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 P 的一 段孔隙介质呈层状流动时 流体粘度为 则单位时间内通过这段岩石孔隙的 流体量为 Q K PA L 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 P 流体粘度为 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 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 上下冲程示意图 a a 上冲程示意图 上冲程示意图 b b 下冲程示意图下冲程示意图 1 游游动阀动阀 2 活塞 活塞 3 衬衬管 管 4 固定固定阀阀 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 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 如何提高油田抽油泵泵效 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 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 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 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 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 答 石油工程是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 建筑工程 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 石油工程主要包括 钻井工程 采油工程 油 藏工程三大部分 下面就谈一下自己的认识 1 对采油工程的认识 采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的 各项工程技术措施的总称 它所研究的是以提高油井产量和原油采收率的各项 工程技术措施的理论 工程设计方法及实施技术 采油工程的任务是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施 使油 气流入井 底 并高效率地将其举升到地面进行分离和计量 其目的是经济有效地提高油 井产量和原油采收率 采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式 采油方法 分为自喷采自喷采油是利用油层本身的能量将原油 举升到地面的方式 人工举升采油主要包括 气举采油 有杆泵采油和无杆泵 采油气举采油是利用从地面向井筒注入高压气体 将原油举升至地面的一种人 工举升方式 该方式主要适用于高产量的深井 油气比高的油井 定向井和水 平井 有杆泵采油 由抽油机 抽油杆 抽油泵和其它附件组成 抽油机包括游梁式 抽油机和无游梁式抽油机两种 其工作原理是 工作时动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄 带动 曲柄低速旋转 曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动 挂在驴头上的悬绳器通过 抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动 把原油抽到地面 无杆泵采油 电潜泵电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油 设备 增产措施 水力压裂 酸化 酸化压裂 水力压裂是用压力将地层压开一条或 几条水平的或垂直的裂缝 并用支撑剂将裂缝支撑起来 减少油气的流动阻力 沟通油 气 水的流动通道 从而达到增产增注的目的 酸化是利用酸液溶解岩石中的所含盐类物质的特性 扩大近井地带油层的孔隙 度 提高地层渗透率 改善油气流动状况 以增加油气产量的一种增产措施 酸化压裂是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀溶蚀产生的一定导流能力 油和人工 举升采油 2 对油藏工程的认识 油藏工程的主要内容 研究油藏内流体性质和流体运动规律的方法 一般包括油层物理 油气层渗流力学 试井解释 数值模拟 油藏动态