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石油是如何开采出来的 石油真的是从石头里面榨油吗

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发布时间:2020-06-08 12:11:22

 在很多人眼中,开采石油与打水井是一个道理:在地下很深的地方存在着一个巨大的含液体空间,其中满满当当储存着数千万吨的石油,只要用钻头将地层打穿,把石油吸出来就好了,沙特不是还有自喷井嘛。事实上石油是正宗的“石头中的油”,来让我们看看石油的原料是什么样子的。QQQ大手笔网—中国第一文化门户网站

 
这叫油母质(Kerogen),音译为干酪根,含有这种油母质的岩层即为烃源岩,习惯上通常叫作生油岩或生油母岩,石油正是从含有油母质的生油岩层中开采获得的。
 
石油的前世与今生
 
我们知道煤来自古代植物的遗体,这没有什么争议,因为有很多煤中还有植物的木质纹理甚至是叶片脉络等结构。那石油又是什么?大家都见过水底的淤泥,淤泥是黑色的,因为其中含有大量的有机质。这些有机质的来源是水中的藻类,它们在死亡后沉积在湖底。如果有机会被很快的掩埋与氧隔绝,经过漫长的地质年代,这些沉积的有机物被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们的有机质逐渐转化,衍变为油母质。
 
油母质的形成多数在沉积掩埋的早期,当时的地温多不超过50℃。大约经历几千万年,沉积物越埋越深,地温越高(约100-150℃),油母质的成熟度达到一定范围就转化成烃(碳氢化合物),也就是液态石油或天然气。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们会向上渗透进入生油岩地层的孔隙间。途中遇到不透油的地层受阻而停留下来,慢慢汇集在此地层中,越聚越多,就形成油田。所以煤来自植物遗体的堆积,而石油则是主要来自水体的藻类沉积。湖里沉积物中的油母质多数来自藻类、细菌孢子、花粉或树脂等,以产生液态石蜡系的碳氢化合物石油为主。海里沉积物中的油母质多数来自浮游生物、藻类、细菌和少量陆上植物,以产生液态石油为主,天然气为辅。陆上沉积物中的油母质多数来自高等植物的木质素,以产生天然气为主。因此了解生油岩中油母质的来源,可以预测所产出石油的成分和油与气的比例。
 
所以湖中的烂泥也可能会在遥远的未来变成石油,碳循环从未中断,新的石油也一直在形成的路上。那为什么说石油是不可再生资源呢?其实很简单,这些石油都是数亿到数百万年时间沉淀的结果,对于我们人类来说,石油形成的时间太长约等于不可再生。
 
石油怎么开采出来
 
经过地质勘探,找到了地下的油藏,确定了打井的位置、数量和深度,钻井工人就要在定好的井位上钻井。目前常用的钻井技术是转盘(旋转)钻井。它由一套地面设备(包括钻机、井架)和一套提升系统及钻杆、钻具和钻头等组成。通过提升系统将钻具提起、放下,靠转盘转动带动钻具转动,再转动钻头破碎岩石,直至到达目的层。这是目前世界上使用得最广泛的钻井方法。
 
在钻进的过程中,要及时地在钻孔中安置一根叫套管的钢管,套管的口径向下逐渐变细,在套管中间再下一根引油钢管,叫油管。地面井口上还要安装一套井口设备,上面布满了各种压力阀门和各个方向的管线,很像一棵树,所以人们叫它采油树。
 
是否能把原油采上来,还取决于地下油层压力的大小。许多油藏的地下油层压力很大,只要一打开采油树的闸门,地下的石油就会不停地往外喷,这就是自喷井。
 
石油原来所埋藏的地层深处有来自上覆岩层和地层水的巨大压力。钻井打开油层之前,压力处于平衡状态。一旦油层之上的地层被打开,这种平衡就被打破了,石油就会从井的四周向压力突然降低的油井底部流动。另外,石油中还常常含有许多天然气,它和石油在地层中几乎密不可分,就好像一个装满汽水的瓶子,钻井就像是打开了汽水瓶的盖子,油层里的石油随着溶解气体的膨胀,先涌向井孔,然后由井筒喷出井口。
 
经过一段时间的自喷以后,由于地层压力降低,油井的喷力就会慢慢下降,以后就会喷喷停停,最后就无法自喷了。目前国内外维持油层压力的最常用也最有效的方法是“以水驱油”的注水开采法,就是把水从另外的一些钻井中打到油层下面,用水补充由于石油开采而留下的空间,从而保持地层的压力,这是使油井顺利产油、保持自喷的关键。有的油田从刚一开始采油就无法自喷。造成这种现象的原因有多种,比如地下油层压力不足、原油油质较重形成了难以流动的“稠油”等等。这类油田的采油多采用“抽油法”,也叫深井泵采油法。目前,世界上大约90%以上的无法自喷的油田是采用抽油法开采的。深井泵是放在油井里的一种活塞泵,通过抽油机的抽吸,把井底原油抽到地面上来。
 
通常石油并不是以大量液体的形式直接储存在地下的,比较优质的油母质就像是吸满了油的海绵,布满微米级的小孔,地层在重力的作用下给岩层以压力,所以有些油田打一个孔就能冒油。比如波斯湾沿海国家的油田普遍好开采,轻质原油,含水量低,储量高,几乎源源不断,还有很多自喷油井,甚至直接就拉个管线就能装船运走了,其他地区的石油产出国难以望其项背。多数油田没有这么好的条件,很多油母质岩甚至从视觉上看不到油乎乎的感觉,需要打碎、搅拌甚至是加压力注水才能将石油采上来,这样的油田普遍开采成本偏高。
 
油页岩的开采利用
 
开采难度的极致当属页岩油了,页岩油的原材料叫油母页岩(oil shale)或者叫做油页岩。油母页岩又称油母岩,色浅灰至深褐,主要包括油母、水分和矿物质。油母含量高,氢碳原子比大,则油页岩产油率高。油页岩产油率低于6%者属贫矿,高于10%的属富矿。水分含量较高,热加工过程中消耗较多的热量,且在干燥时易崩碎。矿物质主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。含量通常高于有机质。含有大量粘土矿物的油页岩,往往形成明显的片理。
 
油母页岩和页岩油
 
油母页岩与烃源岩(生油岩)的区别在于:
 
烃源岩能够产生或已经产生可运移的烃类,分为未成熟(烃源岩中的有机质转化为液态烃的比例称为成熟度)的烃源岩和成熟的烃源岩。油页岩在烃源岩中是未经运移的未成熟的烃源岩。油页岩必须经过人工加热加氢,才能提炼出类似于原油的页岩油,也称为人造石油。
 
油页岩的储藏量是非常丰富的,目前探明的页岩油储量在13万亿吨左右,数倍于传统石油已探明的可采储量。美国西部格林河流域拥有世界上储量最大的油页岩矿藏;中国的油页岩资源也较丰富。油母页岩的有效开发和利用,可以在一定程度上缓解能源紧张的局面。
 
水力压裂法开采页岩油
 
因为页岩中的石油微粒都是纳米级的,如果说一般的油田叫“挤石油”,那采页岩油要用到的可就是“物理压榨”了,一般的压榨还不行,美国采用的是水力压裂法,硬是将油微粒从石头中榨了出来。水力压裂法即使用掺入了化学物质的高压水流对页岩层进行压裂,人为造成很多缝隙,将石油或天然气从岩石缝隙中释放出来,并顺着井筒流到地表。不过这种开采技术需要大量的淡水资源,这对于日趋缺乏淡水的世界来说,可是一个不容忽视的问题。http://www.dashoubi.org/news/hqsy/2020-06-08/133909.html