考研石油2025年油气田开发专项训练试卷（含答案）

考研石油2025年油气田开发专项训练试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.油气藏2.驱动类型3.采收率4.物质平衡方程5.产能方程二、填空题（每题1.5分，共15分）1.油气田开发方案设计的核心是确定合理的______和______。2.对于定压驱动油藏，原始油藏压力通常______饱和压力。3.井底流动压力低于饱和压力时，油相将______，导致产量下降，这种现象称为______。4.水驱开发中，为了保证油井正常生产，一般要求井底流压不低于______压力。5.分层开采技术可以实现______和______的目的。6.注水开发的目的是维持油藏压力，提高______采收率。7.Vogel产能方程是在______假设下推导的。8.化学驱提高采收率的机理主要包括______、______和改变相对渗透率等。9.递减率是描述油气井产量下降速度的指标，分为______递减和______递减。三、判断题（每题1分，共10分，正确的划“√”，错误的划“×”）1.所有油气藏都能自然驱动油气流向井底。（）2.油藏物质平衡方程只适用于封闭油藏。（）3.注气开发的目的是补充油藏中逸散的气体。（）4.原始油气藏储量等于原始油量加上原始气量。（）5.提高采收率的本质是增加油藏中可采油量的比例。（）6.水平井可以提高油井的绝对产量。（）7.套管柱的设计主要考虑其抗挤能力。（）8.裂缝性油藏的物质平衡分析需要考虑裂缝和基质之间的流体交换。（）9.油井的产量递减主要是由油藏压力下降引起的。（）10.油气田开发方案的经济评价是决定方案是否可行的唯一因素。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述影响油气采收率的因素。2.简述定温物质平衡方程与定压物质平衡方程的主要区别。3.简述注水开发中可能存在的问题。4.简述水力压裂改造油层的目的是什么。五、计算题（每题10分，共20分）1.某油藏为封闭油藏，原始油藏体积为500×10^4m³，原始含油饱和度为0.25，原始地层压力为30MPa，原始饱和压力为20MPa。在开发过程中，采出油量为200×10^4m³。假设油藏岩石和流体的压缩系数为常数，分别为0.0011MPa⁻¹和0.00004MPa⁻¹。试计算当前油藏压力（假设采出液中含油量保持不变，即B_o为常数）。**提示：可以使用简化物质平衡方程*2.某井采用Vogel方法预测产能，参数如下：流体密度差Δρ=0.1g/cm³，油粘度μ_o=3mPa·s，井径r_w=0.1m，地层渗透率k=1μD，井底表皮系数S=-0.5。试计算当井底流动压力为原始地层压力的0.8倍时，该井的产油能力（以Q_o表示，单位：m³/day）。假设流量系数C已知且为常数。六、论述题（10分）试论述提高采收率（EOR）技术的必要性和主要挑战。试卷答案一、名词解释1.油气藏：指储集层中，圈闭构造内含有一定数量且具有工业价值，并可被经济开采的石油、天然气或伴生水的天然地质储存空间。**解析思路：*定义油气藏需包含核心要素：储集层、圈闭构造、工业价值、可采、经济性。2.驱动类型：指促使油气从储集层流向井底的天然能量形式，主要包括原始驱动（天然气顶、溶解气驱、水驱）、人工驱动（注水、注气、化学驱等）。**解析思路：*区分天然能量和人工能量，列举主要类型。3.采收率：指油气田在特定开发方式和条件下，最终可采出的油气量占原始地质储量的百分比，是衡量油气田开发效果的关键指标。**解析思路：*抓住核心定义：最终可采量/原始地质储量。4.物质平衡方程：基于质量守恒定律，用于描述油气藏在生产过程中，由于流体流动和相态变化，储层中各组分质量（或体积）变化的数学表达式。**解析思路：*强调基础定律（质量守恒）、研究对象（储层）、描述内容（质量/体积变化）。5.产能方程：描述油气井产量与井底流动压力、地层参数（渗透率、表皮系数等）之间关系的数学方程，用于预测油井生产能力。**解析思路：*定义核心关系（产量与压力、参数关系），说明用途（预测产能）。二、填空题1.井网部署方式；产量预测方法**解析思路：*方案设计的两大核心环节，一是如何布井（几何形态），二是如何预测能采多少（数量）。2.高于**解析思路：*定压驱动（如气顶驱动）的核心特征是油藏压力基本保持不变或略微下降，而饱和压力是油水界面压力，两者关系固定。3.蒸发；溶解气驱**解析思路：*当井底压力低于饱和压力时，液相中的轻质组分（气）会从液相中分离出来，油变稀，流动性下降。主要机制是轻组分蒸发和溶解气驱的消失。4.地层破裂压力**解析思路：*注水时，若井底压力过低，水会进入油层，可能导致水锥或水窜。为保证油流，流压需维持在油层能承受的最低压力，即接近或等于破裂压力。5.分层开采；控制水窜**解析思路：*分层开采的核心目的是让不同层段分别受益。在多层合采时，水窜（水从高压层流向低压层井筒）是主要问题，分层技术能有效控制水窜。6.增加额外**解析思路：*注水主要目标是补充油藏因采出而减少的弹性能量（压力），维持压力水平，从而采出更多依靠弹性驱动的油，即提高“额外”可采储量。7.井底压力等于原始地层压力**解析思路：*Vogel方程是在一个理想化假设下推导的，即假设在原始地层压力下生产，此时流体密度和粘度等参数相对稳定，推导过程简化。8.破乳；降粘；改变相对渗透率**解析思路：*列举化学驱（聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱等）的主要作用机制，用于改善流变性（破乳、降粘）、降低界面张力（表面活性剂）或改变油水在孔隙中的分布（相对渗透率）。9.自然；人工**解析思路：*产量递减按驱动方式可分为自然递减（由油藏能量衰竭引起）和人工递减（如气锥、水锥等非油藏能量衰竭因素引起）。三、判断题1.×**解析思路：*并非所有油藏都有气顶或充足的溶解气，一些油藏可能需要人工注气或仅靠水驱。2.×**解析思路：*物质平衡原理适用于各种类型的油藏（封闭、半封闭、开放），只是方程形式和适用条件不同。3.√**解析思路：*注气开发的主要目的之一就是补充油藏中因采出石油而逸散掉的天然气，维持压力。4.√**解析思路：*原始地质储量是油藏中所有烃类（油、气）的总量，通常以体积计，包含油、气、水（体积换算后）。5.√**解析思路：*采收率的定义就是可采储量与原始储量的比率，反映开采效率。6.√**解析思路：*水平井可以极大增加井筒与油藏的接触面积，尤其对于薄油层或裂缝性油藏，能显著提高单井产量。7.×**解析思路：*套管柱不仅要抗挤（抵抗地层流体压力），还要抗拉（起下钻柱重量、温度应力等），有时还需考虑抗扭。8.√**解析思路：*裂缝性油藏由裂缝和基质构成，流体在两者之间通过裂缝孔道进行交换，影响物质平衡和压力动态。9.√**解析思路：*油井生产的核心驱动力是油藏压力，压力下降会导致流体密度增加、粘度相对增加、流动阻力增大，从而使产量下降。10.×**解析思路：*经济评价是重要因素，但并非唯一。方案还需满足技术可行性、环境可接受性、政策合规性等。四、简答题1.简述影响油气采收率的因素。*答：影响油气采收率的因素主要包括：（1）油藏地质因素：油藏类型、结构、储量规模、饱和度分布、岩石物性（孔隙度、渗透率）等；（2）流体性质：原油粘度、密度、组分、PVT特性、地层水性质等；（3）开发因素：开发方式选择（如注水、注气）、井网部署、生产管理（关井、提产量）、采油技术（如人工举升、EOR技术）等；（4）外部条件：埋藏深度、地温、地面设施、经济性等。**解析思路：*从地质、流体、开发、外部条件等多个维度进行分类回答，全面覆盖。2.简述定温物质平衡方程与定压物质平衡方程的主要区别。*答：主要区别在于假设条件不同及适用范围不同。（1）定温物质平衡方程假设在整个生产过程中油藏温度保持恒定。适用于：a.生产时间较短，温度变化不大；b.油藏初始温度较高，生产过程中受地温场影响小；c.水侵或气侵导致油藏温度变化不明显的情况。其方程形式相对简单。（2）定压物质平衡方程假设在整个生产过程中油藏压力保持恒定（或变化极小）。适用于：a.油藏存在较强的气顶，气顶体积较大且压缩性较低，能缓冲油藏压力下降；b.油藏原始压力较高，生产过程中压力下降有限；c.注气等人工维持压力的开发方式。其方程形式更为复杂，需考虑气顶体积变化和压缩性。**解析思路：*抓住核心假设（温度恒定vs压力恒定），说明假设对适用性的影响及方程复杂程度。3.简述注水开发中可能存在的问题。*答：注水开发中可能存在以下问题：（1）水窜：指注入水绕过油层进入井筒，导致含水率急剧上升，油井过早水淹，降低油井产量和最终采收率。（2）水淹：指水淹扩展到整个油层或大部分油层，油井完全被水淹，失去生产能力。（3）注水井过早水淹：注入水可能通过高渗层或通道流向注水井，导致注水井过早水淹，失去注水能力。（4）水质要求高：注入水需进行处理，避免含盐量过高、含有害物质（如硫化物、有机物）腐蚀设备或损害油层。（5）开发管理复杂：需要精确的水井和油井动态监测，进行分层开采和动态调整，管理难度大。（6）可能引起出砂：注水可能增加油层压力，对出砂油藏可能诱发或加剧出砂问题。**解析思路：*分点列出水驱开发的主要弊端和挑战，涵盖动态问题、工程问题和管理问题。4.简述水力压裂改造油层的目的是什么。*答：水力压裂改造油层的主要目的包括：（1）提高单井产量：通过在油层中形成人工裂缝，为油流提供新的高渗通道，降低油井生产阻力，显著提高油井产能。（2）恢复或改善油藏压力：对于压力衰竭严重的油藏，压裂注入的液体和支撑剂可以支撑地层孔隙压力，减缓压力下降。（3）沟通隔层或低渗层：打通层间物性差异造成的屏障，实现多层同步或有效开采。（4）改变油藏渗流模式：裂缝的引入改变了流体在油层中的渗流路径和方向，可能改变水锥或气锥的发展趋势。（5）用于EOR：作为化学驱、气驱等提高采收率技术的辅助手段，为注入剂（如聚合物、气体）创造渗流通道。**解析思路：*从增产、维持压力、沟通层系、改变渗流、辅助EOR等多个角度阐述压裂的目的。五、计算题1.某油藏为封闭油藏，原始油藏体积为500×10^4m³，原始含油饱和度为0.25，原始地层压力为30MPa，原始饱和压力为20MPa。在开发过程中，采出油量为200×10^4m³。假设油藏岩石和流体的压缩系数为常数，分别为0.0011MPa⁻¹和0.00004MPa⁻¹。试计算当前油藏压力（假设采出液中含油量保持不变，即B_o为常数）。*解：设当前油藏压力为P，当前含油饱和度为S_o。*原始油藏体积V_o=500×10^4m³*原始含油饱和度S_or=0.25*原始油藏压力P_or=30MPa*原始饱和压力P_b=20MPa*采出油量Nproduced=200×10^4m³*岩石压缩系数C_r=0.0011MPa⁻¹*流体压缩系数C_f=0.00004MPa⁻¹*根据物质平衡方程：(1-S_o/S_or)*V_o*(P-P_b)/(P_or-P_b)=Nproduced/B_o*假设B_o为常数，且忽略溶解气油比的变化，近似认为B_o=1（或视为常数，不影响压力计算趋势）。*代入数值：(1-S_o/0.25)*500×10^4*(P-20)/(30-20)=200×10^4*化简：(1-4*S_o)*(P-20)=8(1-4*S_o)*P-20*(1-4*S_o)=8(1-4*S_o)*P=8+20-80*S_o(1-4*S_o)*P=28-80*S_o*同时考虑岩石和流体的压缩性对压力变化的影响：P=P_or*[1-C_r*(P-P_or)]*[1+C_f*(P-P_or)]P=30*[1-0.0011*(P-30)]*[1+0.00004*(P-30)]P=30*(1-0.0011*P+0.033)*(1+0.00004*P-0.0012)P≈30*(1-0.0011*P)*(1-0.00016)P≈30*(1-0.0011*P-0.00016+0.00000011*P)P≈30*(0.99984-0.0011*P)P≈29.9952-0.033*P*整理得：P+0.033*P≈29.99521.033*P≈29.9952P≈29.9952/1.033P≈29.075MPa*（注：以上计算忽略了流体和岩石压缩系数乘积项及P_b的影响，得到近似值。更精确计算需联立油藏体积变化和流体体积变化方程，或使用迭代法。此处按简化公式计算。）*按简化公式计算：P=P_or-(Nproduced/V_o)*(P_or-P_b)/(1-S_o/S_or)P=30-(200×10^4/500×10^4)*(30-20)/(1-0.25/0.25)P=30-(0.4)*(10)/0.75P=30-4/0.75P=30-5.3333P≈24.67MPa**解析思路：*首选定温物质平衡方程进行计算。根据题目条件，假设B_o为常数简化计算。列出方程后，需考虑岩石和流体的压缩性对当前压力的影响，建立更精确的方程。此处提供两种计算思路：一是简化定温方程计算，二是考虑压缩性建立更精确方程（但解法较复杂）。根据题目“假设B_o为常数”，选择简化定温方程计算当前压力。注意单位统一。2.某井采用Vogel方法预测产能，参数如下：流体密度差Δρ=0.1g/cm³，油粘度μ_o=3mPa·s，井径r_w=0.1m，地层渗透率k=1μD，井底表皮系数S=-0.5。试计算当井底流动压力为原始地层压力的0.8倍时，该井的产油能力（以Q_o表示，单位：m³/day）。假设流量系数C已知且为常数。*解：Vogel产能方程为：Q_o=C*(P_o-Pwf)²*k/(μ_o*h*(ln(r_e/r_w)+S))其中，P_o为原始地层压力，Pwf为井底流动压力，k为渗透率，μ_o为油粘度，h为油层有效厚度，r_e为泄油半径，S为表皮系数，C为流量系数。*已知Pwf=0.8*P_o，所以P_o-Pwf=P_o-0.8*P_o=0.2*P_o。*将已知参数代入方程：Q_o=C*(0.2*P_o)²*1μD/(3mPa·s*h*(ln(r_e/r_w)+(-0.5)))*注意单位换算：*渗透率k=1μD=1*10⁻⁸m²*粘度μ_o=3mPa·s=3*10⁻³Pa·s*r_w=0.1m*代入换算后的参数：Q_o=C*(0.2*P_o)²*1*10⁻⁸m²/(3*10⁻³Pa·s*h*(ln(r_e/0.1)-0.5))*化简：Q_o=C*0.04*P_o²*10⁻⁸/(3*10⁻³*h*ln(r_e/0.1)*0.5)Q_o=C*0.04*P_o²*10⁻⁸/(1.5*10⁻³*h*ln(r_e/0.1))Q_o=C*8*P_o²*10⁻⁶/(3*h*ln(r_e/0.1))*由于题目未给出h和r_e的具体数值，最终结果中仍包含C、P_o、h、r_e。**解析思路：*直接应用Vogel产能方程。关键在于代入正确参数和单位（特别是渗透率、粘度）。将Pwf与P_o的关系代入方程，化简表达式。注意题目中C为已知常数，但未给出具体数值，故结果中保留C。同样，泄油半径r_e和油层厚度h未给出，结果中保留这两个变量。六、论述题试论述提高采收率（EOR）技术的必要性和主要挑战。*答：提高采收率（EOR）技术的应用具有极大的必要性，主要体现在以下几个方面：1.资源保障需求：全球油气资源日益减少，常规油气田可采储量趋于枯竭，为了满足持续增长的能源需求，必须动用非常规油气资源以及提高常规油田的采收率，EOR是实现这一目标的关键技术途径。2.经济效益驱动