井或評價井粗略確定儲層面積。 然後鑽探開發井以生產天然氣和石油。 要鑽探的開發井的數量取決於新油田的預期定義,包括規模和生產力。 由於儲層是如何形成或限制的不確定性,一些開發井可能變成乾井。 有時,鑽井和生產同時發生。

地壓/地熱井。

地壓井/地熱井是指產生可能含有碳氫化合物的極高壓力 (7,000 psi) 和高溫 (149 ºC) 水的井。 當水從洩漏或破裂釋放到大氣中時,水會變成快速膨脹的熱蒸汽雲。

汽提井。

汽提井是那些每天從儲層中生產少於 XNUMX 桶石油的井。

多口完井。

當在鑽單個井時發現多個生產地層時,可以將單獨的管柱下入每個單獨的地層的單個井中。 來自每個地層的石油和天然氣被引導到各自的管道中,並通過封隔器相互隔離,封隔器密封管柱和套管之間的環形空間。 這些井被稱為多完井井。

注水井。

注水井將空氣、水、氣體或化學品泵入生產油田的儲層,以保持壓力或通過水力或增加壓力將石油輸送到生產井。

服務井。

服務井包括用於打魚和電纜作業、封隔器/塞子放置或移除和返工的井。 還鑽了一些服務井,用於地下處理從原油和天然氣中分離出來的鹽水。

鑽孔方法

鑽機。

基本鑽機包括一個井架(塔)、一根鑽桿、一個用於降低和提升鑽桿的大絞車、一個旋轉鑽桿和鑽頭的鑽台、一個泥漿混合器和泵以及一個驅動台和發動機的發動機絞車(見圖 7)。 用於鑽勘探井或地震井的小型鑽機可以安裝在卡車上以便從一個地點移動到另一個地點。 較大的鑽機要么在現場架設,要么配備便攜式鉸接(千斤頂刀)井架,以便於操作和架設。

圖 7. 加拿大北極地區 Elf Ringnes 島上的鑽井平台

OED010F8

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衝擊或電纜鑽孔。

最古老的鑽井技術是衝擊鑽井或電纜鑽井。 這種很少使用的緩慢、深度有限的方法涉及通過在電纜末端升降重型鑿子鑽頭和桿來破碎岩石。 每隔一段時間,鑽頭就會被移除,鑽屑會懸浮在水中,然後通過沖洗或泵送到地面來移除。 隨著孔的加深,它襯有鋼套管,以防止塌陷並防止地下水受到污染。 即使是鑽一口淺井也需要大量工作,而且一旦發現石油或天然氣,就無法控制產品立即流向地面。

旋挖。

旋轉鑽井是最常用的方法,用於鑽探深度超過 5 英里(7,000 米)的勘探井和生產井。 安裝在卡車上的輕型鑽機用於在陸地上鑽探低深度地震井。 中型和重型旋轉移動和浮動鑽機用於鑽探勘探和生產井。 旋挖鑽井設備安裝在具有30至40米高井架的鑽井平台上,包括轉盤、發動機、泥漿攪拌器和注入泵、鋼絲繩捲揚機或絞車以及多段管道,每個長約 27 m。 轉盤轉動連接到鑽桿的方形方鑽桿。 方形方鑽桿頂部有一個泥漿轉環,與防噴器相連。 鑽桿以 40 至 250 rpm 的速度旋轉,轉動帶有帶固定鑿狀切削刃的刮刀鑽頭的鑽頭或帶有帶硬化齒的滾刀的鑽頭。

旋轉衝擊鑽孔。

旋轉衝擊鑽孔是一種組合方法,旋轉鑽孔機使用循環液壓流體來操作類似錘子的機構,從而產生一系列快速沖擊波,使鑽頭能夠同時鑽孔和敲擊地下。

電動和渦輪鑽孔。

大多數重型鑽機的轉台、絞車和泵通常由電動機或渦輪機驅動,這可以提高操作和遠程控制鑽井的靈活性。 電鑽和渦輪鑽是較新的方法,通過在孔底的鑽頭上方連接鑽孔電機,為鑽頭提供更直接的動力。

定向鑽井。

定向鑽井是一種旋轉鑽井技術,隨著孔的加深,它沿著彎曲的路徑引導鑽柱。 定向鑽井用於到達垂直鑽井無法到達的礦床。 它還降低了成本,因為可以從單個平台沿不同方向鑽探多口井。 大位移鑽井允許從岸上開採海底儲層。 通過使用計算機控制自動鑽孔機和撓性管(連續油管),可以在不連接和斷開部分的情況下升高和降低這些技術中的許多技術。

其他鑽孔方法。

磨料鑽孔在壓力下使用磨料(而不是使用鑽桿和鑽頭)來切穿底層。 其他鑽孔方法包括爆炸鑽孔和火焰穿孔。

放棄。

當油氣藏不再生產時,通常會用水泥堵塞油井,以防止流動或洩漏到地表,並保護地下岩層和水。 拆除設備,清理廢棄井場,恢復正常。

鑽井作業

鑽孔技術

鑽井平台為工人提供了連接和解耦用於增加鑽井深度的鑽桿部分的基礎。 隨著孔的加深,增加了額外長度的管道並且鑽柱懸掛在井架上。 當需要更換一個鑽頭時,將整個鑽柱的管子從孔中拉出,並將每一節分離並垂直堆疊在井架內。 新鑽頭安裝到位後,過程相反,將管道返回孔中繼續鑽進。

需要小心確保鑽柱管不會分開並掉入孔中,因為打撈起來可能很困難且成本很高,甚至可能導致井漏失。 另一個潛在的問題是鑽孔停止時鑽孔工具是否卡在孔中。 因此,一旦鑽井開始,它通常會一直持續到井完工。

鑽井泥漿

鑽井泥漿是由水或油和粘土與化學添加劑(例如甲醛、石灰、酰肼鈉、重晶石)組成的流體。 通常添加苛性鈉以控制鑽井泥漿的 pH(酸度)併中和具有潛在危險的泥漿添加劑和完井液。 鑽井泥漿在鑽井平台上的混合罐的壓力下被泵入井中,沿著鑽桿內部向下到達鑽頭。 然後,它在鑽桿外側和孔壁之間上升,返回到地面,在那裡被過濾和再循環。

鑽井泥漿用於冷卻和潤滑鑽頭、潤滑管道和沖洗鑽孔中的岩屑。 鑽井泥漿還用於通過襯砌孔的側面並抵抗鑽頭遇到的任何氣體、油或水的壓力來控制從井中流出。 可以在孔底壓力下施加泥漿射流以幫助鑽井。

套管和膠結

套管是襯在井眼上的特製重型鋼管。 它用於防止鑽井孔壁塌陷並通過防止鑽井作業期間泥漿回流洩漏來保護淡水層。 套管還密封了滲水砂層和高壓氣體層。 套管最初在地表附近使用,並用水泥固定到位以引導鑽桿。 水泥漿被泵入鑽管,並通過套管和井壁之間的間隙被迫返回。 一旦水泥凝固並放置套管,鑽孔將繼續使用較小直徑的鑽頭。

將表層套管放入井中後,將防噴器(大型閥門、袋子或閘板)連接到套管頂部,即所謂的疊層。 發現石油或天然氣後,將套管放入井底,以防止泥土、岩石、鹽水和其他污染物進入井孔,並為原油和天然氣提取管線提供管道。

完井、強化採收和修井作業

完成

完井描述了在鑽井到預計發現石油或天然氣的深度後將井投入生產的過程。 完井涉及多項操作,包括穿透套管和清除管道中的水和沈積物,以便暢通無阻。 特殊取芯鑽頭用於鑽取長達 50 米的岩心,以便在鑽孔作業期間進行分析,以確定何時應該進行穿透。 首先移除鑽桿和鑽頭,然後將最後一串套管用水泥固定到位。 然後將射孔槍放入井中,該金屬管包含裝有子彈或聚能炸藥的套筒。 電荷通過電脈衝通過套管釋放到儲層中,從而為石油和天然氣流入井中和地面創造開口。

原油和天然氣的流動由一系列閥門控制,稱為“聖誕樹”,這些閥門位於井口頂部。 安裝監控器和控制器以在壓力變化、火災或其他危險情況發生時自動或手動操作地面和地下安全閥。 一旦石油和天然氣被生產出來,它們就會被分離,水和沈積物會從原油中去除。

原油和天然氣的生產和保護

生產石油基本上是水或氣置換的問題。 在最初鑽探時,幾乎所有的原油都處於壓力之下。 在儲層生命週期的三個階段中,隨著油氣從儲層中抽出,這種自然壓力會降低。

  • 在第一階段,沖洗生產,流量受儲層中的自然壓力控制,該壓力來自油中溶解的氣體、在壓力下被困在油上方的氣體和來自被困在油下的水的液壓。
  • 人工舉升是第二階段,涉及在自然壓力耗盡時將加壓氣體泵入儲層。
  • 第三階段,汽提塔或邊際生產,發生在油井僅間歇性生產時。

 

最初,人們對影響石油和天然氣生產的力量知之甚少。 對油氣儲層行為的研究始於 20 世紀初,當時人們發現將水泵入儲層可以提高產量。 當時,該行業恢復了 10% 到 20% 的儲層容量,而最近在油井停產之前的恢復率超過 60%。 控制的概念是,更快的生產率可以更快地消散油藏中的壓力,從而減少最終可以採收的石油總量。 用於保護油藏的兩個措施是單元化和井間距。

  • 單位化 是將一個油田作為一個單元進行操作,以便應用二次採收方法並保持壓力,甚至可能涉及多個不同的操作員。 總產量在經營者之間公平分配。
  • 井間距 是井的限制和適當位置,以便在不因過度鑽井而耗散油田的情況下實現最大產量。

 

回收額外產品的方法

通過多種採收方法提高油氣藏的產能。 一種方法是通過化學或物理方式打開地層中的通道,讓石油和天然氣更自由地通過儲層到達油井。 通過自然驅替將水和氣注入儲層以維持工作壓力。 二次採油方法,包括壓力驅替、人工舉升和驅替,可改善和恢復儲層壓力。 強化採收是以多種不同的組合使用各種二次採收方法。 提高采收率還包括從枯竭油藏中獲取額外產品的更先進的方法,例如熱採,它使用熱量而不是水或氣體來迫使更多的原油從油藏中流出。

酸化

酸化是一種通過將酸直接泵入生產儲層以通過化學物質和礦物質的反應打開流動通道來增加油井產量的方法。 鹽酸(或普通)酸首先用於溶解石灰岩地層。 它仍然是最常用的; 然而,現在在鹽酸中加入了多種化學物質以控制其反應並防止腐蝕和形成乳化液。

根據儲層中岩石或礦物的類型,還使用氫氟酸、甲酸和乙酸,以及鹽酸。 氫氟酸總是與其他三種酸中的一種結合,最初用於溶解砂岩。 它通常被稱為“泥酸”,因為它現在被用來清洗被鑽井泥漿堵塞的射孔,並恢復井眼附近受損的滲透率。 甲酸和乙酸用於深層、超熱的石灰岩和白雲巖儲層,並用作射孔前的分解酸。 乙酸也作為中和緩沖劑添加到井中,以控制井增產液的 pH 值。 幾乎所有的酸都有添加劑,例如防止與金屬外殼反應的抑製劑和防止形成淤泥和乳化液的表面活性劑。

壓裂

壓裂 描述了通過力或壓力增加油氣通過儲層並進入井中的流量的方法。 產量可能會下降,因為油藏地層的滲透性不足以讓石油自由流向油井。 壓裂力通過在高壓下將經過特殊支撐劑(包括沙子、金屬、化學顆粒和貝殼)處理的流體泵入儲層以打開裂縫來打開地下通道。 可以將氮氣添加到流體中以刺激膨脹。 當壓力釋放時,流體撤出,支撐劑留在原處,使裂縫保持打開狀態,使油可以更自由地流動。

大規模壓裂 (質量壓裂)涉及將大量流體泵入井中,以液壓方式產生數千英尺長的裂縫。 大規模壓裂通常用於打開氣井,在這些氣井中,儲層非常緻密,甚至氣體都無法通過。

保壓

兩種常見的壓力維持技術是將水和氣體(空氣、氮氣、二氧化碳和天然氣)注入自然壓力降低或不足以進行生產的儲層中。 這兩種方法都需要在指定位置鑽輔助注入井,以達到最佳效果。 為維持井的工作壓力而注水或註氣稱為 自然位移。 使用加壓氣體來增加儲層中的壓力稱為 人工(氣體)升降機。

水驅

最常用的二次強化採收方法是將水泵入油藏,將產品推向生產井。 在 五點注水, 以生產井為中心打四口注水井,形成一個正方形。 控制注入以保持水前緣通過儲層向生產井均勻推進。 所用的一些水是從原油中獲得的鹽水。 在 低壓水驅, 將表面活性劑添加到水中,通過減少油與岩石的粘附力來幫助油流過儲層。

混相驅

混相流體和混相聚合物驅是通過降低原油表面張力來改善注水的提高采收率方法。 將可混溶的流體(一種可以溶解在原油中的流體)注入儲層。 隨後注入另一種流體,將原油和可混溶的流體混合物推向生產井。 混相聚合物驅 涉及使用清潔劑從地層中清洗原油。 在洗滌劑後面注入凝膠或增稠水,使原油流向生產井。

消防水浸

火災水浸,或 現場 (就地)燃燒是一種昂貴的熱採方法,其中將大量空氣或含氧氣體注入儲層並點燃一部分原油。 火的熱量降低了重質原油的粘度,使其更容易流動。 大火產生的熱氣會增加儲層中的壓力並產生狹窄的燃燒前沿,將較稀薄的原油從注入井推向生產井。 較重的原油留在原地,在火焰前鋒緩慢向前移動時提供額外的燃料。 通過調節注入的空氣或氣體來密切監測和控制燃燒過程。

蒸汽注入

注蒸汽或蒸汽驅是一種熱採方法,它通過向相對較淺的油藏的最下層注入超熱蒸汽來加熱重質原油並降低其粘度。 蒸汽注入時間為 10 到 14 天,然後將油井關閉一周左右,讓蒸汽徹底加熱儲層。 同時,增加的熱量使儲層氣體膨脹,從而增加儲層中的壓力。 然後重新打開油井,加熱的粘性較低的原油向上流入油井。 一種更新的方法是將較低壓力的低熱蒸汽同時注入兩個、三個或更多區域的較大部分,形成一個“蒸汽箱”,在每個區域中擠壓石油。 這提供了更大的油流到表面,同時使用更少的蒸汽。

天然氣生產和加工業務

生產天然氣的井有兩種類型。 濕氣井產出含有溶解液體的氣體,乾氣井產出不易液化的氣體

天然氣從生產井中抽出後,被送到天然氣廠進行加工。 氣體處理需要了解溫度和壓力如何相互作用並影響流體和氣體的特性。 幾乎所有的氣體加工廠處理的氣體都是各種碳氫化合物分子的混合物。 氣體加工的目的是將這些氣體通過吸收、分餾和循環等各種過程分離成成分相近的成分,以便於運輸和消費者使用。

吸收過程

吸收涉及三個處理步驟:回收、去除和分離。

恢復。

通過從天然氣中吸收去除不需要的殘餘氣體和一些甲烷。 吸收發生在逆流容器中,井氣進入容器底部並向上流過向下流動的吸收油。 吸收油在進入容器頂部時是“貧”的,而在它從底部吸收氣體中所需的碳氫化合物後離開底部時是“富”的。 離開裝置頂部的氣體稱為“殘餘氣體”。

吸收也可以通過冷藏來完成。 殘餘氣體用於預冷入口氣體,然後在 0 至 –40 ºC 的溫度下通過氣體冷卻裝置。 在接觸吸收器單元中的冷氣體之前,將貧吸收器油泵送通過油冷卻器。 大多數工廠使用丙烷作為冷卻器裝置中的製冷劑。 將乙二醇直接注入入口氣流中,與氣體中的任何水混合,以防止凍結和形成水合物。 乙二醇-水混合物在乙二醇分離器中與碳氫化合物蒸汽和液體分離,然後通過在再生器單元中蒸發水而重新濃縮。

刪除。

吸收過程的下一步是去除或脫甲烷。 剩餘的甲烷在乙烷回收裝置中從富油中去除。 這通常是一個兩階段過程,首先通過減壓和升高溫度從富油中去除至少一半的甲烷。 剩餘的富油通常含有足夠的乙烷和丙烷以進行重吸收。 如果不出售,塔頂氣體用作工廠燃料或預飽和器,或循環到主吸收器的入口氣體中。

分離。

吸收過程的最後一步,即蒸餾,使用蒸汽作為介質從富含吸收油中提取所需的碳氫化合物。 濕式蒸餾器使用蒸汽作為汽提介質。 在乾式蒸餾器中,通過泵送通過蒸餾器再沸器的熱油的部分汽化獲得的碳氫化合物蒸汽用作汽提介質。 蒸餾器控制貧油的最終沸點和分子量,以及最終碳氫化合物產品混合物的沸點。

其他流程

分餾。

是將來自吸收裝置的所需碳氫化合物混合物分離成特定的、單獨的、相對純淨的產品。 當稱為頂部產品和底部產品的兩種液體具有不同的沸點時,分餾是可能的。 分餾過程包括三個部分:分離產品的塔、加熱進料的再沸器和除熱的冷凝器。 該塔有大量的塔板,因此會發生大量的蒸汽和液體接觸。 再沸器溫度決定底部產物的組成。

硫磺回收。

在運輸銷售之前,必須從氣體中去除硫化氫。 這是在硫磺回收廠中完成的。

氣體循環。

氣體循環既不是壓力維持手段,也不是二次採收方法,而是一種用於提高“濕氣”儲層天然氣液體產量的強化採收方法。 在循環裝置中從“濕氣”中去除液體後,剩餘的“乾氣”通過注入井返回到儲層。 當“乾燥氣體”通過儲層再循環時,它會吸收更多的液體。 重複生產、加工和再循環循環,直到所有可回收液體都已從儲層中移除,只剩下“乾氣”。

生產油氣田的現場開發

需要進行廣泛的場地開發才能使新的油氣田投入生產。 網站訪問可能會受到氣候和地理條件的限製或制約。 要求包括運輸; 建造; 維護、住房和行政設施; 油氣水分離設備; 原油和天然氣運輸; 水和廢物處理設施; 以及許多其他服務、設施和設備。 其中大部分在現場不容易獲得,必須由鑽井或生產公司或外部承包商提供。

承包商活動

石油和天然氣勘探和生產公司通常使用承包商來提供鑽探和開發生產領域所需的以下部分或全部支持服務:

  • 場地準備——灌木清理、道路建設、坡道和人行道、橋樑、飛機著陸區、海港、碼頭、碼頭和著陸點
  • 架設和安裝——鑽井設備、電力和公用設施、儲罐和管道、房屋、維脩大樓、車庫、吊架、服務和行政大樓
  • 水下工作——水下設備和構築物的安裝、檢查、修理和維護
  • 維護和修理——鑽井和生產設備預防性維護、車輛和船隻、機械和建築物
  • 合同服務——食品服務; 家政; 設施和周邊保護與安全; 清潔、娛樂和支持活動; 防護設備、備件和一次性用品的倉儲和配送
  • 工程和技術——測試和分析、計算機服務、檢查、實驗室、無損分析、爆炸物儲存和處理、消防、許可證、環境、醫療和健康、工業衛生和安全以及洩漏響應
  • 外部服務——電話、收音機和電視、污水處理和垃圾處理
  • 運輸和物料搬運設備——飛機和直升機、海事服務、重型建築和物料搬運設備

 

實用

無論勘探、鑽探和生產作業是在陸地還是海上進行,都需要電力、輕型電力和其他輔助公用事業,包括:

  • 發電 - 燃氣、電力和蒸汽
  • 水——淡水供應、淨化和處理以及工藝用水
  • 污水和排水——雨水、衛生處理和廢(油)水處理和處置
  • 通訊 - 電話、廣播和電視、計算機和衛星通訊
  • 公用事業——照明、供暖、通風和製冷。

 

工作條件、健康和安全

鑽井平台上的工作通常至少需要 6 名船員(主要和次要人員 司鑽, 三名助理司鑽或助手 (鑽工)和a 貓頭鷹 人)向現場主管或工頭報告(工具推進器) 誰負責鑽井進度。 主要和次要司鑽在各自輪班期間全面負責鑽井作業和監督鑽井隊。 鑽工應該熟悉他們的船員的能力和局限性,因為工作進展速度只能與最慢的船員一樣快。

助理鑽工駐守在平台上,負責操作設備、讀取儀表和進行日常維護和修理工作。 當鑽桿被送入或拉出井孔並協助將管段移入和移出堆垛時,吊頂人員需要爬到靠近井架頂部的位置。 在鑽井過程中,貓頭人還操作泥漿泵並為鑽井隊提供一般協助。

組裝、放置、卸下和收回射孔槍的人員應經過培訓,熟悉爆炸物的危害,並有資格處理爆炸物、引爆索和雷管。 在油田和周圍工作的其他人員包括地質學家、工程師、機械師、司機、維護人員、電工、管道操作員和勞工。

鑽井以 8 小時或 12 小時輪班的形式全天候進行,工人們需要豐富的經驗、技能和耐力才能滿足工作對身心的嚴格要求。 船員過度伸展可能會導致嚴重事故或傷害。 鑽井需要密切的團隊合作和協調,以便安全及時地完成任務。 由於這些和其他要求,必須考慮工人的士氣、健康和安全。 充足的休息和放鬆時間、營養豐富的食物以及適當的衛生和生活區,包括在炎熱潮濕氣候中使用空調和在寒冷地區使用暖氣,都是必不可少的。

與勘探和生產作業相關的主要職業危害包括因暴露於地理和氣候因素而導致的疾病、在水上或崎嶇地形上長途旅行帶來的壓力以及人身傷害。 心理問題可能是由於勘探地點的物理隔離、它們遠離大本營以及海上鑽井平台和偏遠陸上地點所需的延長工作時間造成的。 許多其他海上作業特有的危險,例如水下潛水,都在本手冊的其他地方進行了介紹 百科全書.

離岸工作在任何時候都是危險的,無論是在工作還是下班。 一些工人無法承受以苛刻的速度、長時間、相對封閉和不斷變化的環境條件在海上工作的壓力。 工人的壓力跡象包括異常煩躁、精神痛苦的其他跡象、過度飲酒或吸煙以及吸毒。 站台上的工人報告說,失眠問題可能會因高水平的振動和噪音而加劇。 工人之間的友誼和頻繁的上岸休假可能會減輕壓力。 暈船和溺水,以及暴露在惡劣的天氣條件下,是海上工作的其他危險。

呼吸道疾病等疾病是由於在這些疾病流行的地區暴露於惡劣的氣候、感染或寄生蟲病引起的。 儘管其中許多疾病仍需要在鑽井工人中進行流行病學研究,但據了解,石油工人曾經歷過肩周炎、肩胛骨周圍炎、肱骨上髁炎、頸椎關節病和上肢多發性神經炎。 鑽井作業中也存在因接觸噪音和振動而導致疾病的可能性。 這些鑽井相關疾病的嚴重程度和頻率似乎與服務年限和暴露於不利工作條件下的程度成正比(Duck 1983;Ghosh 1983;Montillier 1983)。

在鑽井和生產活動中受傷可能由多種原因造成,包括滑倒和跌倒、管道搬運、提升管道和設備、工具使用不當和炸藥處理不當。 蒸汽、火、酸或含有氫氧化鈉等化學物質的泥土可能會導致灼傷。 接觸原油和化學品可能導致皮炎和皮膚損傷。

存在急性和慢性接觸石油和天然氣鑽探和生產中存在的各種不健康材料和化學品的可能性。 表 2 列出了一些可能以潛在危險量存在的化學品和材料,包括:

  • 鑽井和井噴過程中的原油、天然氣和硫化氫氣體
  • 原油中存在的重金屬、苯和其他污染物
  • 石棉、甲醛、鹽酸等危險化學品和材料
  • 通常存在的放射性物質 (NORM) 和帶有放射源的設備。

 

安全指引

從熱帶叢林和沙漠到冰凍的北極,從旱地到北海,鑽井和生產發生在所有類型的氣候和不同的天氣條件下。 鑽井人員必須在困難的條件下工作,受到噪音、振動、惡劣天氣、物理危害和機械故障的影響。 平台、轉台和設備通常很滑,並且由於發動機和鑽孔操作而振動,需要工人進行謹慎和小心的動作。 攀登鑽井平台和井架時存在滑倒和高處墜落的危險,並且存在接觸原油、天然氣、泥漿和發動機廢氣的風險。 快速斷開然後重新連接鑽桿的操作需要工人經過培訓、技能和精度,以便一次又一次地安全完成。

在海上工作的建築、鑽井和生產人員必須應對與在陸地上工作的人員相同的危險,以及海上工作特有的額外危險。 其中包括平台在海上倒塌的可能性以及在緊急情況下提供專門的疏散程序和救生設備。 離岸工作時的另一個重要考慮因素是需要深海和淺水潛水來安裝、維護和檢查設備。

火災和爆炸

鑽井時總是存在井噴的風險,會釋放氣體或蒸汽雲,然後發生爆炸和火災。 氣體加工操作中存在著火和爆炸的額外可能性。

海上平台和鑽井平台工人應在進行全面體檢後仔細評估。 選擇具有肺部、心血管或神經系統疾病、癲癇、糖尿病、心理障礙和藥物或酒精成癮病史或證據的離岸船員需要仔細考慮。 由於工作人員需要使用呼吸防護設備,尤其是經過培訓和配備消防設備的人員,因此必須對他們執行這些任務的能力進行身心評估。 體檢應包括反映特定工作要求的心理評估。

海上鑽井平台和生產平台上的緊急醫療服務應包括提供小型藥房或診所,並始終由合格的醫生在船上工作。 提供的醫療服務類型將取決於可用陸上服務的可用性、距離和質量。 疏散可以通過輪船或直升機進行,或者醫生可以前往平台或在需要時通過無線電向船上醫生提供醫療建議。 醫療船可以駐紮在一些大型平台在一個小區域運行的地方,例如北海,以便更容易獲得併快速為生病或受傷的工人提供服務。

實際不在鑽井平台或平台上工作的人員也應接受就業前和定期體檢,特別是如果他們受僱在異常氣候或惡劣條件下工作。 這些檢查應考慮到工作的特殊生理和心理需求。

個人防護

應實施職業衛生監測和取樣計劃,並結合醫學監測計劃,以系統地評估工人接觸危險的程度和影響。 在勘探、鑽井和生產作業期間,應監測易燃蒸氣和有毒物質(如硫化氫)的暴露情況。 幾乎沒有暴露於 H2應該允許 S,尤其是在海上平台上。 控制暴露的有效方法是使用適當比重的鑽井泥漿以保持 H2S 進入井中,並通過向泥漿中添加化學物質來中和任何夾帶的 H2S. 所有工人都應接受培訓以識別 H 的存在2S 並立即採取預防措施,以減少接觸有毒物質和爆炸的可能性。

從事勘探和生產活動的人員應備有並使用適當的個人防護裝備,包括:

  • 頭部保護(安全帽和防風雨襯墊)
  • 手套(防油、防滑工作手套,必要時可防火或隔熱)
  • 手臂保護(長袖或防油手套)
  • 足部和腿部保護(防風雨、防油、帶鋼頭和防滑鞋底的安全靴)
  • 眼部和麵部防護(用於處理酸液的安全眼鏡、護目鏡和麵罩)
  • 皮膚防熱防寒(防曬霜和寒冷天氣面膜​​)
  • 氣候和防風雨的衣服(大衣,雨具)
  • 必要時,消防裝備、防火服和耐酸圍裙或套裝。

 

大型海上平台上的控制室、生活區和其他空間通常會加壓,以防止有害氣體進入,例如在滲透或緊急情況下可能釋放的硫化氫氣體。 如果壓力失效,並且在加壓區域外工作時可能接觸有毒氣體(硫化氫)、窒息劑(氮氣、二氧化碳)、酸(氟化氫)或其他大氣污染物,則可能需要呼吸保護.

在地壓井/地熱井周圍工作時,應考慮使用隔熱手套和全套熱蒸汽防護服並提供呼吸空氣,因為接觸熱蒸汽和蒸汽會導致皮膚和肺部灼傷。

在過道和舷梯上,尤其是在海上平台上和惡劣天氣下,應使用安全帶和救生索。 攀登鑽井平台和吊桿時,應使用帶有配重的安全帶和救生索。 載有四到五名佩戴個人漂浮裝置的工人的人員籃通常用於在船隻和海上平台或鑽井平台之間轉移船員。 另一種轉移方式是“鞦韆繩”。 用於從船上擺動到平台的繩索直接懸掛在船平台邊緣上方,而從平台到船上的繩索應懸掛在距離外緣 3 或 4 英尺的地方。

為工人和衣服提供洗滌設施並遵循適當的衛生習慣是控制皮炎和其他皮膚病的基本措施。 如有需要,應考慮使用緊急洗眼站和安全淋浴設施。

安全防護措施

石油和天然氣平台安全關閉系統使用各種設備和監視器來檢測洩漏、火災、破裂和其他危險情況,激活警報並按計劃的邏輯順序關閉操作。 如果由於氣體或原油的性質需要,應使用無損檢測方法,如超聲波、射線照相術、磁粉、液體染料滲透劑或目視檢查,以確定管道、加熱器管、處理器的腐蝕程度以及用於原油、凝析油和天然氣生產和加工的容器。

地面和地下安全關斷閥保護陸上設施、淺水單井和多井海上深水鑽井和生產平台,並在發生火災、臨界壓力變化、井口災難性故障或其他緊急情況。 它們還用於保護小型注入井和氣舉井。

檢查和維護起重機、絞車、捲筒、鋼絲繩和相關附件是鑽井中的重要安全考慮因素。 將管柱掉入井內是嚴重的事故,可能會導致井漏失。 當人員被在張力下斷裂的鋼絲繩擊中時,可能會造成傷害,有時甚至是死亡。 鑽機的安全操作還取決於平穩運行、維護良好的絞車,以及適當調整的貓頭和製動系統。 在陸地上工作時,請使起重機與電力線保持安全距離。

勘探和鑽井作業期間爆炸物的處理應在具有特定資格的人員的控制下。 使用射孔槍時需要考慮的一些安全預防措施包括:

  • 切勿撞擊或掉落已上膛的槍,或將管道或其他材料掉落在已上膛的槍上。
  • 當射孔槍下降到井孔中並從井孔中取出時,清除火線並從鑽井平台和下方疏散不必要的人員。
  • 當槍在井中時,控制井口上或井口周圍的工作。
  • 當焊槍連接到電纜時,限制使用無線電並禁止弧焊,以防止意外電脈衝放電。

 

應急準備計劃和演習對於石油和天然氣鑽井和生產鑽井平台以及海上平台上工人的安全非常重要。 應對每種不同類型的潛在緊急情況(例如,火災或爆炸、易燃或有毒氣體釋放、異常天氣條件、工人落水以及需要放棄平台)進行評估,並製定具體的響應計劃。 工人需要接受在緊急情況下採取正確行動的培訓,並熟悉要使用的設備。

直升機墜水時的安全和生存是海上平台運營和應急準備的重要考慮因素。 飛行員和乘客在飛行期間應係好安全帶,並在需要時佩戴救生裝備。 應始終穿著救生衣,無論是在飛行期間還是從直升機轉移到平台或船隻時。 進入、離開直升機或在直升機周圍工作時,需要小心將身體和材料保持在旋翼葉片路徑下方。

陸上和海上工人的培訓對於安全操作至關重要。 應要求工人參加定期安排的安全會議,涵蓋強制性和其他主題。 政府機構制定了法定法規,包括美國職業安全與健康管理局、美國海岸警衛隊海上作業,以及英國、挪威和其他地方的同等機構,這些法規規範了勘探和生產工人的安全與健康,陸上和海上。 國際勞工組織行為守則 石油工業海上固定設施建設的安全與健康 (1982) 在這方面提供了指導。 美國石油協會制定了多項標準和推薦做法,涵蓋與勘探和生產活動相關的安全和健康。

消防及預防措施

火災預防和保護,尤其是海上鑽井平台和生產平台,是保障工人安全和持續運營的重要因素。 應培訓和教育工人認識火災三角,正如在 章,因為它適用於易燃和可燃的碳氫化合物液體、氣體和蒸氣以及火災和爆炸的潛在危險。 防火意識是必不可少的,包括了解焊接、明火、高溫、電能、靜電火花、爆炸物、氧化劑和不相容材料等火源。

陸上和海上都使用被動和主動防火系統。

  • 被動系統包括防火、佈局和間距、設備設計、電氣分級和排水。
  • 安裝的檢測器和傳感器會在檢測到熱量、火焰、煙霧、氣體或蒸汽時激活警報,並且還可以激活自動保護系統。
  • 主動消防包括消防水系統、消防供水、泵、消防栓、軟管和固定噴水滅火系統; 乾粉自動系統和手動滅火器; 控制室、計算機房和實驗室等密閉區域的哈龍和二氧化碳系統; 和泡沫水系統。

 

從初期階段的小火到封閉空間(例如海上平台)中的大火,預計要撲滅火災的員工必須經過適當的培訓和裝備。 被指定為消防隊領導和事故指揮官的工人需要領導能力和高級消防和火控技術方面的額外專業培訓。

環境保護

石油和天然氣生產中空氣、水和地面污染的主要來源是陸地或海上的石油洩漏或天然氣洩漏,石油和天然氣中的硫化氫逸出到大氣中,鑽井泥漿中的危險化學品污染水或土地和油井火災的燃燒產物。 自1991年海灣戰爭期間科威特發生油井大火以來,吸入大規模油田火災煙霧顆粒物對公眾健康的潛在影響一直備受關注。

污染控制通常包括:

  • API 分離器和其他廢物和水處理設施
  • 溢漏控制,包括防止溢水的柵欄
  • 溢油圍堵、堤壩和排水系統,以控制溢油並將含油水轉移至處理設施。

 

進行氣體擴散建模以確定可能會受到逸出的有毒或易燃氣體或蒸氣雲影響的區域。 進行地下水位研究以預測如果發生石油污染,水污染的最大程度。

工作人員應經過培訓並具備資格,能夠對介質溢出和洩漏提供急救響應。 專門從事污染修復的承包商通常負責管理大型洩漏響應和修復項目。

 

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石油勘探和分配參考

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