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moea_joint_essay 105年 [石油開採] 石油工程、油層工程

第 一 題

📖 題組:
近年來,老油井復產與頁岩氣開採產量增加的原因,主要是由於水平鑽井(Horizontal Drilling)及液裂(Hydraulic Fracturing)兩項技術的精進,請回答下列問題:
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

簡述水平鑽井技術之原理。(5 分)

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說明從垂直井眼轉向至與儲集層平行的水平井眼之過程,以及其增加與儲集層接觸面積的優勢。

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水平鑽井技術是指在鑽井過程中,利用定向鑽井技術使井眼軌跡從垂直或傾斜狀態逐漸偏轉,最終進入目標儲集層並沿著與地層走向大致平行的水平方向鑽進的技術。其原理在於最大化井眼與產油氣層的接觸面積,從而顯著提高單井產量和最終採收率,特別適用於薄層、裂縫性儲層及非常規油氣(如頁岩氣)的開發。

小題 (二)

簡述水平鑽井技術所需使用之關鍵設備。(5 分)

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列出定向鑽井所需的核心設備,如井下馬達、MWD/LWD 系統及可移位穩定器等。

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水平鑽井的關鍵設備主要包括:

  1. 井下動力鑽具(Downhole Motor):如螺桿馬達(Mud Motor),利用泥漿流動驅動鑽頭旋轉,而無需旋轉整柱鑽桿,便於控制井眼方向。
  2. 隨鑽測量與測井系統(MWD/LWD):MWD即時提供井眼傾角、方位等軌跡數據;LWD即時獲取地層岩性、孔隙度等數據,引導鑽頭在目標層內鑽進(地質導向)。

小題 (三)

簡述液裂技術之原理。(5 分)

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說明利用高壓流體將地層壓開裂縫,並注入支撐劑保持裂縫張開,從而提高地層滲透率的過程。

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液裂技術(水力壓裂)是利用地面高壓泵組,將高黏度的壓裂液以超過地層吸收能力的排量注入井內,使井底壓力升高。當壓力超過地層破裂壓力時,地層岩石會產生破裂並形成裂縫。隨後,繼續注入攜帶支撐劑(如石英砂、陶粒)的壓裂液,使裂縫延伸。停泵後,壓裂液破膠排出,而支撐劑留在裂縫中防止其閉合,從而在井筒與儲層之間建立起高導流能力的流體通道,大幅提高油氣產量。

小題 (四)

請繪製使用液裂技術時,理想化液裂壓力行為曲線示意圖,圖中橫軸為泵浦啟動時間(Pump Time),縱軸為井底壓力(Bottomhole Pressure),並於圖中標示 A 點:地層破裂壓力點(Breakdown Pressure)、B-C 點:裂縫延展壓力區(Fracture Propagation Pressure)、D點:瞬時關井壓力點(Instantaneous Shut-in Pressure)。(5 分)

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文字描述如何繪製該圖的座標軸與關鍵特徵點的相對位置(因無法輸出圖形,以文字詳述圖形特徵)。

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(本題要求繪圖,以文字描述示意圖特徵:)

  1. 座標軸設定:橫軸(X軸)為「泵浦啟動時間 (Pump Time)」,縱軸(Y軸)為「井底壓力 (Bottomhole Pressure)」。
  2. 曲線特徵: