采油工程习题答案

1 习题一习题一 1 已知一六边形泄油面积为 其中心一口井 井底半径 原油体积系数 24 105m mrw1 0 表皮系数 S 3 油井系统试井数据见表 试根据所给的测试资料绘制 IPR 曲线 并15 1 0 B 求采油指数 地层压力 流动系数及井底流压时的产量 0 J r P 00 hkMPaPwf85 0 流压11109 59 产量1839 550 361 解 IPR 曲线如下 0 3 6 9 12 010203040506070 MPadm pp qq J wfwf 3 21 12 0 5 21 911 1861 外推 IPR 曲线与纵轴相交得MPapr12 a SXBJ hk 2 4 3 ln 00 0 0 378 12631 0 105 565 0 565 0 2 1 4 2 1 w rAX 43 0 4 862 4 3 378 1263 ln15 1 5 21 2 0 0 sMPamum s hk 当时85 0 wf p dmpPJq wfr 3 00 25 75 5 812 5 21 2 已知某井的油层平均压力 当井底流压时 测得产量MPapr16 MPapwf12 试计算 当时的产量 绘制该井的 IPR 曲线 dmq 3 0 6 25 max0 qMPapwf8 解 由得 2 max00 8 0 2 01 r wf r wf p p p p qq 2 max0 q 8 0 2 01 2 0 r wf r wf p p p p q 64 16 12 8 0 16 12 2 01 6 25 32 dm 当时MPapwf8 8 0 2 01 2 max00 r wf r wf p p p p qq 64dm3 2 8 44 16 8 8 0 16 8 2 01 为绘制 IPR 曲线 计算了不同的产量 见表 wf p 产量57 644 825 6640 流压4812016 0 4 8 12 16 010203040506070 3 已知某井当 产量为 14MPapr br pp MPapwf11 试计算 7 0 30 3 0 FEdmq 当 0 1 max0 FE q 7 0 max0 FE q时的产量 和 而2 10 17 09 FEMPapwf 解 MPaFEpppp wfrrwf 9 117 0 1114 14 由得 0 1 max00 FE qq 2 8 0 2 01 r wf r wf p P p P 0 0 1 max0 qq FE 2 8 0 2 01 r wf r wf p P p P dm3 2 119 14 9 11 8 0 14 9 11 2 01 30 当时 0 wf p MPaFEpppp wfrrwf 2 47 0 014 14 3 7 0 max0 FE q 0 1 max0 FE q 2 8 0 2 01 r wf r wf p P p P 14 2 4 8 0 14 2 4 2 01 119 2 3 103 3 dm 时对于当7 0 9 FEMPapwf MPaFEpppp wfrrwf 5 107 0 914 14 0 q 0 1 max0 FE q 2 8 0 2 01 r wf r wf p P p P 119 47 6 2 14 5 10 8 0 14 5 10 2 01 dm3 对于 FE 1 0 时 MPaFEpppp wfrrwf 91 914 14 0 q 0 1 max0 FE q 2 8 0 2 01 r wf r wf p P p P 119 64 4 2 14 9 8 0 14 9 2 01 dm3 对于 FE 1 2 时 MPaFEpppp wfrrwf 82 1 914 14 0 q 0 1 max0 FE q 2 8 0 2 01 r wf r wf p P p P 119 74 3 2 14 8 8 0 14 8 2 01 dm3 4 已知某井的当 产量为 14MPapr br pp MPapwf12 试计算 3 2 35 3 0 FEdmq 当 0 1 max0 FE q 3 2 max0 FE q时的产量 和而0 33 28 FEMPapwf 解 MPaFEpppp wfrrwf 4 93 2 1214 14 由 得 0 q 0 1 max0 FE q 792 1 exp 2 02 1 r wf p p 0 1 max0 FE q 0 q 792 1 exp 2 02 1 r wf p p 4 35 14 4 9 792 1 exp 2 02 1 65 6dm3 当时 0 wf p 0MPaFEpppp wfrrwf 2 183 2 014 14 所以不能用 standing 公式 用 Harrison 公式 0 1 max 3 2 max0 FE o FE qq 792 1 exp 2 02 1 r wf p p 65 6 77 4 14 2 18 792 1 exp 2 02 1 dm3 当时 MPapwf8 对于 FE 2 3 时 MPaFEpppp wfrrwf 2 03 2 814 14 0 q 0 1 max0 FE q 792 1 exp 2 02 1 r wf p p 65 6 65 3 14 2 0 792 1 exp 2 02 1 dm3 对于 FE 3 0 时 MPaFEpppp wfrrwf 40 3 814 14 0 q 0 1 max0 FE q 792 1 exp 2 02 1 r wf p p 65 6 70 9 14 4 792 1 exp 2 02 1 dm3 5 已知某井当 产量为试计 16MPapr MPapb13 MPapwf15 25 3 0 dmq 算 J 10Mpa 时的产量 b q max q wf p 解 当 15MPa 时 q 25 wf p b pdm3 J q 25 16 15 25 r p wf pMPadm 3 J 25 16 13 75 b q r p b pdm3 25 180 6 c q8 1 b JP8 113 dm3 5 75 180 6 255 6 max q b q c qdm3 当 10Mpa 时 wf p 0 q b q c q 2 8 0 2 01 b wf b wf p p p p 75 180 6 2 13 10 8 0 13 10 2 01 142 3dm3 6 已知某井当 产量为试计 16MPapr MPapb13 MPapwf8 80 3 0 dmq 算 J 15Mpa 时和 6Mpa 时的产量 b q max q wf p wf p 解 当 8MPa 时 q 80 wf p b pdm3 J 0 q r p b p 8 1 b p 2 8 0 2 01 b wf b wf p p p p 80 16 13 8 1 13 2 13 8 8 0 13 8 2 01 11 2MPadm 3 J 11 2 16 13 33 6 b q r p b pdm3 11 2 80 9 c q8 1 b JP8 113 dm3 33 6 80 9 114 5 max q b q c qdm3 当 15Mpa 时 wf p b p J 11 2 16 15 11 2 0 q r p wf pdm3 当 6Mpa 时 wf p 0 q b q c q 2 8 0 2 01 b wf b wf p p p p 33 6 80 9 2 13 6 8 0 13 6 2 01 93 2dm3 6 习题三习题三 1 某井使用 CYJ5 1812 型抽油机 已知汞挂深度 900m 汞径 70mm 冲程长度 s 1 8m 冲次 n 8 使用油管 抽油杆液体比重为 0 9 试计算驴头最大及最小载分次 2 1 2 43 荷 抽油杆为刚体和弹性体 油管底部锚住和未锚住 解 抽油杆为刚体 油管锚住和未锚住的结果是一致的 查表 2 3 得 3 2mkgqr 抽油杆在空气中的重量为 2030781 9 9003 2NLgqW rr bLgqW rr 而8854 0 85 7 9 085 7 s ls r rr b 抽油杆在液体中的重量为 17979 NbWW rr 液柱载荷 gLffW lrpl 30 68 2 85 900 900 9 81 4 10 22114 N 为油管内截面积 p f p f 22 68 30 25 6 4 cm 作用在全活塞上的液柱载荷 由于使用的是油管 而汞径 70mm 为 所以在计算全活塞上的液柱载 2 1 2 荷时就不能以活塞截面积为计算参数 而应以油管的内截面积为计算参数 对于油管 其内径为 62mm 所以 2 1 2 3 02 22 062 0 44 df 10 23 m 因此 2399081 9 9009001002 3 3 NgfLW ll 查得抽油机的技术规范为 r 74cm 当 s 1 8m 时 l 320cm 因此驴头的最大载荷为 1 1790 2 max l rsnW WWP r lr 7 17979 23990 43578 N 320 74 1 1790 88 120307 2 驴头最小载荷为 1 1790 2 min l rsnW WP r r 16974 320 74 1 1790 88 120307 17979 2 N 抽油杆为弹性体 油管底部被锚住 上冲程开始时抽油杆柱的惯性力 a L ww s a Ef F r io sin 2 已知PaE 11 1006 2 24 1085 2 mfr a 5100m s w 秒度 48838 0 30 814 3 30 01 s n a L ww s a Ef F r io sin 2 5100 900 48sin 838 0 2 8 1 5100 1085 2 1006 2 0 411 1279 N 抽油杆柱在液柱载荷作用下的静伸长为 r iol r Ef LFW 411 1085 2 1006 2 900 127923990 0 348 m 8 1 348 0 2 1 1 0 sc r 52 2 0 因此驴头最大载荷为 sin 2 max a L ww s a Ef WWP r r lr 8 17979 23990 5100 900 48 2 52sin 838 0 2 8 1 5100 1085 21006 2 00 411 49537 N 驴头最小载荷 sin 2 min a l ww s a Ef WP r r r 17979 5100 900 48 2 52sin 838 0 2 8 1 5100 1085 21006 2 00 411 10411 N 油管底部未锚住 油管静变形为 tlt EfLW 而 4 22 内外 DDft 22 062 0 073 0 4 1 166 23 10m 311 10101661006 2 90023990 t 0 090 m 初变形期末悬点位移为 438 0 090 0 348 0 m tr 011 1 59 8 1 438 0 2 1 cos 2 1 cos s 变形分布系数为 804 0 1085 2 10166 1 10166 1 43 3 rt t ff f 因此驴头最大和最小载荷为 sin 1 sin 2 max a Ls a Ef WWP r lr 17979 23900 2 8 1 5100 1085 2 1006 2 411 5100 900 481 59 sin 838 0 1 59sin 804 0 1 9 48534 N sin 1 sin 2 min a Ls a Ef WP r r 17979 6565 11414 N 2 某井下泵深度 L 1200m 抽油杆 冲程长度 s 2 1m 冲次 n 6 油管 43分次 2 1 2 无锚 试计算理论泵效 9 0 56 o mmd 泵 解 这里计算理论泵高也就是只考虑静载荷对该塞冲程的影响 而降低了泵高的数值 从已知条件可知 对于 则知mmd56 泵 2 63 24cmfp 对于抽油杆 43 2 85 2 cmfr 对于油管 2 1 2 2 9 11 cmft 而 E 2 06 所以由于静载引起的冲程损失为 Pa 11 10 11 2 tr lp ffE gLf 661 0 9 11 1 85 2 1 1006 2 81 9120090063 24 11 2 m 由惯性载荷引起的冲程增加为 EfLsnW rri 1790 2 所以活塞冲程为 2 1 1790 1 22 S Ef LsnW SSS r r ip 而148 0 5100 1200 30 6 30 a Ln aL 所以 462 1 661 0 2 148 0 1 1 2 21 2 2 mSSp 故理论泵高为 6 69 100 1 2 462 1 100 S Sp 3 某井设计准备用 CYJ10 2 7 48B 抽油机 该抽油机可供冲次 6 9 12 原配电动分次 10 机为 28 瓦 试问当采用冲数为 12时 是否需要更换电动机 分次 解 由抽油机型号 CYJ10 2 7 48B 知 1048 3 max mNM 如果取 则当冲数为 12时所需的电动机的铭牌功率为 9 0 分次 kwkw nM Nr2840 14388 121048 14388 3 max 由于所需的铭牌功率大于原配电动机功率 因此需要更换电机 习题四习题四 1 已知某油层深度为 2500m 油层压力为 240 油层岩石的泊松比为 0 27 估算有 2 cmkgf 效的应力 zyx 解 335240250023 0 23 0 2 cmkgfPH sz 9 123335 27 0 1 27 0 1 2 cmkgf zyx 2 某油田有口油井欲进行压裂 已知该区块破裂梯度 0 179 压裂层段mcmkgf 2 3197 3435m 油层压力 260油层岩石泊松比 0 24 上覆岩层平均比重 2 4 试 2 cmkgf 求该油井的破裂梯度 不考虑压裂液渗滤 解 根据该压块破裂梯度值 0 179 可知 该区块出现垂直裂缝的几率大 mcmkgf 2 现欲压裂层段 3197 3435m 取其平均值为 H 3316m 现假定0 h tyx 且 所以由已知条件知 24 0 10 4 2 10 2 cmkgfH HH s z 因此该井的破裂梯度 不考虑压裂液渗滤 为 H P H s z 1 31 1 2 3316 260 24 0 1 24 0 31 24 0 24 0 1 24 0 2 18047 0 2 mcmkgf 11 3 某浅井油层深 950m 上覆岩层平均比重 2 3 岩石抗张强度 据该地区统计 2 30cmkgf 破裂压力梯度为 0 25试求该井破裂压力梯度 2 mcmkgf 解 根据统计的值 0 25可知 该地区发生水平裂缝的可能性大 mcmkgf 2 假定压裂液不滤失 则 sszz PHP 23 0 所以 v t v tZSF HPP 23 0 因此该井的破裂压力梯度为 2616 0 950 30 23 0 23 0 2 Hcmkgf HH P v tF 4 某油层深 1500m 地层渗透率 50md 孔隙度 25 地层原油粘度 2cp 地层流体压缩系 数 该区块地层破裂压力梯度 目前油层压力 160at 若at1107 4 mcmkgf 2 20 0 用在地层条件下粘度为 50cp 的压裂液 试求综合压裂液滤失系数 由实验得出该压裂 液的 min105 4 3 mC 解 假定形成垂直裂缝 且忽略 min yx h t 则有 ySF PP 2 2 1 SFy PP SSFSyy PPPP 2 1 min SSFE PPPP 2 1 min 故 2 1 SFSE PPPPP 由题知HPF kpacmkgfPHP S 700070 160150020 0 2 1 2 1 2 受压裂液粘度控制的为 1 C 2 1 3 1 104 5 a Pk C 式中 2 05 0 50mmdk 25 0 25 kPaPsmPacp a 7000 5050 12 min 10144 7 50 25 0 700005 0 104 5 3 2 1 3 1 mC 受地层流体压缩性控制的为 2 C 2 1 3 2 103 4 f kC PC min 10296 6 2 25 0 10705 0 7000103 4 3 2 1 6 3 m 式中 11071107 64 kPaatCf smPacp 22 具有选壁性的压裂液的为 3 C 3 C 4 105 minm 综合滤失系数为 min 1035 4 111 1 4 321 m CCC C 解 由题知 0 20 1500 300 at HPF 14000140160300 kPaatPPPPP SFSE 2 1 3 1 104 5 a Pk C min 10 1 10 50 25 0 1400005 0 104 5 3 2 1 3 m 2 1 3 2 103 4 f kC PC min 10592 12 2 25 0 10705 0 14000103 4 3 2 1 6 3 m 3 C 4 105 minm 综合滤失系数为 min 1059 4 111 1 4 321 m CCC C 13 5 某油层深 2500m 现从油管进行压裂 用豆冻酸作为压裂液 其稠度系数 2 1 2 流态指数 n 0 508 压裂液的重度 排量 2 221 0 mskgfk n 3 01 1 cmg 试求压裂时井口最高泵压 据统计该地区破裂梯度 min2 2 3 mmcmkgf 2 18 0 解 对于此压裂液可看作是非牛顿液 因此视粘度为 1 3 1 3 17 0 4 13 17 0 nnn a D Q n n k D