2015年中国石油大学石油工程概论在线考试

中国石油大学（北京）远程教育学院2015年春季

期末考试

《石油工程概论》

学习中心：_陕西靖边__ 姓名：__熊光磊_ 学号：__ 927246_

关于课程考试违规作弊的说明

1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。

2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。

3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。

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：井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。井身结构是钻井施工设计的基础。

⑴井身结构的组成及作用

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

⑵相关名词及术语

①.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完成时钻头所钻井的最后位置之间的距离。

②.套管深度：从转盘上平面到套管鞋的深度。

③.人工井底：钻井或试油时，在套管内留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离。

④.水泥塞：从完钻井底至人工井底的水泥柱。

⑶井身结构图

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。（15分）

答：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: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：（a）上冲程示意图、 (b)下冲程示意图

1-游动阀；2-活塞；3-衬管；4-固定阀

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？

水型分类法:

水型(water type) 石油工业内水型分类：苏林分类法将地下水的化学成分与其所处的自然环境条件联系起来，用不同的水型来表示不同的地质环境。按照苏林分

类法将天然水分成硫酸钠水型（Na

2SO

4

）、重碳酸钠水型（NaHCO

3

）氯化镁水型（MgCl

2

）、

氯化钙水型（CaCl

2

）四种。油田水主要为重碳酸钠(NaHCO3)和氯化钙(CaCl2)型。地面水则多为硫酸钠(Na2S04)型。

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。

⑴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。

⑵如何提高油田抽油泵泵效

①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。

②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ηλβ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。

③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。

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：从本学期学习石油工程概论，我才认识到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，下面就三大工程谈一下自己的认识。

一、对钻井工程的认识

钻井是石油工业的龙头，钻井工程是油气勘探开发的主要手段，钻井工程的实施对于油气勘探开发的成败起着决定性的作用。作为勘探开发的重要一环，合理的钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探成功率、发现油气田、提高产量、提高采收率，推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。

（一）石油钻井是指利用专业设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。

（二）从钻井发展过程来看，钻井方式主要有四种：人工掘井、人工冲击钻、机械顿钻、旋转钻。

（三）钻井施工工序主要包括：钻前施工、钻井施工、完井施工。

（四）钻井新技术主要包括：

1、定向井、水平井、大位移井技术

2、分枝井技术

3、深井、超深井、特超深井

4、深海钻井

5、欠平衡钻井技术

6、小井眼钻井技术

7、地质导向钻井技术

8、挠性连续管钻井技术

二、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油和人工举升采油。

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。

三、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、油藏动态分析方法等。主要包括以下几个方面：开发方案设计、水驱油理论基础、开发动态分析、油藏动态监测与调整。最后，石油作为一种重要的能源，可以说是现代经济的血液。我国是石油消费大国，同时又是世界排名第五的石油生产大国。石油工业作为一种基础工业，需要大量的技术人才。石油生产领域具有科技含量高、技术性强的特点。随着生产的发展和石油企业人员的不断更新，在石油生产管理与技术应用方面，将需要大量的具有较高科学文化素质和职业技能的高级技术应用型人才，所以我要学好石油工程各项技术，更好为我国油气田发展做出自己的贡献。