石油工程概论(主观题)

中国石油大学（北京）远程教育学院期末考试《石油工程概论》学习中心：_黑龙江大庆奥鹏学习中心[1]_姓名：_李鹤_学号：_941646_关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。一、综述题（共8小题，每小题15分，任选4小题，共60分）（综述题请根据知识点提示结合课件组织答案，每道题目不少于400字。照抄知识点提示不得分。）选做题号：1.6.7.81.阐述井身结构的主要内容，说出各内容所包括的具体知识，并画出基本的井深结构图。知识点提示：井深结构的主要内容包括套管的层次、各层套管下入深度、相应的钻头直径、套管外水泥返高等，请详细列出各内容所包含的具体内容，并画出简单的井深结构图。答：井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。⑴井身结构的组成及作用：井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。①.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管。其作用是保持井口附近的地表层。②.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管，一般为几十至几百米。下入后，用水泥浆固井返至地面。其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。③.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管，其层次由复杂层的多少而定。作用是封隔难以控制的复杂地层，保持钻井工作顺利进行。④.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管。油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100～150米。其作用封隔油气水层，建立一条供长期开采油气的通道。⑤.水泥返高：是指固井时，水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离。2.简述绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率的定义，影响绝对渗透率的影响因素？3.阐述油藏的驱动能量及油藏驱动类型，并针对国内一油藏进行举例分析。4.分别阐述有杆抽油泵在上冲程和下冲程的工作原理，并画出示意图。知识点提示：有杆抽油泵在上冲程的工作原理，并画出示意图。有杆抽油泵在下冲程的工作原理，并画出示意图。5.阐述水力压裂增产增注的原理和水力压裂的工艺过程。6.简述石油工业中业通常采用苏林分类法将水分为哪几种类型？各类水型的沉积环境有什么区别？判断方法是什么？答：按苏林分类法可以把地层水分成四个水型：硫酸钠水型（Na2SO4）、重碳酸钠水型（NaHCO3）氯化镁水型（MgCl2）、氯化钙水型（CaCl2）水型判断法:自然界的水根据其成因、特征和分布，可分为大陆淡水、大洋海水和地下水。地下水实际上是由不同时代的大陆淡水或大洋海水在沉积物中保存下来的水。油田水是在油气区保存下来的地下水。因此，水按形成环境分大陆淡水和大洋海水两大类；大陆淡水含盐度低于0.05%（500ppm），很少超过0.1%。其化学成分间有如下关系HCO3－SO42-Cl-，Ca2+Na+Mg2+，而且Na+Cl-即Na+/Cl-1，大洋海水含盐度高达3.5%（3500ppm）其化学组成中Cl-SO42-HCO3－，Na+Mg2+Ca2+，而且Cl-Na+即。因此，淡水与海水的主要区别在于Na+/Cl-比值的大小；淡水中重碳酸纳占优势，并含有硫酸钠；而海水中不存在硫酸纳，可见钠盐存在的形式不同是两种水的又一区别。利用水中主要离子的当量比，即Na+/Cl-、（Na+-Cl-）/SO42-、（Cl--Na+）/Mg2+、SO42-/Cl-和的比值来判断水型的方法。（Na+-Cl-）/SO42-1为重碳酸钠型(NaHCO3)（Cl--Na+）/Mg2+1为氯化钙(CaCl2)（Na+-Cl-）/SO42-1为硫酸钠型(Na2SO4)（Cl--Na+）/Mg2+1为氯化镁型(MgCl2)一般说Na2SO4水型形成于大陆环境，Na也存在并形成于大陆环境，氯化镁水型存在并形成于海洋环境，而氯化钙水型则是地壳内部深成环境中的主要类型，而且认为油田水的化学类型大都属于氯化钙水型和重碳酸钠水型。苏林分类也存在一些问题，主要是它所划分的四种水型与天然分布的实际情况存在很大差别，如我国地表水浅层水常见氯化镁水型和氯化钙水型，深部地层则也见到Na2SO4、NaHCO3水型。他的分类缺乏区分油田水和非油田水的特征参数，而仅仅是天然水盐类成份的分类。在成因上他把地下水全看成是地表水渗入而成的。实际上地下水有海相原生水及内生水（如结晶水、幔源水等）。7.阐述泵效的影响因素及提高泵效的措施。知识点提示：泵效的影响因素。提高泵效的措施。答：影响泵效的因素主要有以下几点：1）地质因素：包括油井出砂、气体过多、油井结蜡、原油粘度高、油层中含腐蚀性的水、硫化氢气体腐蚀泵的部件等；这些因素都是外界因素，使我们无法避免的。2）设备因素：泵的质量，衬套与活塞间隙等；这些因素是可以减小的，因为我们可以在设备的技术层面上做一定的修改或是进口更好的设备，然后进行一定影响因素的缩减。3）工作方式的影响。提高泵效的措施有：1）采取有效的防砂措施，减轻砂粒对泵的磨损，减轻漏失影响，减少砂子在井中沉积，减小油流入井阻力，也会降低泵效。2）选择合理的工作方式，对于粘度不太大的常规抽油机井应选用大冲程、小冲数和较小泵径，这样既可减小气体影响，又可减小悬点的交变载荷；对于原油比较稠的井，一般选用大冲程、大泵经、小冲数，可以减小原油经过阀座孔的阻力和原油与杆柱与管柱之间的阻力；对于连喷带抽的井，则采用大冲程、大冲数、大泵经，快速抽汲可增大对井的诱喷能力。3）确定合理的下泵深度和合理的沉没度。这样的方式可以减小泵在作业时候的压力，能够很好采集油。4）使用油管锚减小冲程损失。5)采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响。8.阐述压裂液的定义和性能？答：流体矿(气、汽、油、淡水、盐水、热水等)在开采过程中，为了获得高产而借用液体传导力(如水力等)压裂措施时所用的液体。封隔液分为两种类型：第一种是以水作分散介质的水基压裂液如稠化水、水冻胶、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等。第二种是以矿物油作分散介质的油基压裂液如稠化油、油包水乳化液、油基泡沫等。压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，低摩阻，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染，热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速、货源广，便于配制，经济合理。油层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的液体（通常称之为压裂液），以大于油层的吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，是井达到增产增注的目的。其中的支撑剂一般以陶粒砂为主，而压裂液主要目的是携砂，也就是携带支撑剂泵入地层。压裂液可分为：A水基压裂液（稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液）；B油基压裂液（稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液）。C乳化压裂液；D纯气体压裂液。压裂液提供了水力压裂施工作业的手段，但在影响压裂成败的诸因素中，压裂液及其性能极为重要。对大型压裂来说，这个因素就更为突出。使用压裂液的目的有两方面：一是提供足够的粘度，使用水力尖劈作用形成裂缝使之延伸，并在裂缝沿程输送及铺设压裂支撑剂；再者压裂完成后，压裂液迅速化学分解破胶到低粘度，保证大部分压裂液返排到地面以净化裂缝。压裂液是一个总称，由于在压裂过程中，注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，所以可以分为：（1）前置液：其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，同时还起到一定的降温作用。为提高其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶（粒径100～320目，砂比10%左右）或5%柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。（2）携砂液：它起到将支撑剂（一般是陶粒或石英砂）带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。（3）顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。二、论述题（40分）结合自己所学专业，谈谈石油工程包含的内容、任务和将来的发展趋势。字数不少于800字。浅谈石油工程石油工程是一门专业课，工学地矿类课程。主要课程：技术经济学、油气田开发地质、工程力学、计算机程序设计、材料力学、流体力学、渗流力学、钻井工程、采油工程、油藏工程、油田化学、钻采新技术等。本专业培养具备工程基础理论和石油工程专业知识，能在石油工程领域从事油气钻井工程、采油工程、油藏工程、储层评价等方面的工程设计、工程施工与管理、应用研究与科技开发等方面工作，获得石油工程师基本训练的高级专门技术人才。业务培养要求：本专业学生主要学习数学、物理、化学、力学、地质学、工程科学的基础理论和与石油工程有关的基本知识，受到石油工程方面的基本训练，具有进行油气田钻井、采油及油气开发工程的设计、施工、管理以及初步的应用研究和科技开发的基本能力。石油是一种重要能源和优质化工原料、是关系国计民生的重要战略物资，石油工业是我国国民经济的重要基础产业。改革开放以来，我国经济高速发展，对能源的需求越来越大。石油作为能源的重要组成部分，在我国一次能源消费和生产中所占的比重迅速上升并基本稳定在一定的水平上，而我国也由往日的石油出口国转变为石油进口大国，石油已经成为制约我国经济增长的“瓶颈”。中国的石油勘探尚处在中等成熟阶段，石油储量仍处于高基值稳定增长时期，但勘探难度越来越大。中国的主力油田总体已进入递减阶段，稳产难度不断加大，但开发上仍有潜力可挖。石油行业是一个资金投入高度集中的行业，同时也是一个高风险的投资领域。国外大型石油公司几乎都是上下游一体化、业务遍布全球的跨国公司。全球经济发展的不均衡性，使得大石油公司在不同国家或地区的投资回报水平各不相同。在石油工业的整个生产链中，上游的勘探开发、中游的管道运输、下游的炼油与销售以及化工业务在不同时期的项目投资回报水平差异也十分明显，这决定了石油公司在进行投资决策时具有极大的选择性。如何充分、合理地确定投资规模以及资金投向，求得较高的投资回报，是石油公司共同关注的问题。石油工业作为一种基础工业，需要大量的技术人才。石油生产领域具有科技含量高、技术性强的特点。随着生产的发展和石油企业人员的不断更新，在石油生产管理与技术应用方面，将需要大量的具有较高科学文化素质和职业技能的高级技术应用型人才。