采油工程复习题(带答案)

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1.油井流入动态及曲线类型？采油指数的物理意义是什么 ?影响单相流与油气两相流采油指数的因素有何异同?

油井流入动态：油井产量(qo) 与井底流动压力(pwf) 的关系，反映了油藏向该井供油的能力。

采油指数：单位生产压差下的油井产油量，是反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系的综合指标

异：单向流单位生产压差下的产油量IPR曲线其斜率的负倒数便是采油指数

多相流增加单位生产压差时，油井产量的增加值，PR曲线其斜率的负倒数时刻变化同：两者影响因素相同，单多相流的因素岁流压变化

因素：油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积饱和地层压力

2 .试分析多油层油藏的油井产量、含水率与油、水层压力及采油、采水指数的关系。

A．随着流压降低，参加工作的层数增多，产量将大幅度上升采油指数随之增大，层数不变时采油指数不变 B．流体压力降低，到油层静压之前，，油层不出油，水层产出的一部分水转渗入油层，油井含水为100％。当流压低于油层静压后，油层开始出油，油井含水随之而降低。只要水层压力高于油层压力，油井含水必然随流压的降低而降低，与采油指数是否高于产水指数无关，而后者只影响其降低的幅度。这种情况下，放大压差提高产液量不仅可增加产油量，而且可降低含水。

3.已知Pr=18MPa, Pb=13MPa, Pwf=15MPa时的产量qo =25m3/d 。试求 Pwf=10MPa时的产量与采油指数。

4.已知 Pr =16MPa, Pb=13MPa, Pwf=8MPa时产量qo =80 m3/d，FE=0.8，试计算： 1）FE=1和0.8时该井的最大产量；

2）FE=0.8，Pwf为 15MPa和6MPa的产量及采油指数。

5.已知某井 Pr =14MPa< Pb。当 Pwf=11MPa时qo =30 m/d， FE=0.7。试求Pwf=12MP时的产量及油井最大产量。 6.井筒中可能出现的流动型态有哪些 ?各自有何特点?

纯油流：P> Pb，油在压差作用下流向井口井筒中为纯油流，压力损失以重力损失为为主

泡流：气体是分散相，液体是连续相，气体主要影响混合物的密度，对摩擦阻力影响不大，滑脱现象比较严重段塞流：油气的相对流动要比泡流小，滑脱也小，气体是分散相，液体是连续相滑脱损失变小，摩擦损失变大，重力损失变大

环流：气液两相都是连续的，气体举油作用主要是靠摩擦携带。滑脱损失变小，摩擦损失变大雾流：气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。

7.滑脱现象及对油气流动的影响？

滑脱现象：混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。 8.两相管流压力分布的计算步骤（按压力增量或深度增量迭代任意一种）

9. 计算气液两相管流压力梯度的方法有哪些？各自特点与区别？贝格斯 -布里尔方法的基本思路是什么? 。Orkiszewski 方法强调了要从观察到的物理现象来确定存容比(多相流动的某一管段中，某相流体体积与管段容积之比也称滞留率) 。计算段塞流压力梯度时要考虑气相与液体的分布关系。他提出的四种流动型态是泡流、段塞流、过渡流及环雾流，只适用于垂直管流

Beggs-Brill 方法将七种流型根据气液分布状况

和流动特性，进而归并为三类：分离流、间歇流和分散流

该方法的特点：①按归并后的三类流型建立流型分布图，并在分离流与间歇流之间增加了过渡区，处于过渡区的流动采用内插方法；②先按水平管流计算，然后采用倾斜校正系数校正成相应的倾斜管流；③既可用于水平管，也可用于垂直管和倾斜管的上坡与下坡流

动。

10．临界流动的特点是什么 ?它在自喷井管理中有何应用?

临界流动的特点：流量不受嘴后压力变化的影响，而只与嘴前的压力、嘴径有关。

11. 节点系统分析的基本思路是什么 ?如何合理选择解节点? 节点系统分析它是应用系统工程原理，以油井生产系统为对象把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按不同的流动规律分成若干流动子系统，在每个流动子系统的起始及衔接处设置节点。在分析研究各子系统流动规律的基础上分析各子系统的相互关系及其各自对整个系统工作的影响，为优化系统运行参数和进行系统的调控提供依据。

求解点的选择主要取决于所要研究解决的问题。通常是选用井口或井底，即求解不同条件下系统协调生产时的井口压力或井底流压及相应的产量，也可以选在其它节点上。对于有以偶最的生产系统求解必须选在油嘴上 12. 普通节点分析与功能节点分析方法有何异同 ?

同：选定节点后都是以系统两端为起点分辨计算节点处压力

异：普通节点压力是连续的，通过导线求出流入曲线和流出曲线的焦点，得到已知条件下的节点压力及产量，无压力损失

功能节点：有压力损失节点处的压力不连续，当以功能节点为求解点时，先要以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游的压力，并求得节点压差和绘出压差－流量曲线。然后，根据描述节点设备(油嘴、安全阀等)的流量—压差公式或相关式，求得设备工作曲线。由两条压差－流量曲线的交点便可求得问题的解

13.简述自喷井协调生产的条件；绘出自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线，并说明各曲线的名称，标出协调点位置、井底流压、地层压力、井口油压、油井产量、最大产量、地层渗流和油管中多相管流造成的压力损失。

自喷井生产条件：1.地层产量=油管排量2.井底流压=油管排开底层产量所需的壁管压力自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线：

自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线

曲线A：流入动态曲线

曲线B：满足油嘴临界流动的井口油压与产量关系曲线曲线C：嘴流特性曲线

曲线B与曲线C的交点G为协调点。

Ps?Pf

表示地层渗流压力损失，

Pf?Pt表示油管中多相管流造成的压力损失，

Ps为地层静压，

Pf为井底流

压，Pt表示井口油压

14．简述定产量和井口压力条件下，确定注气点深度和注气量的方法。如何确定各级气举阀的下入深度? 公式中符号意义？

1) 根据要求的产量由IPR曲线确定相应的井底流压Pwf 。

2) 根据产量、油层气液比等以Pwf 为起点，按多相垂直管流向上计算注气点以下的压力分布曲线A。

3) 由工作压力Pso利用(2-16a)式计算环形空间气柱压力曲线B。此线与上步计算的注气点以下的压力分布曲线A的交点即为平衡点。

4) 由平衡点沿注气点以下的压力分布曲线上移?P (平衡点气体压力与注气点油管内压力之差，用于克服凡尔阻力，一般取0.5～0.7Mpa)所得的点即为注气点。对应的深度和压力即为注气点深度L(工作凡尔安装深度)和工作凡尔所在位置的油管压力Ptal。

5) 注气点以上的总气液比为油层生产气液比与注入气液比之和。

6) 根据上步结果绘制总气液比与井口压力关系曲线(图2-38)，找出与规定井口油管压力相对应的总气液比TGLR。 7) 由上步求得的总气液比中减去油层生产气液比可得到注入气液比。根据注入气液比和规定的产量就可算得需要的注入气量。

15．抽油泵主要有哪两种类型，各自的特点及适用条件是什么？

管式泵结构简单，成本低，排量大，检泵需起油管，修井工作量大。适用于下泵深度不大，产量较高的井。杆式泵结构复杂，制造成本高，排量小，检泵不需起油管，检泵方便。适用于下泵深度较大，但产量较低的井。 16. 根据下图（理论示功图）简述抽油泵的工作原理、并说明各线、点的含义。

答：（1）抽油泵工作原理（2.5分）

在抽油杆柱伸长和油管柱缩短变形期间，虽然悬点在向上运动，但柱塞与泵筒之间并无相对运动。此时，游动阀虽已关闭，但固定阀尚未打开，因而抽油泵并不抽油。当抽油杆柱和油管柱静载变形结束以后，柱塞和泵筒之间才产生相对运动，固定阀才打开，柱塞才开始抽油。

同理，在下冲程开始阶段，虽然悬点在向下运动，但由于杆柱缩短和管柱伸长，柱塞与泵筒之间也无相对运动。此时，只有当悬点向下位移超过了λ以后，柱塞与泵筒之间才产生相对运动，游动阀才打开，柱塞下面液体才被排到柱塞上面来。因此，在静载荷作用下，抽油泵柱塞的冲程长度SP较抽油机悬点的冲程长度S减少变形量λ，故λ也称静载冲程损失。 (2)各线的含义（2.5分）

图中ABC为上冲程静载变化线，其中AB为加载线。加载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，B点加载结束。因此BˊB=λ，此后柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀开始打开吸液进泵，故BC为泵的吸入过程，且BC=SP 。

CDA为下冲程静载变化线，其中CD为卸载线。卸载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，到D点卸载结束，因此DˊD=λ，此后柱塞和泵筒开始发生相对位移，游动阀被顶开，泵开始排液。故DA为泵的排液过程，且DA= SP。

17. 试推导简化为简谐运动和曲柄滑块机构时悬点运动参数的表达式，并求其最大加速度。

18. 什么叫抽油杆柱的初变形期，初变形期的特点是什么？

抽油机从上冲程开始到液柱加载完毕叫抽油杆柱的初变形期。特点：（无固定情况下）抽油杆柱伸长，油管收缩。 19. 为什么抽汲高粘原油时，往往采用低冲次、长冲程的工作方式？

决定抽油杆柱与液柱之间摩擦力的主要原因是井内液体的粘度和抽油杆的运动速度，所以抽汲高粘度液体时，不能采用快速抽汲的方式，否则会因为下行阻力过大而使抽油杆柱无法正常下行。 20. 简述悬点承受的各种载荷的大小和方向。

21. 试证明：W??Wl??Wr?Wl ，并说明个符号含义。

r22. 抽油机为什么要调平衡，平衡依据的基本原理是什么？平衡方式有哪几种？平衡判别的方法？

原因：抽油机不平衡造成的后果是：1、上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从而造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命。2、由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈的运动，而影响抽油装置的寿命。3、会破坏旋转曲柄旋转速度的均匀性，而影响抽油杆和泵的正常工作，因此抽油机必须使用平衡装置。

原理：要是抽油机在平衡条件下运转，就应使电动机在上下冲程中都做正功而且做功相等，在下冲程中把能量储存下来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功。

方式：气动平衡---大型抽油机机械平衡（游梁平衡---小型抽油机、曲柄平衡（旋转平衡）---大型抽油机、复合平衡（混合平衡）---中型抽油机

23. 试推导出复合平衡条件下曲柄轴扭矩计算表达式。

24. 扭矩因数、油井负荷扭矩、曲柄平衡扭矩及曲柄轴上的净扭矩的表达式和物理意义

25. 实际有效平衡值和实际需要的有效平衡值有何区别？

实际有效平衡值 Ce是抽油机结构不平衡值及不平衡值在选点产生的平衡力，它表示了被实际平衡掉的悬点载荷值，而实际需要的有效平衡值Cer=1/2（PMAX+PMIN）它是为了保证抽油机在平衡条件下工作所需要的值，只有在平衡条件下Ce=Cer

26. 利用悬点载荷及平衡条件绘制扭矩曲线的基本思路是什么？扭矩曲线有哪些用途？何为等值扭矩？由不同情况下的转角，计算出扭矩因数，在根据公式计算对应的扭矩，之后绘制扭矩与转交的扭矩图用途：1、检查是否超扭矩及判断是否发生背面冲突2、判断及计算平衡3、功率分析

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的扭矩的等值扭矩。

27. 抽油杆和油管的弹性伸缩是如何影响活塞冲程的？根据深井泵的工作特点，抽油杆柱和油管柱在工作过程中因承受着交变载荷而发生弹性伸缩，使柱塞冲程小于光杆冲程，所以减小了柱塞xxxxx出的体积

28. 试推导气体影响下的抽油泵的充满系数，并分析如何提高泵的充满系数？充满系数???V??(3-92)

式中Vp —上冲程活塞让出的容积； l V?—每冲程吸入泵内的液体体积。

Vp ?Vs ?Vg ?Vl

用R表示泵内气液比，即R?Vg /Vl ，则Vg ?RVl。那么 Vp ?Vs ?RVl ?Vl 由上式可得：

K值越小，?值就越大。因K ?Vs /Vp，所

以，要减小K值，可使s V 尽可能小和增大柱塞冲

程以提高Vp 。因此，在保证柱塞不撞击固定凡尔的情况下，尽量减小防冲距，以减小余隙。

b. R愈小，?就越大。为了降低进入泵内的气液比，可增加泵的沉没深度，使原油

中的自由气更多的溶于油中。也可以使用气锚，使气体在泵外分离，以防止和减少气体进泵。

29. 简述影响泵效的因素及提高泵效的措施。

因素：管杆弹性伸缩充满程度泵虑失体积系数

措施：1.选择合理的工作方式 2.确定合理沉没度 3、改善泵的结构 4、使用油管锚减少冲程损失 5、合理利用气体能量及减少气压影响

30. 有杆泵井为什么常用组合杆？选择组合杆所要遵循的强度原则是什么？对于深井为了节省钢材，减少悬点载荷或增加抽油杆下入深度原则：对多级抽油杆住各杆顶端折算压力相等 31. 已知泵径为56 mm，冲程s=3 m，冲次n=9min

-1

，井液密度=950 kg/m。如采用许用应力为90N/mm的

抽油杆，下泵深度1500m, 抽油杆材料比重7.8。试求允许的最小抽油杆直径(r/l=0.30)。

32．已知泵径为44 mm，冲程s=3 m，冲次n=9min-1，如采用许用应力为90N/mm2的抽油杆，密度=7850 kg/m3截面积为3.8cm2,油密度=850 kg/m3，油井含水50%， r/l=0.30，试计算：

1）悬点最大、最小载荷（简化为曲柄滑块机构，仅考虑基本载荷）；

2）若游梁前、后臂长度分别为3m、2m，附加平衡重为200 kg，曲柄半径为1m, 曲柄总重量为1000 kg, 曲柄平衡块总重量为4000 kg，Rc=1.2 m，计算曲柄平衡半径。

33．抽油井生产时液面位置如何确定？工作制度与含水的关系如何？

一般都是采用回声仪来测量抽油井的液面，利用声波在环形空间中的传播速度和测得的反射时间来计算其位置。 L?Vt /2

式中L—液面深度,m; V —声波传播速度,m/s;

t —声波从井口到液面，然后再返回井口所需要的时间，s。

当油层和水层压力相同（或游说同层时）油井含水不随工作制度而改变

当油层压力高于水层压力是增大总采液量（降低液压）将引起油井含水量增加当水层压力高于油层压力时，加大总采液量将使油井含水量下降 34. 试分析静载荷作用、气体影响及漏失影响下的理论示功图。

35．潜油电泵采油系统的组成有哪些?各部分的作用是什么?

井下机组部分（潜优电机保护器分离器多级离心泵）作用：保护电机不受腐蚀，电力传输部分（潜油电缆）传输电力

，地面控制部分（控制屏：控制电泵系统生产变压器：调节电压接线盒：连接井下地面电力） 36. 水力活塞泵采油系统的开式循环与闭式循环的特点和适用条件是什么?

动力液经地面泵加压使井下泵

工作后不与产出液混合，而从特设的乏动力液独立通道排出，再通过地面泵反复循环使用的称为闭式循环。反之，如果没有特设的乏动力液独立通道，乏动力液必须和产出液混合，流往地面集油站处理的称为开式循环。开式循环方式设备简单，操作容易，但动力液处理费用较高。而闭式循环方式设备复杂，操作麻烦，但动力液处理费用低

使用条件，在油田推广应用中，应优先选用原油做动力液的开式循环多井集中泵站系统。在原油粘度较高或油井含水较高时，可选用水做动力液的闭式循环多井集中泵站系统。 37. 常用的采油方式包括哪几种？

自喷采油人工举升有杆采油（抽油机，地面驱动螺杆泵）无杆采油（电泵，水力泵） 38. 为什么要进行水处理？常用的水处理措施有哪些？因为水源水质需要达到要求才能注入

措施：沉淀过滤杀菌曝晒出油

39. 分层注水的意义?分层注水工艺管柱的种类及特点?

意义：为了解决层间矛盾，调整由曾平面上注入分布不均的情况，控制油井含水上升和油井综合含水率的上升速度提高油田开采效果需要进行分层注水同心式偏心式

40. 注水井分层测试的主要方法及资料解释（处理）步骤？

41．如何应用注水指示曲线分析地层及井下工具的工作状况？

曲线右，斜率变小，吸水能力增强，曲线右移，斜率变大，吸水能力变大

曲线平行上移，吸水能力不变，油层压力升高，曲线平行下移吸水能力不变，油层压力降低 42.选择或调配水嘴的方法？

带有水嘴井的水嘴调配

在已下配水管柱的井，经过测试，水量达不到配注方案要求时，需立即进行调整。调整步骤如下：

① 根据下入管柱投球测试资料整理出各层段的指示曲线；

② 根据分层配注Qd要求，在层段指示曲线上求出相应的井口分层配注压力Pd ③ 根据实际情况确定井口注入压力Pi ④ 求出水嘴损失

Pcf' = Pd'－ Pi

⑤ 由嘴损曲线求出水嘴直径。

43.绘出地层吸水指数和油藏压力单独变化和同时变化时的典型注水（吸水）指示曲线。

44. 某注水井分三层注水，分层测试结果如下表。绘出分层指示曲线。如正常注水井口压力为8.0MPa，目前全井注水量为240m3/d ，求3个层段的目前注水量。

井口注入压力, MPa 9.0 层段注入量 3m/d 8.0 15 123 48 7.0 12 111 42 6.0 9 99 36 5.0 6 87 30 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 18 135 54

45.水力压裂的基本原理是什么 ?其增产增注的实质是什么? 实质：通过降低井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态是原来的径向流改变为油层与裂缝的近似单向流动和裂缝与井筒之间的单向流动消除了径向节流损失。大大降低了能量消耗，因而油井产量或注水井注入量就会大幅提高

原理：利用地面高压泵组将高粘度液体一大大超过底层吸收能力的排量注入井中在井底憋起高压当此压力打大于晶壁附近的底层岩石抗张强度时便在井底附近底层产生裂缝。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，从而在井底附近形成具有一定集合尺寸和高导流能力的填砂裂缝是井达到增产增注的目的。

46. 压裂液的滤失性受哪几个因素控制 ?计算滤失系数表达式及各符号意义？虑失液粘度控制的滤失系数CⅠ =5.4 *10-3kΔpφ/μf）^12 CⅠ虑失液粘度控制的滤失系数 k垂直裂缝壁面的渗透率 Δp裂缝内外压差 μf裂缝内压裂液粘度 φ底层孔隙度

受储层岩石和液体压缩性控制的滤失系数CⅡ=4.3*10-3Δp（kCf/μf）^1/2 Cf油藏综合压缩系数

具有造壁性压裂液的滤失系数CⅢ 综合滤失系数C=1/CⅠ+1/ CⅡ+1/CⅢ

47地层渗透率为0.005?m2，孔隙度为20%，地下原油粘度为4mPa6×10-4MPa?1?s，油藏综合压缩系数为

?s，裂缝内外压差为14MPa，压裂液在裂缝中的粘度为40mPa，由实验得C3?4?10?4m/min，

求综合滤失系数。

48. 压裂液按其在施工过程中的任务和作用，可分为哪几种类型 ? 每种压裂液的作用是什么？

压裂液分类：前置液（破裂地层、造缝、降温作用），携砂液（携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用），顶替液（中间顶替液：携砂液、防砂卡；末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂） 49. 试推证有液体渗滤条件下形成垂直裂缝时破裂压力的表达式。

50．根据麦克奎尔——西克拉垂直裂缝增产倍数曲线分析提高增产倍数的措施。

51．应用滤失百分数推导地面砂比与裂缝内砂浓度的关系。

52. 盐酸与碳酸盐岩反应由哪几个步骤组成 ?影响酸岩反应速度的因素有哪些? 1.酸液中的H传到碳酸盐表面 2.H在岩面与碳酸盐进行反应

3.反应生成物ca、mg、和co气泡离开岩面

53. 酸液中的 H 是通过什么途径透过边界层传递到岩面的?

酸液中H+的传递方式：对流和扩散

54. 酸液有效作用距离与哪些因素有关，如何提高有效作用距离 ?

利用前置液酸压的方法增加裂缝宽度采用泡沫酸乳化的或胶化酸等方法来减少氢离子有效传压系数较高的排量加入防滤失剂减小虑失度

55. 简述砂岩油气层的土酸处理原理。

依靠土酸液中的盐酸成分溶蚀碳酸盐类物质并维持酸液在较低的ph值，依靠氢氟酸成分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒从而起到清除井壁的泥饼及底层粘土堵塞，恢复和增加近井地带渗透率的目的

56．某灰岩气层井深为2000m，地层压力为23MPa，渗透率为0.1×10-3?m2，孔隙度为1％，有效厚度为15m，岩石弹性系数为7.03×104MPa，泊松比为0.27，用15％的盐酸压裂，酸液在地层温度下的粘度为0.7mPa?s,预测地层延伸压力为42MPa,设计泵排量为2.6m3/min，试分别求出压成双翼垂直裂缝时，压

开地层10、20及30min时的有效裂缝的单翼长度及酸液用量。

提示：

⑴地层温度按80?C计算； ⑵缝高取地层有效厚度； ⑶取C/C0=0.1；

⑷裂缝尺寸按吉尔兹玛公式计算； ⑸H?的有效传质系数由图7-12查得。解： C?5.4?10?3(K?P??f)1/2?5.4?10?3?(0.1?10?3?(42?23)?10?0.010.73)1/2?8.9?10?4m/min

裂缝单翼长度为：

L10?1Qt2?HC1Qt2?HC?12?3.1412?3.144?2.6?1015?8.9?102.6?20?4?4?98m

L20???15?8.9?106?138.7m L30?1Qt2?HC?12?3.14?2.6?30?415?8.9?10?169.9m

G?E2(1??)?7.03?10?102?(1?0.27)2?2.77?10kPa

7w10?0.1354?QLGH?0.135?40.7?10?3?2.6?98722.77?10?150.7?10?3?1.93mm

w20?0.1354?QLGH2?0.135?4?2.6?98722.77?10?150.7?10?3?2.30mm

w30?0.1354?QLGH2?0.135?4?2.6?169.9722.77?10?15?2.55mm

压裂液密度1000kg/m3，动力粘度为：