第九章气体动力循环 1、从热力学理论看为什么混合加热理想循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高，随定压预胀比ρ的增大而降低？ 答：因为随着压缩比ε和定容增压比λ的增大循环平均吸热温度提高，而循环平均放热温度不变，故混合加热循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高。混合加热循环的热效率随定压预胀比ρ的增大而减低，这时因为定容线比定压线陡，故加大定压加热份额造成循环平均吸热温度增大不如循环平均放热温度增大快，故热效率反而降低。 2、从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热压缩过程，这是否是必然的？ 答：不是必然的，例如斯特林循环就没有绝热压缩过程。对于一般的内燃机来说，工质在气缸内压缩，由于内燃机的转速非常高，压缩过程在极短时间内完成，缸内又没有很好的冷却设备，所以一般都认为缸内进行的是绝热压缩。 3、卡诺定理指出两个热源之间工作的热机以卡诺机的热效率最高，为什么斯特林循环的热效率可以和卡诺循环的热效率一样？ 答：卡诺定理的内容是：在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相同，与可逆循环的种类无关，与采用哪一种工质无关。定理二：在温度同为T1的热源和同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。由这
两条定理知，在两个恒温热源间，卡诺循环比一切不可逆循环的效率都高，但是斯特林循环也可以做到可逆循环，因此斯特林循环的热效率可以和卡诺循环一样高。 4、根据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合，使混合气体降低温度，再进入燃气轮机？ 答：这是因为高温燃气的温度过高，燃气轮机的叶片无法承受这么高的温度，所以为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工作。同时加入大量二次空气，大大增加了燃气的流量，这可以增加燃气轮机的做功量。 5、卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高。定压加热理想循环的循环增温比τ高，循环的最高温度就越高，但为什么定压加热理想循环的热效率与循环增温比τ无关而取决于增压比π？ 答：提高循环增温比，可以有效的提高循环的平均吸热温度，但同时也提高了循环的平均放热温度，吸热和放热均为定压过程，这两方面的作用相互抵消，因此热效率与循环增温比无关。但是提高增压比，p1不变，即平均放热温度不变，p2提高，即循环平均吸热温度提高，因此循环的热效率提高。 6、以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 答：分析动力循环的一般方法：首先，应用“空气标准假设”把实际问题抽象概括成内可逆理论循环，分析该理论循环，找出影响循环热
指标及计算方法 1.井网密度 油田( 或区块) 单位面积已投入开发的总井数即为井网密度。 f=n/A 2.注采井数比 注采井数比是指水驱开发油田( 或区块) 注水井总数和采油井总数之比。 3.水驱控制程度 注水井注水能够影响到的油层储量占油层总储量的百分数。 水驱控制程度=注水井联通的厚度/油层的总厚度*100% 由于面积注水井网的生产井往往受多口注水井的影响, 因此, 在统计井网对油层的水驱控制程度时还要考虑联通方向。 不同注水方式, 其注采井数比不同, 因而注水井对油层的水驱控制程度也不同。一些分布不稳定, 形态不规则, 呈透镜状分布的油层, 在选择注水方式时, 应选择注水井数比较大的注水方式, 以取得较高的水驱储量控制程度。该指标的大小, 直接影响着采油速度, 含水上升率, 最终采收率。 中高渗透油藏( 空气渗透率大于50*10-3 um2) 一般要达到80%, 特高含水期达到90%以上; 低渗透油藏( 空气渗透率小于50*10-3 um2) 达到70%以上; 断块油藏达到60%以上。 4.平均单井有效厚度 油田( 或区块、或某类井) 内属同一开发层系的油水井有效厚度之和与油水井总井数的比值为平均单井有效厚度。 5.平均单井射开厚度 油田( 或区块、或某类井) 内属同一开发层系的油水井射孔总厚度与油水井总井数的比值为平均单井射开厚度。 6.核实产油量 核实产油量由中转站、联合站、油库对管辖范围内的总日产油量进行计量, 由
此获得的产油量数据为核实产油量。 7.输差 输差是指井口产油量和核实产油量之差与井口产油量之比。 K=( q ow -q or ) /q ow 8.核实产水量 核实产水量用井口产水量和输差计算。q wr=q ww (1-K) 9.综合含水 油田( 或区块) 的综合含水是指采出液体中水所占的质量百分数。 f w =(100*q wr )/(q wr +q or ) -1- 低含水期( 0<含水率<20%) :该阶段是注水受效、主力油层充分发挥作用、油田上产阶段。要根据油层发育状况, 开展早期分层注水, 保持油层能量开采。要采取各种增产增注措施, 提高产油能力, 以达到阶段开发指标要求。 -2-中含水期( 20%<=含水率<60%) : 该阶段主力油层普遍见水, 层间和平面矛盾加剧, 含水上升快, 主力油层产量递减。在这一阶段要控制含水上升, 做好平面调整, 层间接替工作, 开展层系、井网和注水方式的适应性研究, 对于注采系统不适应和非主力油层动用状况差的区块开展注采系统和井网加密调整, 提高非主力油层的动用程度, 实现油田的稳产。 -3- 高含水期( 60%<=含水率<90%) : 该阶段是重要的开发阶段, 要在精细油藏描述和搞清剩余油分布的基础上, 积极采用改进二次采油技术和三次采油技术, 进一步完善注采井网, 扩大注水波及体积, 控制含水上升速度和产量递减率, 努力延长油田稳产期。 -4-特高含水期( 含水率>=90%) : 该阶段剩余油高度分散, 注入水低效、无效循环的矛盾越来越突出。要积极开展精细挖潜调整, 采取细分层注水、细分层压裂、细分层堵水、调剖等措施, 控制注入水量和产液量的增长速度。要积极推广和应用成熟的三次采油技术, 不断增加可采储量, 延长油田的生命期, 努力控制好成本, 争取获得较好的经济效益。
石油大学继续教育学院 冀东油田开发新技术高级培训班讲义 提高石油采收率技术 岳湘安 2001.4.7
一、概述 （一）提高原油采收率的意义 作为一种重要的能源和化工原料，世界范围内对石油的需求仍将持续增长。尤其在我国，一方面国民经济发展对石油需求量的增长速度比以往任何时候都大；另一方面，我国的各主力油田均已进入高含水或特高含水开采期，开采难度增大，产量递减幅度加大，而且后备储量严重不足，石油的供求矛盾日益突出。据预测，按目前的开采水平，到2005年我国进口原油将高达108吨/年（1亿）。这将对我国国民经济发展造成极其严重的影响。 缓解石油供求之间日益突出的矛盾有两条有效的途径：一是寻找新的原油地质储量；二是提高现有地质储量中的可采储量，即提高采收率。寻找新的油田、补充后备储量是原油增产和稳产最直接、最有效的途径。多年以来，各油田在开发过程中也不断加大勘探力度，找到新的储量。但是，石油是一种不可再生资源，它的总地质储量是一定的，而且我国陆上石油资源的勘探程度已经很高，新增地质储量的难度越来越大，潜力越来越少。近年来，几个大油田新增地质储量多数都是丰度很低、油层物性差、开采难度大的油藏。在有限的原油地质储量中，其可采储量是一个变量。它随着开采技术的发展而增加，而且其潜力一般很大。石油是一种流体矿藏，具有独特的开采方式。在各种矿物中，石油的采收率是比较低的。在目前技术水平下，石油的采收率平均约在30%～60%之间。在非均质油藏中，水驱采收率一般只有30%～40%。也就是说，水驱只能开采出地质储量的一小部分，还有大部分原油残留在地下。如何将油藏中的原油尽可能的、经济有效地开采出来，是一个极有吸引力的问题，也是世界性的难题。从长远来看，只要这个世界需要石油，人们必将越来越多地将注意力集中到提高采收率上。实际上，与勘探新油田不同，提高采收率问题自油田发现到开采结束，自始至终地贯穿于整个开发全过程。可以说，提高采收率是油田开采永恒的主题。（这种说法一点也不过分）。近几年，我国已成为纯石油进口国，预计到2005年将进口1亿吨／年。国民经济急需石油，大庆是我国最大的油田，按现已探明的地质储量计算，采收率每提高一个百分点，就可增油5000万吨。这对国民经济的发展具有极其重要的意义。 提高采收率是一个综合性很强的学科领域。它的综合性表现为两方面： ①高新技术的高度集成。不是一个单项技术而是一套集成技术，注入、采出、集输…… ②学科领域的高度综合。涉及各个学科。 这种学科交叉、互渗，有助于产生新的理论突破，并孕育着新的学科生长点。而且，提高采收率的原理对于促进相关学科的发展，为这些学科提供发展空间具有很重要的意义。
稠油热采开发技术政策研究 一、摘要 二、引言 三、研究方法 四、研究结果及其分析 五、讨论 六、结论 七、参考文献 八、附录 摘要 稠油注蒸汽热力采油具有投资高、技术难度大和经济风险大的特点。为此，对稠油油藏进行是否适合注蒸汽热采的评价筛选工作就显得十分重要。本文通过对影响热采效果的主要油藏地质参数进行热采适应性评价，并进行蒸汽参数优化且作出合理的预测从而确定注蒸汽热采工艺技术方案。 注蒸汽热采主要有两种开采方式：一是蒸汽吞吐方式（或称循环注蒸汽，二是蒸汽驱方式。 稠油热采技术是油田开发中多专业配套技术，它包括：油藏精细描述技术、油藏热采筛选和热采可行性评价技术、利用油藏物理模拟和数值模拟进行热采机理研究和油藏工程优化设计研究技术、热采井钻井完井技术、热采井防砂技术、稠油测井系列和解释技术、井筒注汽隔热技术、高温测试技术、热力开采条件下采油工艺和油层改造技术、高温条件下地面注、采、输技术，利用水平井热力开采稠油技术和稠油热采经济评价技术等。 一、研究内容及思路 稠油油藏注蒸汽开发的复杂性主要体现在如何充分利用热能。这就涉及到需要考虑影响热采效果的各种因素，针对稠油特殊性油藏如何能达到理想的开发效果，选择并设计与该地质条件相匹配的开发方案是至关重要的一方面，另一方
面再通过数值模拟对具体的开发方案作出合理的生产动态预测。稠油热采的主要方法有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热水驱等。其中蒸汽吞吐作为一种相对简单和成熟的热采技术已广泛应用于稠油开采中，成为稠油开采的主要方法。目前我国稠油开发方式所占比重为蒸汽吞吐(约占78%)，蒸汽驱(约占10%)和常规水驱(12%)等。所以本文就蒸汽吞吐和蒸汽驱的可行性进行系统的研究。 1.影响热采效果的地质因素 1.1原油粘度和密度 原油粘度是最能反映稠油油藏特征的参数，对渗流状态的影响也很重要。由达西定律可知，流体通过多孔介质的流量大小与流体粘度成反比。根据稠油分类标准，稠油粘度是常规稀油粘度的几百倍到上千倍。一些超稠油（天然沥青）粘度粘温曲线p138)可以看出，原油粘度越高，加热使粘度降到同一可正常流动的粘度所需要的温度也越高。所以不论蒸汽吞吐还是蒸汽驱，原油粘度越高注蒸汽热采效果越差。 研究原油粘度对热采效果的影响时，还应对原油的流变特性进行分析。牛顿流体的粘度与剪切速率无关，而非牛顿塑性流体的粘度则随着剪切速率的变小而增大，且非牛顿流体在渗流过程中的粘度会大大高于地面测定条件下的粘度。当温度降到一定值后，原油可从牛顿流体变成非牛顿流体，这个流变特性转变对应的温度称“拐点温度”。“拐点温度”越低，反映出原油在较低温度下保持牛顿流体流动特征的性能越好，在蒸汽吞吐过程中，随着油层能量的消耗，日产能力逐步下降，油流在井筒内流速下降、井筒热损失率增加、井筒温度下降，“拐点温度”低的原油避免了比“拐点温度”高的原油更早的结束吞吐周期，使得吞吐效果更好。因此，在热采筛选过程中，除对原油粘度进行分类评价外，了解原油流变特征也是十分必要的。 1.2油层深度 油层深度增加对蒸汽热采不利。这是因为：一方面，油层越深，在注汽过程和采油过程中井筒热损失增加，热利用率减低、注入油层蒸汽干度降低乃至变成热水：另一方面，油层越深，对井下管具的质量和数量及井筒隔热技术的要求越高，这会大大增加生产费用而降低经济效益。一般原则是粘度越低、厚度越大的油藏，允许的油藏深度可大些，反之，油层埋深则浅些。
第九章热力学定律 一、单选题 1．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是() A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量不守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度,反映出自然界中的宏观过程具有方向性 2．下列有关热现象的叙述中正确的是（） A．气体的温度越高，分子热运动就越剧烈，所有分子的速率都增大 B．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的 C．分子力随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大 D．一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，分子间的平均距离一定增大 3．下列说法正确的是( ) A．墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行 B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 C．一定质量理想气体对外做功，内能一定减少 D．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 4．下列说法正确的是（） A．机械能全部变成内能是不可能的 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律 C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的 5．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是A．第二类永动机违反能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加 D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点看这两种改变方式是有区别的 6．关于能量，下列叙述中正确的是() A．每个分子的内能等于它的势能和动能的总和 B．自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能 C．能量发生转移或转化时，一定伴有做功的过程 D．物体的内能变化时，它的温度一定发生变化 7．下列四个物理过程，属于通过做功来改变物体内能的是（） A．铁丝在酒精灯火焰上灼烧变热B．灼烧变热的铁丝逐渐冷却到常温 C．陨石落到地球上后又逐渐恢复到本来颜色D．陨石进入大气层后逐渐变成火红球体8．关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是（） A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C．1g100C?水的内能小于1g100C?水蒸气的内能 D．做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的 9．关于分子的热运动，下列说法正确的是（） A．扩散现象说明分子间存在斥力B．物体对外做功，其内能一定减少C．温度升高，物体的每一个分子的动能都增大
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 稠油热采安全注汽技术研 究正式版
稠油热采安全注汽技术研究正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 一、立项背景 胜利油田有丰富的稠油资源，至98年累计探明稠油储量2.7×10的8次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持)吨，经过十几年的科技攻关，建成了年产稠油200×104吨的生产能力，成为胜利油田增储上产的重要组成部分。 由于稠油的粘度高，流动性差，实践证明注蒸汽热力采油是开采稠油最经济有效地方法。稠油注蒸汽热采的全过程都涉及高温、高压条件，注汽压力最高可达 20MPa，注汽温度最高可达370℃，锅炉、
地面管网、热采井口、井筒管柱、油井套管及操作人员等都是在极其恶劣的条件下工作，因此生产安全是决定稠油热采成功与否的关键。 本项目就是针对稠油热采中存在的一系列安全问题，为保证稠油热采的顺利实施开展的一项专题研究。 二、研究内容及技术水平 本项目就稠油热采中所涉及高温高压蒸汽对地面管网、热采井口、热采井套管、注汽管柱所产生的不安全因素入手，从保证人员及设备的安全，保证稠油热采的顺利进行的技术路线出发，共开展了五个方面的专项研究： （1）井口补偿器研制。其作用是地面
自动控制技术在热力注汽锅炉中的应用 随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的油田事业也在这个过程中得到了较大程度的发展。目前，油田在实际生产当中更多的应用注汽锅炉，其也由于所具有的高压、高温、安全性以及高效率特征成为了稠油开采中非常重要的一项注汽设备。在本文中，将就自动控制技术在热力注汽锅炉中的应用进行一定的研究与分析。 标签：自动控制技术热力注汽锅炉应用 1 概述 热力采油是我国目前稠油开采过程中较为经济与成熟的一种方式，其通过油田注气锅炉以及注气站所产生的高温、高压蒸汽将其注入到油层之中，以此在使稠油粘度得到降低的同时使我们的稠油采收率得到提升。而随着近年来我国稠油开展规模以及数量的增加，也使得我国原油的供热站数量已经不能够满足稠油开发的热采要求。而对于所建设的注气站来说，其会由于其中所具有的锅炉都是以人工的方式进行监控的，如果锅炉在实际运行过程中出现了一定的问题故障，很难被现场操作人员在第一时间发现，仅仅在问题出现之后、报警停炉发生时才能够对这部分问题进行处理，大大影响了锅炉注汽质量以及运行时间。同时，由于部分汽站中工作人员技术、数量的缺乏，也会使注气站在工作中往往存在较大的人员操作隐患。近年来，我国的数据通讯技术以及网络技术都得到了较大程度的发展，在这种环境下，使用自动控制技术对注汽锅炉进行操作与监控已经成为了我们稠油充汽过程中的一项重要目标。对此，就需要我们在对该种自动控制技术进行充分把握的基础上掌握其应用要点。 2 以往自控系统存在问题 2.1 在以往自动系统中，油田注汽锅炉更多的是以较为常规的PLC模式进行控制，且能够对多个点实施监控工作。但是，对于这种方式而言，其所具有的参数往往以较为分散的方式分布于监测点中，在工艺流程以及设备参数方面仅能够依靠人工的方式进行调查与分析，所具有的准确性也较低。 2.2 对于锅炉设备运行情况的监控与注汽数据的采集来说，也仅仅依靠现场操作人员的巡查完成。且部分仪表设备如辐射段压力表、温度表等都被安装在锅炉上方，不仅所具有的高度非常难以进行检查，且安装位置处的温度也较高，不利于设备的长久运行。 2.3 原有系统对于各项参数所具有的测量精度较低，且在显示方面也存在着较大的误差。另外测量结果在很大程度上会受到振动情况以及环境温度的影响。 2.4 不能够实现故障预警，很容易出现停炉现象，并对注汽质量以及工作稳定性产生一定的影响。
第九章 热力学基础 一、 选择题. 1．理想气体经历如图所示的a b c 平衡过程，则该 系统对外作功A ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量△E 的正负情况如下： (A) △E>0，Q>0，A<0. (B) △E>0, Q>0，A>0． (C) △E>0，Q<0，A<0． (D) △ E<0 ， Q<0 ， A>0． ( ) 2. 一定量的理想气体分别由初态a 经①过程a b 和 由初态a ’经②过程 a ’c b 到达相同的终态b ，如P —T 图所示，则两个过程中气体从外界吸收的热量Q 1，Q 2的关系为： (A) Q 1<0 ，Q 1>Q 2 . (B) Q 1>0 ，Q 1>Q 2 . (C) Q 1<0 ，Q 1 5．一定量某理想气体所经历的循环过程是：从初态 (V。，T。)开始，先经绝热膨胀使其体积增大1 ，最后经等 倍，再经等容升温回复到初态温度T 温过程使其体积回复为V。，则气体在此循环过 程中 (A) 对外作的净功为正值. (B) 对外作的净功 为负值． (C) 内能增加了. (D) 从外界净吸的热量 为正值． ( ) 6．关于温度的意义，有下列几种说法： （１）气体的温度是分子平均平动动能的量度 （２）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意 义 （３）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同 （４）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度 上述说法中正确的是 ( ) A、（1）、（2）、（4） B、（1）、（2）、（3） C、（2）、（3）、（4） 7．在V p图上有两条曲线abc和adc，由此可以得Array出以下结论： （A）其中一条是绝热线，另一条是等温线； （B）两个过程吸收的热量相同； （C）两个过程中系统对外作的功相等； （D）两个过程中系统的内能变化相同。 （） 8．在功与热的转变过程中，下面的那些叙述是正确 的？ （A）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸 取热量， 使之完全变为有用功； ang第9章热力学基础题目无答案 一、选择题 1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的是 [ ] (A) 准静态过程一定是可逆过程 (B) 可逆过程一定是准静态过程 (C) 二者都是理想化的过程 (D) 二者实质上是热力学中的同一个概念 2. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是 [ ] (A) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关 (C) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高 (D) 以上说法都不对 3. 有关热量, 下列说法中正确的是 [ ] (A) 热是一种物质 (B) 热能是物质系统的状态参量 (C) 热量是表征物质系统固有属性的物理量 (D) 热传递是改变物质系统内能的一种形式 4. 关于功的下列各说法中, 错误的是 [ ] (A) 功是能量变化的一种量度 (B) 功是描写系统与外界相互作用的物理量 (C) 气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外作的功也不一样 (D) 系统具有的能量等于系统对外作的功 5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 式p V M R T d d = μ 表示 [ ] (A) 等温过程(B) 等压过程 (C) 等体过程(D) 绝热过程 6. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式 V p M R T d d = μ 表示 [ ] (A) 等温过程(B) 等压过程 (C) 等体过程(D) 绝热过程 7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式0d d =+V p p V 表示 [ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等体过程 (D) 绝热过程 8. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 则式 V p p V M R T d d d += μ 表示 [ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等体过程 (D) 任意过程 9. 热力学第一定律表明: [ ] (A) 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量 (C) 不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所作的功 不等于系统传给外界的热量 (D) 热机的效率不可能等于1 10. 对于微小变化的过程, 热力学第一定律为d Q = d E +d A ．在以下过程中, 这三者同时为正的过程是 [ ] (A) 等温膨胀 (B) 等容膨胀 (C) 等压膨胀 (D) 绝热膨胀 11. 对理想气体的等压压缩过程，下列表述正确的是 [ ] (A) d A ＞0, d E ＞0, d Q ＞0 (B) d A ＜0, d E ＜0, d Q ＜0 (C) d A ＜0, d E ＞0, d Q ＜0 (D) d A = 0, d E = 0, d Q = 0 12. 功的计算式A p V V = ?d 适用于 [ ] (A) 理想气体 (B) 等压过程 (C) 准静态过程 (D) 任何过程 13. 一定量的理想气体从状态),(V p 出发, 到达另一状态)2 , (V p ． 一次是等温压缩到2V , 外界作功A ；另一次为绝热压缩到2 V , 外界作功W ．比较这两个功值的大小是 [ ] (A) A ＞W (B) A = W (C) A ＜W (D) 条件不够，不能比较 湿蒸汽沿注汽井井筒的压降和传热规律分析 湿蒸汽沿注汽井井筒的压降和传热规律分析 摘要：在湿蒸汽热采过程中，精确地预测注蒸汽井井筒内蒸汽压力，温度，和干度等参数的变化，对整个生产过程都相当重要。本文根据传热和两相流动原理，建立了井筒注蒸汽的数学模型，把井筒热传递可合理地分解成井筒内稳态传热和地层内非稳态导热两部分，并选择B-B法求解摩阻压降，用Ramey方法计算井筒内湿蒸汽的传热量。 关键词：井筒压降传热计算湿蒸汽 一、前言 1.研究的目的和意义 在注蒸汽热力采油中，井筒热损失的大小直接影响到注入井底的是饱和蒸汽还是水，或者影响到注入井底的湿饱和蒸汽的干度，从而决定着热采效果的好坏。蒸汽干度是影响蒸汽吞吐开采效果的主要因素。在总的蒸汽量相同的条件下，蒸汽干度越高，回采期原油峰值产量越大。在现场操作中尽可能保证注入蒸汽的干度较高。原因主要是：在相同注入汽量下，蒸汽干度越高，加热油藏的体积越大；由湿饱和蒸汽性质知，在相同压力下，干度越高，比容越大，这种影响在高压油藏比较明显。同时，井筒热损失的大小与油藏吸汽能力之间存在着协调关系，即井筒的热量损失和压力影响注汽速率，而注汽速率的改变又将导致井筒的热量损失变化，所以在注汽开采稠油过程中，最关键的技术之一是减少蒸汽在井筒中的热损失，减少井筒摩阻压降损失，以保证注入井底的蒸汽干度较高。 二、井筒压降计算 计算气液两相流压降的Beggs-Brill方法 稠油注蒸汽中的工作介质是湿蒸汽，即水和水蒸汽的两相流，或者说是气液两相流，两相流还包括气固两相流，如输送煤粉管道中空气和煤粉，烟气管道中气体和固体颗粒；还有液固两相流，如水煤浆的水与煤粉等。这里只涉及气液两相管流。 第9章热力学基础 一、选择题 1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的是 [] (A>准静态过程一定是可逆过程 (B>可逆过程一定是准静态过程 (C>二者都是理想化的过程 (D>二者实质上是热力学中的同一个概念 2. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是 [] (A>内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B>摩尔热容量的大小与所经历的过程无关 (C>在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高 (D>以上说法都不对 3. 有关热量, 下列说法中正确的是 [](A>热是一种物质 (B>热能是物质系统的状态参量 (C>热量是表征物质系统固有属性的物理量 (D>热传递是改变物质系统内能的一种形式 4. 关于功的下列各说法中, 错误的是 [](A>功是能量变化的一种量度 (B>功是描写系统与外界相互作用的物理量 (C>气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外作的功也不一样 (D>系统具有的能量等于系统对外作的功 5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>绝热过程 6. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>绝热过程 7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>绝热过程 8. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 则式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>任意过程 9. 热力学第一定律表明: [](A>系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B>系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量 (C>不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所作的功 不等于系统传给外界的热量 (D>热机的效率不可能等于1 10. 对于微小变化的过程, 热力学第一定律为d Q= d E d A．在以下过程中, 这三者同时为正的过程是 [](A>等温膨胀(B>等容膨胀 (C>等压膨胀(D>绝热膨胀 11. 对理想气体的等压压缩过程，下列表述正确的是 [](A> d A＞0, d E＞0, d Q＞0 (B> d A＜0, d E＜0, d Q＜0 (C> d A＜0, d E＞0, d Q＜0 (D> d A = 0, d E = 0, d Q = 0 12. 功的计算式适用于 [](A>理想气体(B>等压过程 (C>准静态过程(D>任何过程 13. 一定量的理想气体从状态出发, 到达另一状态．一次是等温压缩到, 外界作功A；另一次为绝热压缩到, 外界作功W．比较这两个功值的大小是 [](A>A＞W(B>A = W(C>A＜W (D>条件不够，不能比较 14. 1mol理想气体从初态(T1、p1、V1 >等温压缩到体积V2, 外界对气体所作的功为 [](A>(B> (C>(D> 15. 如果W表示气体等温压缩至给定体积所作的功, Q表示在此过程中气体吸收的热量, A表示气体绝热膨胀回到它原有体积所作的功, 则整个过程中气体内能的变化为 [](A>W＋Q－A(B>Q－W－A (C>A－W－Q(D>Q＋A－W 200 目前，我国开采的原油由于其黏度较高，我们称之为稠油。稠油是所含的胶类物质和沥青类物质比例较大的原油。其主要特性是质量重、黏度大，也有人称之为“重油”，由于稠油的这些特征，在开采的过程中稠油的开采难度要比常规的轻质原油开采难度大得多。在我国目前的油气资源分布中，稠油的储量是十分丰富的，具有十分可观的开采价值。 1?热力采油技术现状 稠油热采主要是通过各种措施来提高油藏的温度，从而可以降低原油的粘度达到提高采收率的目的。通过多年的研究我国常规的热力采油技术研究主要有如下几个方面： （1）蒸汽驱油技术。蒸汽驱油技术主要是利用热蒸汽的驱替能量来升高油层的温度，从而将油气井的产能提高的一种措施。具体的操作是往注入井注入蒸汽后，通过注入井与采油井之间的连通通道形成一条热蒸汽的驱替通道，从而使得该通路中的油气资源温度上升，流速增加，进而达到提高采收率的目的。由于蒸汽吞吐的使用次数是有限制的，对于一些采用蒸汽吞吐已经达到极限的采油井筒来说，最佳的采油工艺就是采用蒸汽驱油技术，才能进一步的提高油藏的采收率。 （2）火烧油层采油技术。火烧油层采油技术指的是往油层中注入助燃物，油层中的一些可燃物在阻燃物的帮助下，通过燃烧带来传递的热能，将油层中的稠油物质开采出来，从而达到顺利将稠油开采出来的目的。注入的阻燃物一般是氧气，利用其能够自燃的特点或者采用其他的点火装置将氧气点燃，使井底形成一条燃烧带，利用所燃烧释放的热量使稠油的黏度降低，然后顺利的将稠油采出，采用该种技术所采出的油品重组分相对较高。 （3）蒸汽辅助重力热采油技术。蒸汽辅助重力热采油技术是目前新研发的一种针对稠油开采的新技术，该技术的出现对于稠油开采来说具有极大的推动作用。蒸汽辅助重力热采油技术主要是采用蒸汽的热能将热传导和热气流有机的结合起来，然后在原油自身的重力作用下开采出稠油。尤其在水平井中可以进一步的提高采油速度。采用该种技术可以大幅度的将稠油的开采效率提高，所采出的原油的品质也较好。 2?热力采油技术特点及存在的问题 （1）主要特点。热力采油技术主要是针对稠油的 物理性质所研发的一种新型采油技术，随着科技的不断进步，热力采油技术也是不断地在发展，并与其他 学科的相关技术结合起来形成了很多其他的新技术。结合这么多年的理论与实践情况看来，热力采油技术主要有如下两个方面的特点：①热力采油技术是基于工程技术应用的前提，主要技术原理是增加井筒与油层之间的渗流面积，从而提高蒸汽驱油的效率。采用热力采油技术的主要目的是提高采油率的同时能够减少热力消耗，节约开采成本。②采用热力采油技术时往往会添加一些其他的化学药剂进行辅助采油，这在我国的采油史上已经有多年的历史。因为热力采油技术主要是基于油层的物理特性所发挥作用的，而所添加的化学药剂是基于化学药剂的辅助作用，这两者相辅相成互不干涉。比如甲烷在水蒸气的环境下会形成溶剂，继而会与油层中的稠油发生化学作用，进一步的提高稠油的开采效率。 （2）存在的问题。我国目前所采用的主要热力采油技术是蒸汽驱油技术和蒸汽吞吐采油技术。在实际的开采过程中，由于蒸汽的密度和稠油的密度差别很大，容易出现蒸汽流速太快的问题，这就使得驱油面积减小，大大的降低了驱油效率；另外一方面，稠油的湿润性与岩层也存在很大的区别，附着在岩石表面的稠油是很难开采出来的，这也大大的影响了采油效率。目前所常用的这两种热力采油技术存在的最大问题是所需要的人力和技术水平都较高，而且蒸汽驱油技术的采油效率会随着时间的延长而逐渐降低，在开采的后期是很难达到高效采油的目的的。 3?结束语 稠油目前是很难开采出来的部分原油，对于我国石油事业的发展起着十分重要的作用，必须进一步的研发出新型的开采技术高效的将稠油开采出来。目前所研发出的新型的热力采油技术（比如热化学复合采油技术）经过一些实地实践之后发现该项技术能够解决传统的热采技术中存在的问题，有效的提高原油采收率。针对我国目前的采油现状来看，水平井相对于传统的生产井能够更好地接触到油藏，且不会造成进水的问题。因此，水平井采油是热力采油技术未来的发展趋势，除此之外，由于油藏本身特殊的物理特性，还可以进一步的采用分支井来提高稠油的生产能力，最大程度的来提高稠油的开采效率。 参考文献? [1]曹胜新.?热力采油新技术的探讨[J].?化工管理，2014（26）：122. [2]王秋语，何胡军.?国外热力采油技术进展及新方法[J].?中外能源，2013（8）：33-38. [3]金跃忠.?热力采油新技术研究[J].?化工管理，2013（14）：91. 稠油油藏热力采油技术探究 杨智利 辽河油田沈阳采油厂 辽宁 沈阳 110316 摘要：稠油由于其独特的物理特性在开采的过程中难度较大。随着勘探开发的不断进行，目前我国面临的主要问题是针对稠油的开采。本文主要阐述了目前我国稠油开采过程中存在的问题及研究现状，并对未来的发展趋势进行了展望，旨在能够为我国的稠油开采奠定一定的基础。 关键词：稠油?热力?采油?趋势 1.温度越高流体相对渗透率越高。岩石渗透率降低 2.重力是由流体间的密度差产生的，是产生蒸汽超覆的主要动力。P49 3.蒸汽吞吐转蒸汽驱时油藏压力并不是越高越好，结合具体的油藏特点分析P14 4.原油粘度越大越容易产生汽窜。P99 5.热力采油的筛选标准中，原油的粘度和和厚度称为筛选的主要标准。P39 6.蒸汽吞吐是指在本井中完成注蒸汽、焖井和采油三个过程的稠油开采方法 7.矿场如何根据注采动态判断汽窜？P97答案：相邻井注汽时，生产井产液量增加，含水率上升，井口温度上升；汽窜严重时，相邻井注汽，生产井产水量急剧增加，含水率接近100%，并伴有一定的蒸汽。注采井间出现汽窜一般先表现为井间压力干扰，生产井动液面上升，产液量上升。 8.蒸汽吞吐、蒸汽驱，实跟踪调整的内容？P118答案1蒸汽吞吐：1）针对不同类型油藏进行优化设计2）改善工艺技术，提高蒸汽干度3）实施分层注汽，提高纵向储量动用程度4）钻加密井、侧钻井提高平面上储量动用程度5）应用化学添加剂，加注天然气，提高吞吐效果6）应用高温封堵调剖技术2蒸汽驱：主要包括对方案实施过程的跟踪分析以及为改善开发效果而及时进行的措施调整。 9.简述蒸汽吞吐存在合理周期注气量的原因？P86答案：在其他注汽参数相同的时，注汽量能够反映注热量的多少。注汽量越大，注热量和加热体积越大，反映在回采过程中产出液温度高，日产能力大，周期产油量高。但周期注汽量较大时，加热体积增加缓慢，产量增长幅度减小，吞吐油汽比下降。因为注蒸汽向地层内部推进，散失到顶层的热量和远处难以回采的热量增加，注热利用率降低；同时周期注气量过大，井底憋压会降低井底蒸汽干度。 10.蒸汽驱为什么采注比大于1？P90答案：只有注采井间形成压降梯度，才使蒸汽前缘推进至生产井。根据蒸汽驱开采需要在油层中形成蒸汽腔的基本要求，既要在蒸汽吞吐阶段充分降低油藏压力，又要在汽驱过程中以大排量形成采注井之间的压力梯度，以保持蒸汽带断向前扩展，所以，不论井是一个井组还是一个开发单元，生产井的采出液量必需大于注气井的注气量，即采注比大于1。 11.试分析目前技术和经济下可行的蒸汽吞吐井采油方式有哪些P157自己总结的答案：油井除了已注入的蒸汽外是没有其他外来能量补充的，油藏压力和温度将随累积产量的增加而降低。若注入蒸汽后油井维持自喷，这一阶段可以按照自喷井生产方式设计生产。自喷后期不能满足配产要求，转入机械采油；机械采油初期产量较高，而热力采油决定了生产阶段为 一、概述 1、提高原油采收率的意义 石油是一种埋藏于地层深部的流体矿藏，具有独特的开采方式，与其他矿物资源相比，石油的采收率较低。作为一种重要的能源和化工原料，世界范围内对石油的需求仍将持续增长。尤其在我国，一方面国民经济发展对石油需求量的增长速度比以往任何时候都大；另一方面，我国的各主力油田均已进入高含水或特高含水开采期，开采难度增大，产量递减幅度加大，而且后备储量严重不足，石油的供求矛盾日益突出。据预测，按目前的开采水平，到2005年我国进口原油将高达108（1亿）吨/年。大庆是我国最大的油田，按现已探明的地质储量计算，采收率每提高一个百分点，就可增油5000万吨。这对国民经济的发展具有极其重要的意义。 缓解石油供求之间日益突出的矛盾有两条有效的途径：一是寻找新的原油地质储量；二是提高现有地质储量中的可采储量，即提高采收率。寻找新的油田、补充后备储量是原油增产和稳产最直接、最有效的途径。多年以来，各油田在开发过程中也不断加大勘探力度，找到新的储量。但是，石油是一种不可再生资源，它的总地质储量是一定的，而且我国陆上石油资源的勘探程度已经很高，新增地质储量的难度越来越大，潜力越来越少。近年来，几个大油田新增地质储量多数都是丰度很低、油层物性差、开采难度大的油藏。在有限的原油地质储量中，其可采储量是一个变量。它随着开采技术的发展而增加，而且其潜力一般很大。在目前技术水平下，石油的采收率平均约在30%～60%之间。在非均质油藏中，水驱采收率一般只有30%～40%。也就是说，水驱只能开采出地质储量的一小部分，还有大部分原油残留在地下。如何将油藏中的原油尽可能的、经济有效地开采出来，是一个极有吸引力的问题，也是世界性的难题。从长远来看，只要这个世界需要石油，人们必将越来越多地将注意力集中到提高采收率上。实际上，与勘探新油田不同，提高采收率问题自油田发现到开采结束，自始至终地贯穿于整个开发全过程。可以说，提高采收率是油田开采永恒的主题。 提高采收率是一个综合性很强的学科领域。它的综合性表现为两方面： ①高新技术的高度集成。不是一个单项技术而是一套集成技术，注入、采出、集输…… ②学科领域的高度综合。涉及各个学科。这种学科交叉、互渗，有助于产生新的理论突破，并孕育着新的学科生长点。而且，提高采收率的原理对于促进相关学科的发展，为这些学科提供发展空间具有很重要的意义。 大学物理Ⅱ习题集 第9 章热力学基础 一. 基本要求 1. 理解平衡态、准静态过程的概念。 2. 掌握内能、功和热量的概念。 3. 掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。 4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。 5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。 6. 解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。 7. 理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。 二. 内容提要 1. 内能功热量 内能从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。对于理想气体，其内能 E 仅为温度T 的函数，即 E M M i C T V M mol M 2 mol RT 当温度变化ΔT 时，内能的变化 E M M i C T V M M mol 2 mol R T 功热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统 作的功 A 也不相同。 系统膨胀作功的一般算式为 A V 2 V 1 pdV 在p—V 图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。 热量热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末状态有关，而且也与系统所经历的过程有关。 2. 热力学第一定律系统从外界吸收的热量，一部分用于增加内能，一部分用于对外作功，即 Q E A 热力学第一定律的微分式为 1 大学物理Ⅱ习题集 dQ dE pdV 8.热力学第一定律的应用——几种过程的A、Q、ΔE的计算公式 （1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量；其过程方程为 1 pT 常量 在等体过程中，系统不对外作功，即 A 0。等体过程中系统吸收的热量与系统内 V 能的增量相等，即 M M i Q E C T V 2 V M M mol mol R T (2) 等压过程压强不变的过程，其特点是压强p =常量；过程方程为 1 VT 常量 在等压过程中，系统对外做的功 M V 2 A P d ( ) R(T T ) p V p V V V 1 2 1 2 1 M mol M 系统吸收的热量( 2 T ) Q C T P P 1 M mol 式中C C R P 为等压摩尔热容。 V （3）等温过程温度不变的过程，其特点是温度T=常量；其过程方程为 pV=常量 在等温过程中，系统内能无变化，即 M V 2 Q A pdV RTl T T V M 1 mol n V 2 V 1 收稿日期:2006-06-06;改回日期:2006-07-31 基金项目:该项目受油气藏地质及开发工程国家重点实验室基金项目资助(项目编号:P LN0141) 作者简介:曾玉强(1979-),男,2003年毕业于西南石油学院石油工程专业,现为该院在读博士研究生,主要研究方向为油气田开发。 文章编号:1006-6535(2006)06-0005-05 稠油蒸汽吞吐开采技术研究概述 曾玉强1,刘蜀知1,王 琴1,任 勇2,鲁小会3 (11西南石油大学,四川 成都 610500;21中油长庆油田分公司,陕西 西安 710021; 31中油新疆油田分公司,新疆 克拉玛依 834000) 摘要:利用蒸汽吞吐开采稠油最早出现在20世纪50年代,作为一种相对简单和成熟的注蒸汽开采技术,目前仍在委内瑞拉、美国和加拿大广泛应用。在研究大量文献的基础上,回顾了蒸汽吞吐开采技术的发展和现状,总结了蒸汽吞吐采油原理和开采特征,热力模型的发展,以及现阶段存在的问题,展望了未来的发展方向。研究认为:蒸汽吞吐在稠油开发中仍然将继续占有重要的地位;其采油原理复杂,是一项复杂、技术难度大的系统工程;进入开采中后期,必须运用各种手段改善吞吐效果并适时地转入合理的二次热采方式。关键词:稠油;蒸汽吞吐技术;开采特征;概述中图分类号:TE35714 文献标识码:A 引 言 研究表明,除南极洲外各大洲均蕴藏有十分可观的稠油。全球已探明的稠油资源储量超过3000×108t ,而可供开采的稀油资源仅剩下1700×108t [1]。过去稠油开发主要集中在美洲大陆,近20a 来亚洲的稠油开发得到了发展。20世纪80年代初,我国的稠油资源才开始工业性开发,至2002年产量已达1300×104t ,占全国原油产量的8%。2000年初,世界上强化采油的日产量大约是3616 ×104t ,其中热力采油的日产量约为2017×104t ,约占强化采油的5616%,可见稠油热采在强化采油中占有主导地位[2]。在热力采油中,注蒸汽开采的产量约占97%,其次为火烧油层,产量约占热力采油的212%,其它的热力采油方法(如蒸汽辅助重力泄油,热水驱,电加热等)还处在小规模的试验研究阶段[3]。我国目前稠油开发主要包括蒸汽吞吐(约占78%),蒸汽驱(约占10%)和常规水驱(12%)等方法。 蒸汽吞吐工艺施工简单,收效快,不需要进行特别的试验研究,可以直接在生产井实施,边生产边试验,因而受到人们的普遍欢迎。尤其在某些油藏条件下,例如油层厚,油层埋藏浅,井距小,特别是重力排油能力达到经济产量时,蒸汽吞吐可以获得较高的采收率[4]。蒸汽吞吐是单井作业,对各种 类型稠油油藏地质条件的适用范围较蒸汽驱广,经济上的风险比蒸汽驱开采小得多,因此蒸汽吞吐通常作为油田规模蒸汽驱开发之前的先导开发方式,以减少生产的阻力和增加注入能力。此外,对于井间连通性差、原油粘度过高以及含沥青砂,不适合蒸汽驱的油藏,仍将蒸汽吞吐作为一种独立的开发方式,因而它在稠油开发中将继续占有重要的地位。 1 蒸汽吞吐采油原理和开采特征 111 筛选标准 稠油热采项目一般投资较高,风险也比普通油藏开发大,因此选择适宜于蒸汽吞吐的油藏就显得尤为重要。要做好这项工作,需要对油藏地质的各项参数进行研究评价。经综合研究,得出了我国的 蒸汽吞吐开采筛选标准(表1)[5] 。112 蒸汽吞吐增油机理 蒸汽吞吐过程中的传热介质包含物理的、化学的、热动力学的各种现象,是一个十分复杂的综合作用过程,同时也是一个具有不同流动梯度的非稳定渗流过程。蒸汽吞吐的采油原理主要包括[6～8]: (1)油层中原油加热后粘度大幅度降低,流动阻力大大减小。粘温敏感性是稠油热采的主要机理。 第13卷第6期2006年12月 特种油气藏S pecial Oil and G as Reserv oirs V ol 113N o 16 Dec 120060 ，Q 1
第9章_热力学基础
湿蒸汽沿注汽井井筒的压降和传热规律分析
大学物理第九章热力学基础历年考题
稠油油藏热力采油技术探究
注蒸汽热力采油复习资料
提高石油采收率技术
第9章热力学(习题、答案)
稠油蒸汽吞吐开采技术研究概述
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