海洋油气工程概论(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：熊友明,唐海雄

出版社：石油工业出版社

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海洋油气工程概论试读：

前言

作为一门基础性、综合性的专业课教材，本书集海洋油气勘探、钻井、完井、开发、开采、集输与环境保护等专业知识为一体，供海洋油气工程专业学生使用，可设计为24学时或者32学时。

本书由西南石油大学、东北石油大学、西安石油大学、长江大学、重庆科技学院以及中国海洋石油总公司、中海石油（中国）有限公司深圳分公司的专家和学者共同打造而成。西南石油大学熊友明、中海石油（中国）有限公司深圳分公司总工程师唐海雄担任主编，中海石油（中国）有限公司深圳分公司总开发师罗东红，中海石油（中国）有限公司深圳分公司钻完井部张俊斌、韦红术担任主审。

全书具体编写分工如下：第一章由熊友明、唐海雄、李睿（西安石油大学）编写；第二章由熊友明、刘理明（西南石油大学）、李占东（东北石油大学）、董凤娟（西安石油大学）编写；第三章由熊友明、唐海雄、李凌峰（长江大学）、杨斌（重庆科技学院）编写；第四章由熊友明、刘理明、杨二龙（东北石油大学）、焦国盈（重庆科技学院）编写；第五章由唐海雄、刘理明、李凌峰、李睿编写；第六章由杨二龙、熊友明编写。

在本书的编写过程中，还得到中国海洋石油总公司王跃曾、叶吉华、殷志明和徐杰等深水作业领域的一线员工的大力支持，在此表示感谢。

在本书出版之前，已经分别在西南石油大学和长江大学的海洋油气工程专业试用2届。尽管我们尽心尽力，但不足之处仍然在所难免，希望广大读者批评指正。编者2013年6月第一章绪论第一节 石油与石油工业

一、 石油的定义

有人说：“石油是现代文明的神经动脉”，这是因为如果没有石油，维持这个文明的一切工具将会瘫痪；还有人说：“石油是黑色的金子”，这是因为石油是很重要的化工原料，把石油产品进行加工，可以制成五千多种重要的有机合成原料，它像黑色的金子，吸引着人们去开采。这些都说明：石油对于任何一个国家都是一种生命线，它对经济、政治、军事和人民生活的影响极大。石油是一种深藏于地下的可燃性矿物油，是一种不可再生的能源。据科学家分析：将来有可能开采的石油资源，1/3在大陆，1/3在浅海，1/3在深海和两极。因此海洋将成为人们开采石油的重要基地。海洋里为什么会蕴藏着如此丰富的石油呢？原来，海洋里有数不清的生物和微生物，它们繁殖很快，能产生大量的有机质，这些是生成石油的原材料。死亡的海洋生物遗体跟泥沙一起沉积、埋藏在海底，在缺乏氧气的环境里受到高温、高压和微生物的分解作用，最后就会变成一滴滴的石油。起先它们分散在各自的生成地，后来随着海底地形的变化聚集到了一起，形成了油气富集区，数不清的油滴聚集在一起就成为有开采价值的石油矿藏。

那么，什么是石油呢？从实质上讲，石油是由多种碳氢化合物组成的复杂混合物，或是多种烃的混合物。1983年第11届世界石油大会对石油的定义是：石油（Petroleum）是自然界中存在于地下的以气态、液态和固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。原油（Crude Oil）是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常温、常压条件下呈液态。天然气（Natural Gas）也是石油的主要类型，以气态存在于气（油气）藏中，或溶解在原油中。从油井中采出来的未经加工的液态石油称为“原油”。

二、 石油的用途

1.作为能源

用石油作燃料，具有热能高、污染小、运输及使用方便等优点。原油经过炼制加工后，可以制得汽油、煤油、柴油等燃料。

汽油广泛应用于交通运输。燃烧1kg的汽油所产生的热量分别相当于燃烧1.4kg的煤、1.5kg的木炭、2.4kg的木柴所产生的热量。汽油有不同的标号，标号越大表示汽油的质量越好。

液化石油气是很洁净的燃料。它在常温、常压下呈气态，把石油气压缩成液态装入钢瓶，就可以送往千家万户。目前，北京、上海等大城市正在对公共汽车等交通工具的动力进行改装，以液化石油气代替汽油，可以极大地减轻汽车尾气对大气的污染。

天然气是一种可燃气体，通常情况下它和原油相伴而生，称为伴生气，而从单纯气藏产出的天然气称为非伴生气。目前，天然气主要用作燃料，具有热能高、污染小、使用方便等优点。

世界能源结构的演变趋势表明：未来30～50年内油气储量丰富，油气在世界能源消费构成中的主体地位不会改变。天然气有可能成为未来能源消费的主导方向，要转向以油气为主的能源供应路线。到2050年，我国一次能源供应构成中，油气的比重将从25%～35%提高到40%～50%，一次电力的比重将从10%～15%上升到15%～20%，煤炭的比重则将从55%～60%降到30%～35%。

2.作为化工原料

石油也是优质的化工原料，是石油化学工业赖以生存和发展的物质基础。石油经过各种加工和处理，可以制成各种各样的化工原料。用这些原料可以制成众多的生产、生活用品，如塑料制品、合成纤维、合成橡胶、农药、化肥、炸药、染料等。

石油可以制造出人造羊毛，例如，用石油做原料生产出来的合成纤维——腈纶，就与羊毛的特性相似，它蓬松卷曲、柔软保暖、有弹性、吸湿性好、洗后易干，而且比羊毛轻、强度高、耐腐蚀、耐日晒、不发霉、不虫蛀。利用腈纶的这些优点，可将腈纶与棉、毛混纺制成布料、毛线、人造毛皮、毛毯等。它们正在逐步取代毛、棉，制成各式各样的纺织品。另外，合成纤维在工业、国防等方面也有很广泛的用途。

3.其他用途

从石油中还可以炼制出润滑油、石蜡和沥青，这些产品也广泛应用于人们的生产和生活之中。科学家还以石油为原料，通过实验制造出了合成蛋白。有些国家已把合成蛋白用作饲料，它将来很可能会作为食品出现在人们的餐桌上。

三、 石油工业

石油工业是石油勘探、石油开发、石油加工和基础原材料生产的一个工业门类，涉及勘查技术与工程（含石油地球物理勘探、地球物理测井）、资源勘查工程、石油工程（含钻井、采油、油藏工程）、油气储运工程和炼油、化工等专业方向。石油工业由“上游”和“下游”两大部分构成，上游包括石油勘探与石油开采，下游包括石油炼制与石油化工。

目前，我国有三大国有石油公司——中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司和中国海洋石油总公司。

1.中国石油天然气集团公司

中国石油天然气集团公司简称中国石油集团，英文缩写CNPC，是由中央直接管理的国有特大型央企，是根据国务院机构改革方案，于1998年7月在原中国石油天然气总公司的基础上组建的特大型石油石化企业集团。它是国家授权投资的机构和国家控股公司；是实行上下游、内外贸、产销一体化、按照现代企业制度运作，跨地区、跨行业、跨国经营的综合性石油公司。作为中国境内最大的原油、天然气生产供应商和最大的炼油化工产品生产供应商，中国石油集团业务涉及石油天然气的勘探开发、炼油化工、管道运输、炼化产品销售、石油工程技术服务、石油机械加工制造、石油贸易等各个领域，在中国原油、天然气生产、加工和市场中占据主导地位。

2.中国石油化工集团公司

中国石油化工集团公司简称中国石化集团，英文缩写Sinopec Group，是国家于1998年7月在原中国石油化工总公司基础上重组成立的特大型石油石化企业集团。它是国家独资设立的国有公司、国家授权投资机构和国家控股公司。中国石化集团公司主营业务包括石油、天然气的勘探、开采、储运、销售和综合利用，石油炼制，汽油、煤油、柴油的批发，石油化工及其他化工产品的生产、销售、储存和运输，石油石化工程的勘探设计、施工、建筑安装，机电设备制造，替代能源产品的研究、开发、应用，自营和代理各类商品和技术的进出口业务，技术信息及咨询服务。

3.中国海洋石油总公司

中国海洋石油总公司简称中国海油，英文缩写CNOOC，是1982年2月成立的国家石油公司，负责在中国海域对外合作开采海洋石油、天然气资源。经过30多年的发展，中国海油已由原先单纯从事海洋油气开采的纯上游公司演变为主业突出、产业链完整的综合型企业集团，形成了油气勘探开发、专业技术服务、基地服务、化工化肥炼化、天然气及发电、金融服务等六大板块。第二节 中国石油工业概况

一、 中国石油史

1.中国古代石油的发现与利用

西周时期，中国就有了发现天然气的记载。东周时，四川的劳动人民在临邛（今四川邛州市）开凿盐井时发现了天然气，并把产出天然气的井形象地称为“火井”。后来在中国的陕西、甘肃、云南、湖北、河北、浙江、江西等许多地方都发现了天然气。随着对天然气性能的逐渐认识，中国古代人民开始了有目的地开采和利用天然气。据史书记载，从晋朝起，古代人民就开始利用天然气熬盐、煮饭和照明了。

西汉时期，陕北延安一带的人们就采集漂浮在水面上的石油，用作燃料。到了北宋年间，又把石油加工成石烛，用来照明。元代以后，用石油生产石烛的规模越来越大，并且出现了加工石烛的工场。到了明代，陕北人又用石油熬制出了点灯用的油，这说明400多年前，中国就已经初步掌握了从石油中提炼灯油的技术。

在古代，石油还被作为药物使用。早在南北朝时，石油就被作为药物治疗脱发病。明代伟大的医药学家李时珍曾详细地总结了古代劳动人民利用石油作为药物的经验，指出石油可以“主治小儿惊风，可以与它药合做丸散，涂疮癣虫癫……”。

2.卓筒井的发明

中国古代钻井技术的发展大致可以分为大口浅井和小口深井两个阶段。北宋以前开凿的井一般为大口浅井，以后开凿的井多为小口深井。大口浅井是由人直接下入井底，用锹、镐等简单工具开挖出来的；小口深井是用专门的打井机械开凿而成的，人们称它为卓筒井。

打卓筒井（图1-1）需要较复杂的设备和较先进的工具。北宋中期，随着冶铁业的发展，传统工具得到不断创新和改造，滑轮、杠杆等简单机械的发明与应用为卓筒井技术的发明创造了必备的条件。图1-1 打卓筒井示意图

关于卓筒井的施工方法，在苏轼著的《东坡志林》上曾经有过记载。开凿这种井所用的钻头只有碗口那么大，而深度可以达到几丈。古代钻凿一口卓筒井至少要四五年，有的需要十余年时间。

四川省自贡市1835年钻成了一口天然气井，井深1001.42m，是近代世界上第一口超千米的深井。后来，这口井被国务院批准为全国重点保护文物。

中国古代发明的打卓筒井技术是世界钻井史上的一项伟大创举。后来该技术传入西方各国，推动了世界石油工业、采矿工业的兴起和发展，对造福人类做出了卓越的贡献，因此被国外誉为世界石油“钻井之父”、中国的“第五大发明”。1900年以前，世界上所有的深井都是采用中国人创造的方法打成的。

3.中国古代第一口油井和第一口气井

中国明代学者曹学佺在他的《蜀中广记》中曾记载：明朝正德年间（公元1506—1522年），四川乐山一带在开凿盐井的时候，偶然发现有大量“油水”冒上来。这种“油水”引燃以后，可用于夜间照明。于是便继续挖掘了几口井，专门采集“油水”。美国的德雷克于1859年5月在宾夕法尼亚州打出了一口21.69m深的油井；俄国的谢苗诺夫于1848年在黑海沿岸上打了一口油井。由此可以看出，中国最早的油井比美国、俄国开凿的油井早了300多年。

中国不仅是世界上第一口油井的开凿者，也是世界上第一口气井的开凿者。以前，西方学者大都以为世界上最早开凿天然气井的是英国。英国是1668年开始开采天然气的，而中国古书上记载，东汉时期（公元25—220年）就在四川开凿出了著名的临邛火井。由此可以看出，中国开凿天然气井的历史比英国至少早1500年。

4.中国最早开发的油田

中国最早开发的油田是台湾省的苗栗油田。1861年，一个叫邱苟的人，在新竹县东南的出磺坑一带发现了油苗。于是，他就在那里挖了一个3m深的坑，每天可采集到6kg原油。他用这种原油点亮马灯，还把剩余的原油卖给当地农民，用于点灯或治病。这件事很快引起了人们的注意，清朝政府知道后，便于1876年收归官办，并从美国请来了技师，买来了钻井机器，于1878年在苗栗钻凿出了第一口油井，每天产油约750kg。

中国内地最早开发的油田是陕北的延长油田，延长油田位于中国陕西省的延长县。虽然早在两千年前，我们的祖先就在这里发现了石油，但真正投入开发却是近百年的事。1840年鸦片战争后，帝国主义列强纷纷把侵略的魔爪伸向中国，大肆掠夺中国的资源。有识之士为了保护祖国的石油资源，于1904年提出了开办“延长油矿”的主张。1905年，清政府批准成立了延长石油官厂，1907年，延长候补知县洪寅聘日本技师佐藤弥市郎等7人。从日本购得钻机及炼油设备。当年4月，在延长县西门外勘定井位、安装钻机；6月5日开钻；9月6日，钻到井深68.89m处见油，每日可产原油150～200kg；再向下钻进，于9月10日钻到井深81m处完井，名曰“延一井”，初期日产量1t。1978年，该井加深至118m，压裂后，初日产原油3.9t；1985年8月，再加深到152m，压裂后初日产原油3t。随着油井的开采，“延一井”上的采油工具也由原来的橹台机器变为现代的抽油机。1985年，延长油矿建矿80周年的时候，原国务院副总理兼石油部部长康世恩为“延一井”题词“中国陆上第一口油井”。1996年11月20日，“延一井”被国务院公布为全国重点保护文物。

5.中国现代石油工业成长历程44

1949年，中国原油产量只有12×10t，其中天然原油7×10t，人483造原油5×10t；天然气年产量为0.1×10m；石油探明储量为2900×4410t；原油加工能力为17.5×10t（均未包括台湾省）。

中国现代石油工业是与新中国一起成长起来的年轻工业。20世纪50年代初期，中国积极恢复玉门、延长油矿以及东北的石油工业，同时在西北勘探石油。1952年底，全国原油产量达到43.5×410t。1956年，发现克拉玛依油田，这是新中国成立后石油勘探上的第一个突破。20世纪50年代中后期，石油勘探战略东移。1959年9月26日，东北松辽盆地的松基三井喷油，揭开了开发大庆油田的序幕。1958年9月，兰州炼油厂第一期工程建成投产，这是中国第一个4年加工能力为100×10t的大型炼油厂。4

1963年，中国原油年产量达到了648×10t，基本上满足了国内需要，从根本上改变了中国石油工业的落后面貌。随后，中国又相继发现和开发了胜利油田、大港油田、辽河油田和华北油田，使全国原油8产量迅速增长。1978年，中国原油年产量突破1×10t，从此跨入了世8界产油大国的行列。1985年，全国原油年产量达到1.25×10t，世界排名第六位。20世纪90年代，中西部地区油气勘探开发取得突破性进展，相继发现和开发了塔里木油田、吐哈油田，初步形成了油气资源的接替区。同时，中国在渤海、东海和南海三大海域的油气勘探开4发取得了成功。1996年，中国海洋石油年产量首次突破1000×10t，标志着中国海洋石油工业跨上了新台阶。到了2010年，海洋石油更4是超过5000×10t，海洋石油的地位不断攀升，在国民经济中起着越来越重要的作用。

二、 中国油气资源与生产

中国幅员辽阔，拥有广阔的近海大陆架，具有形成石油、天然气42的良好条件。石油、天然气分布的沉积盆地面积达670×10km，在世界各国沉积岩面积位次中居第三位，其中陆上面积约占520×424210km，近海大陆架面积约占150×10km，大大小小的沉积盆地有500余个。

由于石油、天然气形成的环境比较复杂，中国油气资源的分布很不均衡。石油资源主要集中在东北地区、环渤海地区、西北地区和东南部海域；天然气资源主要分布在中部地区和西北地区。根据中国含油气盆地的地质特征和勘探程度，可划分为6个含油气区，它们是：（1）东部含油气区——东北和华北地区。（2）中部含油气区——陕甘宁和四川、重庆地区。（3）西部含油气区——新疆、青海和甘肃等西部地区。（4）南部含油气区——江苏、浙江、安徽、福建、广东、湖南、江西、云南、贵州和广西等省区。（5）西藏含油气区——昆仑山脉以南、横断山脉以西地区。（6）海洋含油气区——渤海、东南沿海大陆架和南海海域。

中国油气资源相对丰富：根据2008年公布的中国第三次油气资8源评价初步结果，全国石油远景资源量约1086×10t，其中陆上约9348123123×10t；天然气远景资源量约56×10m，其中陆上约43×10m。资源量中经过钻井、测试证实的那一部分油气含量叫储量。通过对不同类型盆地、凹陷储量增长规律的分类研究，认为最终石油可采资源量8123约为212×10t，最终天然气可采资源量约为22×10m。截止到2007年年底，中国石油资源探明程度为36.18%，处于勘探中期阶段，仍然具有较大的发展潜力；天然气探明程度不足16.39%，尚处于勘探早期阶段，属于快速增长期。123

中国的非常规油气资源也很丰富：煤层气资源量约37×10m，在世界上仅次于俄罗斯、加拿大，排在第三位；油页岩、油砂和沥青等也有一定的储量；中国海域还蕴藏着丰富的天然气水合物资源，可以作为常规油气资源的补充。

现在，全国有25个省、自治区和直辖市以及近海海域共发现了700多个油气田，形成了六大油气区。截止到2009年年底，中国累计88探明石油地质储量约300×10t，累计可采储量80×10t，剩余可采储8量还有27.88×10t。2006—2010年，中国原油年产量将维持在（1.838～2.03）×10t之间。2009年，中国石油的储采比（年底对应的已探明剩余可采储量与当年的产量之比）只有15∶1，而中东国家达到80∶1，世界平均水平也是48∶1。在近几年能源紧缺的背景下，中国陆地和海洋气田的开发都得到了较快的发展。截止到2009年年底，中123国天然气累计探明剩余可采储量为3.03×10m。2009年，中国天然气的储采比为35∶1，远高于中国石油的储采比。据预测，到2020年123天然气累计探明储量可能达到7.5×10m，这就意味着至少到2020年，中国天然气的储量增长仍保持着青年期的特点。同时，中国天然83气产量也将快速增长，2020年达到（1800～2200）×10m。

三、 发展方针和任务

中国是一个油气生产大国，同时也是油气消费大国。2012年，88中国一年生产的原油是2.07×10t，但消耗了4.93×10t，其中的2.86×810t从国外进口，对外依存度为58.01%。

中国天然气资源丰富，但生产规模很小，远未进行充分的勘探、开发和利用。中国在天然气利用方面远低于世界的平均水平，全球天然气占总能源消费的24%以上，而这一比重在中国只有4%，甚至低于印度的8%。

基于上述缘由，中国石油工业的发展方针是：“立足国内、开拓国际、加强勘探、合理开发、厉行节约、建立储备。”中国石油工业将实施市场化、国际化、低成本、科技创新和持续重组战略，重点进行结构调整，改善石油储采结构，提高天然气对原油产量的比例、增加境外份额油与国内原油的比例，优化油气在中国一次能源消费结构中的比例。中国应大力加强油气勘探，合理有效地开发和利用有限资源，加速发展天然气工业，积极改善储采结构和消费结构，逐步建立和完善国家战略储备体系，稳步发展石油替代产品，提高应对突发事件的能力，保障国家石油供应的安全。“十一五”期间，中国石油工业发展的任务和政策是：加大石油、天然气资源的勘探力度；加强油气资源调查评价，扩大勘探范围；重点开拓海域、主要油气盆地和陆地油气新区；坚持平等合作、互利共赢，扩大境外油气资源的合作开发；在沿海地区适度建设进口液化天然气项目；扩建和新建国家石油储备基地；加快油气干线管网和配套设施的规划建设，逐步完善全国油气管线网络。第三节 中国海洋石油工业的发展与前景

一、 中国海洋石油工业发展历程

中国海洋石油工业的发展大体上经历了以下三个阶段。

1.起步阶段

中国海洋石油工业于20世纪50年代末开始起步，海洋石油勘探始于南海。由于国内种种因素的影响，中国海洋石油工业发展速度缓慢，在整个国民经济乃至石油工业中只占很小的比例。1965年后，重点转移到了中国北方的渤海海域。在海洋石油工业开拓的初期，中国使用自制的简易设备，经过艰苦的努力，在南海和渤海两个海域均打出了油气发现井。

从1957年到对外合作勘探开发海洋石油以前，在中国海洋石油发展20多年的艰苦创业期间，石油、地质单位陆续在南海、渤海、黄海等海区进行重力、磁力普查和部分地震普查。石油工业部所属单位在渤海和南海的北部湾、海南岛附近海域钻探井111口，有30口井获得工业油气流；在渤海开发了3个小型油气田，累计生产原油100×410t。

2.发展阶段

中国石油工业初期的艰苦创业留下了可观的精神财富和物质基础，但海洋石油工业仍面临着发展瓶颈。高投入、高科技、高风险的行业特点要求海洋石油工业必须对外开放，实行全方位对外合作，吸收资金、引进技术、分散风险。1982年，中国海洋石油总公司的成立，标志着中国海洋石油工业进入了一个全新的发展时期。

国家通过制订对外合作模式，起草《中华人民共和国对外合作开采海洋石油资源条例》（1982年1月30日发布），使海洋石油逐渐进入了自营与合作并举的局面。这个阶段的特点是：（1）海洋油气勘探开发全面展开，逐步进入寻找经济有效储量和大幅度增长产量阶段；（2）生产建设资金中的自有资金比例日益增大，自主能力不断提高；（3）从生产型的管理进入生产经营及资产经营管理并举的阶段。这三个特点说明，海洋石油工业的发展进入了一个良性循环的新时期。

3.跨越阶段

在世界各国对石油战略需求日益强烈的今天，国际上很多石油公司早在20世纪70年代已经将石油勘探开发的重点放在海洋，并迈入了浩瀚的深水。随着中国经济的高速发展，能源供应与经济发展之间的矛盾不断加剧，加之浅海油气勘探开发逐渐饱和，向深海进军成为我国海洋油气开发的必然选择。南海与其深水领域已是世界四大油气8聚集地之一，石油地质储量约为（230～300）×10t，占中国油气总42资源量的三分之一，其中70%蕴藏于153.7×10km的深海区。面对国家能源需求的压力以及当前的国际形势，建立一个具有现代企业管理制度运营、上中下游一体化建设、现代应用技术研发与作业技术应用能力国际一流的能源公司已成为中国海油的发展目标。

在产业布局上，中国海油目前已实现了上游到中下游一体化发展的运营领域跨越；在作业能力上，实现了从浅水到深水的跨越；在市场范围上，实现了从国内到国际的跨越。在公司管理上，中国海油已经由一个传统意义上的老国企成功转变为可适应市场经济发展和应用现代企业管理理念在全球进行经济竞争的新国企。

二、 海洋石油工业技术与经济特点

海洋石油工业比起陆上石油工业来说，由于作业环境与条件的变化，产生了高投入、高技术和高风险的特点。

1.高投入

不同的作业环境与条件、严格的环评、作业装备的变化与作业时间的延长迫使海洋油气资源的勘探开发投资非常大，可达到陆上油田投资的数倍到上百倍，且随着水深的增加而增加。海洋打一口探井要花费近亿元，建一座中心采油平台要花费近百亿元，完成一个大型开发项目甚至要花费近千亿元。

2.高技术

高昂的经济成本促使海洋石油勘探开发建设需要多学科的综合技术，涉及的技术面很宽，要求高效、安全、可靠、经济，所以广泛采用了当今世界最先进的技术与装备，而且更新换代很快，新技术、新工艺、新材料不断涌现。如海洋地震勘探，目前国外已发展到多缆多震源勘探技术，数字电缆、高分辨处理技术已普遍采用。在钻井方面，小井眼、小曲率半径水平井钻井技术应用较多。在测井方面，数控成像技术、大容量的传输系统及最先进的地面设备为油田开发方案的制订提供了可靠依据。在油气田开发方面，采用注化学聚合物热采、核能利用等方法提高稠油油田采收率，收到了明显的效益。在海洋工程建设方面，深水油田开发范围已发展到1000m以上，水下多相混输多相计量技术试验成功，已形成一套完整的水下生产系统。在边际油田开发方面，平台结构和工艺流程的简化更趋向轻小型、移动式，并实现遥控遥测和无人操作。这就要求随时跟踪世界先进技术的发展，不断提高自己，赶上和达到国际先进水平。

3.高风险

由于商业贷款利率高、油田开发投资加大，因此除了必不可少的投入外，技术是决定性的因素。国外许多大石油公司在近年来油价低迷不振的情况下，利润不但没有下降，反而有所上升，秘密之一就在于关键技术上的突破降低了勘探开发成本。中国海油通过对外合作引进、消化吸收国外先进技术和组织国内科技攻关，使科技水平显著进步，但整体来说，与国际先进水平相比尚有不小的差距。目前，在海洋油气勘探开发遇到的主要技术挑战包括海洋地震高分辨索采集、地震资料的叠前深度偏移处理、人机对话地震解释与储层横向预测、数控成像测井技术、地质导向的小曲率长位移的水平钻井技术、高温高压气层的钻井与测试、水下生产系统及水下多相混输与计量技术、用于有效开发边际油田的低造价轻型及移动式平台结构及工艺流程等。面对上述挑战，中国海油的对策有两个基本点，即一个在国内、一个在国外。在国内，首先要调整中国海油内部的科技力量，使其高效运转发挥更大作用；另一方面，要通过对外合作，尽快引进海洋勘探开发急需的而国外已经成熟的技术，使科技尽早化为生产力和经济效益。

三、 中国海洋石油技术发展现状

本部分以中国海油为例进行介绍。中国海油从经济适用的角度出发，通过学习引进、消化吸收、针对性应用和个性化发展，形成了满足油藏需要、提高储量动用水平、提高采收率和降低桶油综合成本的、具有中国海油特色的油气工程开发技术，主要包括以下几个方面。

1.优快钻完井配套技术

优快钻完井配套技术起到大幅度提高钻完井效率和降低开发成本的重要作用，使中国近海石油的钻井速度实现了突破性的飞跃，大大缩短了建井周期，效率提高了三倍以上，使一大批边际油田可以投入开发，增加了地下资源利用率。从1995—2002年，在渤海海区7个油4田实施开发井优快钻井作业总计450口，总进尺88.36×10m，实用1984个船天，建井周期3～18d，与原来相比普遍提高效率3倍左右。

2.高效开发海洋稠油油田的工程配套技术

经过多年的实践，形成了以钻井压裂适度防砂简易完井技术为特色的“量体裁衣”式的单井完井技术，该技术的应用促进了众多稠油油田的开发，也使旅大10-1油田A11井成为渤海第一口千方井，实现了渤海油田自营开发史上的新纪录。

3.大位移井配套技术

南海东部大位移钻井技术的成功标志着中国的大位移钻井技术总体达到了国际先进水平，并将在滩海油田、海洋油田和其他特殊地区的油气田开发中得到更为广阔的应用，为经济有效动用卫星油气田的储量提供了强有力的技术手段。

4.复杂地层的井壁稳定技术及配套钻井技术

针对北部湾涠西南油田群硬脆性泥页岩的特点开展井壁稳定技术及其配套钻井技术综合研究并应用，解决了该地区钻井过程中的井下复杂情况，使井下复杂事故率从涠洲12-1油田的72%降低到其一期开发的40%，最后降低到其二期开发的0%，同时也促进了涠洲12-1油田4井区采用大斜度井经济有效地开发，节省了开发投资，提高了油田开发效益。

5.海洋钻井隔水导管群桩效应及贯入深度确定技术

首次建立了海底浅层地层破裂压力的计算模型；首次建立了在正常流体循环条件下，钻井隔水导管管鞋处地层不发生破裂时的隔水导管入泥深度计算模型；根据海洋钻完井的实际需要，创造性地建立了满足当地地层性质和钻井要求的钻井隔水深度计算模型和隔水导管桩周围应力场的计算模型，确定了钻井隔水导管群桩作用影响的范围；首次建立了群桩效应下钻井隔水导管最小入泥深度计算模型；首次研制了群桩作用下钻井隔水导管最小入泥深度计算软件。

6.钻完井全过程的一体化储层保护技术

从地层损害的机理出发，对钻完井全过程中各个工艺环节相关的因素进行研究，找到了针对油藏特点的有效油层保护技术，为油田的稳产和高产提供了技术保障。

陆丰13-2油田开发中，根据储层特点采用一体化的无固相钻完井液技术（无固相钻开液体系+甲酸钠/隐形酸完井液体系），通过该技术的研究和应用，使油井投产初期自喷生产的产液指数达到1031～31368m/（d·MPa），与陆丰13-1油田相比，平均提高50%以上，保证了油田的高产和稳产（3口水平井于2005年11月底投产，自喷生产2.543年后转电潜泵生产，至2009年9月底油田已累产原油429×10m）。

保护储层的一体化钻完井液技术和减阻型完井液新技术于2009年在旅大27-2油田开发中成功应用，通过该技术的研究和应用，取得了显著的储层保护效果，使该油田油井投产初期产能较大幅度超过设计产能。

7.提高采收率技术

经过长期攻关和现场试验，初步形成了以化学驱为主的海洋油田提高采收率技术体系：（1）初步形成了海洋稠油油田聚合物驱及其配套技术体系；（2）开展了海洋油田聚合物驱资源潜力评价，初步制订出聚合物驱实施规划；（3）初步形成了聚合物快速溶解技术；（4）形成了海洋油田化学驱油藏工程技术体系；（5）初步建立起海洋稠油活化聚合物驱油技术；（6）初步研究出含聚产出液处理技术；（7）研究出绥中36-1油田注入水优化技术等。

在多枝导流适度出砂开发技术方面初步形成了相关技术体系，油田现场应用取得阶段性成果：该项技术在绥中36-1、南堡35-2、旅大10-1及渤中25-1南油田的199口井中应用，产量是周边井的2～5倍，3在渤海湾油田首次获得日产超过1600m的单井产量，获得了良好的技术经济效益。

在CO油气藏埋存及提高采收率技术方面，对南海琼东南盆地2CO资源开展了调查；初步筛选了海洋油田适合注CO提高采收率并22进行地下埋存的目标油藏；对海洋油田注CO潜力及CO消耗量进行22了估算，为今后可能的CO大规模地下埋存及资源化利用奠定了基础。2

在热力采油和微生物采油方面，调研了国内外研究情况、陆地油田实施效果及存在问题，开展了前期探索实验，并设计了适合海洋油田特征的研究方案。

8.其他已开展的研究与海洋应用技术（1）旋转导向钻井系统研究。（2）深水钻井技术研究。（3）高温高压钻井技术。（4）压力控制钻井技术。（5）酸化、压裂增产技术。（6）智能完井技术。（7）单筒多井技术。（8）气举与电潜泵一体化管柱技术。（9）一井多用技术（同井抽注、同井注气等）。（10）水下钻完井技术。（11）单通道技术。（12）小井眼钻完井技术。（13）套管钻井技术。（14）中短曲率半径水平井技术。

四、 海洋钻井技术发展展望

从世界近年来钻井技术的发展趋势来看，每一项钻井技术的重大进展都对应着某项高技术的引入。钻井主导技术的发展实质上是把钻井、录井、测井与信息技术四者集成于一体，最大限度地提高油气层的发现率、提高单井产量、缩短钻井周期、降低“桶油成本”。

由于国际油价居高不下，引起世界石油勘探开发热潮，对钻井的要求会越来越高，钻井工作量也将大幅上升，要求钻井降低成本、提速增效、提高采收率、提高单井产量、改变增长方式。钻井发展总的趋势就是不断满足勘探开发需要。钻完井工程将作为油气勘探开发的一个重要环节、一种必要手段，已经由传统的建立单一的油气通道发展到采用钻井手段来实现勘探开发地质的各种目的，以提高单井产量和最终采收率。一个高效的钻井系统将在油气勘探开发中扮演越来越重要的角色，目前钻完井技术的发展趋势主要有：（1）以提高勘探开发的综合效益为目标，向有利于发现新油气藏和提高油田采收率方向发展，水平井、多分枝井、水平多分枝井技术由于进一步提高了油藏暴露面积、有利于提高采收率、降低吨油开采成本，而得到了推广应用。国外在多分枝井和鱼骨井基础上还提出了最大储层有效进尺的概念，即利用钻井手段提高储层段的进尺大幅度提高单井产量。（2）以信息化、智能化为特点，向自动化钻井方向发展。（3）向深水、深井、超深井等方向发展。

在世界各国对石油的战略需求日益强烈的今天，深水已经成为全球油气资源勘探开发的战略制高点。随着中国的高速发展，能源供应与经济发展之间的矛盾不断加剧，加之浅海油气勘探开发逐渐饱和，中国必将把深水作为未来石油安全保障的重要方向之一。然而，深水钻完井更是挑战当今油气勘探开发技术和装备极限的前沿领域，将面临更高的风险、更高的难度和更昂贵的成本。墨西哥湾深水地平线的灾难性事故再次揭示了深水作业的风险和难度，因此如何安全高效地开展深水钻完井作业再次成为业界关注的焦点。

目前，世界钻井技术向深水及深井不断发展，最大井深为12869m，对于深水钻井而言，更是当前世界钻井技术中的热点：（1）海洋油田勘探开发逐渐从常规水深走向深水（500m以上）以及超深水（1500m以上），与海洋深水相关的钻完井新技术不断出现，得到推广应用，如SMD技术等。（2）深水钻完井设备有向大型化发展的趋势，大型深水钻完井装备的发展水平在一定程度上代表一个国家或者是公司深水油气勘探开发的技术实力。（3）随着水深的增加，深水钻井的费用急剧增加、风险增加，世界各国越来越重视深水油气安全研究，安全、环保、节能已经成为世界各国及各石油公司的普遍共识。（4）深水钻完井发展的另一个重要趋势是向自动化、智能化发展，如智能完井技术已经成为深水钻完井的核心技术之一。

深井、超深井钻井技术是一个国家综合钻井技术水平高低的标志之一。深井钻井技术发展将围绕加快钻井速度这一目标，进行深井配套技术、工具研究，主要包括钻机、钻头、井下工具、钻井液等方面。

五、 中国海洋石油装备技术研发应用现状

当前，中国海洋油气勘探开发主要集中在大陆架区块，油田作业水深正常少于300m，钻井深度在7000m以内，水下生产系统设备几乎全部依赖进口，海洋原油发现率仅为18.5%，天然气发现率仅为9.2%。作为中国具有国际竞争力的海洋石油公司，截至2012年，中国海油拥有平台的基本情况为：固定平台65座、自升式平台9座、半潜式平台3座、浮式生产储存卸货装置14座。从海洋装备发展历史来看，中国海洋石油装备的研制始于20世纪70年代初期。80年代后，中国在半潜式钻井装备研制方面有所突破。进入21世纪后，尤其是近几年来，中国加大了海洋油气资源的勘探开发及石油钻采装备的研发更新力度，海洋装备技术有了较快发展。

从中国海洋装备造船业基本情况分析，当前中国还没有一家真正意义上的专门从事海洋石油钻采设备的专业造船公司。但就平台建造而言，国内目前具有一定研制基础和建造经验的公司主要包括沪东中华造船（集团）有限公司、上海外高桥造船有限公司、江南长兴造船有限责任公司、青岛北海船舶重工有限责任公司、大连船舶重工集团有限公司等。沪东中华造船（集团）有限公司是国内第1家年造船总4量突破100×10t的企业，曾完成中国第1艘双体钻井浮船“勘探1号”3的建造，并建造过4200mLPG船，“胜利3号”坐底式钻井平台等。

从海洋装备研究机构情况来看，中国专门从事海洋装备研究的机构较少，具有系统研究海洋石油钻采装备的机构则更少。就单元技术而言，主要研究单位包括上海七○八所、上海交通大学、大连理工大学、中国石油大学（华东）等。

从中国海洋石油装备制造情况来看，生产成套海洋石油钻机、海洋水下生产系统等具有较大影响和规模制造能力的企业相对较少。宝鸡石油机械有限责任公司能够设计制造1500～12000m的成套陆上或海洋钻机、大功率钻井泵等产品。近年来，该公司已先后承担并完成了中国海油惠州、春晓、番禺30-1、南堡35-2及CPOE61、CPOE63等多个项目钻、修井机模块的研制工作，为中国海洋石油成套装备的发展打下了良好的基础。

近40年来，尤其是进入21世纪后，中国无论在陆地还是海洋石油钻采装备发展方面，均取得了长足的进步。但就海洋石油钻采装备技术发展而言，中国与世界发达国家之间还存在多个方面的差距，主要体现在以下方面。

1.海洋石油装备专业化程度偏低

与西方发达国家相比，中国在海洋钻采设备制造方面的专业化程度较低，集团化、国际化程度较差，企业技术投入少，自我创新意识比较淡薄。如美国NOV公司是当前国际著名的石油钻采装备企业，其产品范围几乎覆盖了从常规陆地钻采、特殊地域钻采、海洋水上、海洋水下等全方位、全地貌各种类型的石油钻采装备产品的研发，发展规模位居世界石油钻采装备之首。

2.海洋石油装备数量少、类型单一

据统计，世界上目前正在使用的钻井平台约580座，如果加上各种采油平台、采油船等，则数量更多。其中的平台形式包括各种新型TLP平台、SPAR平台、顺应式平台及其他多功能综合性平台等，它们形式多样、品种齐全。相比而言，中国当前的情况则相对较差，已经投入使用的海洋油气钻采装置仅37座，且以导管架式、坐底式、自升式等结构为主，其结构简单、功能单一。

3.海洋石油装备适应水深、钻深能力较差

2004年，全球半潜式平台数量猛增至183座，尤其水深在1829m（6000ft）以上的有31艘，而水深在2286m（7500ft）以上的有16艘，最大工作水深已达3048m（10000ft），海洋钻井提升设备的提升能力达到12500kN，钻井深度超过10000m。中国海洋石油钻井至今还没有涉足深水领域，1984年，上海造船厂建造的“勘探3号”最大适应水深能力还不足300m。至于设备提升能力及钻井深度，则差距更大，当前中国用于海洋的国产化钻井设备的提升能力仅4500kN，钻深能力至今没有超过7000m。

4.海洋石油装备配套基础差、能力不足

在石油钻采装备的配套基础方面，中国无论从动力、控制及设备综合配套能力等多个方面均与世界发达国家存在较大差距。如国内钻机上使用的柴油机、变频器、井口机械化工具、顶部驱动装置等都是从西方发达国家进口；在海洋钻井控制系统方面，海洋钻井平台上使用的钻杆、隔水管，海洋水下设备自动输送、安装、起吊装置，平台双井架，DP3动力定位，双井口自动钻井及钻杆等设备起下系统，海洋钻井升沉补偿装置等，国外使用历史均在10年以上，而国内至今仍处于分析研究阶段；至于海洋深水关键设备，至今则仍处于空白状态。

5.海洋石油装备研究机构少、投入不够

中国至今还没有一个专业分布面广、系统研究性比较全面、综合能力很强的海洋石油装备研究机构。上海七○八所对船体结构研究有一定基础，但受行业限制，该所缺乏石油钻采装备及钻井工艺方面的专业基础；宝鸡石油机械有限责任公司对成套钻机研究具有非常成熟的经验，但在海洋平台和控制技术研究方面缺乏必要的基础和资源。此外，投入方面存在三个主要问题：一是关键试验设施、试验设备、设计软件比较缺乏；二是从事专业研究的技术人员少、科技开发投入不足；三是企业、油田承担风险的能力较差，从而导致中国海洋石油装备的发展受到了较大限制。

六、 中国海洋石油装备未来发展方向

1）中国海洋平台装备发展展望

未来海洋石油竞争的热点是深水技术领域，平台的发展主流为半潜式结构。多年来，中国海洋油气资源的开发虽然主要集中在200m水深以内的近海海域，尚不具备超过500m深水作业的能力，但中国在海洋平台建造方面积累了丰富的经验，已表现出强劲的发展势头。据统计，中国当前正在建造的各种平台包括“海洋石油942”自升式移动平台、“中油海7号、8号、9号、10号”自升式移动平台、“海洋石油901”自升式多功能平台、“海洋石油902”自升式多功能平台、“中油海62”自升式移动作业平台及“中油海33”座底式移动作业平台等10多种。目前中国海油已具备了寻找复杂地质条件下大中型油气田、自营开发海洋油气田、在海洋专业技术领域参与国际竞争、开发海外油田的海洋石油勘探开发四大能力。尤其值得高兴的是，2004年由中国海油研究中心牵头承担并在建造的国家863课题“深水油气田开发工程共用技术平台研究”项目和2006年中国石油集团海洋石油工程公司牵头承担的国家863项目“深水半潜式钻井平台关键技术”课题，平台设计采用先进的DP3动力定位系统，其技术已达到国际第6代半潜式平台的水平。另外，由大连重工·起重集团有限公司4自主研发建造，号称世界第一吊的2×10t桥式起重机已在烟台来福士海洋工程有限公司竣工启用。这些成绩的取得标志着中国的深海油气开发已进入一个崭新的历史时期。

2）中国海洋钻修井模块发展展望

海洋钻修井模块作为海洋油气勘探开发的主要组成部分，将朝着高适应性、大功率、大载荷及自动化控制等方向发展。一般来说，与固定式、自升式平台配套的钻修井模块，除要求具有较高的可靠性、耐腐性、安全性外，与陆地钻修井机相比并无太多的技术难点和制造难度；而用于深水半潜式平台上的钻修井模块仍面临着对特定作业环境、适应新型钻探工艺要求、设备自身能力、升沉补偿要求、自动化水平等多个方面的技术问题。尽管如此，对于适应海洋深水勘探开发要求的钻修井模块，宝鸡石油机械有限责任公司等企业已具备一定的实力和开发配套条件。国内其他单位正在研究双梯度钻井工艺技术、钻完井关键技术等，这些均为中国今后从事海洋钻采装置及海洋深水勘探开发提供了良好的条件。可以设想，随着深水、特深水平台的国产化发展及世界海洋深水事业的不断进步，未来20年内，中国在海洋钻修井模块的建造技术及新型钻井工艺技术应用方面将会走在世界前列。

3）海洋水下钻采装备技术发展展望

海洋水下钻采装备主要包括海洋立管、水下井口、井控装置及海洋集输系统等。因为海洋水下钻采设备具有高投入、高风险、高技术等特点，所以长期以来其技术一直被发达国家所垄断。中国在海洋水下装备的研究开发方面起步较晚，可以说才刚刚开始。为了尽早达到中国“主要深水钻井装备系统国产化，为关键海洋工程配套产品产业化打下基础”的目标，近几年来，宝鸡石油机械有限责任公司、中国海洋石油总公司研究中心、华北石油荣盛机械制造有限责任公司等单位已着手海洋水下装备研究和探索，并各自确立了“十一五”和“十二五”期间的研发目标。在今后的5～10年内，中国必将在海洋立管、钻井隔水管、水下防喷器、水下井口采油树、水下管汇等多个单元技术上取得重大突破，同时也会在今后的20年内实现基本海洋水下装置的国产化。

经过近30年的学习、探索和实践，中国海洋石油已经积累了丰富的海洋作业经验，为进军深水奠定了坚实的基础。随着南海合作深水油气田的勘探开发和海外深水项目的实施，中国从学习入手，采取“边学、边干、边沉淀、边完善”的方式，通过结合国家重大专项、海油投资作业的生产性研究、国外知名专业公司的重点关键技术研究以及自主完成设计与实践的机遇，基本掌握了深水钻井作业技术并形成了一定的技术沉淀。2010年，使用自主技术在非洲赤道几内亚深水钻探项目的成功实施，标志着中国海洋石油工业向深水迈出了坚实的第一步。“十一五”期间，中国海油开始打造一支由深水半潜式钻井平台“海洋石油981”、深水物探船“海洋石油720”和深水铺管起重船“海洋石油201”等组成的深海联合作业舰队，特别是2011年“海洋石油981”——中国第一艘具备3000m水深钻探能力的深水半潜式钻井平台的建成，极大地推动了中国海油深水事业的发展，为实现“深水大庆”的宏伟目标提供了强有力的保障。中国海油在实现“深水大庆”这一梦想的过程中仍需石油人一如既往地发扬“勇担责任、敢闯新路”的拼搏精神。我们期待中国海洋石油工业的发展前景紧随中国的发展步伐，面向世界，明天会更好。思考题

1.什么是石油？什么是天然气？

2.石油主要用于哪些方面？

3.中国石油资源主要集中在哪些地区？天然气资源主要分布在哪些地区？

4.谈谈你对中国海洋石油工业前景的看法。第二章油气地质与勘探

石油的勘探从前是靠猜测和碰运气，现在则是建立在许多科学和技术原理之上。早期最有效的找油方法是寻找出露在地表上的油苗，然后在其邻近地区钻井，比如，克拉玛依油田就是这样被发现的。如今发现油气是以地面和地下地质的综合研究为基础，采用航摄相片、卫星成像及各种地球物理仪器收集资料，并据此确定探井的位置。钻井时收集岩屑、钻井取心及向井中下入特殊仪器进行测井等，对所获资料进行实验分析和计算机处理后，可以获得地下的重要信息。通过综合分析、对比这些信息，就可以精确地确定地下构造以及其内是否含有可供开采的油气，再进一步确定油气的储量。第一节 地质的基本概念

一、 地球

1.地球的内部结构

目前，人们能够直接观察到的地下深度是有限的，世界上最深的钻孔也仅有12000多米。因此，更深处的地球内部构造只能借助间接的方法来研究。根据重力学、地震学和陨石学等学科的资料、数据研究地球的内部构造，得知地球不是一个均质体，而是一个由不同状态、不同物质组成的呈若干同心圈层构造的椭球体。它以地表为界分为内圈和外围：外围包括大气圈、水圈和生物圈；内圈自地球表面向地心，包括地壳、地幔、外核和内核，见图2-1。图2-1 地球的结构示意图

1）地壳

地壳是固体地球最外面的一圈，主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的一层薄薄的固体硬壳，又称为岩石圈。地壳表面凹凸不平，与地球外表的大气圈、水圈及生物圈直接接触。地壳下界为与地幔的交界面，称为莫霍面。

根据地震波和重力资料，可将地壳分为上、下两层：上层称为硅铝层，其化学成分以硅、铝为主；下层称为硅镁层，主要成分是硅、铁、镁和铝等。

我们研究和开发的石油以及天然气就是地壳内的物质，今后的研究、勘探和开发对象也是地壳。

地壳上的陆地约占整个地球表面积的30%，而海洋约占70%。因此，今后海洋石油工业在整个石油工业中的比重会不断提高，海洋石油工业是未来主要的发展方向。

2）地幔

深度从莫霍面以下至2900km为地幔，占地球体积的82.3%，占地球总质量的67.8%。根据地震波速的变化，以距地表1000km为界3分为上、下地幔。上地幔物质平均密度为3.5g/cm，物质状态多变。3下地幔平均密度为5.1g/cm，成分比较均匀。地幔的温度和压力随深度而增加，在地幔上部离地表100～150km范围内，温度和压力急剧增高，有些区域的温度已达到岩石的熔点以上而形成液态区。由于离地壳很近，这些液态区就成为岩浆作用的发源地。地幔下部温度可达4000℃以上，压力高达150000MPa。

3）地核

从2900km以下至地心称为地核。地核占地球体积的16.2%，占地球总质量的31.3%。在2900km以下，地震波速急剧降低、横波中断，表明物质发生剧变。根据地震波速变化，可把地核分为外核、过渡层和内核。外核是液体，内核是固体，中间层呈过渡状态。根据分析对比认为地核是由钛、镍组成的，地核内的温度和压力非常高，地3心物质密度达13g/cm。

2.地球的物理性质

1）地球的形状和大小

地球是一个边缘光滑的旋转椭球体。赤道半径较长，两极半径较短，北极凸出约10m，南极凹进约30m。赤道半径为6378.140km，两极半径为6356.755km，长短半径差21.385km，平均半径是6371.004km；扁率为0.0033528；赤道周长为40075.36km，子午线周82长为39940.670km；表面积约为5×10km；体积约为10000×8310km。

2）地球的密度和压力21

根据万有引力公式，计算出的地球质量为5.9742×10t，平均密33度为5.516g/cm。实际测得的地表岩石的平均密度为2.7～2.8g/cm。3地球内部密度随深度的增加而逐渐增加，到地心达最大值13g/cm。

地球表面压力以海平面上的大气压力为标准，取0℃时干燥空气的压力为1个大气压。地球内部压力是上覆地球物质质量所产生的静压力。地下10km深处的压力大致为300MPa，25km深处的压力为1000MPa，2900km深处的压力可达150000MPa。

3）地球的重力

地球上任意一点的重力等于物体与地球之间的引力和由于地球自转而产生的离心力之合力。重力与地球的质量成正比，与地球和物体二者质量中心的直线距离的平方成反比。由于海拔和纬度的不同，地球表面的重力各处并不相等，但相差很小。

实际上，由于地球物质分布的不均匀性，将出现实测值与标准值不符合的情况，这种现象称为重力异常。据此可以研究地壳内部的构造和探测地下矿产。

4）地球的放射性

岩石、水、大气、生物等都含有放射性元素。地壳中酸性岩浆岩的放射性元素含量最高。放射性元素中地质意义最大的是铀、钍、钾，它们的半衰期长，可与地球年龄相比。测定这些元素可以确定岩石或矿物等的地质年龄。

不同岩石所含放射性元素的量不同，放出的射线强度也就不同。在放射性矿物多而集中的地区，射线强度就大，从而形成放射性强度局部增高的异常区，据此可进行放射性勘探。

5）地球的磁性

地球是一个均匀的磁化球体，在它周围形成了一个偶极地磁场。地磁场的南、北极与地球的南、北极是不一致的，而且地磁场是在不断变化着的。由地球外部原因引起的变化称为短期变化，由内部原因引起的变化称为长期变化。因此，测量地下局部磁异常可以寻找矿藏和进行地质构造研究。

6）地球的电性

地下电流来源很多，包括大气高层电离对地面的感生电场、打雷雨时的放电、地内不同岩体温差电流和大面积电磁场感应电流等。地球内部的电性变化主要由地内物质的电导率决定。对大地电流变化和局部的电异常进行测量，可以研究地球的内部结构和构造，进行矿产资源的勘探。

7）地球的弹性

地球具有弹性，表现在它能传播地震波，因为地震波是弹性波。固体地球在一定条件下还表现为塑性体。地球内部的弹塑性状况可通过地震波在地球内部的传播速度来确定。地震波传播速度的快慢与物体的密度和弹性有关，地球的密度是随深度的增加而增加的，因此地震波的传播速度也随之增加。但在地下2900km深处，地层波突然消失，于4640km深处又再次出现，这说明在2900～4640km之间的物质应该是液态的。

总之，地球的物理特性为石油地质研究奠定了理论基础。

二、 地质作用

在地球漫长的发展和演化过程中，地壳每时每刻都处在不断的运动和变化之中。无数地质资料表明，地表形态和地下各种物质的成分都经过了许多变化。强烈的地震造成山崩地裂，给人类带来灾难；缓慢的地壳运动可以形成高山和海洋。

根据地质作用的动力来源，可将地质作用分为内力地质作用和外力地质作用两大类。

内力地质作用是由地球内部的热能、重力能和地球自转产生的动能所引起的，主要发生在地壳深处和地球内部，其表现形式有地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用等。

外力地质作用是由地球范围以外的能源引起的，是指由于太阳辐射能和重力能引起的温度、风、雨水、河流、地下水、生物的活动和变化，对地表岩石进行风化剥蚀，继而搬运和沉积，促使地表不断夷平，改变地表面貌的地质作用，包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。外力地质作用主要在地表进行，结果形成沉积岩，同时修饰了地表的形态。

三、 矿物与岩石

在自然界里，除了有生命的生物界外，还有无生物界。矿物和岩石就属于无生物界，矿物有一定的化学分子式，岩石则没有。

1.矿物

地壳中的化学元素在一定的地质条件下结合而成的天然化合物或单质就是矿物。矿物在地球上分布十分广泛，随处可见。例如，吃的

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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