从地下到地面:油井是如何挖掘出黑金的?

石油是一种从地球表面以下提取的化石燃料。石油储层是通过植物、藻类和沉积物的混合在高压下形成的。如今,石油主要通过钻探来提取,而地震勘探和其他方法则用于定位油藏。油井的钻探需要专业的油井和平台,这些装置会在地下钻出长孔并提取石油。提取后,石油经过精炼,转化为汽油及其他产品,如轮胎和冰箱。然而,石油的提取过程并不仅仅是技术挑战,还可能造成环境灾害,例如油污外泄。

定位油田

地质学家和地球物理学家使用地震勘探来搜寻可能形成油藏的地质结构。传统的方法包括在地下附近进行爆炸并观察其地震反应,这提供了有关地下地质结构的资讯。此外,还有“被动”方法,这是通过自然发生的地震波获取资讯。其他仪器如重力仪和磁力仪也用于寻找石油。

提取原油通常始于对地下储层的钻探。当油井被开凿时,测量泥浆的地质学家会记录下来。

钻探过程

油井的建立需要通过油井平台钻入地球的长孔。然后,会在孔中置入钢管(外套管)以提供结构完整性。随后,会在井的底部开孔,使石油能够进入井筒,最后在顶部安装一组被称为“圣诞树”的阀门,这些阀门用于调节压力和控制流量。钻探过程属于石油产业的“上游”领域,与中游和下游一起形成石油产业的主要服务领域。

石油提取与回收

初级回收

在初级回收阶段,储层的驱动来自自然机制,如水自然向下位移石油、与石油相伴的气体扩张、重力沉降等。通常情况下,初级回收的回收率为5-15%。

次级回收

随着油井的使用,压力逐渐下降。当自然储层驱动减少且地下压力不足以将石油推送至表面时,就会采用次级回收方法。这些方法通过注入流体以增加储层压力,从而提高或替代自然储层驱动。

增强回收

增强或第三类石油回收方法进一步提高石油的流动性。在常见的热增强石油回收方法中,通过注入蒸汽来加热石油,降低其粘度,使其更容易提取。其他方法如燃烧来加热周围油层,或注入表面活性剂来改变油水间的表面张力,也属于此范畴。

在某些加州重油田中,蒸汽注入甚至使石油储量增长了一倍或两倍。

健康与安全

石油和天然气提取的工作人员面临独特的健康和安全挑战,这一行业也受到美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)的重视。尽管在2003至2013年间职业死亡率显著下降,但在这一行业的工作相关死亡人数却上升。交通事故及与设备接触的意外仍是主要的危险源。

结语

随着全球对石油需求的增加,提取石油的技术也在持续演进。然而,这种行业发展所需的环境责任和健康保障正逐步受到重视。我们不禁要问:在追求黑金的过程中,我们是否能平衡产业发展与环境保护之间的矛盾?

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