采油工程在线考试题及答案

中国石油大学（北京）远程教育学院

期末考试

《采油工程》

学习中心：_______ 姓名：_李兵_ 学号：__936203__

二、基础题（60分）

1、概念题（6题，每题5分，共30分）

①采油指数:

单位生产压差下的日产油量称为采油指数，即油井日产油量除以井底压力差，所得的商叫采油指数。是一个反映油层性质，厚度，流体参数，完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标，采油指数等于单位生产压差的油井日产油量，它是表示油井产能大小的重要参数。

②IPR曲线

表示产量与流压关系的曲线称为流入动态曲线，简称IPR曲线，又称指示曲线。就单井而言，IPR曲线是油气层工作特性的综合反映，因此它既是确定油气井合理工作方式的主要依据，又是分析油气井动态的基础。

③自喷采油

油田开发早期，油井依靠油层天然能量将油从井底连续举升到地面的采油方式。

④冲程：

发动机的活塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离称为一个冲程。

⑤酸化压裂

用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。酸化压裂主要用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井。

⑥吸水剖面：

指的是水井各个层位对于注入水的分配比例，也是应用于调剖堵水，防止水窜，提高注入水在各个层位的波及系数，提高油层的驱油效率，从而提高采收率。2、问答题（3题，每题10分，共30分）

①什么叫泵效，影响泵效的主要因素是什么？

答：泵的实际排量与理论排量之比的百分数叫泵效。

影响泵效的因素有三个方面：（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。如参数过大，理论排量远远大于油层供液能力，造成供不应求，泵效自然很低。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。

②气举采油与自喷采油的相同点及不同点是什么？

答：相同点：都是依靠气体的膨胀能举升原油，实现举升的目的；不同点：自喷采油依靠的是油藏能量，气举采油依靠的是人工注入高压气体能量。

③悬点动载荷和静载荷主要包括哪几部分？

答：静载荷包括：抽油杆柱载荷、作用在柱塞上的液柱载荷、沉没压力（泵口压力）、井口回压。

动载荷包括：惯性载荷（忽略杆液弹性影响）、振动载荷。

三、课程设计（40分）

1、给定的基础参数

每个同学不同的关键参数

井深：2000+学号末两位×10，单位是m

例如: 学号为923512，则井深=2000+12×10=2120m。

油藏压力：井深/100，单位是MPa

例如：井深为2120m，则油藏压力=2120/100=

2、每个同学相同的参数

油管内径：59mm 油层温度：70℃

恒温层温度：16℃地面脱气油粘度：30m

油相对密度：水相对密度：

油饱和压力：10MPa 含水率：

套压：油压：1MPa

生产气油比：50m3/m3 测试产液量：40t/d

测试井底流压：15MPa 抽油机型号：CYJ10353HB

电机额定功率：37KW 配产液量：50t/d

管式泵径：56mm 冲程：3m

冲次；6rpm 沉没压力：3MPa

抽油杆：D级杆，杆径19mm，抽油杆质量密度m

3、要求

计算过程中涉及到与学号相关参数公式中有代入数值的显示，以便查看是否应用的正确参数。

4、设计内容及评分标准

①画IPR 曲线（20分）

1）采液指数计算；

2）画出IPR 曲线；

3）利用IPR 曲线，由给定的配产量计算对应的井底流压。

答：1）采液指数

因b wftest p p ≥则采液指数wftest test

p p q j -=

p =(2000+3×10)/100= Mpa

wftest p =15Mpa b p =10 Mpa test q =40t/d

j=40/=(d ·Mpa)

2）IPR 曲线

首先确定饱和压力Pb 下的产液量，为油水两相流量大产液量

q b =j(p —b p )=×（—10）=b

若0＜q t ＜q b 则

P wf =p —q t /j

令q t =10t 则P wf =

令q t =20t 则P wf = Mpa

令q t =30t 则P wf = Mpa

令q t =50t 则P wf =

3)流压计算

根据IPR 曲线，给定产量50t/d 时对应流压为

②采油工程参数计算 （10分）

若下泵深度为1500米，杆柱设计采用单级杆，其基本参数已给出，计算悬点最大、最小载荷。 答：)1(17902max l

r SN W l W r W P r ++'+'= )1(17902'

min l r SN W W P r r --= g L f W l s r r )(ρρ-='

'l W = f r L （s ρ—l ρ）g

'

l W = f p L l ρg

式中：'r W ——杆柱在液体中的重力，N ；

'l W ——油管中液体的重力（忽略杆空间），N ； r W ——杆柱在空气中的重力，N ；

f r ——抽油杆横截面积，m 2；

L ——抽油杆杆长，m ；

s ρ——抽油杆密度，kg/m 3；

l ρ——液体密度，kg/m 3；

p f ——活塞截面积，m 2

； N ——冲次，rpm ；

S ——光杆冲程，m ；

l

r ——曲柄滑块系数，为了计算方便，设为； g ——重力加速度，N/kg ；

根据以上公式计算

p f =∏/4××=

f r =∏/4××=

l ρ=800×（1—40%）+1000×40%=880kg/m 3

s ρ==8214kg/m 3

'

r W = f r L s ρg=1500××=33810N

'r W = f r L （s ρ—l ρ）g =×1500×(8214—880) ×= '

l W = f p L l ρg =×1500×880×=

)1(17902max l r SN W l W r W P r ++'+'= =++（33810×3×6×6/1790）×（1+）

=

)1(17902'

min l r SN W W P r r --= =—（33180×3×6×6/1790）×（1—）

=

③抽油机校核计算（10分）

说明给定抽油机型号的参数，计算设计中产生的最大扭矩和理论需要电机功率，并与给定抽油机型号参数进行对比，判断此抽油机是否满足生产要求。

答：CYJ:抽油机，10：悬点负荷100KN 的1/10，3：冲程3米，53：减速器扭矩为53KN ·m ，H ：圆弧齿轮，B ：曲柄平衡。

最大扭矩

Mmax=180S0+&（Pmax —Pmin ）

=1800×3+×3×—

=·m

电动机功率

Nt=1000Mmax ×n/14388=1000××6/14388=

给出的抽油机CYJ10353HB 最大扭矩为53N ·m ，大于本井生产最大扭矩·m ；给出电机额定功率为37KW ，大于本井所需，因此给出抽油机、电机满足该井生

产需求。

·m 给出电机额定功率为37KW ，大于本井所需，因此给出抽油机、电机满足该井生产需求。

5、课程设计相关理论和方法

本次采油工程课程设计的主要内容是进行有杆抽油生产系统设计，通过设计计算，让学生了解有杆抽油生产系统的组成、设计原理及设计思路。

(1) 油井流入动态计算

Petrobras 方法计算综合IPR 曲线的实质是按含水率取纯油IPR 曲线和水IPR 曲线的加权平均值。

1）采液指数计算

已知一个测试点；wftest p 、test q 和饱和压力b p 及油藏压力p 。

如果b wftest p p ≥则采液指数wftest test

p p q j -=

如果b wftest p p <则需要用气液两相采液指数公式。

2）求某一产量 t q 下的流压wf p

首先确定饱和压力b p 下的产液量，为油水两相流量大产液量

)(b b p p j q -=

若b t q q <<0则

j q p p t

wf -=

若b t q q >则所求井底压力要低于饱和压力，需要气液两相渗流计算公式。 给出多组产液量和井底压力，即可画出IPR 曲线，也可求出某产液量下对应的井底压力。

(2)采油工程参数计算

悬点最大、最小载荷的计算公式可以用下面公式：

)1(17902max l

r SN W l W r W P r ++'+'=

)1(17902'

min l r SN W W P r r --= g L f W l s r r )(ρρ-='

g L f W l p l ρ='

gL f W s r r ρ=

式中：'

r W ——杆柱在液体中的重力，N ；

'l W ——油管中液体的重力（忽略杆空间），N ；

r W ——杆柱在空气中的重力，N ；

f r ——抽油杆横截面积，m 2；

L ——抽油杆杆长，m ； s ρ——抽油杆密度，kg/m 3；

l ρ——液体密度，kg/m 3，为了计算方便，这里取油相密度；

p f ——活塞截面积，m 2

； N ——冲次，rpm ；

S ——光杆冲程，m ；

l

r ——曲柄滑块系数，为了计算方便，设为； g ——重力加速度，N/kg ；

(3)抽油机校核

1）最大扭矩计算公式

)(202.01800min max max P P S S M -+=

式中：m ax M ——最大扭矩，N ·m ；

m ax P ——悬点最大载荷，N ；

m in P ——悬点最小载荷，N ；

S ——冲程，m 。

2）电动机功率计算，

14388

1000max n M N t ?= 式中：N t ——需要的电动机功率，W ；

n ——冲数，rpm ；

如果计算的最大扭矩超过抽油机所配减速箱允许的最大扭矩或计算电动机功率超过电动机额定功率则需改变抽油参数（fp ，s ，N 及L ）重新进行设计计算。

四、总体要求

基础题和课程设计都放在一个文本中提交。

特别注意事项：

课程设计中需要根据学号进行计算，若计算参数没有用由自己学号得到的值，则整个试卷认定为抄袭，无论基础题对与不对，总成绩计为不及格。