“吞噬”鋼鐵！油氣田的“胃口”真不小

地球人都知道，開采地殼中蘊藏的石油、天然氣需要鉆很深的孔洞，穿透幾百米乃至數(shù)千米厚的巖層，才能獲得到人們衣食住行離不開的寶藏。那么，你是否知道石油、天然氣都是以消耗優(yōu)質(zhì)鋼管為代價的產(chǎn)物嗎？簡單闡述一下建井的大致過程，就會明了此話絕非謬言。

以陸地上的石油鉆井為例，且不說鉆機和鉆具構(gòu)成的龐然大物，單就鉆達油藏的井眼來看就是一個“吞噬”鋼鐵的大窟窿。為防止軟硬不均的井壁坍塌，首先要在鉆達油氣層的井孔內(nèi)下入抗擠壓、抗拉伸、抗腐蝕強度比較高的無縫鋼管保持暢通，也就是說井眼有多深，下入的鋼管就得有多長，并且從上到下的直徑由粗到細，管壁由厚到薄，為了防止鉆井過程中發(fā)生井噴事故，有時還要下入多重鋼管保證安全，這種用水泥永久性封固在井里的管材稱為套管。

國產(chǎn)的油氣田專用套管，參照美國石油工程師學(xué)會制定的API標準制造，分為若干鋼級，常用的普通型J - 55套管有一條淺綠色環(huán)標，強度級別更高的N-80套管有一條紅色環(huán)標。按照公稱直徑140毫米、壁厚7~10 毫米、每根10米長帶一個螺紋接箍的理論質(zhì)量計算，鉆1千米的井深需要下入套管的累計質(zhì)量至少在30噸。我國目前發(fā)現(xiàn)的油氣田，埋藏深度在1000米之內(nèi)的并不多，大部分需要鉆1500~2500米的中深井才能開采到油氣，新疆塔里木盆地產(chǎn)氣井的深度已經(jīng)達到8000米。可想而知，至少需要下入數(shù)十噸到上百噸的套管才能滿足一口深井的“胃口”。

建成了用套管保護的井筒，還不能直接用來產(chǎn)出油氣，為了把地層滲出的油氣流引導(dǎo)至地面，還要在套管內(nèi)下入攜帶多種多樣井下工具的襯管，人為控制油氣產(chǎn)量保持在合理區(qū)間。這種小于套管內(nèi)徑的襯管不固定，可以隨時提出來更換檢修攜帶的井下工具，因為是油氣流產(chǎn)出的通道，故而在業(yè)內(nèi)稱為油管。通常在公稱直徑140毫米的套管內(nèi)懸掛外徑73毫米螺紋連接的無縫鋼管，作為油氣流出井筒的必經(jīng)之路。國產(chǎn)的油氣田專用油管，也是參照國際通用的API標準制造，按每8米長帶一個螺紋接箍的理論質(zhì)量計算，下入深度1千米左右的油管，累計質(zhì)量在9噸左右。如果井筒特別深，在套管內(nèi)徑允許的條件下可以懸掛直徑和薄厚更大一級的高強度油管，下井深度由管體和連接螺紋的強度決定，最大極限可達50噸左右。

有了防護性的套管和懸掛的油管，單純的采氣井便可投入生產(chǎn)。采油井則不然，由于不能長時間依靠消耗天然能量自噴采油，當油流無法自行上升到地面的時候需要安裝機械提供舉升動力，在油管內(nèi)還要下入有桿或者無桿兩種類型的深井泵。在油田上最常見的是有桿泵采油機械，井口處裝有一臺上下往復(fù)運動的抽油機，通過懸吊一條細長的鋼桿，帶動沉沒到液面之下的深井泵抽吸做功。這種靠螺紋連接的桿狀下井物稱為抽油桿，直徑在16~25 毫米，接箍的最大外徑不超過36毫米，使其能夠在內(nèi)徑62毫米的油管內(nèi)上下自如運動。以泵掛深度900米、使用公稱直徑22毫米抽油桿、連接內(nèi)徑44毫米的管式泵為例，下入井內(nèi)的累計質(zhì)量在3噸上下。若再加上地面安裝的載荷10噸左右的抽油機自重，這套機械舉升系統(tǒng)的總質(zhì)量至少在15噸。

上述僅是建成一口開采油氣井最基本的鋼材用量。倘若建設(shè)一個年產(chǎn)百萬噸級的中等油氣田，往往需要鉆數(shù)百口生產(chǎn)井，千萬噸級的大油氣田則要鉆上萬口深度不等的生產(chǎn)井，扣除地面橫向鋪設(shè)的各種輸送油氣水的管道，單是縱向打到地下看不見的管桿累加起來將是一個多么令人瞠目結(jié)舌的數(shù)字。眾所周知，法國人建造324米高度的埃菲爾鐵塔，用鋼量才7000噸。假如把一個中等油氣田埋到地下的管、桿、機、泵用鋼量全部累加起出來，足可以建造幾十座乃至上百座埃菲爾鐵塔。因此說油氣田是大量吞噬鋼鐵的怪獸毫不為過。由于大量的鋼鐵隱沒在地下看不見，不了解真相的人往往會產(chǎn)生錯覺，誤以為開發(fā)油氣田僅僅是豎著鉆油井、橫著鋪管線，并不知道每口生產(chǎn)井都是用幾十噸乃至數(shù)百噸鋼鐵建成的油氣流通道。解開這個障眼的迷局，才會對油氣田有全面的認知。

作者：宮柯