石油钻井设备—第五讲2010年世界石油钻机技术发展
水平展望
近年来，世界石油钻机有了很大发展，根据石油天然气资源的地质条件和地面环境条件不同，以及各种现代钻井工艺要求不同，先后研究、开发与应用了各种新型石油钻机。这些新型石油钻机的特点是：采用了许多现代技术、新材料、新工艺，使石油钻机的技术水平达到了有史以来最高水平，并且为高效、高速、安全、经济、可靠地钻井做出了卓越贡献。根据目前世界石油钻机的研究与发展趋势，预测近十年世界石油钻机技术发展方向与水平。
一、自动化石油钻机发展预测
●自动化石油钻机具有很高的适应性、经济性、可靠性和先
进性。特别是在环境条件和地质构造相当恶劣以及钻井费用相当高的地区钻井，具有更好的适应性和经济性。目前，由于世界石油勘探开发环境条件和地质构造越来越恶劣，以及钻井费用较高和危险的地区，所以自动化石油钻机将会得到进一步发展。
●目前，美国ＮＳＣＯ公司研制了Ａ10—32型自动化石油钻
机，钻井深度为6100ｍ；挪威Ｔｅｍｃｏ公司研制了大钩载荷为2500ｋＮ自动化石油钻机；法国Ｆｏｒａｓｏｌ公司研制了Ｆｏｒａｓｏｌ2号自动化石油钻机，钻井深度为2438ｍ；英国Ｓ.＆Ｒ.公司研制了ＲＡ—Ｄ型自动化石油钻机，钻井深度为6100ｍ；美国Ｗ-ＮＡｐａｃｈｅ联合公司研制了6096ｍ自动化石油钻机。到2010年时，自动化石油钻机将会进一步扩大发展，钻机数量将会大量增加。此外，由于现代技术的发展，还将会出现更为高级的自动化石油钻机。
一、自动化石油钻机发展预测
●智能石油钻机采用了先进的智能技术，是自动化石油
钻机的进一步发展。智能石油钻机经济效益高、钻井效率高、速度快、成本低，是今后的发展方向。目前，英国Ｎｏｔｔｉｎｇｈａｍ大学已经研究了智能石油钻机。到2010年，智能石油钻机将会有较大的发展，使用数量将增加到20台以上，并在钻井中取得更好的经济效益和社会效益。
●自动化石油钻机的进一步发展是遥控石油钻机，主要
用于相当危险或边远地区钻井。该钻机自动化水平更高，在钻机上没有人进行操作，通过卫星遥控钻井，用飞机定期运送钻井物资。到2010年，遥控石油钻机将会有一定发展，使用数量将在5台以上。
●经过卫星勘探结果，在沙漠下蕴藏着丰富的石油资源。开发沙漠中的
油气资源成为当前和今后的方向。美国ＩＤＥＣＯ公司生产系列沙漠石油钻机，是单拖车结构；Ｂｒａｎｈａｍ公司生产ＤｅｓｅｒｔＭａｓｔｅｒ沙漠石油钻机，由两组8轮浮动装置移运钻机；ＩｎｇｅｒｓｏｌｌＲａｎｄ公司生产单拖车式系列沙漠石油钻机；加拿大ＤＲＥＣＯ公司生产集装化沙漠石油钻机，是撬装结构；美国ＥＭＳＣＯ公司生产系列沙漠石油钻机；加拿大ＤＲＥＣＯ公司还生产Ｓａｎｄｍａｓｔｅｒ沙漠石油钻机，并可作为沙漠修井机使用。
●上述各公司生产的沙漠石油钻机均为两道防沙式结构，即大型防沙棚
作为第一道屏障，对石油钻机起着防沙遮阴作用。第二道防沙结构是钻机所有部件，即柴油机、发电机、电动机、齿轮箱、链条箱、压风机、电气设备所需的防沙过滤装置。
●近年来，又研制了新型一次防沙全封闭空调沙漠石油钻
机，在埃及沙漠地区钻井取得了较好的使用效果。这种全封闭式结构，风沙无法直接侵入。内部大型空调系统可使钻机周围保持适宜的温度，与环境条件完全隔开。
采用一次防沙式结构，可直接采用常规石油钻机，钻机本身不需要进行二次防沙改进。目前，世界上只有两台新型一次防沙全封闭空调沙漠石油钻机，是今后的发展方向。
●10年后，沙漠石油钻机将会有更大的发展，还会出现更
先进的沙漠石油钻机。新型一次防沙全封闭空调沙漠石油钻机将会得到进一步发展，使用数量将会增加到10台以上，并在钻井实践中取得更好的使用效果。
三、丛式井石油钻机发展
●利用丛式井开采石油和天然气资源具有很好的经济效
益，井场面积小，减少占用耕地。减少修筑公路和井场费用，单井成本可降低30%。丛式井可开采更大面积的油田，地面井口集中，便于采油和油井自动化管理，井底分布在不同开采油区。丛式井钻井速度快、节约钻机搬家拆装时间，还可以提高石油产量。所以近年来世界各国均采用丛式井开发石油和天然气资源。
●丛式井石油钻机是专门用于钻丛式井的钻机，主要特
点是可在一个井场近距离(4～6ｍ)移动井位，钻许多口丛式井。美国Ｐｏｏｌ公司生产4种规格丛式井石油钻机，钻机在导轨上移动，以改变井位。美国Ｇｉｌｄａ丛式井钻井平台，最多可钻96口丛式井，是目前世界钻井数量最多的平台。
三、丛式井石油钻机发展
●原苏联生产Бу3000зук型和Бу2500зук型丛式井石油钻机，
Бу3000зук型石油钻机，钻井深度为2200～3200ｍ，所有钻井装备均装在火车上，利用液压缸推动火车在铁轨上移动改变井位Бу2500зук型石油钻机，钻井深度为2500～3000ｍ。罗马尼亚生产丛式井自升式钻井平台，最多可钻9口丛式井。北美新奥尔良海洋钻井勘探公司与日本联合研制的用于北极地区移动式丛式井钻井平台，装有两台封闭式石油钻机，最多可打48口丛式井。加拿大研制的丛式井石油钻机，在井架两侧铺有导轨，钻机在导轨上移动改变井位。荷兰生产的丛式井石油钻机，在地面上铺有垫板，利用大型卡车牵引钻机在铺板上移动改变井位。
●10年后，世界丛式井石油钻机将会有更大的技术发展，不仅钻机数量将
会增多，而且还会出现新型丛式井石油钻机。钻机采用现代技术，钻井性能更好，钻井速度更快，钻井成本进一步降低，移运钻机改变井位更加安全、方便。具有更高的钻井经济效益和社会效益。
四、斜井石油钻机发展
●斜井是从地面开始就钻倾斜井，一般与铅垂线的夹角为0°～45°。用
斜井开发浅层油气资源也具有较好的经济效益。斜直井水平位移要比常规定向井和丛式井大60%，斜定向井水平位移要比常规定向井大320%。用斜定向井开发某油田的总投资仅为常规定向井开发投资的38%。此外，斜井穿过油层的面积较大，可以大幅度提高石油产量。为此，近些年来斜直井、斜定向井、斜丛式井和斜水平井的技术发展较快，斜井石油钻机数量也逐年增加。
●目前，加拿大Ｆａｉｌｉｎｇ公司生产3种规格斜井石油钻机，采用顶
部驱动钻井系统，液压驱动起下钻操作系统。加拿大东北斜钻有限公司生产的“斜钻1号”斜井石油钻机，采用双井架结构，一个垂直的井架和一个可倾斜的井架。国际石油服务公司ＩＰＳ的ＣａｒｄＷｅｌｌ有限制造公司，生产5种规格斜井石油钻机，采用液压驱动的钻井动力水龙头系统。
四、斜井石油钻机发展
●美国Ｗａｌｋｅｒ-Ｎｅｅｒ公司生产320ＨＳ-35型斜井石油钻
机，可钻斜定向井2440ｍ。加拿大钻机有限公司生产1800Ｓ型自动化斜井石油钻机，每班只需要3人进行操作。Ｗ-ＮＡｐａｃｈｅ有限公司生产的斜井石油钻机，采用ＡＣ—ＳＣＲ—ＤＣ电驱动型式，自动化程度也比较高。英国生产了在海洋平台上钻井的斜井石油钻机，可钻更多的丛式井，其覆盖面积比常规定向井、丛式井大1倍。法国Ｃｒｅｕｓｏｔ-Ｌｏｉｒｅ公司生产的斜井石油钻机，采用150ｈｐ钻井用动力水龙头钻井。
●10年后，斜井应用范围将会不断扩大与发展，斜井石油钻机也将
会有更hbhb大的技术发展，钻井数量将会逐年增加，将会取得更大的经济效益。自动化斜井石油钻机是斜井石油钻机的发展方向，钻机数量将会有大幅度地增加。
五、海洋石油钻井平台发展
●海洋占地球表面积71%，平均水深为3800ｍ。
●海洋又可分为海和洋，洋的面积占海洋的90%，一般水深为2000～3000
ｍ。经过卫星勘探结果，海底储油量至少有250亿吨，比陆地储油量大倍。自1947年在海底打出第一口油井以来，目前海洋石油年产量达6亿多吨，占世界总产量的20%。开发海洋石油和天然气资源已是必不可少的项目，所以近年来海洋石油钻机平台有了很大发展。目前，海洋石油钻井平台主要有自升式钻井平台(水深为10～90ｍ)、半潜式钻井船(水深30～200ｍ)、浮式钻井船(水深为30～600ｍ)等。
● 1 自升式钻井平台发展预测到2010年，抗风能力强、可变载荷、全天候、
悬臂式钻井平台将会有进一步扩大和发展。适合北极条件，耐低温钻井平台也将会有一定的发展。自升式钻井平台将会采用更安全可靠的救生系统和防火系统、采用先进的通讯指挥与联络系统、采用各种预报和报警系统。此外，水深大于150ｍ或更深的自升式钻井平台也将会有一定的发展。
五、海洋石油钻井平台发展
● 2 半潜式钻井船发展预测
●海洋石油勘探与开发向着深水域方向发展，所以半潜式钻井船也将会
进一步发展。到2010年，工作水深超过3000ｍ，可变载荷大于10000ｔ的半潜式钻井船也将会有一定的发展。在半潜式钻井船的结构方面，将会增加总体安全性，可抵抗更大的海洋风暴。少立柱、少支点、无拉筋节点的箱形立柱以及用铸造节点代替焊接节点等技术，将会在新建造的半潜式钻井船上广泛应用。
● 3 浮式钻井船发展预测
●到2010年，浮式钻井船将进一步加大船体尺寸，提高贮存物资能力。
将更加广泛地采用动力定位系统。水深大于3000ｍ浮式钻井船将会有一定的发展。进一步提高钻井船的稳定性。
● 4 其它钻井平台发展预测到2010年，工作水深大于600ｍ顺应式平台将
会有进一步的发展。工作水深大于2000ｍ张力腿平台也将会有一定的发展。在严寒的北极地区或在厚冰地区海域钻井平台也将会有一定的发展。工作水深大于150ｍ。混凝土浮箱式钻井平台也将会有一定的应用和技术发展。
●靠近陆地的沿海一带是浅海和海滩，一般水深较浅。浅海和海滩的面
积也较大，也蕴藏着丰富的石油和天然气资源。浅海和海滩应用的钻井平台与海洋有所不同，主要是水深较浅。目前，用于浅海和海滩石油钻井平台的运载装备主要有以下几个方面：
● 1 移动式座底钻井船水深6～12ｍ多柱支承移动式座底钻井船和水深
20～30ｍ圆柱支承移动式座底钻井船。
● 2 模块拼装浮体钻井船38块模块拼装浮体钻井船，尺寸可达48
×21.3ｍ。
● 3 自升式钻井平台小型结构，最小水深达2 1ｍ。运用于淤泥、滑移、
潮差地区钻井。
● 4 平底驳船拼装钻井船利用两条平底驳船拼装成一体钻井船，在钻井船
上钻井。
● 5 悬臂式钻井驳船钻机安装在悬臂式钻井驳船上，进行钻井。
● 6 提升式驳船在平底驳船的4角上，增加4个液压驱动链条提升的桩腿机
构，每个桩腿的提升力400～5000ｋＮ。
●7 浅水明轮运输船原苏联研制了吃水0 6ｍ载重300ｔ和吃水0 8ｍ载重
450ｔ浅水明轮运输船，可节约运输费用。
●8 气垫船和气垫平台自航式与非自航式。
●9 人工岛钻井其中包括混凝土结构移动式人工岛；人工冰岛；超大型混
疑土人工岛。
●10 栈桥钻井在栈桥上面进行钻井。
●11 海堤钻井在浅海和海滩上筑堤或预制混凝土垫，或堤或垫上进行钻
井。
●到2010年，移动式座底钻井船将会有更进一步的技术发展，并成为浅
海和海滩钻井的主力。用于浅海和海滩钻井的自升式钻井平台也将会有一定的发展。气垫船和气垫平台也将会有更大的发展。人工岛钻井、海堤钻井也会得到一定的应用。
七、微型石油钻机发展预测
●微型石油钻机与小型石油钻机的区别在于：微型石油钻机较矮小、重
量轻、占地面积较小，用小直径钻杆钻小井眼井，具有很好的钻井经济效益。瑞典研制的ＭＤ3型微型石油钻机，可节约钻井费用30%～40%，减少拆装时间60%～70%，减少占用井场面积达70%，节约钻井液达88%，钻机重量轻，只有14ｔ，是一种投资费用少、钻井速度快、成本低、效益好的石油钻机。另据《世界石油》和《石油工程师》报道，小井眼钻井的经济效益较好，可节约钻井成本50%～75%，减少下套管成本13%，减少完井费用37%，小井眼评价井还可以减少建井费用达50%。
●目前，在瑞典、英国、德国等国家均制造和应用微型石油钻机进行钻
井，取得了较好的钻井经济效益。近年来钻机数量增加很快。实践证明：用微型石油钻机钻小井眼井是一种很值得推广应用的钻井方法。
到2010年，世界微型石油钻机将会有更大的技术发展，钻机数量将会增加一倍以上，并在钻井实践中，取得更高的经济效益。
八、特深井石油钻机发展
●近年来，世界各国钻井深度逐年增加，并且向着更深地层方向发展。
深井(钻井深度为4527～6000ｍ)、超深井(6000～9000ｍ)、特深井(9000～15000ｍ)的数量将会逐年增加。美国、俄罗斯、德国等国家均有深井、超深井、特深井钻井计划和现场作业在进行。
●特深井石油钻机的大钩载荷为10000ｋＮ，绞车输入功率为3310ｋ
Ｗ，提升系统载荷为12500ｋＮ，钻进泵功率为1471ｋＷ或1839ｋＷ，是目前世界上最大的石油钻机。特深井石油钻机的特点是：钻井周期较长，10000ｍ井要用3～4年才能完成，钻机属于几乎不搬家、固定使用装备。使用钻头数量最多，起下钻相当频繁，应采用大功率调节范围广的绞车，立根长度为36ｍ，配备全套机械化、自动化装置，以节约更多的起下钻时间。要求具有较高的处理事故能力。
采用经济有效的ＡＣ—ＳＣＲ—ＤＣ电驱动型式。配备大功率钻井泵和较完善的钻井液净化系统。
八、特深井石油钻机发展
●目前，美国钻井的76号钻机、86号钻机、87号钻机都是特深井石
油钻机。Ｐａｋｅｒ公司生产15000ｍ特深井石油钻机。加拿大ＤＲＥＣＯ公司也生产15000ｍ特深井石油钻机。原苏联生产Ｙ—15000型特深井石油钻机，采用铝合金钻杆，在科拉半岛ＣГ—3井已钻井深度近14000ｍ，是目前世界上最深的勘探井。德国生产的ＵＴＢ—1型特深井石油钻机采用遥控齿轮驱动绞车，采用自动化钻井起下钻系统，配有各种先进的钻井测录仪表，可通过逻辑系统控制钻井作业，钻井性能好、机械钻速高，节约起下钻时间。
钻机总功率为9609ｋＷ，钻井速度可达30ｍ/ｈ，钻机总重为2500ｔ。
●到2010年，世界特深井石油钻机将会有更大的技术发展，将会全
部采用ＡＣ—ＳＣＲ—ＤＣ电驱动型式，推广应用铝合金钻杆进行钻井。还有可能出现全自动化特深井石油钻机。
九、柔杆石油钻机发展
●柔杆石油钻机，采用一条很长的柔性钻杆直接下到井底，一般由一根或
几根组成。在起下钻时，可以连续地将柔性钻杆缠绕在一个大直径的滚筒上，中间不需要拆装钻杆接头，实现了连续起下钻具。采用柔杆石油钻机进行钻井，可以节约起下钻时间达60%～70%，井越深，节约时间的比例也越大。在起下钻过程中可以随时循环钻井液，减少起钻时对油层的抽汲作用，减少发生井涌或井喷的危险。打捞作业非常迅速。便于实现最优化、自动化科学钻井。可实现连续测井，预先了解各种地质参数。柔杆石油钻机，结构紧凑、占地面积较小，与常规同级石油钻机相比较，钻机重量减轻20%，占地面积减少40%。
●法国研制了钻井深度为300ｍ和1000ｍ柔杆石油钻机。法国与原苏联共同
研制了3000～4000ｍ柔杆石油钻机，取得了较好的试验结果。该钻机的柔杆总长为4400ｍ，由8根550ｍ长的单根联接而成。涡轮柔杆钻井的柔杆由7层组成，电动柔杆钻井的柔杆由10层组成，柔杆最内层是拱圈，往外是一层或多层弹性材料，再加上抗压、抗拉、抗扭的金属加强层，以及电动钻具的动力电缆和随钻测量系统用的导线，柔杆最外层是耐磨层。
九、柔杆石油钻机发展
●柔杆缠在大直径滚筒上面，并由专门的驱动装置驱动
滚筒进行正反转。到2010年，柔杆石油钻机将会有一定的发展。柔杆石油钻机可实现高速起下钻具，不需要压井液，可用于近平衡压力钻井，具有许多优点。
目前全世界有500多台柔杆石油钻机，美国占37%。
●到2010年将会增加到800多台。据权威专家预测：利用
柔杆石油钻机进行钻井和取心，可钻井深度达15240ｍ，可钻成8000～16000ｍ长的水平井，大幅度地提高油井的石油产量，降低采油成本，提高经济效益。柔杆石油钻机的发展前景看好。
十、封闭式石油钻机发展
封闭式石油钻机的主要特点是：将钻机工作环境与天然环境隔离开来，以确保在严寒或酷暑的天然环境条件下进行正常钻井。该钻机在-40℃～-50℃天然环境时，可确保钻机在5℃环境钻井。在40℃～45℃天然环境时，可确保钻机在20℃～25℃环境钻井。挪威石油公司研制的封闭式半潜船，工作水深为3048ｍ，摆脱了天然环境的影响，可确保常年正常钻井。美国新奥尔良海洋钻井勘探公司与日本联合研制的新型北极钻井平台，装有两台封闭式钻机，打丛式井可以常年进行，不受环境条件的影响。
世界石油工业发展与现状 1.石油起源与世界石油工业诞生 石油多生成于浅海的沉积岩中，见于内陆湖盆之沉积层甚少。其起源是由于海中含有大量微细浮游生物及海藻等类有机物，死亡之后埋藏在水底的厚层沉积物中，逐渐受到埋藏的压力和温度作用，使脂肪、碳水化合物等有机质分解转变而成。 人类在数千年前就已经知道石油，3000多年前的我国古书《易经》就记载了有关石油和天然气的情况，其中有“泽中有火”之说。到后汉时期，我国已开始使用石油。据后汉班固所著《汉书?地理志》记载，在今陕西北部延安、延长一带发现有石油，当地人民把它用作燃料和润滑剂。宋朝时期，我国历史上著名的科学家沈括在其名著《梦溪笔谈》中第一次正式提出“石油”这一名称。也就在这一时期，我国已开始对石油进行加工使用。我国最早的石油加工厂一一“猛火油作” 就是这一时期的产物，它已能炼制出称之为“猛火油”的石油产品。这期间我国已能用沥青作为控制火药燃烧速度的原料，并能用石油制作炭黑。明代，我国已能从石油中提炼灯油，在四川等地还发现了凝析油井进行有组织的开采和利用。 PETROLEUM & NATURAL GAS FORMATION 11世纪末，我国已在陕北的延安、延川和宜君等地钻了第一 批采油井，它比1859年美国正式大规模开采石油要早700多年。虽然我们的祖先很早就开始发现并使用石油，但是就世界范围来说，这些发现和使用只不过是人们一时一地的偶然所得，即使已进行了有组织Tiny we 护宙nd died and buried on the oceAn floor Ov^r itm^ they covered by layers of sand jtnd 审毗 禺縣莎耶 Plant & Animal Remains Over mill I ions of yriirs B the rrmrnin% were buried deeper and dee*p?r F The enormotn ^nd pre^ture turned them into oil and Today, we drill down through layer% o-f znd# 口九.ind rock the rock fc-FmaKioni that can旧爪eil gaf depotiu.
海科公司主要装置知识汇总 常减压装置： 原料：原油 产品：汽油（7-8%）、柴油（20-30%）、蜡油(20-30%)、渣油（40%左右） 常减压蒸馏：将原油按其各组分的沸点和饱和蒸汽压的不同而进行分离的一种加工手段。这是一个物理变化过程，分为常压过程和减压过程。我公司大常减压装置加工能力是100万吨/年。 精馏过程的必要条件： 1）主要是依靠多次气化及多次冷凝的方法，实现对液体混合物的分离。因此，液体混合物中各组分的相对挥发度有明显差异是实现精馏过程的首要条件。 2）塔顶加入轻组分浓度很高的回流液体，塔底用加热或汽提的方法产生热的蒸汽。 3）塔内要装设有塔板或者填料，使下部上升的温度较高、重组分含量较多的蒸气与上部下降的温度较低、轻组分含量较多的液体相接处，同时进行传热和传质过程。 原油形状：天然石油通常是淡黄色到黑色的流动或半流动的粘稠液体，也有暗绿色、赤褐色的，通常都比水轻，比重在0.8-0.98之间，但个别也有比水重的，比重达到1.02。许多石油都有程度不同的臭味，这是因为含有硫化物的缘故。 石油主要由C和H两种元素组成，由C和H两种元素组成的碳氢化合物，是石油炼制过程中加工和利用的主要对象。 主要元素：C、H、S、O、N
微量元素：Ni、V、Fe、Cu、Ga、S、Cl、P、Si 常减压装置的原理：根据石油中各种组分的沸点不同且随压力的变化而改变的特点，通过蒸馏的办法将其分离成满足产品要求或后续装置加工要求的各种馏分。因此，原油蒸馏的基本过程是：加热、汽化、冷凝、冷却以及在这些过程当中所发生的传质、传热过程。 常减压蒸馏是石油加工的第一个程序，第一套生产装置。根据原油的品质情况和生产的目的不同，常减压蒸馏装置通常有三种类型，一种是燃料型，另一种是燃料润滑油型，还有一种是化工型。 燃料型生产装置，主要生产：石脑油、煤油、柴油、催化裂化原料或者加氢裂化、加氢处理原料、减粘原料、焦化原料、氧化沥青原料或者直接生产道路沥青；燃料润滑油型生产装置，主要生产除燃料之外，还在减压蒸馏塔生产润滑油基础油原料；化工型生产装置主要生产的是裂解原料。 原油预处理（电脱盐）部分、换热网络（余热回收）及加热炉部分、常压蒸馏部分、减压蒸馏部分。 三塔流程：初馏塔、常压蒸馏塔、减压蒸馏塔 焦化联合装置： 我公司延迟焦化装置规模37.5万吨/年，加氢精制装置40万吨/年，干气制氢装置规模3000Nm3/年。 焦化联合装置配套配合生产，焦化部分采用国内成熟的常规焦化技术，运用一炉两塔工艺，井架式水力除焦系统，无堵焦阀，尽量多产汽、柴油。加氢部分采用国内成熟的加氢精制工艺技术，催化剂采用中国石油化工集团公司抚顺石油化工研究所开发的FH-UDS、FH-UDS-2加氢精制催化剂。反应部分采用炉前
(2)由于传统3缸钻井泵液流脉动率大，钻井液水力能量的连续性差，提供给水力破岩的水马力小，尤其在高压喷射钻井时，不能形成持续、稳定的高压液流，大大降低了水力破岩和携带岩屑的能力，从而影响了钻井速度。新结构5缸钻井泵水力能量连续性好，效能高，破岩作用和清洗井底岩屑能力强，可以提高钻井速度。 (3)传统3缸钻井泵由于波峰大，固井时易出现水头锥进效应，造成水泥浆锥进串槽，严重影响固井质量，甚至破坏油井造成严重的经济损失；在采油注水时，由于波峰大出现锥进现象后将大大降低原油采收率。而新结构5缸钻井泵由于液流脉动率小，用于固井时钻井液串槽的可能性小，有利于提高固井质量；用于采油时可大大提高原油的采收率和经济效益。 (4)传统3缸钻井泵的动力端由于是曲柄连杆机构，在运转中有上下死点，机械效率仅为70％左右，而且耗能大。新结构5缸钻井泵的动力端由于采用的是斜盘结构，运转时斜盘爬行坡度为20°，没有上下死点，泵和柴油机运转平稳省力，机械效率可达90％。 (5)在泵功率相同的情况下，新结构5缸钻井泵的重量只有传统3缸泵的1/2~2/3，并可在设计压力25MPa下持续运转，而传统3缸钻井泵由于上述问题只能在低于设计泵压25MPa下运转(油田往往只能在18～20MPa的泵压下工作)，故使用新结构5缸销井泵钻井时钻速比传统3缸泵钻井提高 15％～20％，可大大缩短钻井周期和降低钻井成本，
这对条件恶劣的油田、沙漠和海上油田更是一大优点。 (6)由于新结构钻井泵比传统的钻井泵在相同功率下，体积小，重量轻，泵压高，效率高，运转平稳，节约钢材和能耗，更适合作为油田固井水泥车的固井泵，压裂车的压裂泵和采油注水泵，其发展前景可取代石油、化工、冶金、采矿、发电、印染等领域的传统用泵。 2．双缸单作用液压钻井泵 1994年，石油物探局机械厂与天津理工学院联合研制出一种用于WT一50型钻机的YNB一20型双缸单作用液压钻井泵，该泵已成功地钻了数十口井。 其性能特点是： (1)泵功率14.7kW(20hp)。 (2)与传统曲柄连杆机构3缸泵对比，加工零件减少30.63％；泵的重量降为59.23％；在相同出水压力下流量提高50％；泵的成本下降到54.7％。 (3)液压控制系统(HRS)可使油缸能自动往复运动，省去了电或机械控制装置，并能确保钻井泵在野外长期可靠工作。 在YNB一20型液压钻井泵的基础上，天津理工学院又研制了一种大功率双缸单作用液压钻井泵，该泵的主要性能参数是：最大缸套直径200mm；冲程 360mm；额定冲数54min一1；最大排量20.35L／min；最小压力16MPa；最小排量9.97L／min；最大压力33MPa；额定功率 370kW(500hp)；液压系统压力250bar；液压系统流量824L／min；油缸直径160mm；钻井泵重量小于3000kg。
第七章催化加氢 一、重点概念 催化加氢：催化加氢是在氢气存在下对石油馏分进行催化加工过程的通称。 加氢处理：指在加氢反应过程中，只有≤10%的原料油分子变小的加氢技术。 加氢裂化：指在加氢反应过程中，原料油分子中有10%以上变小的加氢技术。 加氢精制：指在氢压和催化剂存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和，以改善油品的质量。有时，加氢精制指轻质油品的精制改质，而加氢处理指重质油品的精制脱硫。 催化加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两类。 加氢精制催化剂的预硫化：目前加氢精制催化剂都是以氧化物的形式装入反应器中，然后再在反应器将其转化为硫化物。 加氢脱硫（HDS）反应：石油馏分中的含硫化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含硫的相应烃类和H2S。 加氢脱氮（HDN）反应：石油馏分中的含氮化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含氮的相应烃类和NH3。 加氢脱氧(HDO)反应：含氧化合物通过氢解反应生成相应的烃类及水。 空速：指单位时间里通过单位催化剂的原料油的量，有两种表达形式，一种为体积空速（LHSV），另一种为重量空速（WHSV）。 氢油比：单位时间里进入反应器的气体流量与原料油量的比值。 设备漏损量：即管道或高压设备法兰连接处及循环氢压缩机运动部位等处的漏损。 溶解损失量：指在高压下溶于生成油中的气体在生成油减压时这部分气体排出时而造成的损失。 二、重点简答题 1、加氢精制的目的和优点。 （1）加氢精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，从而改善油品的使用性能。 （2）加氢精制的优点是，原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高
21世纪世界石油工业预测分析报告 总体来说，20世纪是廉价的石油时代，低廉而又充足的石油支撑了人类工业的大发展，使人类在改造自然的过程中取得了前所未有的成就。但是廉价的石油在20世纪也对世界经济产生了极大的影响，几次石油危机使世界为之震撼。20世纪世界石油工业的兴起和蓬勃发展，并不是一帆风顺的，有高潮也有低谷，留给我们更多的是迷茫，因为我们到现在为止也不清楚地球到底蕴藏多少油气资源，只是凭借我们现有的手段来发现我们能发现的油气资源，尽量提高采收率，产出更多的油气来。石油工业发展到今天依然有很长的路要走，21世纪的世界石油工业充满了希望，但随着人类对油气资源需求的不断增加及油气资源的不断减少，决定了油气资源——这种不可再生能源——将对世界经济产生更大的影响。 有人预测21世纪石油时代即将终结，因为人类已经通过各种手段从地
下开采了一个多世纪的石油了，尤其是第二次世界大战后，油气的产出急剧加大，油气消费也达到了前所未有的地步，而油气需求还在以比较快的速度增加着，以这种趋势持续发展下去，人类将会在21世纪用完地下的油气资源，石油时代将要在21世纪终结。而21世纪油气对人类的影响将越来越大，人类在很长一段时间还得依靠油气资源来维持发展。这里我们凭借自己有限的知识和认识，对21世纪的世界石油工业做一些初步展望。 一、有限的油气资源将成为21世纪世界石油工业发展的最大制约 虽然我们现在不能确定地球上到底有多少油气资源，但是我们确信，油气资源作为不可再生能源，在不久的将来某一段时间将出现枯竭，产量将逐渐下降，新发现储量将难以弥补产量的下降，但是人类对油气资源的需求将会持续增加，并不会因此而减少，所以能否继续找到更多的油气资源，能否把地下以前没有采出的油气资源充分利用，能否改进各种技术充分利用各种油气资源，将成为21世纪世界石油上业的最大特点。同时，有限的油气资源将影响和制约着21世纪世界石油工业的发展，这是我们对油气资源远景趋势的一个初步判断。 （一）短期油气资源展望 从总体上来看，世界油气资源丰富，在将来几十年仍然能维持人类对油气资源的需求，但是油气资源分布明显呈不均状态，应该充分认识到这个现实。人们对世界油气资源数量的评价呈上升趋势，剩余石油探明可采储量是不断增长的。
中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势分析 发表时间：2016-07-08T17:08:03.557Z 来源：《基层建设》2016年7期作者：冯畅 [导读] 它在促进我国能源结构调整方面有着至关重要的作用。 辽宁石油化工大学抚顺市 113001 摘要：现阶段，大部分国家都把石油、天然气作为主要使用能源。但是，目前我国主要消费能源还是以煤炭为主。但是，由于煤炭资源有一定的使用局限性，企业很难获得良好社会、经济效益。因此，我国能源消费结构亟待调整，只有这样，才能缓解我国能源短缺的现状和不足，以实现我国经济、能源的可持续发展。而石油钻井工程作为开发利用石油资源的基础，它在促进我国能源结构调整方面有着至关重要的作用。 关键词：钻井工程；现状；发展趋势 通过对近几年全球钻井技术发展动向的分析，钻井工程正面临着重大的变革。上百年对资源的开发利用，使得一些能源已经消耗殆尽，而针对极端环境下的资源勘探和开发已经成为资源开发的热点。科学技术的发展为人类开展高难度活动提供了可能。不仅井下工具市场的发展实现了质的飞跃，并且，钻井技术也实现了远程控制，自动化、智能化的作业模式大大降低了工作的难度。基于此种情况，笔者对中石油钻井工程技术现状、挑战及其发展趋势进行了详细地阐述。 一、中石油油气工程技术的发展现状 从全球石油工业的发展形势来看，工程技术的重大变革，都伴随着全球油气在产量、储采等方面的巨大飞跃。特别是近些年来，各种工程技术水平的快速提升，加速推进了全球第四次石油技术革命的发展进程，世界能源格局得以改变。目前，中石油油气工程技术得到了飞速的发展，体现在水平井钻完井方面尤为明显，大大提高了勘探开发工作的效率，现已成为开发油气田的重要手段之一。但是，从某种方面来讲，油气工程技术的发展现状也不容乐观，油气资源品质逐渐劣化，并且油气目标也更加复杂，勘探开发的区域也延伸至海洋，由此可见，中石油油气工程技术面临着重大挑战。 二、中石油油气工程技术面临的挑战 现阶段，全球油气开发工作都发生了重大改变，主要体现在，范围从陆地延伸至海洋，开发深度也从浅层延伸至深层，在这种形势下，原有的工程技术已经不能满足实际发展需要，只有对其进行革新才能保证其工作的效率和质量。一直以来，我国的钻井工程技术都是对国外先进的生产技术进行模仿，自主研发的能力非常弱，始终和发达国家有一定的差距。核心技术和硬件始终都要依赖于进口，这在很大程度上制约了我国钻井工程核心竞争力的提高。体现在非常规环境、海洋和深海等探测领域尤为明显，这也是制约我国钻井工程技术发展的关键因素。深井、超深井、钻井所面临的挑战，主要表现在传统井壁稳定理论已经无法使用，原有的随钻测量系统的信道受到了一定的制约等等。海洋钻井面临的挑战主要有，受到水深、浅层水、气流、风浪流、天然气水合物等方面带来的影响非常大。非常规油气钻井所面临的挑战主要有：旋转导向系统的研发尚不成熟，破岩效率非常低，并且钻井周期非常长，成本也非常，进行流体回收和处理的装备与技术还不够完善。 三、中石油钻井工程技术的发展趋势 对于钻井工程技术的发展趋势，主要涵括三个方面：一方面是对工程技术的未来发展方向，另一方面是对钻完井技术的发展趋势，还有就是钻井工程技术的发展建议。具体内容如下： （一）工程技术的发展方向 当今世界油气技术正在向着集成化、智能化、绿色化的方向发展，而油气钻井技术则向着高效、经济、清洁、安全的方向发展发展。钻井技术不仅是开通油气通道的重要途径，更是促进油气井产量提升的有效手段。现阶段，很多企业都加大了相关技术的研究力度，以实现钻井的自动化操作，提高破岩工具的工作效率，完善井筒配套技术，对井下进行有效的检测和控制。通过对国外工程技术的分析发现，工程技术的创新具有长期性、高投入性以及持续性特点。工程技术的发展方向主要是围绕高效服务来展开的，通过钻井手段来提高发现率、采收率，并降低吨油的成本，提高企业的核心竞争力，实现工程技术的高效化、智能化发展。针对现阶段钻井工程技术面临的挑战，企业应明确攻关方向，以此来保证工程技术的服务能力。 （二）钻完井技术的发展趋势 钻完井技术的发展趋势如下：首先，和钻井技术相关的装备正向着大型化、自动化和模块化的方向发展，海洋钻井装备更可靠、安全、高效，且配套装备的质量也得到了同步提升。其次，高新钻井技术的远程专家控制正在逐步实现。再次，用新型钻井技术来促进油气井产量、开发效益和剩余油的采收率已经成为其新的主流趋势。最后，通过对破岩技术的不断创新，现阶段高效破岩技术不断涌现出来，一些非接触式钻井技术得以应用而生，大大提高了破岩技术的工作质量。此外，像井下测量工具以及控制仪器都在向着智能化方向发展。连续管、套管、膨胀管等钻井技术的配套工作逐渐完善，技术应用已经呈现出高速发展态势。同时，一些非常规的钻井完井技术实现了重大突破。 （三）工程技术的发展建议 对于非常规油气技术来说，应加快水平井的发展速度，实现钻机自动化，加大新型压裂液和流体回收处理技术的研究力度，推进产业优势形成进程。对于深层油气勘探开发来说，应对先关装备进行研发给予高度重视，比如，对抗高温、长寿命螺杆的研发，对高压、高温试油检测装备的研发等等。对于海洋油气勘探开发来说，应提高技术储备的速度，加快钻机、修井机等钻完井设备的研发力度，并且还要对超低温钻井液以及水泥浆等流体进行研究。 结束语 总而言之，虽然我国钻井工程技术仍然面临着巨大的挑战，其现状也不容乐观，但是，通过上述分析可以得知，钻井工程技术还是有着十分广阔的发展空间的。只要相关工作人员积极创新工作模式，改变工作理念，强化企业之间的合作，借鉴国外先进生产经验，加大研究力度，实现技术的自主性创新，为促进油气资源利用率的提升夯实牢固的基础，才能为我国经济的可持续发展提供源源不断的动力。
从20世纪的发展看世界石油工业的趋势和动向 从20世纪的发展看世界石油工业的趋势和动向 (1) 一、石油的影响和地位 (2) 二、石油、天然气生产 (3) 三、美、苏（俄）两大产油国 (3) 四、中东 (4) 五、石油输出国组织 (5)
［摘要］从20世纪石油工业的发展变化可以看出：（1）石油需求大幅度上升的时代已经过去，但是世界石油消费总量还将逐步缓慢增长。在世界能源结构中，石油的比重正在下降。（2）1980年以来，世界石油生产进入了在波动中缓慢增长的阶段，预计今后10－20年内仍将是同样的趋势，而10年后世界天然气的产量可能会超过石油。（3）美国作为世界石油工业的发源地，由于储量接替不上，原油产量逐步下降的趋势难以逆转。俄罗斯石油资源丰富，随着经济情况的好转和石油工业吸引外资力度的加大，石油生产的潜力还相当大。（4）中东地区的石油储量仍在稳定增长，2000年为932亿吨，占世界的66．5％，在今后相当长时间内，该地区将是世界的石油资源重心。（5）经历了40年风雨的欧佩克已重新认识到维护内部团结和加强外部合作的重要性，它将积极寻求生产国和消费国之间新的对话渠道，推动市场的稳定和世界经济的可持续发展。（世经评论·北京） 一、石油的影响和地位 在进入20世纪的时候，石油的主要用途是照明，主要产品是煤油。当时，爱迪生发明的电灯已经开始广泛应用，正在取代石油。20世纪头10年代，福特的变革使小汽车进入千家万户，也使石油从“煤油时代”进入“汽油时代”。第一次世界大战中，汽车挽救了巴黎；率先实现军舰以油代煤的大英帝国海军战胜了德国，初步显示了石油在战争中的重要作用。一战以后，汽车、拖拉机和飞机工业的崛起，产生了对石油的巨大需求。第二次世界大战中，战争双方动用了大量汽车、装甲车、坦克、舰艇和飞机，石油成为决定战争胜负的重要因素。战后，来自中东的大量廉价石油促进了西欧、日本等国能源结构的变化。1967年，在发达资本主义国家的一次能源消费构成中，石油的比重超过煤炭而居首位。60－70年代，石油的地位达到了顶峰。石油不仅成为世界最重要的燃料和动力，而且由于石油化工的蓬勃兴起，也成为主要的化工原料。石油进入到人类生活的几乎一切领域。全球年石油消费量1953年为6．49亿吨，1973年跃到28．2亿吨，增长了3．34倍。1973年中东战争中，阿拉伯石油出口国动用“石油武器”，在发达资本主义国家，尤其是日本和西欧造成严重的经济和政治的振荡，更显示了石油影响之巨大。 作为转折点，1973年和1979年两次石油危机推动了各发达国家经济结构和能源结构的大调整。在世界第一大石油消费国美国，国内生产总值中用油工业的比重从1977年的22％降到1997年的17％；石油支出在国内生产总值中的比重从1981年的8％降到1998年的3％。海湾战争显示出高科技已经成为决定战争胜负的第一要素。从整个世界来看，石油需求大幅度上升的时代已经过去，但是世界石油消费总量还将逐步缓慢增长。石油贸易额在世界贸易总额中的比重逐步下降，1983年为23．3％，1987年已下降到6．1％。在世界能源结构中，石油的比重也正在下降，1970年为48．7％，1980年48．6％，1990年下降到38．6％，1999年为40．57％。天然气的比重正在上升，1950年为9．7％，1970年18．6％，1999年已上升到24．2％。 尽管如此，石油仍然是世界第一能源，仍然在人类经济生活中起着非常重要的作用。将来石油的主要用途将从燃料转为化工原料，它的“孪生兄弟”天然气将取代石油成为第一能源。对石油的最大挑战将是新能源（特别是燃料电池）的产业化和广泛应用，但这可能还需要10－20年。 与石油相应，石油企业在世界经济中的地位也经历了大变化。20世纪的前80年，石油公司的地位节节上升。1980年，《财富》杂志世界500强的前3名是石油公司，在前10名中石油公司占8家，在前50名中占20名；美国500强中，第1、2名是石油公司，前10名中石油公司占4家，前50家里石油公司占15家。但是，80年代以后，石油公司的地位逐步下降，1999年在世界500强的前10名中，石油公司只有1家，前50名中只有4家；
2019年中国石油钻采设备市场分析报告-市场规模现状与发展规划趋势 【报告大纲】 第一章全球石油钻采设备产业运行态势分析 第一节全球石油资源的分布及勘探 一、全球石油资源的分布特征 二、全球石油资源的储量分析 三、全球石油资源的勘探形势 四、全球油气勘探的投资分析 第二节全球石油贸易发展形势分析 一、全球石油的生产规模分析 二、全球石油的市场规模分析 三、全球石油贸易的走势分析 四、全球石油价格的走势分析 第三节全球石油钻采设备行业发展分析 一、石油钻采设备行业发展概况 二、全球石油钻机市场发展规模 三、全球海洋工程装备市场规模 四、全球油套管的市场发展规模 五、石油钻采设备市场需求分析
六、全球石油钻采设备市场分析 （一）全球钻采设备的产业结构 （二）钻采设备产业的经营特点 （三）钻采设备企业的发展方式 第四节全球石油钻采设备行业重点地区分析 一、美国石油钻采设备的市场分析 二、欧盟石油钻采设备的市场分析 三、日本石油钻采设备的市场分析 四、俄罗斯石油钻采设备市场分析 第五节全球石油钻采设备重点企业竞争力分析 一、斯伦贝谢公司市场竞争分析 二、哈里伯顿公司市场竞争分析 三、贝克休斯公司市场竞争分析 四、国民油井公司市场竞争分析 五、Cameron公司市场竞争分析 第六节 2019-2025年全球石油钻采设备市场发展预测 一、全球石油钻采设备行业发展趋势 二、全球在用陆地钻机市场规模预测 三、全球海洋工程装备市场容量预测 四、全球油套管的市场发展规模预测 第二章 2018年中国石油钻采设备产业运行环境分析
第一节 2018年中国宏观经济发展环境分析 一、2018年中国GDP增长情况分析 二、2018年中国工业经济发展形势分析 三、2018年中国全社会固定资产投资分析 四、2018年中国社会消费品零售总额分析 五、2018年中国城乡居民收入与消费分析 六、2018年中国对外贸易发展形势分析第二节石油钻采设备行业政策环境分析 一、石油钻采设备生产许可政策 二、石油钻采设备行业相关法规 三、海工装备业发展的相关政策 四、油气勘探行业投资政策环境 第三节石油钻采设备行业社会环境分析 一、中国科技环境分析 二、海洋石油生产安全 三、能源生产与消费环境 四、能源生产与消费结构 第四节石油钻采设备行业技术环境分析 第三章中国石油钻采设备产业链发展分析第一节石油钻采设备上游产业分析 一、全球钢铁工业的发展概况
石油炼制工艺学总结-1 第一章绪论 燃料：汽油、煤油、柴油、喷气燃料 化学工业的重要原料有：三烯指乙烯、丙烯；丁二烯、三苯指苯、甲苯、二甲苯；一炔指乙炔；一萘指萘 三大合成：合成纤维,合成橡胶，合成塑料 石油及其产品的组成和性质 1、简述石油的元素组成、化学组成。 石油主要由C、H 、S 、N 、O等元素组成,其中C占83～87％，H占11～14 ％。石油中还含有多种微量元素，其中金属量元素有钒、镍、铁、铜、钙等，非金属元素有氯、硅、磷、砷等，石油中各种元素多以化合物的形式存在。 石油主要由烃类和非烃类组成，其中烃类有：烷烃、环烷烃、芳烃，非烃类有含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶状沥青状物质。 石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来的危害有：腐蚀设备、影响产品质量、污染环境、使催化剂中毒。 2、蜡 石蜡，分子量300～450，C17～C35，相对密度0.86～0.94，熔点30～70℃。 主要组成：正构烷烃为主，少量的异构烷、环烷烃，芳烃极少。 微晶蜡（地蜡）地蜡,又称天然石蜡（新疆山区，埃及、伊朗） 分子量500～800，C30～C60，滴熔点70～95℃。 主要组成：带有正构或异构烷基侧链的环状烃，尤其是环烷烃；含少量正构烷烃和异构烷烃。微晶蜡具有较好的延性、韧性和粘附性。 3、石油烃类组成表示方法 单体烃组成 表明石油馏分中每一种单体烃的含量数据。 族组成 表明石油馏分中各族烃相对含量的组成数据。 结构族组成的表示方法把石油馏分看成是“平均分子”,芳香环、环烷环、烷基侧链等结构单元组成
RA─分子中的芳香环数 RN─分子中的环烷环数 RT─分子中的总环数,RT=RA+RN CA％─分子中芳香环上碳原子数占总碳原子数的百分数 CN％─分子中环烷环上碳原子数占总碳原子数的百分数 CR％─分子中总环上碳原子数占总碳原子数的百分数,CR％=CA％+CN％ CP％─分子中烷基侧链上碳原子数占总碳原子数的百分数 4、胶状-沥青状物质 沥青质：指不溶于低分子（C5～C7 ）正构烷烃，但能溶于热苯的物质。 可溶质：指既能溶于热苯，又能溶于低分子(C5～C7 )正构烷烃的物质。含饱和分、芳香分和胶质。 胶质 胶质是一种很粘稠的流动性很差的液体或半固体状态的胶状物，颜色为黄色至暗褐色。受热熔融，相对密度～1.0，VPO法分子量约800～3000。 胶质具有很强的着色能力，50ppm的胶质就可使无色汽油变为草黄色。 胶质能溶于石油醚、苯、乙醚及石油馏分。 胶质含量随沸点升高而增多，渣油中含量最大。 胶质易氧化缩合为沥青质，受热易裂解及缩合。 沥青质 沥青质是一种深褐至黑色的、无定型脆性固体。相对密度略大于1.0，VPO法分子量约3000～10000。加热不熔，300℃以上时会分解及缩合。 沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，不溶于石油醚。 沥青质无挥发性，全部集中在渣油中。 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的胶体分散体系。 胶质、沥青质能与浓硫酸作用，产物溶于硫酸。 5、石油的馏分组成 <200 ℃(或180 ℃ )：汽油馏分或石脑油馏分 200 ~350 ℃：煤柴油馏分或常压瓦斯油(AGO) 350 ~500 ℃：润滑油馏分或减压瓦斯油(VGO)(减压下进行蒸馏)
全球油气勘探进展与趋势 文/胡文瑞鲍敬伟胡滨 近10 年来，国内外油气勘探不断取得突破，2001—2011 年，全球新增石油剩余可采储量614.0×108 t，新增天然气剩余可采储量39.9×1012 m3，其中，中国累计新增探明石油地质储量112.2×108t，累计新增探明天然气地质储量5.8×1012 m3，相继探明了姬塬、塔河、蓬莱19-3 等15 个地质储量大于1×108 t 的油田和苏里格、普光、徐深等14 个地质储量大于1 000×108 m3的气田。在油气资源勘探取得重要进展的同时，油气勘探的理念也发生了重大转变，对传统油气勘探理念形成了挑战和冲击。 1 油气勘探新成果 21 世纪以来，全球油气勘探难度越来越大，勘探对象日益复杂，然而由于认识的深入、理论的突破和技术的进步等，发现的油气田储量和数量不断增长，勘探不断取得重大进展。截至2011 年，全球石油剩余可采储量达2 343×108 t，比2001 年增长了35.5%；全球天然气剩余可采储量达208.4×1012 m3，比2001 年增长了23.7%。一些大型油气田不断被发现，2000—2008 年，全球共发现大油气田（可采储量油大于6 850×104 t、气大于850×108 m3）90 个，主要位于被动陆缘深水、碳酸盐岩、岩性-地层、前陆冲断带、老油气田、新区新盆地等领。2010 年全球新发现的7个大油气田合计探明可采储量达31.4×108 t 油当量（见表1），占当年全球新增探明可采储量的40.5%，而数量仅占2010 年全球新发现油气田数量的1.4%。 2 全球油气勘探进展与趋势 2.1 从储油气层到生油气层 以前认为，油气勘探的基本要素是寻找“生、储、盖、圈、运、保”组合，具备此条件就有可能找到油气田，且油气生成后从原生地层（烃源岩）“二次运移”到储油（气）层，原生地层是生油（气）层，但不是储油（气）层。现在勘探开发的视野已扩展到原生地层，即从原生地层中寻找油气资源。某种意义上，“回归原生地层找油（气）”是油气勘探开发领域的一场革命，也是对传统油气勘探理念和理论的挑战，已成为世界石油工业发展的重要方向。 美国页岩气和致密油资源的成功勘探开发证明，传统意义上的生油（气）层已成为了勘探开发对象。美国产页岩气盆地超过30 个，产层包含了北美地台区所有的海相页岩烃源岩地层；致密油产于原生地层或与其互层、紧密相邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩等，是继页岩气之后美国非常规油气勘探开发的又一新热点，2012 年美国致密油产量突破7 000×104 t，预计2020 年全美致密油产量将达1.5×108 t。
石油炼制的基本原理 原油进入炼油厂后，按沸点的不同在蒸馏装置切割成沸点从低到高、密度从小到大的各类馏分油，依次为液化气、直馏石脑油、直馏航煤馏分油、直馏柴油馏分油、直馏蜡油、渣油。 常减压装置的液化气和直馏石脑油主要作为乙烯原料使用，少部分作为重整原料；直馏航煤馏分油至航煤加氢精制装置处理，生产航煤产品；直馏柴油馏分油至柴油加氢精制装置处理，生产柴油产品。 直馏蜡油与焦化蜡油一起由加氢裂化装置进行深加工，得到液化气、加氢石脑油、加氢航煤、加氢柴油和加氢尾油，分别用于下游装置的原料和直接用于产品生产，其中一部分蜡油经润滑油系统和石蜡加氢装置处理后生产润滑油基础油和石蜡产品。 渣油由延迟焦化装置或者催化裂化装置进行深加工，生产出液化气、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油、焦炭，焦化汽油、焦化柴油经柴油加氢精制处理得到轻质乙烯原料和柴油产品；焦化蜡油进加氢裂化装置进一步深加工，焦炭则作为CFB锅炉的燃料。 常减压蒸馏流程 石油炼制过程之一，是在热的作用下(不用催化剂)使重质油发生裂化反应，转变为裂化气(炼厂气的一种)、汽油、柴油的过程。热裂化原料通常为原油蒸馏过程得到的重质馏分油或渣油，或其他石油炼制过程副产的重质油。 1912年热裂化已被证实具有工业化价值。1913年，美国印第安纳标准油公司将W.M.伯顿热裂化法实现工业化。1920～1940年，随着高压缩比汽车发动机的发展，高辛烷值汽油用量激增，热裂化过程得到较大发展。第二次世界大战期间及战后，热裂化为催化裂化所取代，双炉热裂化大都改造为重质渣油的减粘热裂化。
化学反应热裂化反应很复杂。每当重质油加热到450℃以上时，其大分子分裂为小分子。同时,还有少量叠合(见烯烃叠合)、缩合发生，使一部分分子转变为较大的分子,热裂化是按自由基反应机理进行的。在400～600℃，大分子烷烃分裂为小分子的烷烃和烯烃;环烷烃分裂为小分子或脱氢转化成芳烃,其侧链较易断裂;芳烃的环很难分裂，主要发生侧链断裂。热裂化气体的特点是甲烷、乙烷-乙烯组分较多；而催化裂化气体中丙烷-丙烯组分、丁烷-丁烯组分较多。 工艺过程工业装置类型主要有双炉热裂化和减粘热裂化两种。前者的原料转化率（轻质油收率）较高，大于45％，目的是从各种重质油制取汽油、柴油；后者的转化率较低(20％～25％)，目的是降低减压渣油的粘度和凝点，以提高燃料油质量，双炉热裂化汽油的辛烷值和安定性不如催化裂化汽油，目前已不发展；减粘热裂化在石油炼厂中仍有较广泛的应用。 双炉热裂化所谓双炉,是指在流程中设置两台炉子以分别加热反应塔的 轻重进料，操作时原料油直接进入分馏塔下部，与塔进料油气换热蒸出原料中所含少量轻质油和反应产物中的汽油、柴油后，在塔中部抽出轻循环油。塔底为重循环油。两者分别送往轻油、重油加热炉（为避免在炉管中结焦，故将轻、重循环油分别在两炉中加热到不同温度），然后进入反应塔进行热裂化反应。反应温度为485～500℃,压力1.8～2.0MPa；反应产物经闪蒸塔分出裂化渣油后,进入分馏塔分馏。汽油和柴油总产率约为60％～65％。所得柴油凝点-20℃以至－30℃、十六烷值(见柴油)约60(比催化裂化柴油高约20个单位)；汽油辛烷值较低(马达法辛烷值约55～60)且安定性差,热裂化渣油是生产针状焦(见石油焦)的良好原料。双炉热裂化的能耗约1900MJ/t原料（为催化裂化的65％～70％）。 减粘热裂化是一种浅度裂化过程，用以降低渣油的凝点和粘度以生产燃料油，从而可以减少燃料油中掺和轻质油的比例。同时，还生产裂化汽油和柴油。减粘热裂化流程有加热炉式和反应塔式两种类型，主要差别是前者不设反应塔，热裂化反应在炉管中进行，加热温度高(约450～510℃)、停留时间短（决定于温度）；后者在加热炉后设反应塔，主要热裂化反应在反应塔内进行,加热温度低（约445～455℃）、停留时间长(10～20min)。两者产品产率基本相同，轻质油产率约为18％～20％。反应塔式减粘热裂化的操作周期较长、能耗较低，是近年来应用较多的一种工艺。 二、石油炼制过程－催化重整-芳烃抽提 也称芳烃萃取，用萃取剂从烃类混合物中分离芳烃的液液萃取过程。主要用于从催化重整和烃类裂解汽油中回收轻质芳烃(苯、甲苯、各种二甲苯)，有时也用于从催化裂化柴油回收萘，抽出芳烃以后的非芳烃剩余物称抽余油。轻质芳烃与相近碳原子数的非芳烃沸点相差很小（如苯80.1℃，环己烷80.74℃,2,2,3- 三甲基丁烷80.88℃），有时还形成共沸物,因此实际上不能用精馏方法分离。利用芳烃在某些溶剂中溶解度比非芳烃大的特点，采用液液萃取方法可以回收纯度很高的芳烃。常用萃取剂有二乙二醇醚（二甘醇）、三乙二醇醚（三甘醇）、四乙二醇醚（四甘醇）、环丁砜等，也用二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰
我国石油钻机控制技术现状与后续发展思考 发表时间：2018-11-21T15:06:01.173Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第22期作者：张永来 [导读] 石油钻井装备高效、快速发展的时代已经过去，面对当前持续低油价时期的到来。 兰州兰石石油装备工程股份有限公司甘肃省兰州市 73000 摘要：随着我国科学技术的进步，自动化控制技术在我国各领域中的应用十分广泛，因此石油钻机技术也取得了很大进步。从电力传动技术、逻辑控制技术、管柱自动化技术、网电控制监控及直驱传动技术和司钻台远程集中操作技术等方面阐述了目前国内石油钻机SCR、司钻房等控制系统在电气自动化、智能化和信息化方面的技术现状。对照国外钻机新技术发展情况对钻机控制系统的新功能要求，提出了国内钻机存在的电气自动化、智能化和信息化集成水平不高、“软扭矩”等关键技术掌握不深入、信息化程度有待提升以及管柱自动化装备原始创新不足等问题。最后，随着人力成本的提升，结合未来钻井作业对石油钻机自动化、高效和智能等趋势要求，提出了加快自动 化石油钻机的创新研究、开展钻井系统优化研究及建立大数据故障诊断系统等后续发展建议，以便更能适应市场需求。 关键词：石油钻机、智能化、电气自动化 引言 石油钻井装备高效、快速发展的时代已经过去，面对当前持续低油价时期的到来，作为石油钻机制造企业要想摆脱当前的困境，走出低谷、持续发展，其节约开资、创造更具市场竞争力的钻机、降低成本等已成为解决和缓解企业当前经济压力的有效途径。这就对石油钻采装备制造企业如何适应新形势下的要求提出了挑战，即在保证钻机装备制造在市场需求少、人工成本不断上升、运输费用升高的情况下，如何使石油钻机装备在不断紧缩的国际及国内市场中获得订单，这就需要在石油钻机的自动化，智能化下功夫。 1我国石油钻机控制技术发展现状 1.1电力拖动技术大大改善钻机操作舒适性 基于功率控制元件进行电气调速技术已经成熟，钻机已经将该驱动技术作为标配应用于各类型电驱动钻机中，已经实现了绞车、顶驱、钻井泵和转盘等关键设备的无极调速操控，大大改善了设备操作的舒适性。当然，限于核心元器件的可靠性等因素，目前上述驱动装置仍采用进口方式进行配套，以ABB、西门子等公司功率驱动模块为代表的相关产品已经占据了该钻机领域电传动产品的绝大部分市场份额。按照主驱动电机的数量，变频驱动方式可以有单传动或多传动2种配置。 1.2变频传动与直流控制技术得到广泛应用 在传统的钻机中运用电力转动技术，有效地提升了钻机的工作性能，同时石油钻机控制也变得相对简约，在后期的维护上也变得更方便。使得国内厂商生产的石油钻机在市场上更具竞争力，而石油钻机中最为重要的交流变频传动和晶阐管整流（直流）传动技术，也取得了很大的进步，并受到国外同行的肯定。在交流变频钻机中，虽然国内也能够独立完成变频器的研发与生产，但是成本较高无法全面推广，导致还是以西门子S120和ABB的ACS800变频器为主。在直流钻机中，控制系统已天水电气传动研究所等公司为代表的占据主要市场，控制系统已趋完善。 1.3自动送钻、软泵等功能逐步完善 通过PLC控制器配合其他设备，国内在钻机自动送钻、游车防碰砸、软泵、电气液联控等方面已经得到全面性的发展与完善，同时可以将一些机械设备的扭矩值的范围，压力大小范围以及流量值变化等等钻井工艺正常运行的状态进行全程监督与管控，并采取相应的预警措施，以保障钻井自动化技术的顺利进行。 1.4 石油钻机行业PLC控制技术发展现状 随着自动控制技术的不断发展及应用，PLC控制技术已经逐渐成为石油钻机控制技术的核心控制方式。在我国石油钻机电气控制系统中，目前主要采用西门子 S7-300 控制器（当前有S7-1200取代S7-300趋势），并且采用备用PLC设备来辅助生产。在控制器出现故障时，可以通过切换的方式来保证钻机正常工作。但是由于在切换过程容易造成停机，因而仍然需要改进。针对这种现象，提出热切换控制系统，及两个PLC同时进行工作，当一个PLC出现问题，另一个PLC自动承担出现问题PLC的工作，只是当前还不成熟，需改进。 2国内钻机技术发展建议 2.1加强对集成控制技术的应用 为了实现降低人力成本，钻井智能化、自动化等要求；计算机技术开始引入石油钻机系统中。使得仪表、机械操控自动化、PLC控制、工控机以及嵌入式控制系统等集成控制技术成了可能。目前钻井装备使用的是PLC设备控制，通过一些冗余结构可以提升钻井机械的稳定性。比如说使用冷备份方案，或者直接采用冗余系统；也可以使用计算机全程控制。同时设备与控制器间信号相互交流，达到信息交互与共享的目的。 2.2开发故障诊断系统 在石油钻机工作中，经常会出现各种故障问题，主要是通过钻井员工或者设备厂家来进行诊断和维修，会浪费人力资源，并且诊断效率较低、停机时间长等，因而需要开发一套故障识别系统，通过对石油钻机数据采集，将信息发送到计算机中，同时通过相应的软件技术和远程控制系统，可以实现对故障的分析和精准的判断，便于维修和维护。例如NOV公司设计开发的“eHawk”软件，可以实现在线诊断和监控，具有较高的应用价值。 2.3一键式操作全自动化钻机 针对当前石油钻机平台起身、自动化管柱处理系统等各个工作流程，开发和研究整套系统或按照操作流程划分成几个大的节点分步实施等形式进行一键式自动化操作模式，不仅能够简化石油钻机操作流程、节省钻机钻井的准备时间，提升钻机工作效率，节约成本，而且可进一步提高钻机的自动化和智能化水平，增加国际竞争力，其意义深远，是今后石油钻机发展的方向。 2.4基于交互式虚拟现实技术的司钻培训系统开发 现阶段国内对司钻人员的培训依旧采用本图以及视频等方式进行培训工作，缺少实际操作。而通过数字投影技术，可以让操作人员在
石油炼制的主要过程和工艺简介 石油、天然气是不同烃化合物的混合物， 简单作为燃料是极大的浪费，只有 通过加工处理，炼制出不同的产品，才能充分发挥其巨大的经济价值。 石油经过 加工，大体可获得以下几大类的产品：汽油类（航空汽油、军用汽油、溶剂汽油）； 煤油（灯用煤油、动力煤油、航空煤油）；柴油（轻柴油、中柴油、重柴油）；燃 料油；润滑油；润滑油脂以及其他石油产品（凡士林、石油蜡、沥青、石油焦炭 等）。有的油品经过深加工，又获得质量更高或新的产品。 石油加工，主要是指对原油的加工。世界各国基本上都是通过一次加工、 次加工以生产燃料油品，三次加工主要生产化工产品。原油在炼厂加工前，还需 经过脱盐、脱水的预处理，使之进入蒸馏装置时，其各种盐类的总含盐量低于 5mg/L ,主要控制其对加工设备、管线的腐蚀和堵塞。 原油一次加工，主要采用常压、减压蒸馏的简单物理方法将原油切割为沸点 范围不同、密度大小不同的多种石油馏分。各种馏分的分离顺序主要取决于分子 大小和沸点高低。在常压蒸馏过程中，汽油的分子小、沸点低（50?200C ）,首 先馏出，随之是煤油（60?5C ）、柴油（200?0C ）、残余重油。重油经减压蒸 馏又可获得一定数量的润滑油的基础油或半成品 （蜡油），最后剩下渣油（重油）。 一次加工获得的轻质油品（汽油、煤油、柴油）还需进一步精制、调配，才可做 为合格油品投入市场。我国一次加工原油， 20%左右的蜡油。 原油二次加工，主要用化学方法或化学 转化，以提高某种产品收率，增加产品品种， 艺很多，要根据油品性质和设计要求进行选择。主要有催化裂化、催化重整、焦 化、减粘、加氢裂化、溶剂脱沥青等。如对一次加工获得的重质半成品（蜡油） 进行催化裂化，又可将蜡油的40%左右转化为高牌号车用汽油，30%左右转化为 柴油，20%左右转化为液化气、气态烃和干气。如以轻汽油（石脑油） 为原料， 采用催化重整工艺加工，可生产高辛烷值汽油组分（航空汽油）或化工原料芳烃 （苯、二甲苯等），还可获得副产品氢气。 石油三次加工是对石油一次、二次加工的中间产品（包括轻油、重油、各种 石油气、石蜡等），通过化学过程生产化工产品。如用催化裂化工艺所产干气中 的丙稀生产丙醇、丁醇、辛醇、丙稀腈、腈纶；用丙稀和苯生产丙苯酚丙酮；用 碳四（C4）馏分生产顺酐、顺丁橡胶；用苯、甲苯、二甲苯生产苯酐、聚脂、 只获得25%?40%的直馏轻质油品和 -物理方法，将原油馏分进一步加工 提高产品质量。进行二次加工的工