采油工程考试重点.docx

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采油工程考试重点

第一章油井流入动态与井筒多相流计算

油井流入动态：

油井产量与井底流动压力的关系。

油井流入动态曲线（IPR曲线）：

表示产量与井底流压关系的曲线，简称IPR曲线。

供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：

单相流动时，油层物性及流体性质基本不随压力变化，产量公式可表示为:

采油（液）指数：

单位生产压差下油井产油（液）量，反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。

注意事项：

对于单相液体流动的直线型IPR曲线，采油指数可定义为产油量与生产压差之比，或者单位生产压差下的油井产油量；也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值，或油井IPR曲线斜率的负倒数。

对于非直线型IPR曲线，由于其斜率不是定值，按上述几种定义所求得的采油指数则不同。

所以，对于具有非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数时，应该说明相应的流动压力，不能简单地用某一流压下的采油指数来直接推算不同流压下的产量。

二、油气两相渗流时的流入动态

Vogel方法（1968）

①假设条件：

a.圆形封闭油藏，油井位于中心；溶解气驱油藏。

b.均质油层，含水饱和度恒定；

c.忽略重力影响；

d.忽略岩石和水的压缩性；

e.油、气组成及平衡不变；

f.油、气两相的压力相同；

g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱气原油流量相同。

②Vogel方程

Vogel曲线

③利用Vogel方程绘制IPR曲线的步骤

◆已知地层压力和一个工作点：

b.给定不同流压，计算相应的产量：

c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。

◆油藏压力未知，已知两个工作点

a.油藏平均压力的确定

c.给定不同流压，计算相应的产量

d.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线

④Vogel曲线与数值模拟IPR曲线的对比

a.按Vogel方程计算的IPR曲线，最大误差出现在用小生产压差下的测试资料来预测最大产量。

一般，误差低于5％。

虽然，随着采出程度的增加，到开采末期误差上升到20％，但其绝对值却很小。

b.如果用测试点的资料按直线外推时，最大误差可达70～80％，只是在开采末期约30%。

C.采出程度N对油井流入动态影响大，而kh/μ、B0、k、S0等参数对其影响不大。

油水井的非完善性：

◆打开性质不完善；如射孔完成

◆打开程度不完善；如未全部钻穿油层

◆打开程度和打开性质双重不完善

◆油层受到损害

◆酸化、压裂等措施

油井的流动效率（FE）：

油井的理想生产压差与实际生产压差之比。

五、多层油藏油井流入动态

（1）多油层油井流入动态—迭加型IPR

（2）含水油井流入动态

第二章自喷与气举采油

气举定义：

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。

适用条件：

高产量的深井；气油（液）比高的油井；定向井和水平井等。

优点：

井口和井下设备比较简单

缺点：

①必须有足够的气源；②需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；③一次性投资较大；④系统效率较低。

向井筒周期性地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体。

主要用于油层供给能力差，产量低的油井。

连续气举

将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体。

适应于供液能力较好、产量较高的油井。

间歇气举

气举分类（按注气方式分）

气举阀的作用：

逐步降低启动压力和排除油套环形空间的液体。

气举阀实质：

一种用于井下的压力调节器

气举阀的分类：

开始装置、半闭式装置、闭式装置及箱式装置。

开式装置仅限于连续气举，而后三种装置既可用于连续气举，也可用于间歇气举。

第三章常规有杆泵采油

管式泵：

外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。

杆式泵：

整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度（下泵深度）上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。

管式泵特点：

结构简单、成本低，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。

杆式泵特点：

结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。

杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。

（注：

对以上内容，考题为管式泵与杆式泵的区别及各自优缺点。

）

二、泵的工作原理

（一）泵的抽汲过程

1）上冲程

抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力和自重作用而关闭。

泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力（沉没压力）与泵内压力之差的作用下被打开。

泵内吸入液体、井口排出液体。

泵吸入的条件：

泵内压力（吸入压力）低于沉没压力。

2）下冲程

柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。

泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。

柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。

泵排出的条件：

泵内压力（排出压力）高于柱塞以上的液柱压力。

光杆冲程：

光杆从上死点到下死点的距离。

抽油机悬点载荷计算

（一）悬点所承受的载荷

1.静载荷

包括：

抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响

2.动载荷（惯性载荷、振动载荷、摩擦载荷）

上冲程:

前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向下，从而增加悬点载荷；后半冲程中加速度为负，即加速度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷。

下冲程:

与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。

悬点最大和最小载荷

1.计算悬点最大载荷和最小载荷的一般公式

最大载荷发生在上冲程，最小载荷发生在下冲程，其值为：

在下泵深度及沉没度不很大，井口回压及冲数不高的稀油直井内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略Pv、F、Pi、Ph及液柱惯性载荷，则：

计算悬点最大载荷的其它公式

一般井深及低冲数油井

简谐运动、杆柱和液柱惯性载荷

简谐运动、杆柱惯性载荷

简谐运动、杆柱和液柱惯性载荷

抽油机平衡原理

在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等的正功。

平衡方式

1.气动平衡：

（1）气包内的气体压缩与膨胀

（2）多用于大型抽油机；

（3）节约钢材；

（4）改善抽油机受力状况；

（5）加工质量要求高（如气包的密封性等）。

2.机械平衡

游梁平衡：

游梁尾部加平衡重；

曲柄平衡（旋转平衡）：

平衡块加在曲柄上；

复合平衡（混合平衡）：

游梁尾部和曲柄上都有平衡重。

抽油机平衡检验方法

1）测量驴头上、下冲程的时间

平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。

如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。

2）测量上、下冲程中的电流

平衡条件下上、下冲程的电流峰值相等。

如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值，说明平衡不够。

水力功率：

在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率。

光杆功率：

通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率。

泵效：

在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。

（1）抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩

影响泵效的因素

（2）气体和充不满的影响

（3）漏失影响

（4）体积系数的影响

泵的充满程度

气锁：

抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，吸入和排出阀无法打开，出现抽不出油的现象。

充满系数：

余隙比：

泵充满程度的影响因素分析：

（1）生产流体的性质—气液比

R愈小，就越大。

增加泵的沉没深度或使用气锚。

（2）防冲距下死点静止状态下柱塞与泵吸入口的距离

K值越小，值就越大。

尽量减小防冲距，以减小余隙。

泵的漏失

提高泵效的措施

（1）选择合理的工作方式

①选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷，特别是稠油的井。

②连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。

③深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。

（2）确定合理沉没度。

（3）改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。

（4）使用油管锚减少冲程损失

（5）合理利用气体能量及减少气体影响

①对刚有自喷转为抽油的井，初期上有一定的自喷能力，可合理控制套管气，利用气体能量来举油，使油井连喷带抽，从而提高油井产量和泵效。

②对于一些不带喷的抽油井，合理控制套管气可起到稳定液面和产量的作用，并可减少因脱气而引起的缘由粘度的增加。

③对于一般的含气抽油井，适当增加沉没度，减少泵吸入口出的自由气量。

高含气抽油井减少气体对泵工作影响的有效措施是在泵的入口处安装气锚。

多级抽油杆强度计算及杆柱设计原则：

等强度原则

动液面：

油井生产时有套环空的液面

静液面：

关井后环形空间中液面恢复至精致（与递呈压力相平衡）事的液面。

地层压力

沉没度：

它表示泵沉没在动液面以下的深度，其大小应根据汽油比的高低、原油进泵所需的压头大小来决定。

典型示功图分析

典型示功图：

某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。

1.气体和充不满对示功图的影响

①气体影响示功图

液击现象：

泵充不满时，柱塞与泵内液面撞击引

起抽油设备受力急剧变化的现象。

第四章无杆泵采油

无杆泵采油与有杆泵采油的区别：

他们的区别在于动力传递不同。

有杆泵采油是利用地面下入境内的抽油杆作为传递地面动力的手段，带动井下抽油泵，将原油抽至地面；而无杆泵采油是用电缆或高压液体将地面能量传递到井下，带动井下机组吧原油抽至地面。

第五章注水

矿化度较高的好处是可以防止注水所引起的粘土膨胀。

注入水处理技术

（1）沉淀

（2）过滤（3）杀菌（4）脱氧（5）曝晒（6）除油

注水井投注程序

1.排液2.洗井3.预处理4.试注5.正常注水

注水井指示曲线：

稳定流动条件下，注入压力与注水量之间的关系曲线。

吸水指数：

单位注入压差下的日注水量

影响吸水能力的因素

（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）注水井地层压力上升

改善吸水能力的措施

（1）加强注水井日常管理

①及时取水样化验分析，发现水质不合格时，应立即采取措施，保证不把不合格的水注入油层；

②按规定冲洗地面管线、储水设备和洗井，保证地面管线、储水设备和井内清洁；

③保证平稳注水，减少波动，以免破坏油层结构和防止管壁上的腐蚀物污染水质和堵塞油层。

（2）压裂增注

（3）酸化增注

（4）粘土防膨

分层吸水能力及测试方法

相对吸水量：

在同一注入压力下，某一层吸水量占全井吸水量的百分数

测定注水井的吸水剖面：

用各层的相对吸水量来表示分层吸水能力的大小。

直接进行分层测试：

用分层测试整理分层指示曲线，求出分层吸水指数来表示分层吸水能力的好坏。

（一）放射性同位素载体法测吸水剖面

吸水剖面：

一定注入压力下各层段的注入量（吸水量）的分布。

（二）投球法分层测试

（三）浮子式流量计法

（四）井温测井法

用指示曲线分析油层吸水能力的变化

1、地层堵塞1、注水见效，使Pr↑→△P↓

2、地层深部吸水能力变差，注入水不能像深部扩散2、注采比偏大

3、（水眼堵塞）3、（水眼堵塞）

1、地层亏空使Pr↓→△P↑1、增注措施：

压裂、酸化

2、注采比偏小2、油井见水、阻力减小

3、（水眼刺大）3、注水压力大于岩石破裂压力、产生裂缝

检查配注准确程度的方法

配注误差为“正”说明未达到注入量，称欠注

配注误差为“负”则说明注入量超过配注量，称超注

第六章水力压裂技术

水力压裂增产增注的原理:

（1）改变流体的渗流状态：

使原来径向流动改变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，降低了能量消耗。

（2）降低了井底附近地层中流体的渗流阻力：

裂缝内流体流动阻力小。

造缝条件：

（一）形成垂直裂缝的条件

当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石的水平方向的抗拉强度时，岩石将在垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂，即在与周向应力相垂直的方向上产生垂直裂缝。

造缝条件为：

（二）形成水平裂缝的条件

当井壁上存在的垂向应力达到井壁岩石的垂向的抗张强度时，岩石将在垂直于垂向应力的方向上产生脆性破裂，即在与垂向应力相垂直的方向上产生水平裂缝。

造缝条件为：

破裂梯度：

地层破裂压力与地层深度的比值。

裂缝内的砂浓度（裂缝内砂比）：

是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量。

裂缝闭合后的砂浓度（铺砂浓度）：

指单位面积裂缝上所铺的支撑剂质量。

地面砂比：

单位体积混砂液中所含的支撑剂质量。

或支撑剂体积与压裂液体积之比。

支撑剂在缝高度上的分布：

二维（PKN、KGD）、拟三维（P3D）和真三维模型

主要差别是裂缝的扩展和裂缝内的流体流动方式不同：

●二维模型假设裂缝高度是常数，即流体仅沿缝长方向流动。

●拟三维模型认为缝高沿缝长方向是变化的，但裂缝内仍是一维流动（缝长）。

●真三维模型认为缝高沿缝长方向是变化的，在缝长、缝高方向均有流动（即存在压力降）。

第七章酸处理技术

●酸洗：

将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。

●基质酸化：

在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。

●压裂酸化：

在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。

影响酸岩反应速度的因素

●1、面容比：

岩石反应表面积与酸液体积之比。

面容比越大，反应速度也越快

●2酸液的流速：

酸液流动速度增加，反应速度加快

●3、酸液的类型：

强酸反应速度快，弱酸反应速度慢

●4、盐酸的质量分数：

盐酸浓度增加，反应速度增加，盐酸浓度增加，反应速度反而降低。

相同浓度条件下，初始浓度越大，余酸的反应速度越慢，因此浓酸的反应时间长，有效作用范围越大

●5、温度：

温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，酸岩反应速度加快

●6、压力：

压力增加，反应速度减慢

●7、其它因素：

岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等

前置液酸压：

在酸压过程中，用高粘液体当作前置液，先把地层压开裂缝，然后再注入酸液的这样一种压裂工艺。

优点：

粘度高，滤失量小，可形成较宽、较长的裂缝

作用机理：

1.减少裂缝的面容比，从而降低酸液的反应速度，增大酸的有效作用距离

2.预先冷却地层，岩石温度下降，起缓蚀作用

3.酸液在高粘液体中指进现象。

砂岩油气层的酸处理：

通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢复、提高井底附近地层的渗透率。

土酸中盐酸的作用：

P371

砂岩地层的土酸处理液一般由三部分组成：

前置液（预冲洗液）、酸化液、替置液（后冲洗液）

影响土酸处理效果的因素：

在高温油气层内由于HF的急剧消耗，导致处理的范围很少；土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成出砂；反应后脱落下来的石英和粘土等颗粒随液流运移，堵塞地层。

提高酸处理效果的方法：

（1）同时将氟化铵水溶液与有机脂（乙酸甲脂）注入地层，一定时间后有机脂水解生成有机酸（甲酸），有机酸与氟化铵作用生成氢氟酸。

（2）利用粘土矿物的离子交换性质，在粘土颗粒上就地产生氢氟酸（自生土酸）。

（3）使用替换酸，如氟硼酸。

（4）国外采用互溶剂—土酸处理等技术提高酸化效果。

高浓度盐酸处理的优点

①酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大；

②单位体积盐酸可产生较多的，利于废酸的排出；

③单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁，提高了废酸的粘度，控制了酸岩反应速度，并有利于悬浮、携带固体颗粒从地层中排出；

④受到地层水稀释的影响较小。

主要缺点：

①与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，由于地层温度高，盐酸与地层作用太快，因而处理不到地层深部；

②盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重；

③含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。

酸处理井层的选择原则：

①应优先选择在钻井过程中油气显示好、而试油效果差的井层。

②应优先选择邻井高产而本井低产的井层。

③对于多产层的井，一般应进行选择性（分层）处理，首先处理低渗透地层。

对于生产历史较长的老井，应临时堵塞开采程度高、油藏压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位。

④靠近油气或油水边界的井，或存在气水夹层的井，一般只进行常规酸化，不宜进行酸压。

⑤对套管破裂变形，管外串槽等井况不适宜酸处理的井，应先进行修复，待井况改善后再处理。

酸处理井的排液：

防喷、抽吸、气举

第八章复杂条件下的开采技术

防砂方法

（一）制定合理的开采措施

（1）制定合理的油井工作制度

（2）加强出砂层油水井的管理

（3）对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要求慎重。

（4）正确选择完井方法和改善完井工艺。

（二）采取合理的防砂工艺方法

1.机械防砂

2.化学防砂

3.焦化防砂

4.其它防砂方法

清砂方法

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，由循环上返液体将砂粒带到地面，以解除油水井砂堵的工艺措施，是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。

蜡的初始结晶温度或析蜡点：

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。

影响结蜡的因素：

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

油井防蜡方法：

（1）阻止蜡晶的析出

（2）抑制石蜡结晶的聚集

（3）创造不利于石蜡沉积的条件

1.油管内衬和涂层防蜡

2.化学防蜡

3.热力防蜡

4.磁防蜡技术

热处理油层采油技术：

热处理油层采油技术是通过向油层提供热能，提高油层岩石和流体的温度，从而增大油藏驱油动力，降低油层流体的粘度，防止油层中的结蜡现象，减小油层渗流阻力，达到更好地开采稠油及高凝油油藏的目的工艺方法。

注蒸汽处理油层采油方法（蒸汽吞吐和蒸汽驱）：

1.注气阶段2.焖井阶段3.生产阶段

火烧油层采油方法：

通过适当的井网将空气或氧气自井中注入油层，并点燃油层中原油，使其燃烧产生热量。

不断注入空气或氧气维持油层燃烧，燃烧前缘的高温不断加热油藏岩石和流体，且使原油蒸馏、裂解，并被驱向生产井的采油方式。

井筒降粘技术

●化学降粘

●掺轻烃或水稀释

●热力降粘技术

高能气体压裂：

利用特定的发射炸药在井底爆炸产生高压、高温气体，使精通附近油层中产生和保持多条多方位的径向裂缝，从而达到增产增注的目的的工艺措施。