0506年采油工程试卷B答案

B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(B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、填空或选择答案（共20分，每空0.5分）1．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。2．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。3.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。4．气举凡尔的功用①控制注气量和②确定注气位置。5．为保证自喷井稳定生产,设计时要求井口回压低于油压__一半_____以下,以使嘴流处于_____临界流动__状态,此时,通过油嘴的产量q与(回压)(油压)无关。6．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)。7．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。8．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/。9．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。10．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。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）。二、名词解释（共10分，每题2分）1．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。2．光杆功率：通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的马力（功率）。3．破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。4．持液率（液相存容比）：多相流动的某一管段中某相流体体积与管段体积之比，也称滞留率。5．采油指数：是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标，其数值等于单位压差下的油井产油量。三（5分）、简述自喷井节点系统分析的一般过程？通过任一选定的节点把整个油气井系统按计算压力损失的公式或相关式分成几个部分；按照节点流入过程中各部分压力损失的相关式计算并作出节点的流入曲线；按照节点流出过程中各部分压力损失的相关式计算，并在同一坐标上作出节点的流出曲线；找出相应的协调点，使油气井生产系统实现最优化。四（8分）在给定油井产量和井口压力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B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（7分）、如果把抽油杆看成刚体，在一个冲程内何时悬点载荷最大？何时悬点载荷最小？为什么？计算悬点最大载荷公式17902''maxsn考虑了哪几种载荷？其悬点运动规律简化为哪一种运动？答：Pmax发生在上冲程开始（刚离开下死点）；Pmin发生在下冲程开始（刚离开上死点）。因为刚离开下死点时加速度值最大，其方向与运动方向相同，惯性力向下，增加了悬点载荷；刚离开上死点时加速度值最大，但方向与运动方向相同，惯性力向上，减小了悬点载荷。其中公式：17902''maxsn是在抽油杆为刚体时推导出来的；它考虑了静载（杆和液柱的静载Wr、Wl）、杆的惯性载荷17902snWr；悬点运动规律简化为简谐运动。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（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。B卷第3页共3页名姓线号学封级班院学卷试密学大江长九（10分）、为什么砂岩地层酸化大多要用土酸（盐酸和氢氟酸的混合液）处理，而一般不单独用盐酸或氢氟酸处理？答：(1)砂岩组成：砂岩是由砂粒（石英、硅酸盐）和胶结物（粘土、碳酸岩）组成的。盐酸不能溶解泥质和石英，而氢氟酸可与砂岩中的任何物质起反应，但不能单独使用氢氟酸，原因如下：(2)HF与砂岩中的矿物反应：2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2+H2O16HF+CaAl2SiO8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4+8H2O生成物中有气态物质、可溶性物质，也有不溶于残酸的沉淀，如CaF2当酸浓度高时处于溶解状态，当酸浓度降低时会沉淀；酸液中含有HCl时，可维持酸液较低的值，避免CaF2沉淀。(3)氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相同。HF与碳酸岩反应最快，其次是硅酸盐（粘土），最慢是石英。当HF进入砂岩地层后，价格较贵的HF大部分首先消耗在与碳酸岩的反应上，而影响HF对泥质成分的反应。但HCl与碳酸岩的反应速度比HF与碳酸岩的反应速度还要快，因此土酸中的HCl成分可先把碳酸岩类溶解掉，从而充分发挥HF溶蚀粘土和石英成分的作用。总之，依靠土酸中盐酸成分溶蚀碳酸岩类，并维持酸液较低的PH值，依靠氢氟酸成分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒，因此砂岩地层要用盐酸和氢氟酸的混合液（土酸）处理，而不能单独使用盐酸或氢氟酸处理。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；酸压一般不使用支撑剂，而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）某口油井欲进行水力压裂，已知该区块的破裂压力梯度17KPa/m，压裂油层中部深度为2500m，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）。2、（10分）有一口油井，已知地层压力Pr=14MPa，饱和压力Pb=14.5MPa，目前生产条件下的井底流压Pwf=8MPa，对应的产量q=65m3/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？解：根据该区块破裂压力梯度(17KPa/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)*25000/2500=18.66KPa/m解：(1))(115.0)814(14)('awfrrwfMPFEPPPP349.0)1411(8.0)1411(2.01)(8.0)(2.0122''1maxrwfrwfFEooPPPPqq)/(24.186349.065349.031maxdmqqofeo(2)当Pwf=0时，油井实际产量最大。此时)(75.0)014(14)('awfrrwfMPFEPPPP)/(37.130])147(8.0)147(2.01[24.186)Pr(8.0)Pr(2.01[322''1max5.0maxdmPPqqwfwffofo(3))/(36.116])148(8.0)148(2.01[24.186)Pr(8.0)Pr(2.01[3221maxdmPPqqwfwffoo提高的产量为：)/(36.516536.1163dmq