石油工程试卷

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. 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？

答：绝对渗透率：当单相流体通过横截面积为A、长度为L、压力差为ΔP的一段孔隙介质呈层状流动时，流体粘度为μ，则单位时间内通过这段岩石孔隙的流体量为：Q=KΔPA/μL 有效渗透率：由两种或两种以上流体通过岩石时，所测出的某一相流体的渗透率。 相对渗透率：是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。

绝对渗透率的影响因素：流体空隙的横截面积为A、长度为L、压力差为ΔP、流体粘度为μ

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。 答：

油藏的驱动类型可以分为五类：水压驱动、弹性驱动、气压驱动、溶解气驱动和重力驱动。

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。

答：有杆抽油泵在上冲程的工作原理：抽油杆柱向上拉动柱塞，柱塞上的游动阀受油管内液柱压力而关闭。此时，柱塞下面的下泵腔容积增大，泵内压力降低，固定阀在其上下压差作用下打开，原油吸入泵内。与此同时，如果油管内已逐渐被液体所充满，柱塞上面的液体沿油管排到地面。

所以，上冲程是泵内吸入液体，而井口排出液体的过程。造成吸液进泵的条件是泵内压力（吸入压力） 低于沉没压力。

有杆抽油泵在下冲程的工作原理: 抽油杆柱带动柱塞向下运动。柱塞压缩固定阀和游动阀之间的液体：当泵内压力增加到大于泵沉没压力时，固定阀先关闭，当泵内压力增加到大于柱塞以上液体压力时，游动阀被顶开，柱塞下面的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。由于有相当于冲程长度的一段光杆从井外进入油管，将排挤出相当于这段光杆体积的液体。原来作用在柱塞以上的液体重力转移到固定阀上，因此引起抽油杆柱的缩短和油管的伸长。所以，下冲程是泵向油管内排液的过程，造成泵排出液体的条件是泵内压力高于柱塞以上的液柱压力。

上下冲程示意图：（a）上冲程示意图、 (b)下冲程示意图

1-游动阀；2-活塞；3-衬管；4-固定阀

5.阐述水力压裂增产增注的原理和水力压裂的工艺过程。 答：水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层与裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗。

水力压裂的工艺过程:裂缝延伸 充填支撑剂 憋压 造逢 裂缝闭合

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：

⑴影响泵效的因素：

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；

2）设备因素：泵的制造质量，安装质量，衬套与活塞间隙配合选择不当，或凡尔球与凡尔座不严等都会使泵效降低；

3）工作方式的影响：泵的工作参数选择不当也会降低泵效。如过大，理论排量远远大于油层供液能力，造成供不应求，泵效然很低。冲次过快会造成油来不及进入泵工作筒，而使泵效降低。泵挂过深，使冲程损失过大，也会降低泵效。总的来说，影响抽油泵泵效的主要因素有泵的充满系数、冲程损失以及泵的漏失, 其中进液气油比高造成的充满系数低, 下泵深度大引起的冲程损失

大, 以及动液面深、下泵处井斜较大造成的漏失量大等原因导致部分井泵效偏低。

⑵如何提高油田抽油泵泵效 ① 地层方面的措施

1）对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高，井中液面高，是保证油井高产量、高泵效生产的根本措施。井中液面高，沉没压力高，一方面增大了原油进泵的动力，另一方面，沉没压力高于饱和压力，可防止原油脱气，减轻气体影响，增大泵的充满系数；

2）采取有效的防砂措施，减轻砂粒对泵的磨损，减轻漏失影响。另外如果砂子在井中沉积，掩埋油层，会增大油流入井阻 力降低液面，也会降低泵效。 ②井筒方面措施

1）选择合理的工作方式

选择抽汲参数组合的一般原则是：

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。 2）确定合理的下泵深度和合理的沉没度能使ηλβ 乘积最大的下泵深度和沉没度，即是合理的下泵深度和合理的沉没度。 3）使用油管锚减小冲程损失

用油管锚或封隔器将油管下端固定，则可消除油管的弹性伸缩，减小冲程损失。深井中将油管下端锚定还可消除由于内压引起的油管螺旋弯曲，减小冲程损失。

4) 采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响。 ③ 设备方面和管理方面的措施

1）改善泵的结构提高泵效。针对油井出砂、结蜡、油稠的特殊情况，石油科研人员研制了许多特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵 , 用在含气多的井中的环阀式防气抽油泵 , 用在稠油井中的液压反馈抽稠泵； 2）改善泵的材料提高泵效。采用耐磨材料加工成的泵可减轻砂磨引起的漏失，采用耐腐蚀的材料加工的泵防止泵受腐蚀引起的漏失和破坏；

3）加强检泵作业质量防止漏失。检泵中下油管时按要求上紧丝扣，防止油管漏影响泵效。防止泵和泄油器等的连接部位漏失等。 8.阐述压裂液的定义和性能？ 答：

压裂液的性能：

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