石油,被稱爲“黑色的黃金”,廣泛應用於工業生產和家庭日常。
從爲汽車、輪船、飛機提供動力的汽油;到用於發電的柴油;再到手邊常用的塑料袋、籃球、口紅。深埋地下的石油,主宰着人類生活的方方面面。
但石油到底要怎麼從地底弄出來?
要想開採石油,首先要找到哪裡有石油。勘探人員通常運用地質知識,根據沉積地層、構造特徵、生油條件等情況,確定石油的確切位置。
接着要往儲油區鑽井,利用鑽頭旋轉時產生的切削或研磨作用破碎岩石,同時循環鑽井液以清潔井底。鑽井能夠在地下打開一個“窗口”,用以窺視地層,獲取各種信息;還能提供一條通道,用來採集油氣和提起下放各類工具。
鑽井投資佔到石油工業上,油投資的一半以上。如果鑽井無法正常進行,則可能發生井噴等事故,直接導致石油開發失敗。
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爲了防止井壁坍塌,隔離鑽開的油、氣、水層,防止開採時各流體層之間的相互干擾,鑽井完成後還需要進行加固,在鑽出的井眼內下入套管柱,並在套管柱與井壁之間部分或全部注入水泥漿,使套管和井壁固結在一起。
最後,要讓油、氣順利流入井內,還得下入射孔槍向油、氣層部位射孔,穿透套管和水泥,爲它們打開通道,這一過程稱爲完井。
接下來,油田開始進入採油階段。既可以通過自噴採油法,依靠油層本身的能量使原油噴到地面。也可以進行人工舉升法,藉助外界的能量,將油採到地面去。如採用氣井採油法,利用高壓壓縮機,人爲地把天然氣壓入井下,使原油噴到地面;除此之外,還可以採用有杆泵採油或無杆泵採油等深井泵採油法[1]。
從單口井採出的油,會和別的井採出的一起,經分離、計量後彙集輸送至處理站,經過必要的處理、初加工,將合格的原油和天然氣分別外輸到煉油廠和天然氣用戶。
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油氣運輸主要分爲陸地運輸和海洋運輸兩種場景,管道運輸,是天然氣最主要的運送方式,在運輸石油方面也越來越重要。
油氣管道深埋於地下,土地用量小且能耗只有鐵路運輸的1/7;採用密閉管道輸送油氣,就算是遇到了相對惡劣的自然環境,也能夠持續運輸油氣,保障油氣運輸的安全性和穩定性[2][3]。
中國是全球第三管道大國[4],截至 2021 年底,中國在境內外的油氣長輸管道總里程已達約 17萬公里[5],油氣管道已成爲經濟發展和民生保障的重要“能源生命線”。
而“能源生命線”上除了油氣資源,還有氫能源等新能源。因純氫輸送難度高,而氫氣輸送方向又與天然氣管道基本吻合,目前將氫氣以一定比例摻入天然氣中,然後利用天然氣管道進行輸送,是實現氫氣大規模輸送的有效方式[6]。
油氣管道通常需要承受高壓和高溫條件,同時還容易受到腐蝕的影響。腐蝕是管道失效的主要原因之一,根據歐洲天然氣管道事故數據組(EGIG)2020年第11次報告,26.63%的天然氣管道事故是由腐蝕引起的[7]。
腐蝕引發的事故不僅會導致管道關閉、生產中斷,還會對人類安全和環境造成災難性後果。
面對這些風險,油氣管道通常使用高強度材料製成;設計時還需要考慮塗層材料以防腐蝕[8]。
而隨着能源儲運設備建設規模的不斷擴大,必須運用高性能複合材料,從而提升能源儲運水平。中國聯塑以黑科技爲能源開採及傳輸的全過程提供了硬保障。
針對普通金屬管道存在腐蝕、結垢、施工效率低和使用壽命短的問題,聯塑研究開發的油氣用RTP玻纖複合管,以聚乙烯基體樹脂爲內外層,以玻纖複合帶連續螺旋纏繞熔接爲增強層。
也就是說,除了核心層堅固的塑料,中間還有一層強化材料,外面還包着保護殼。所以既能承受較高的工作壓力,又保持了塑料管道質輕、耐腐蝕及柔韌的優點。
在西部管道公司輸氫管道測試中,聯塑“輸氫用連續玻纖帶纏繞增強聚乙烯複合管”在現有RTP管生產線的基礎上,優化增強層,作爲阻氫滲層,研發鋁層粘結工藝裝備技術,讓“西氫東輸”有了更多可能。
施工方便 ,應用廣泛,多層複合技術,讓結構更穩定,同時保障高強阻隔,耐腐安全,聯塑管道爲能源發展再添動力。
製作人員
文稿:未來的石油大亨
視覺:Hoola
分鏡:Hoola 未來的石油大亨 黑的瓊脂糖
動效:下雪啦
剪輯:下雪啦
審覈:黑的瓊脂糖
配音:cxs
策劃:沙隆巴斯
參考文獻
[1]任曉娟 & 徐波.(2016).石油工業概論.
[2]王洋.(2014).我國油氣管道運輸發展趨勢分析. 現代經濟信息(12),408.
[3]王宇,張旭 & 王朝金.(2022).中國油氣管道發展淺析. 化工礦產地質(04),342-349.
[4]觀研天下. (2022).中國油氣輸送管道行業現狀深度研究與投資前景分析報告(2022-2029年).
[5]王宇,張旭 & 王朝金.(2022).中國油氣管道發展淺析. 化工礦產地質(04),342-349.
[6]李敬法,蘇越,張衡 & 宇波.(2021).摻氫天然氣管道輸送研究進展. 天然氣工業(04),137-152.
[7]Ma, H., Zhang, W., Wang, Y., Ai, Y., & Zheng, W. (2022). Advances in corrosion growth modeling for oil and gas pipelines: A review. Process Safety and Environmental Protection.
[8]劉晴,趙得強,李京,劉亮,郭峰 & 顧健.(2023).油氣儲運管道的腐蝕機理與防腐技術研究. 全面腐蝕控制(08),123-124+128.