石油工程概论-张红玲 第三章油田开发设计基础 (2006)

采油工程原理与设计复习思考题与习题集编写：陈德春张红玲审核：张琪中国石油大学（华东）石油工程学院2012年9月目录第一章油井流入动态与井筒多相流动计算 (2)第二章自喷与气举采油 (5)第三章有杆泵采油 (7)第四章无杆泵采油 (10)第五章注水 (10)第六章水力压裂技术 (11)第七章酸处理技术 (15)第八章复杂条件下的开采技术 (17)第九章完井方案设计与试油 (17)第十章采油工程方案设计概要 (18)第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算复习思考题1.1 何谓油井流入动态？试分析其影响因素。

1.2 何谓采油（液）指数？试比较单相液体和油气两相渗流采油（液）指数计算方法。

1.3 试分析Vogel 方法、Standing 方法、Harrison 方法的区别与联系。

1.4 试推导油气水三相流入动态曲线[]max max ,t o q q 段近似为直线时的斜率。

试述多层合采井流入动态曲线的特征及转渗动态线的意义。

1.6 试比较气液两相流动与单相液流特征。

1.7 何谓流动型态？试分析油井生产中各种流型在井筒中的分布和变化情况。

何谓滑脱现象和滑脱损失？试述滑脱损失对油井井筒能量损失的影响。

试推导井筒气液多相混合物流动的管流通用的压力梯度方程。

综述目前国内外常用的井筒多相流动计算方法。

习题某井位于面积245000m A =的矩形泄油面积中心，矩形的长宽比为2：1，井径m r w 1.0=，原油体积系数2.1=o B ，原油粘度s mPa o ⋅=4μ，地面原油密度3/860m kg o =ρ，油井表皮系数2=s 。

试根据表1－1中的测试资料绘制IPR 曲线，并计算采油指数J 和油层参数h k o ，推算油藏平均压力r P 。

表1－1 某井测试数据表某井位于面积21440000m A =的正方形泄油面积中心，井径m r w 1.0=，原油体积系数4.1=o B ，原油粘度s mPa o ⋅=2μ，地面原油密度2/850m kg o =ρ，油井表皮系数3-=s ，油层为胶结砂岩。

1石油工程的主要内容：以弄清的油气田地质资料为基础，对油气层进行分类排队，选定油田开发方式；选定油田开发方式；根据地下油气藏的结构和压力特点，选择合理的布井方式，确定保持生产层能量的方法和技术措施。

2油气层的形成过程：石油生成——运移——聚集——保存3油气藏形成的条件可归纳为四个必要条件：生油层、储油层、盖层和保护层。

4孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的外形体积之比5流体饱和度： 油的饱和度：r O PO O V V V V S Φ== 水的饱和度：r w Pww V V V V S Φ== 气的饱和度：r g P gg V V V V S Φ==地质储量：()o wi B Ahr S N /1Φ-=6渗透率只与岩石本身性质有关，与流体无关。

7润湿性的判断：θ=0º岩石表面完全水湿θ＜90°岩石表面亲水θ＝90°岩石表面中间湿润θ＞90°岩石表面亲油θ=180°岩石表面完全油湿8油田正规的开发阶段：开发前准备阶段；开发设计和投产；开发方案的调整和完善。

9油藏驱动方式：①弹性驱动主要依靠岩石和流体的弹性膨胀能驱油；②地层压力低于饱和压力后，原来溶解在原油中的溶解气就会分离出来，主要依靠这种不断分离出的溶解气的弹性来驱油成为溶解气驱③当油藏存在边水、底水或注入水时则会形成水压驱动④当油藏在气顶且气顶中的压缩气为主要的驱油能量时为气压驱动⑤主要靠自身的重力将油驱向井底时则为重力驱动。

一个地层原始压力高于饱和压力的油田如果不向地层补充能量地开发，可能存在的驱动方式有弹性水驱。

弹性气驱主要用的地层气顶膨胀的能量。

10钻井工艺过程：钻前准备、钻进和完井，各项过程的任务。

11洗井液密度增大，“压持效应”增加，阻碍钻进；粘度降低，增快钻进速度；固相含量及分散性对钻头的磨损。

12大位移井是指水平位移与垂深之比等于或大于2的井。

13在钻出的井眼内下入套管柱，并在套管柱与井壁之间注入水泥浆，使套管与井壁固结在一起的工艺过程称之为固井。

石油工程概论•内容简介：•《石油工程概论》是为非石油工程专业学生写的教材．全书共分为10章，重点介绍了石油工程领域的基本概念、基本原理和广泛应用的工艺技术。

内容主要包括油气藏，流体物性及流体在地层中的渗流规律、油田开发设计与动态分析、油气田钻井、固井与完井、采油方法、抽水井增产增注措施、提高采收率技木，油气层保护、油气集输等。

•目录：•第一章油气藏及流体物理性质•第一节石油的生成及油气藏的形成•第二节储集层岩石的物理性质•第三节油藏流体的物理性质•第四节流体在地层中的渗流规律•第二章油田开发设计•第一节开发方案设计概述•第二节油田的合理开发程序•第三章油气田钻井•第一节钻井设备•第二节钻井液•第三节井眼轨道控制•第四节最优化钻井技术•第四章固井与完井•第一节固井•第二节完井•第三节试油•第五章采油方法•第一节自喷采油•第二节有杆泵采油•第三节潜油电泵采油•第四节螺杆泵采油•第五节水力活塞泵采油•第六节水力射流泵采油•第七节气举采油•第八节排水采气•第六章油水井增产增注措施•第一节水力压裂•第二节酸化•第三节高能气体压裂•第四节物理法增产增注技术•第五节调剖堵水•第六节油井防砂与清砂•第七节油井防蜡与清蜡•第七章提高原油采收率•第一节影响原油采收率的因素•第二节提高原油采收率的方法•第八章油气层损害及保护•第一节油气层损害机理•第二节油气层损害的评价方法•第三节油气层保护•第九章油田开发动态分析及开发调整•第一节经验方法•第二节物质平衡方法•第三节数值模拟方法•第四节油田开发调整•第十章油气集输•第一节油气集输流程•第二节油气分离和原油稳定•第三节原油脱水•第四节天然气净化和轻烃回收•第五节含油污水处理•参考文献。

采油工程方案设计大作业所在院系：石油工程学院学生姓名：赵胜绪学号：2015212184专业年级：开发15-4班任课教师：张红玲完成日期：2016年5月6日一、存在的主要问题（1）作业环境恶劣。

台风、波浪、海流等导致自然海况环境恶劣，风向和风速以及水文条件（水温、波浪、海流）对深水油气田开发工作以及工作人员的生命安全影响非常大。

（2）储层伤害问题。

该区块存在储层伤害类型包括：五种敏感性造成的伤害，各种外源固体侵入地层造成的物理堵塞，有机垢（沥青质、胶质和蜡）沉淀堵塞，无机垢（各种无机盐）沉淀堵塞，油层润湿性改变引起的采油能力下降，水堵和乳化物堵塞，应力敏感性伤害，细菌堵塞。

（3）天然气水合物的生成与防治问题。

碳氢化合物和水在深海底部的高压低温条件下容易生成天然气水合物，堵塞井筒，损害生产作业管件，导致油气井产量下降甚至无法生产。

（4）出砂问题。

本区块储层具有胶结程度低，易出砂，地层不稳定的地质特征。

（5）注水开发的水源及水质问题。

海水由于矿化度较高，通常不能直接用作开发注水，所以需要对海水进行净化处理之后才能进行使用。

（6）海上作业费用高昂。

与浅水以及陆上油气田相比，深水区域的作业平台及采油工程装备的成本高昂，租金昂贵。

二、相应的专题研究（1）针对储层伤害问题，需要开展以下分析：①储层敏感性分析；②岩石和流体物性分析；③油井结蜡及清防蜡；（2）针对出砂问题，需要进行以下研究：①出砂规律与出砂预测；②防砂方法优选；（3）天然气水合物的生成与防治；（4）采油方式选择；（5）针对深海油气开发自然环境恶劣的现实，必须根据油气田的开发需要设计不同风险等级（5年，10年，20年等）的采油工程方案，严格执行HSE管理体系的要求。

（6）考虑到海上油气开采成本高昂的特点，必须充分做好采油工程方案设计的经济评价，尽可能以较低的开采成本，以较短的开采时间，获取更高的经济效益。

三、主要的研究方法及思路1 储层敏感性分析储层的敏感性分析通常包含：速敏，水敏，盐敏，酸敏，碱敏及压力敏感分析。

《石油工程概论》（油气田开发）一、名词解释：1.地层油等温压缩系数；地层油等温压缩系数：温度一定，单位体积地层油随着压力的变化的体积变化率。

2.地层油溶解气油比；地层油溶解气油比：在油藏温度和压力下地层油中溶解的气量，m3/m3。

3.地层油体积系数；地层油体积系数：又称原油地下体积系数，是指原油在地下体积与其在地面脱气后的体积之比。

4.岩石孔隙度；岩石孔隙度：岩石孔隙体积与岩石外表体积之比。

5.岩石有效渗透率岩石有效渗透率：当岩石中有两种以上流体共存时，岩石对某一相流体的通过能力，又称相渗透率。

有效渗透率不仅与岩石本身性质有关，而且与流体性质及其数量比例有关。

6.蒸汽吞吐；蒸汽吞吐：在本井完成注蒸汽、焖井、开井生产三个连续过程，从注蒸汽开始到油井不能生产为止，即完成一个过程称为一个周期。

7.蒸汽驱；蒸汽驱：按一定井网，在注汽井连续注汽，周围油井以一定产量生产。

8.采油指数；采油指数：单位生产压差下的油井日采油量。

9.油井流入动态曲线油井流入动态曲线：表示产量与井底流压关系的曲线，简称IPR曲线。

10.气举启动压力气举启动压力：气举过程中当环形空间的液面达到管鞋时，压风机所具有的最大压力。

11.基质酸化；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12.压裂酸化；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。

13.体积波及系数. 体积波及系数：与驱替剂接触的部分油藏体积与整个油藏含油体积之比。

二、填空题1. 油气藏形成的必要条件有：生油层、储油层、盖层、保护层。

2. 地质储量按控制程度及精确性由低到高分为：预测储量、控制储量、探明储量。

3. 油藏流体在井筒垂直管中流动可能存在的流型有纯液流、泡流、段塞流、环流和雾流五种。

4. 自喷油井生产中，流体由地层流至地面分离器一般经过地层渗流、多相垂直或倾斜管流、嘴流和近似水平管流四个基本流动过程。

《石油工程概论》课程标准课程编码： 2197 课程类别：专业基础课适用专业：钻井技术授课单位：石油系煤层气教研室学时：72 编写执笔人及编写日期：孙建华 2012 6 学分：审定负责人及审定日期：1.课程定位和课程设计1. 1课程性质与作用《石油工程概论》是钻井技术专业一门重要的专业基础课，系统介绍石油地质、石油勘探、石油开发、石油钻井、采油方法、油井增产原理、油品储存与运输等内容。

本课程是在学习了基础课程后开设的课程，设置在这个专业二学期，为学生以后学习专业课程打下良好的基础。

1.2课程基本理念本学习领域教学过程以学生为主体，以能力目标的实现为核心，培养学生具备专业能力、方法能力、社会能力。

本课程系统学习地质作用的知识，组成地球的三类岩石、油气藏的形成与富集；会识别油气藏的类型，油气勘探的任务、程序与勘探方法；掌握油气开采的方法、设备，油气开发方案的编制。

油气钻探的设备、钻具、钻井液的相关知识，现场应用的钻井技术。

明确油田稳产高产的原理与技术，最低损耗的进行油品输送。

通过本课程的学习，熟知油气从勘探到生产直至输送的各个工作过程。

最终目标：提高石油天然气钻井技术专业学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。

1.3课程设计思路本课程是根据现场职业岗位标准选取教学内容，按照工作任务过程及逻辑关系和学生认知规律，整合、序化教学内容。

据此，本课程共设计了七个学习情境33项学习任务，排序符合由浅到深、由简单到复杂得认知规律：学习情境一石油地质分析学习情境二石油勘探学习情境三石油开发学习情境四石油钻井学习情境五采油技术学习情境六油井增产学习情境七油品保存与运输本课程的教学模式是按照油田生产现场，本专业岗位群所确定的典型工作任务为出发点，实施项目课程教学，使学生在真实的工作情境中完成学习任务，达到“教、学、做”合一，体现“做、中、学”理念，培养学生综合职业能力。

2.课程目标本学习领域教学过程以学生为主体，以能力目标的实现为核心，培养学生具备专业能力、方法能力、社会能力。

⽯油⼯程概论第⼆章1、⽯油的定义：⽯油是多种碳氢化合物的复杂混合物，或是多种烃的混合物。

1、什么叫地质作⽤？地质作⽤可分为哪两⼤类？答：由于⾃然⼒引起的地壳物质组成、内部结构、地表形态变化和发展的作⽤称为地质作⽤。

分为内⼒地质作⽤和外⼒地质作⽤。

2、地壳中分布着哪三⼤类岩⽯？他们之间是如何循环和转化的？答：分为岩浆岩，沉积岩，变质岩。

⽯油主要存在沉积岩中。

3、地质构造有哪些基本类型？答：4个基本类型：倾斜岩层，褶曲构造，断层，裂缝。

4、什么叫地质时代和地质时代单位？地质时代单位有哪些级别？答：表明地层形成先后顺序的时间概念叫地质时代。

地质时代单位⽤来划分地球的历史时期。

地质时代单位有五个级别：宙、代、纪、世、期。

5、简述地质时代和地质时代单位之间的关系。

答：地层单位是把对应的地质时代单位代、纪、世改为界、系、统，同时把早、中、晚或早、晚字样改为下、中、上或下、上。

6、什么叫⽣油层、储集层和盖层？储集层分为哪⼏⼤类？答：⽣油层：由能够⽣成⽯油和天然⽓的岩层组成的地层。

储集层：具有⼀定的孔隙度和渗透性，能够储存油⽓等流体，并可在其中流动的岩层。

盖层：位于储集层之上能够封隔储集层，避免其中的油⽓向上逸散的保护层。

储集层分为3类：碎屑岩储集层，碳酸盐岩储集层，其他类型的储集层。

7、什么叫岩⽯的孔隙度？什么叫含油饱和度？答：孔隙度：储集层岩⽯中孔隙的总体积占岩⽯总体积的⽐值。

含油饱和度：油层中含油体积与孔隙体积的⽐值。

8、什么叫岩⽯的渗透率？什么叫有效渗透率？什么叫相对渗透率？答：渗透率：是岩⽯允许流体通过能⼒的⼀种度量。

有效渗透率：多相流体共存时，岩⽯对其中每种流体的渗透率。

相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的⽐值。

9、圈闭可以分为哪三⼤类？答：分为构造圈闭，地层圈闭，岩性圈闭。

10、什么叫油⽓运移和油⽓聚集？什么叫油⽓藏？答：油⽓在地层内的任何移动都称为油⽓运移。

油⽓聚集：油⽓在圈闭中聚集，形成油⽓藏的过程。

第一章 油田开发基础及开发方案本章要求掌握内容（8 学时）·掌握油气田开发的基础知识及开发方案设计的基本原理、方法，会进行油田开发技术及经济指标计算；·油田开发方案研究内容及所需动态资料，油田开发的方针、原则及合理开发程序。

·油田地质模型的建立，储层精细地质研究的内容和方法。

·各种驱动方式及影响产能因素。

·层系划分与组合的意义、原则和方法。

·各种注水方式的适用性及影响注水开发效果的主要因素。

·布井方式选择、井网密度计算。

·各种计算开发指标方法的基本原理，经济指标及经济评价。

·开发方案优化及选择方法。

一个含油构造经过初探，发现工业油气流以后，紧接着就要进行详探并逐步投入开发。

所谓油田开发，就是依据详探成果和必要的生产试验资料，在综合研究的基 础上对具有工业价值的油田，按石油市场的需求，从油田的实际情况和生产规律出发，以提高最终采收率为目的，制定合理的开发方案，并对油田进行建设和投产， 使油田按方案规划的生产能力和经济效益进行生产，直至油田开发结束的全过程。

油田开发必须依据一定的技术方针来进行，在制定油田开发技术方针时要考虑采油 速度（即年产油量占油藏可采储量的百分比）、油田地下能量的利用和补充、采收率的大小、稳产年限、经济效益及工艺技术等因素。

一个油田在明确的开发技术方针指导下，要想进入正规的开发，必须编制好油田开发方案，即依据油田开发的基础知识，对油田的开发程序、开发方式、层系划 分、注水方式、井网密度、布井方式及经济指标等各因素进行充分的论证、细致的分析对比，最后制定出符合实际、技术上先进、经济上优越的方案。

第一节 油田开发方案的主要内容及资料准备一、油田开发方案的主要内容在编制油田开发方案之前，必须对物探（主要搞清地下构造）、钻井、录井、取心、测井、分析化验各项工作取得的成果，进行综合地质研究，编制各种地质图 件，并根据所钻详探井、评价井、资料井及必要的试验区的井所录取的静态资料和试油试采的动态资料，研究开发区的静态地质特征及动态反应情况，从而编制出正 式开发方案，以指导开发区全面进行开发。