0506年采油工程试卷A答案

A卷第1页共3页名姓线号学封级班院学卷试密学大江长2005─2006学年第一学期《采油工程》课程考试试卷答案(A卷)注意：1、本试卷共3页；2、考试时间:120分钟3、姓名、学号必须写在指定地方一、名词解释(共10分，每题2分)1．注水井调剖：了调整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系数，改善水驱效果，向地层中高渗透层注入堵剂，堵剂凝固或膨胀后，降低高渗透层的渗透率，迫使注入水增加对低含水部位的驱油作用，这种工艺措施称为注水井调剖。2．持液率（液相存容比）：单位长度油管中所留存的液相体积与其油管体积之比。3．等值扭矩：就是用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，两种扭矩下电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化扭矩的等值扭矩。4．酸液有效作用距离：酸液由活酸变为残酸之前所流经的距离。5．水力功率（水马力）：是指在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率。二、填空或选择答案（共20分，每空0.5分）1．油井流入动态(IPR)是指___井底流压__和____产量__的关系。单相液体在层流条件下,IPR曲线呈_直线__型；油气两相流(PrPb)条件下,IPR曲线呈__曲线__型。2．在均质各向同性地层中,裂缝面总是__垂直___最小应力轴,在深地层多出现(水平)(垂直)裂缝,而浅地层多出现(水平)(垂直)裂缝。3．在气液两相垂直管流中，随着压力的不断降低，井筒内从下向上依次可能会出现泡流、段塞流、环流、和雾流四种流态，其中泡流的流态滑脱损失最大。4．油井生产协调的基本原则是质量流量相等和前一过程的剩余压力等于下一过程的起点压力或能量守恒。5．气举凡尔的功用①控制注气量和②确定注气位置。6.应用井下诊断技术所得泵功图之所以比地面示功图形状简单,其原因是由于消除了(抽油杆)(油管)变形和抽油杆(动载)(静载)(浮力)的影响。7．抽油机平衡的基本原理是__电机在上、下冲程对外作功相等______________；在生产过程中可根据_______测电流，测时间，听声音，测扭矩任填一种来检查抽油机是否平衡。当抽油机采用机械平衡时，其平衡方式有游梁平衡、曲柄平衡、和复合平衡。8．扭矩因数的物理意义是_悬点载荷在曲柄轴上所产生的扭矩与悬点载荷的比值__,其大小与悬点载荷(成正比)(成反比)(无关)；与抽油机四连杆几何尺寸(有关)(无关)。9．抽油泵泵效的高低受抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩、气体和充不满的影响、及漏失影响三方面因素的影响。10．压裂液的滤失受压裂液的粘度、油藏岩石和流体的压缩性、压裂液的造壁性三种因素控制。某一时间t的压裂液的滤失速度V与滤失系数C的关系式为tCV/。11．裂缝导流能力的物理意义是___是指油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，常用FRCD表示，也称导流率。反映压裂后地层裂缝的渗流能力,其大小等于ffwk。闭合压力越高其导流能力（越大）（无关）（越小）。12．按泵压高低，酸处理方式可分为①常规酸化和②酸压。砂岩地层多采用（方式①）（方式②）；灰岩地层多采用（方式①）（方式②）。三（5分）、简述自喷井节点系统分析井底求解过程，解点设在井底有何意义？井底求解过程：a.求节点流入曲线：假设q，根据IPR曲线求Pwf，绘出节点流入曲线(IPR)；b.求节点流出曲线：假设q，在已知分离器压力条件下按水平管流求Pwh，得到Pwh～q，再通过井筒多相流计算得油管入口压力与流量的关系曲线。绘出节点流出曲线；c.作图：找出协调点。选取井底为求解点，便于预测油藏压力降低后的未来油井产量及研究油井由于污染或采取增产措施后引起的完善性改变所带来的影响。四（8分）、简述在给定油井产量和井口压力条件下如何确定注气点深度？（1）根据要求的产量由IPR曲线确定相应的井底流压。（2）根据产量、油层中的气液比等以井底流压为起点，按垂直多相流向上计算注气点以下的压力分布线A。（3）由工作压力计算环形空间气柱压力曲线B，交A线的交点为平衡点。（4）由平衡点沿注气点以下的压力分布线A上移p即为注气点，对应的深度为注气点的深度。题号一二三四五六七八九十十一总分得分A卷第2页共3页名姓线号学封级班院学卷试密学大江长五（10分）试在地面理论示功图的基础上，画出泵供液不足（充满系数为0.5）条件下的典型地面示功图（实际示功图）。要求在图中用实线表示实际示功图,用虚线表示理论示功图。并回答下列问题：1.标出实际示功图中的如下参数:①光杆冲程(地面冲程)S；②活塞冲程Sp；③活塞有效冲程Spe；④抽油杆和油管的弹性变形所引起的冲程损失λ；⑤抽油杆柱在液体中的重量rW；⑥作用于全活塞面上的液柱载荷lW。2.根据实际示功图分析说明凡尔的开关状态；抽油杆加、卸载荷的转化，以及泵排、吸液过程。状态过程固定凡尔游动凡尔载荷转化泵排、吸液Ａ→Ｂ关闭关闭加载-Ｂ→Ｃ打开关闭不变吸液Ｃ→C，关闭关闭不变-Ｃ，→Ｄ，关闭关闭卸载-Ｄ，→Ａ关闭打开不变排液六（5分）、根据麦克奎尔-西克拉（Mcguire－Sikora）垂直裂缝增产倍数曲线图说明其对压裂设计的指导意义。在压裂设计时，对于低渗透地层（K〈１╳１０－３um2〉且闭合压力不很高时，应以增加裂缝长度为主；而对于较高渗透地层，且闭合压力也较高时，应以增加导流能力为主。七（8分）、试绘出吸水指数和油藏压力同时下降时注水井指示曲线变化的前后对比图，并简要说明在测试资料正确条件下，引起指示曲线变化的可能主要原因。PQIII原因：（1）注入水和管线的腐蚀产物以及垢的堵塞；（3）细菌及其代谢产物堵塞；（4）机械杂质的堵塞；（4）注入水与地层不配伍而造成的物理化学堵塞；（5）粘土膨胀。八（7分）、画出抽油杆强度校核和设计的修正古德曼（Goodman）图，并说明如何根据修正古德曼（Goodman）图进行抽油杆强度校核和杆柱设计。解：修正古德曼图的纵坐标为抽油杆的最大应力，横坐标为最小应力。图中的阴影区为疲劳安全区，抽油杆柱的应力点落在该区内时，抽油杆将不会发生疲劳破坏，根据修正古德曼图，抽油杆柱的许用最大应力的计算公式为。SFTallmin5625.04要保证抽油杆柱不发生疲劳破坏，抽油杆的最大应力不应超过计算出的最大应力。抽油杆柱设计及应力分析中常采用应力范围比PL，即%100minminmaxallPL，合理的抽油杆组合比例不仅应保证各级抽油杆的%100PL，而且各级抽油杆的PL值应该比较接近。同时，为了有效的使用抽油杆，PL还应保持较高的数值。九（10分）、分析酸-岩反应过程,说明为什么酸-岩复相反应可以借用菲克(Fick)定律表达,并给出酸-岩反应速度表达式（注明各符号的物理意A卷第3页共3页名姓线号学封级班院学卷试密学大江长义）。根据酸-岩反应速度简述提高酸液有效作用距离的途径或方法。答：酸岩反应是复相反应，其特点是反应只在酸岩界面上进行。其反应过程可以看做以下三个步骤组成：①酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面；②H+在岩面与碳酸盐反应；③反应生成物Ca2+、Mg2+、CO2气泡离开岩面。酸液中的H+在岩面上与碳酸盐岩反应，称为表面反应。对石灰岩地层来说，表面反应速度非常快，几乎是H+一接触岩面，立刻就完成反应。H+在岩面反应后，就在接近岩面的液层里堆积起生成物Ca2+、Mg2+、CO2气泡。岩面附近这一堆积生成物的微薄液层，称为扩散边界层。由于在边界层内存在着上述的离子浓度差，反应物和生成物就会在各自的离子浓度梯度作用下，向相反的方向传递，这种由于离子浓度差而产生的离子移动，称为离子的扩散作用。在离子交换过程中，除了上述扩散作用外，还会有因密度差异而产生的自然对流作用。总之，酸液中的H+是通过对流和扩散两种方式，透过边界层传递到岩面的。H+透过边界层达到岩面的速度，称为H+的传质速度。H+的传质速度比H+在岩面上的表面反应速度慢得多。反应时，H+的传质速度、H+在岩面上的反应速度、生成物离开岩面的速度均对整个过程的反应速度有影响，但是起决定是H+的传质速度。所以，可以用表示离子传质速度的菲克定律来描述。酸─盐反应速度表达式为：yCVSDtCH..提高酸液有效作用距离的途径或者方法有：减小面容比，即压成宽缝；提高注酸排量；降低井底温度；使用高浓度酸和多组分酸；使用稠化酸等。十（7分）、试对比分析水力压裂与酸化压裂(酸压)二种增产措施原理的主要区别和适用条件。水力压裂：是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，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导流能力的填砂裂缝，达到增产的目的。酸化压裂(酸压)：用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂称为酸化压裂。酸压过程中一方面靠水力作用形成裂缝，另一方面靠酸液的溶蚀的作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透率的目的。酸压和水力压裂增产的基本原理和目的都是相同的。对水力压裂，裂缝内的支撑剂阻止停泵后裂缝闭合；酸压是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀刻蚀产生一定的导流能力。因此，酸压应用通常局限于碳酸盐岩地层；水力压裂应用于砂岩地层。十一、计算题（选作一题，10分）1、（10分）有一口油井，已知地层压力Pr=15MPa，饱和压力Pb=16MPa，目前生产条件下的井底流压Pwf=9MPa，对应的产量q=32.8m3/d（100%产油），其流动效率FE=0.5。求：①流动效率FE=1.0时油井可能的最大产量。②这口井的实际最大产量。③如果通过某种措施完全解除污染后，在原条件下生产，油井产量可提高多少？2、（10分）某口油井欲进行水力压裂，已知该区块的破裂压力梯度17.5KPa/m，压裂油层中部深度为3500m，油层压力25MPa，油层岩石泊松比0.25，上覆岩层平均相对密度2.3，试求该井的破裂压力梯度（不考虑压裂液滤失，假设水平方向的两个主应力相等，忽略岩石抗张强度）。解：(1))(125.0)915(15)('awfrrwfMPFEPPPP328.0)1512(8.0)1512(2.01)(8.0)(2.0122''1maxrwfrwfFEooPPPPqq)/(100328.08.32328.031maxdmqqofeo(2)当Pwf=0时，油井实际产量最大。此时)(5.75.0)015(15)('awfrrwfMPFEPPPP)/(70])155.7(8.0)155.7(2.01[100)Pr(8.0)Pr(2.01[322''1max5.0maxdmPPqqwfwffofo(3))/(2.59])159(8.0)159(2.01[100)Pr(8.0)Pr(2.01[3221maxdmPPqqwfwffoo提高的产量为：)/(4.268.322.593dmq解：根据该区块破裂压力梯度(17.5KPa/m)，可知该区块出现垂直裂缝的几率大。现假设水平方向的两个应力相等，且忽略岩石的水平抗张强度。σz=23H(KPa/m)在不考虑滤失的情况下，该井的破裂梯度为：α=2ν/（1-ν）*σz/H+(1-3ν)/(1-ν)*Ps/H=2*0.25/(1-0.25)*23H/H+(1-3*0.25)/(1-0.25)*25000/3500=17.71KPa/m