1、采油工程综合复习资料 一、名词解释 1油井流入动态 指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。 2吸水指数 表示（每米厚度油层）单位注水压差下的日注水量，它的大小表示油层吸水能力的好坏。 3蜡的初始结晶温度 当温度降低到某一值时，原油中溶解的蜡便开始析出，蜡开始析出的温度称为蜡的初始结晶温度。 4气举采油法 气举采油是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的密度小以及气体膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。 5等 值扭矩 用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变
2、化的扭矩的等值扭矩。 6气液滑脱现象 在气液两相流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象叫气液滑脱现象。 7扭矩因数 悬点载荷在曲柄上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 8配注误差 指配注量与实际注入量的差值与配注量比值的百分数。 9 填砂 裂缝的导流能力 在油层条件下，裂缝宽度与填砂裂缝渗透率的乘积，常用 FRCD表示。 10气举启动压力 气举井启动过程中的最大井口注气压力。 11采油指数 是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积与产量之间的关系的综合指标。其数值等于单位生产压差下的油井产油量。 12注水指示曲线 稳定流动条件下，注入压力与注水量之间的关系曲线。 1
3、3冲程损失 由于抽油杆和油管在交变载荷作用下发生弹性伸缩，而引起的深井泵柱塞实际 行程 与光杆冲程的差值。 14 余隙比 余隙体积与泵上冲程活塞让出的体积之比。 15流动效率 所 谓油井的流动效率是指该井的理想生产压差与实际生产压差之比。 16 酸的有效作用距离 酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。 17面容 比 岩石反应表面积与酸液体积之比 二、填空题 1 自喷井井筒气液两相管流过程中可能出现的流型有 （ 1） 纯液流 、（ 2） 泡流 、（ 3） 段塞流 、（ 4） 环状流 和（ 5） 雾流 。 2气举采油法根据其供气方式的不同可分为 （ 6） 连续气举 和（ 7） 间歇气举 两种类
4、型。 3表皮系数 S 与流动效率 FE 的关系判断： S0 时， FE（ 8） 1。 (， =， ) 4抽油机型号 CYJ3 1.2 7HB 中，“ 3”代表（ 11） 悬点最大载荷 30kN ，“ 1.2”代表（ 12）最大冲程长度 1.2m ，“ 7”代表（ 13） 减速箱输出轴最大耐扭 7kN.m 和“ B”代表（ 14） 曲柄平衡 。 5常规有杆抽油泵的组成包括（ 15） 泵工作筒 、（ 16） 泵活塞 和（ 17） 固定阀和游动阀 三部分。 6我国研究地层分层吸水能力的方法主要有两大类，一类是（ 18） 测定注水井的吸水剖面 ，另一类是（ 19） 在注水过程中直接进行分层测试 。 7
5、影响酸岩复相反应速度的因素有（ 20） 酸的类型 、（ 21） 酸液流速 、（ 22） 面容比 、（ 23） 酸液浓度 和（ 24） 温度 。 8为了获得好的压裂效果对支撑剂的性能要求包括（ 25） 强度 、（ 26） 粒径分布 、（ 27） 类型 和（ 28） 嵌入性 等。 9测量油井动液面深度的仪器为（ 29） 回声仪 ，测量抽油机井地面示功图的仪器为（ 30） 示功仪 。 10 目前常用的防砂方法主要有 (31) 机械防砂 和 (32) 化学防砂 两大类。 11根据压裂过程中作用不同 ， 压裂液可分为（ 33） 前置液 、（ 34） 、 携砂液 、（ 35） 顶替液 。 12 抽油机悬点
6、所承受的动载荷包括（ 36） 惯性载荷 、（ 37） 振动载荷 和摩擦载荷等。 13 压裂液滤失于地层主要受三种机理的控制：（ 38） 压裂液粘度 、 （ 39） 岩石和流体的压缩性 和（ 40） 压裂液的造壁性 。 14自喷井生产过程中，原油由地层流至地面分离器一般要经过的四个基本流动过程是 （ 41） 油层中的渗流 、（ 42） 井筒内的垂直管流 、（ 43） 咀流 和（ 44） 地面的水平 (倾斜 )管流 。 15目前常用的采油方式主要包括 （ 45） 抽油机 、（ 46） 电潜泵 、（ 47） 螺杆泵 、（ 48） 水力泵 （ 49） 自喷 。 16常规注入水水质处理措施包括 （ 50
7、） 沉淀 、（ 51） 过滤 、 （ 52） 杀菌 、（ 53） 脱氧 、（ 54） 曝晒 。 17根据化学剂对油层和水层的堵塞作用而实施的化学堵水可分为 （ 55） 选择性堵水 ，和（ 56） 非选择性堵水 。 18压裂形成的裂缝有两类： （ 57） 垂直裂缝 和（ 58） 水平裂缝 。 19影响酸岩复相反应速度的因素有 （ 59） 酸的类型 、（ 60） 酸液流速 、（ 61） 面容比 、（ 62） 酸液浓度 等。 三、简答题 1 简述常规有杆泵抽油工作原理。 答： 1)上冲程：抽油杆柱带着柱塞向上运动。活塞上的游动凡尔受管内液柱压力而关闭。此时，泵内 (柱塞下面的 )压力降低，固定凡尔在
8、环形空间液柱压力 (沉没压力 )与泵内压力之差的作用下被打开。如果油管内已充满液体，在井口将排出相当于 柱塞冲程长度的一段液体。 2)下冲程：抽油杆柱带着柱塞向下运动。固定凡尔一开始就关闭，泵内压力增高到大于柱塞以上液柱压力时，游动凡尔被顶开，柱塞下部的液体通过游动凡尔进入柱塞上部，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。 2 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。 （ 1）裂缝导流能力越高，增产倍数越高； （ 2） 造缝越长，增产倍数越高； （ 3）以横坐标 0.4 为界：左边要提高增产倍数，应以增加裂缝导流能
9、力为主；右边要提高增产倍数，应增加缝的长度。 （在低渗油藏中，增加裂缝长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。因为对低渗油层容易得到高的导流能力，要提高增产倍数，应以加大裂缝长度为主，这是当前在压裂特低渗透层时，强调增加裂缝长度的依据。而对高渗地层正好相反，应以增加导流能力为主。） 3根据注水指示曲线左移、右移、平行上移、平行下移时的变化情况说明地层生产条件的变化。 曲线左移、斜率变大，吸水能力下降 曲线右移、斜率变小， 吸水能力增强 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，油层压力下降 4.分析油井清砂所 用各种清 砂方 法 的特点。 通 常采用的清砂方法有两种：
10、冲砂：通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速流体冲散砂堵，由循环上返的液体将砂粒带到地面，以解除油水井砂堵的工艺措施，是目前广泛应用的清砂方法。 捞砂：用钢丝绳向井内下入专门的捞砂工具 捞砂筒，将井底积存的砂粒捞到地面上来的方法。一般适用于砂堵不严重、井浅、油层压力低或有漏失层等无法建立循 环的油井。 5分析气液混合物在垂直管中的流动型态的变 化特征。 （ 1）原油从油层流入井底后，当井底流压大于饱和压力时，单液相从井底流压为起始压力向上流动 纯液流； （ 2） 在井筒中从低于饱和压力的深度起，溶解气开始从油中分离出来，这时，由于气量少，压力高，气体都以小气泡分散在液相中，气泡直径相对于油管直
11、径要小很多。这 种结构的混合物的流动称为泡流。 (3)当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，在井筒内将形成一段油一段气的结构。这种结构的混合 物的流动称为段塞流。 （ 4）随着混合物继续向上流动，压力不断下 降，气相体积继续增大，泡弹状的气泡不断加长，逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构 ，这种流动称为环流。 （ 5） 如果压力下降使气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，此时，绝大部分油都以小油滴分散在气流中，这 种流动结构称为雾流。 6简述造成油气层
12、损害的主要损害机理。 (1)外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害 。 (2)外来流体与储层流体矿物不配伍造成的损害。 (3)毛细现象造成的损害。 (4)固相颗粒堵塞引起的损害。 7简述影 响深井泵泵效的因素及提高泵效的措施。 答：影响深井泵泵效的因素有： 1）抽油杆和油管的弹性伸缩； 2）气体和充不满的影响； 3）漏失影响； 4）体积系数变化的影响。 采取的措施有： 1）加强注水，提高地层能量； 2）选择合理的工作制度，使泵的工作能力与油层生产能力相适应； 3）使用油管锚减少冲程损失； 4）合理利用气体能量及减少气体影响； 5）降低漏失量，减少漏失的影响。 8简述压裂过程中压裂液的任务。 前
13、置液 它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。有 时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂 (粒径 100 140 目，砂比 10左右 )以堵塞地 层中的微隙，减少液体的滤失。 携砂液 它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分比例很大。携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携带比重很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液 (如冻 胶等 )。 顶替液 中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入
14、裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒 沉砂。 9为什么砂岩地层的酸处理不单独使用氢氟酸？ 答：从砂岩矿物组成和溶解度可以看到，对砂岩地层仅仅使用盐酸是达不到处理目的的，一般都用盐酸和氢氟酸混合的土酸作为处理液，盐酸的作用除了溶解碳酸盐类矿物，使 HF 进入地层深处外，还可以使酸液保持一定的 pH 值，不致于产生沉淀物，其酸化原理如下： 依靠土酸液中的盐酸成分溶蚀碳酸盐类物质，并维持较低的 pH 值，依靠氢氟酸成分溶 蚀泥质成分和部分石英颗粒，从而达到清除井壁的泥饼及地层中的粘土堵 塞，恢复和增加近井地带的渗透率的目的。 10写 出三种完井方式 ， 并简要说明各自的特点。 裸眼完井、 套管射孔完井
15、 和 割缝衬管完井。 裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，不会因井底结构而产生油气流向井底的附加渗流阻力，这种井称为水动力学完善井，其产能较高，完善程度高。裸眼完井方式的缺点是：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化或压裂。 套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。其缺点是出油面积小、 完善程度较差，对井深和射孔深度要求严格，固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。 割缝衬管完井方式是当前主要
16、的完井方式之一。它既起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒，同时在一定程度上起到防砂的作用。由于这种完井方式的工艺简单，操作方便，成本低，故而在一些出砂不严重的中粗砂粒油层中不乏使用，特别在水平井中使用较普遍。 11 电潜泵采油装置主要由哪几部分组成？并说明其工作原理 。 电 潜泵采油装置主要由三部分组成。 井下机组部分：潜油电机、保护器、分离器和多级离心泵。 电力传输部分：潜油电缆。 地面控制部分：控制屏、变压器和接线盒。 电力由潜油电缆传输到井下潜油电机，电机带动潜油多级离心泵旋转，当充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，
17、使压力和速度同时增加，并经导轮的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增加，逐级叠加后就获得一定的扬程 ，将井液举升到地面。 12 试比较常规有杆抽油系统所用的杆式泵与管式泵的异同点及其各自的适用范围。 答：基本组成相同：主要由工作筒（外筒和衬套）、柱塞及游动阀（排出阀） 和固定阀（吸入阀）组成。按照抽油泵在油管中的固定方式，抽油泵可分为管式泵和杆式泵。 管式泵的结构简单、成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。 杆式泵检泵方便，但结构复杂，制造成本高，在相同油管
18、直径下允许下入的泵径比管式泵小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。 13 作 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，标出该油井生产时的协调点及地层渗流和油管中多相管流造成的压力损失。 其作图 步骤如下： 1）根据已知数据绘制 IPR 曲线（图中的曲线 A） 2）根据已知产量在油井流入动态曲线即 IPR 曲线的横轴上取 Q值，找出相应得井底流压 Pr； 3）由 Q 及 Pf值，按垂直管流计算出与之对应 的 油压值 Pt，得出 QPt 曲线（图中的曲线 B）； 4）当油嘴直径 d 一定时，利用油嘴的 QPt 线性关系，每个油嘴产量 Q 对应一个油压，将这些点连接
19、起来即为直线 G，这是嘴流曲线。直线 G 与油管曲线 B 相交于 C 点（协调点）。从 C 点画一垂直线交横轴于 Q，交 A 曲线于 E，产量 Q 即为在此油嘴直径下的油井产量。对应于 E 的井底流压即为举升此 产量所需的管鞋压力，对应于点 C 的油压，即为举升至油嘴的剩余压力（油压）。 图中 A 表示油井流入动态曲线； B 表示油管流动曲线； d 表示油嘴流动曲线； Ps Pf 表示油层流动所消耗的压力； Pf Pt 表示在油管垂直管流中所消耗的压力； Pt表示井口油压。 14.在酸压中提高活性酸有效作用距离的措施有哪些？ 答：在酸压中提高活性酸有效作用距离的措施有： （ 1）采用泡沫酸、乳
20、化酸或胶化酸等以减少氢离子传质系数； （ 2）采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度； （ 3）适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝中的能力。 15.影响油井结蜡的因素是什么？ 1)原油的性质及含蜡量 2)原油中的胶质、沥青质 3)压力和溶解气 4)原油中的水和机械杂质 5)液流速度、管壁粗糙度及表面性质 16试述砂岩地层土酸处理的基本原理 答案同 9为什么砂岩地层的酸处理不单独使用氢氟酸？ 17试述影响注水地层吸水能力的因素及其改善措施。 答：影响因素： (1)与注水井井下作业及注水井管理操作等有关的因素 (2)与水质有关的因素 (3)组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀 (4)注水井地层
21、压力上升 改善的措施 (1)加强注水井日常管理 (2)压裂增注 (3)酸化增注 (4)粘土防膨 18影响酸岩复相反应速度的因素有哪些？ 酸的类型、酸液粘度、酸液流速、面容比、酸液浓度、温度、压力、岩石的化学组分和物理化学性质等方面 四、综合分析题 1画出并分析有杆泵排出部分漏失影响的典型示功图特征。 答 ：排出部分的漏失示功图如图所示。 上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经排出部分的不严密处 (凡尔及柱塞与衬套的间隙 )漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力的减小而增大。由于 漏失到柱塞下面的液体有向上的“顶托”作用，所以悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢
22、 (图 3-32)。随着悬点运动的加快，“顶托”作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷 (图3-32中的 B 点 )。 当柱塞继续上行到后半冲程时，因活塞上行速度又逐渐减慢。在柱塞速度小于漏失速度瞬间 (C )点，又出现了漏失液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载。到 上死点时悬点载荷已降至 C 点。 由于排出部分漏失的影响，吸入凡尔在 B 点才打开，滞后了 B 这样一段柱塞行程；而在接近上冲程时又在 C 点提前关闭。这样柱塞的有效吸入行程CBSpu ， 在此情况下的泵效 SCB / 。 当漏失量很大时，由于漏失液体对柱塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于
23、最大载荷，如图 3-32 CA 所示，吸入凡尔始终是关闭的，泵的排量等于零。 2绘制并分析深井泵吸入部分漏失时的典型示功图 图 3-32 泵排出部分漏失 答： 深井泵吸入部分漏失时的典型示功图如图所示： 下冲程开始后，由于吸入凡尔漏失使泵内压力不能及时提高，而延缓了卸载过程 (图中的 DC 线 )。同时，也使排出凡尔不能及时打开。 当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将排出凡尔打开而卸去液柱载荷。下冲程后半冲程中因柱塞速度减小，当小 于漏失速度时，泵内压力降低使排出凡尔提前关闭 (A 点 )，悬点提前加载。到达下死点时，悬点载荷已增加到 A 。 由于吸入部分的漏失而造成排出凡
24、尔打开滞后 ( D )和提前关闭 ( AA )，活塞 的有效排出冲程 ADSped 。这种情冲下的泵效 SAD / 。 3. 储层敏感性评价有哪几种？简述 各自的试验目的。 油气层敏感性评价实验有速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏评价实验，以及钻井完井液损害评价实验等。 1) 速敏评价实验目的在于： 找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流速，以及找出由于速敏引起的油气层损害程度； 为以下的水敏、盐敏、碱敏和酸敏等实验确定合理的实验流速提供依据，一般来说，其它各类评价实验的实验流速为速敏实验求出的临界流速的0.8 倍，因此速敏评价实验先于其它实验； 为确定合理的注采速度提供科学依据。 2)水
25、敏实验的目的是了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程 ，找出发生水敏的条件及水敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。 3)盐敏评价实验的目的是找出渗透率明显下降的临界矿化度，以及由盐敏引起的油气层损害程度。 4)碱敏评价实验的目的是找出碱敏发生的条件，主要是临界 pH 值，以及由碱敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。 5)酸敏评价实验目的是研究各种酸液的酸敏程度，其本质是研究酸液与油气层的配伍性，为油气层基质酸化时确定合理的酸液配方提供依据。 图 3-33 吸入凡尔漏失 4绘制并分析有气体影响时的典型示功图。 有 明显气体影响的典型示功图如图所示。 由于在下冲
26、程末余隙内还残存一定数量的溶解气和压缩气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，使吸入凡尔打开滞后 (B 点 )，加载变慢。余隙越大，残存的气量越多，泵口压力越低，则吸入凡尔打开滞后得越多，即 B 线越长。 下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出凡尔滞后打开 (D 点 )，卸载变慢 ( DC )。泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则 D 线越长，示功图的“刀把 ”越明显。 5绘出考虑惯性载荷后的理论示功图，并加以解释 (标明相应的物理量及特征点的意义 )。 答：考虑惯性载荷后的理论示功图如图所示 考虑惯性载荷时，是把惯性载荷叠加在静载荷上。如不考虑抽油杆柱和液柱的弹性对它们在光杆上引起的惯性载荷的影响，则作用在悬点上的惯性载荷的变化规律与悬点加速度的变化规律是一致的。在上冲程中，前半冲程有一个由大变小的向下作用的惯性载荷 (增加悬点载荷 )；后半冲程 作用在悬点上的有一个由小变大的向上的惯性载荷 (减小悬点载荷 )。在下冲程中，前半冲程作用在悬点的有一个由大变小的向上的惯性载荷 (减小悬点载荷 )；后半冲程则是一个由小变大的向下作用 (增加悬点载荷 )的惯性载荷。因此，由于惯性载荷的影响使静载荷的理论示功图的平行四边形 ABCD被 扭歪成 ABCD 。如图 3-29所示。 图 3-30 有气体影响的示功图
