石大远程在线考试采油工程含课程设计样本.doc

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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: 辽河石油职业技术学院奥鹏远程教育学习中心
姓名: 荚殿阁
学号: __ 934487__
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、 报刊杂志及其它已有论文) , 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它可疑字样者, 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、 题型
分基础题( 60分) 和课程设计( 40分) 。基础题分概念题和问答题: 概念题, 6题, 每题5分, 共30分; 问答题, 3题, 每题10分, 共30 分。
二、 基础题( 60分)
1、 概念题( 6题, 每题5分, 共30分)
①采油指数
油井日产油量除以井底压力差, 所得的商叫采油指数。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。单位生产压差Δp 下的油井日产油量qo, 即Jo= qo /Δp

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。

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
冲程是指抽油机驴头上下往复运动时在光杆上的最大挪移。

⑤酸化压裂
在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺称为压裂酸化。可分为前置液酸压和普通酸压(或一般酸压)。压裂酸化主要用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井。注酸压力高于油( 气) 层破裂压力的压裂酸化, 人们习惯称之为酸压。酸化液压是国内外油田灰岩油藏广泛采用的一项增产增注措施。现已开始成为重要的完井手段。

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: 抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。
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: 当油层能量不足以维持油井自喷时, 为使油井继续出油, 人为地将天然气压入井底, 使原油喷出地面, 这种采油方法称为气举采油; 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称自喷采油。
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: 自喷采油依靠的油藏能量, 气举采油依靠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: 动载荷包括: 惯性载荷(忽略杆液弹性影响)、 振动载荷;
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。

三、 课程设计( 40分)
1、 给定的基础参数
井深: +学号末两位×10, 单位是m
学号为934487, 则井深= +87×10=2870m。
油藏压力: 井深/100, 单位是MPa
井深为2870m, 则油藏压力=2870/100=28.7MPa
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: 0.8水相对密度: 1.0
油饱和压力: 10MPa含水率: 0.4
套压: 0.5MPa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2.3kg/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) 采液指数计算: =15MPa, =10MPa, =40t/d,油藏压力=28.7MPa
因为, 因此=2.92t/(d·MPa)。
2) IPR曲线
首先确定饱和压力下的产液量, 为油水两相流量大产液量:
=2.92*( 28.7-10) =54.604t/d
若则

令qt=10t,则=25.28MPa
令qt=20t,则=21.85MPa
令qt=30t,则=18.43MPa
令qt=40t,则=15.00MPa
令qt=60t,则=8.15MPa

3) 利用IPR曲线, 由给定的配产量计算对应的井底流压。
根据IPR曲线, 给定产量50t/d时对应流压为11.6MPa。

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。
悬点最大、 最小载荷的计算公式:

式中: ——杆柱在液体中的重力, N; =
——油管中液体的重力( 忽略杆空间) , N;
——杆柱在空气中的重力, N;
fr——抽油杆横截面积, m2
——抽油杆杆长, m;
——抽油杆密度, kg/m3;
——液体密度, kg/m3, 为了计算方便, 这里取油相密度;
——活塞截面积, m2;
N——冲次, rpm;
S——光杆冲程, m;
——曲柄滑块系数, 为了计算方便, 设为0.2;
g——重力加速度, N/kg;
根据以上公式计算
fr=π/4*0.019*0.019=0.00028
=π/4*0.056*0.056=0.00246
=800*(1-40%)+1000*40%=880 kg/m3
=2.3÷fr =8214 kg/m3 
=2.3*9.8*1500=33810N

=0.00246*1500*880*9.8=31822.6N
=0.00028*1500*(8214-880)*9.8=30186.7N

=30186.7+31822.6+33810*3*62*(1+0.2)/1790
=64411.6N

=30186.7-33810*3*62*(1-0.2)/1790
=28585.2N

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;
最大扭矩计算:

=1800*3+0.202*3*(64411.6-28585.2)
=27110.8 N·m
式中: ——最大扭矩, N·m;
——悬点最大载荷, N;
——悬点最小载荷, N;
S——冲程, m。
电机功率计算:
=1000*27110.8*6÷14388=11305.59W
式中: Nt——需要的电动机功率, W;
n——冲数, rpm;
给出的抽油机CYJ10353HB最大扭矩为53 N·m, 大于本井生产最大扭矩27.11N·m; 给出电机额定功率为37KW, 大于本井所需11.30KW, 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, 经过设计计算, 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; 、 和饱和压力及油藏压力。
如果则采液指数
如果则需要用气液两相采液指数公式。
2) 求某一产量 下的流压
首先确定饱和压力下的产液量, 为油水两相流量大产液量

若则

若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能够用下面公式:

式中: ——杆柱在液体中的重力, N;
——油管中液体的重力( 忽略杆空间) , N;
——杆柱在空气中的重力, N;
fr——抽油杆横截面积, m2;
——抽油杆杆长, m;
——抽油杆密度, kg/m3;
——液体密度, kg/m3, 为了计算方便, 这里取油相密度;
——活塞截面积, m2;
N——冲次, rpm;
S——光杆冲程, m;
——曲柄滑块系数, 为了计算方便, 设为0.2;
g——重力加速度, N/kg;
(3)抽油机校核
1) 最大扭矩计算公式

式中: ——最大扭矩, N·m;
——悬点最大载荷, N;
——悬点最小载荷, N;
S——冲程, m。
2) 电动机功率计算,

式中: Nt——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。