2013年北京石油學(xué)院大學(xué)函授石油工程概論答案

1、中國(guó)石油大學(xué)（北京）期 末 考 核石油工程概論一、綜述題（共5小題，每小題20分，第1、2和3題選做兩道，第4和第5題選做一道，共60分）（每道題目不少于500字。照抄知識(shí)點(diǎn)提示不得分。）1. 闡述井身結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容，說出各內(nèi)容所包括的具體知識(shí)，并畫出基本的井深結(jié)構(gòu)圖。（20分）知識(shí)點(diǎn)提示：井深結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容包括套管的層次、各層套管下入深度、相應(yīng)的鉆頭直徑、套管外水泥返高等，請(qǐng)?jiān)敿?xì)列出各內(nèi)容所包含的具體內(nèi)容，并畫出簡(jiǎn)單的井深結(jié)構(gòu)圖。答：井身結(jié)構(gòu)是指由直徑、深度和作用各不相同，且均注水泥封固環(huán)形空間而形成的軸心線重合的一組套管與水泥環(huán)的組合。包括井中套管的層數(shù)及各種套管的直徑、下入深度和管外的水

2、泥返深，以及相應(yīng)各井段鉆進(jìn)所用鉆頭直徑。井身結(jié)構(gòu)是鉆井施工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 （一）井身結(jié)構(gòu)的組成及作用 井身結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管和各層套管外的水泥環(huán)等組成。 1.導(dǎo)管：井身結(jié)構(gòu)中下入的第一層套管叫導(dǎo)管。其作用是保持井口附近的地表層。 2.表層套管：井身結(jié)構(gòu)中第二層套管叫表層套管，一般為幾十至幾百米。下入后，用水泥漿固井返至地面。其作用是封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。 3.技術(shù)套管：表層套管與油層套管之間的套管叫技術(shù)套管。是鉆井中途遇到高壓油氣水層、漏失層和坍塌層等復(fù)雜地層時(shí)為鉆至目的地層而下的套管，其層次由復(fù)雜層的多少而定

3、。作用是封隔難以控制的復(fù)雜地層，保持鉆井工作順利進(jìn)行。 4.油層套管：井身結(jié)構(gòu)中最內(nèi)的一層套管叫油層套管。油層套管的下入深度取決于油井的完鉆深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油氣層頂部100150米。其作用封隔油氣水層，建立一條供長(zhǎng)期開采油氣的通道。 5.水泥返高：是指固井時(shí)，水泥漿沿套管與井壁之間和環(huán)形空間上返面到轉(zhuǎn)盤平面之間的距離 （二）相關(guān)名詞及術(shù)語(yǔ)   1.完鉆井深：從轉(zhuǎn)達(dá)盤上平面到鉆井完成時(shí)鉆頭所鉆井的最后位置之間的距離。   2.套管深度：從轉(zhuǎn)盤上平面到套管鞋的深度。 

4、60; 3.人工井底：鉆井或試油時(shí)，在套管內(nèi)留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是從轉(zhuǎn)盤上平面到人工井底之間的距離。     4.水泥塞：從完鉆井底至人工井底的水泥柱。2. 分別闡述有桿抽油泵在上沖程和下沖程的工作原理，并畫出示意圖。（20分）知識(shí)點(diǎn)提示：有桿抽油泵在上沖程的工作原理，并畫出示意圖。有桿抽油泵在下沖程的工作原理，并畫出示意圖。3.請(qǐng)列舉一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例，分析井噴的原因、危害、處理措施。（20分）知識(shí)點(diǎn)提示：案例可以是近幾年國(guó)內(nèi)外發(fā)生的井噴事故，也可以是自己熟悉的鉆井平臺(tái)發(fā)生的井噴。先列舉實(shí)例，然后分析事故發(fā)生的原因、造成的危害

5、以及采取的應(yīng)對(duì)措施。2002年12月29日，渤海四號(hào)平臺(tái)在印尼surabaya海域ke38-1井的12-1/4”井眼鉆進(jìn)作業(yè)中，鉆至井深4169ft。此時(shí)正好35柱鉆桿鉆完，劃眼過程中各種參數(shù)正常。17:54停泵，開始接立柱，17:59分立柱接完后，井口兩名鉆工提出卡瓦。18:00開泵泵入稠泥漿，當(dāng)?shù)劂@工karel在蓋轉(zhuǎn)盤鉆桿防磨板時(shí)發(fā)生井噴，轉(zhuǎn)盤小補(bǔ)芯和鉆桿防磨板瞬時(shí)飛出，領(lǐng)班立即停泵，關(guān)閉上閘板防噴器，發(fā)出警報(bào)。觀察套壓，1400psi，鉆桿壓力0psi（鉆具內(nèi)有單流閥）。隨后進(jìn)行壓井作業(yè)。于此同時(shí)，電器人員切掉鉆臺(tái)附近電源，機(jī)艙啟動(dòng)消防泵，平臺(tái)進(jìn)入井噴應(yīng)急狀態(tài)。經(jīng)提高壓井泥漿比重從8.5

6、ppg至9.4ppg將井壓住，恢復(fù)作業(yè)。危害：某鉆工的右手掌被飛出的轉(zhuǎn)盤小補(bǔ)芯擊傷。事故原因 ： 1、預(yù)計(jì)高滲地層提前500ft，未預(yù)測(cè)到存在高壓層； 2、直至接立柱前的鉆進(jìn)中未發(fā)現(xiàn)任何井涌顯示，使人員產(chǎn)生麻痹； 3、泥漿比重偏低，8.5至10.1ppg； 4、氣測(cè)人員發(fā)現(xiàn)異常，但沒有通知鉆臺(tái)和監(jiān)督； 5、接立柱時(shí)由于停泵后，返出流量計(jì)被堆積巖屑?jí)|高，不能回零，因此給溢流 的判斷造成失誤。 6、轉(zhuǎn)盤小補(bǔ)芯沒有鎖銷,造成被強(qiáng)大的井噴流體頂出。造成的危害：延誤工期，并且某鉆工的右手掌被飛出的轉(zhuǎn)盤小補(bǔ)芯擊傷。 預(yù)防措施： 1、經(jīng)常調(diào)校井口返出流量計(jì)，避免判斷失誤； 2、提高人員的井控意識(shí)，接立柱時(shí)安

7、排專人觀察井口返出，增強(qiáng)防范手段； 3、要求氣測(cè)人員將鉆井參數(shù)的異常變化及時(shí)通知鉆臺(tái)； 4、在平臺(tái)范圍內(nèi)展開學(xué)習(xí)討論，同時(shí)加強(qiáng)井噴應(yīng)急程序的訓(xùn)練。4.闡述油田開發(fā)方案的主要內(nèi)容，并說明不同類型油藏開發(fā)方案編制中需要注意的問題。（20分）知識(shí)點(diǎn)提示：可以從油田開發(fā)的整個(gè)過程總結(jié)油田開發(fā)方案的主要內(nèi)容，基于勘探、鉆井、錄井、測(cè)井、取芯、巖心和流體化驗(yàn)資料的前期研究成果，可從縱向?qū)酉?、平面展布、?chǔ)量規(guī)模、開發(fā)方式、采油方式、井的工作制度、穩(wěn)產(chǎn)年限、采收率、技術(shù)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、方案對(duì)比與優(yōu)選等方面闡述。5.結(jié)合自己的認(rèn)識(shí)，給出油田二次開發(fā)的概念，并談?wù)剬?duì)油田二次開發(fā)的理解。（20分）知識(shí)點(diǎn)提示：首先需

8、要回答提出油田二次開發(fā)概念的原因和必要性，再闡述油田二次開發(fā)與油田一次開發(fā)的異同和油田二次開發(fā)需要著重考慮的內(nèi)容，最后從老油田和新油田兩個(gè)角度談?wù)勀銓?duì)油田二次開發(fā)的理解。中國(guó)石油的二次開發(fā)是一項(xiàng)戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程,是“油田開發(fā)史上的一場(chǎng)革命”,是近期主要任務(wù)之一。經(jīng)初步研究,中國(guó)石油二次開發(fā)一期工程預(yù)計(jì)增加可采儲(chǔ)量9.1億噸。所謂油田二次開發(fā),是指當(dāng)油田按照傳統(tǒng)方式開發(fā)基本達(dá)到極限狀態(tài)或已接近棄置的條件時(shí),采用全新的概念和新的“三重”技術(shù)路線,對(duì)老油田實(shí)施二次開發(fā),重新構(gòu)建油田新的開發(fā)體系,實(shí)施再開發(fā),大幅度提高油田最終采收率,最大限度地獲取地下油氣資源,并實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、節(jié)能、高效開發(fā)。簡(jiǎn)言之

9、,二次開發(fā)的對(duì)象是“老油田”,條件是“傳統(tǒng)的方式開發(fā)基本達(dá)到極限狀態(tài)或已接近棄置的油田”,觀念是“全新的”開發(fā)觀念,中心工作是“重新構(gòu)建油田新的開發(fā)體系”,目的是“大幅度提高油田最終采收率”,最大限度地獲取地下油氣資源,效果體現(xiàn)在“安全、環(huán)保、節(jié)能、高效開發(fā)”上。老油田二次開發(fā)的根本宗旨是建設(shè)“科技油田、綠色油田、和諧油田”,其思路也可以擴(kuò)展到老氣田上二次開發(fā)與傳統(tǒng)的開發(fā)相比，其最大變化和最大難點(diǎn)，就是要面對(duì)已開發(fā)了20年以上的老油田，而這些油田剩余油高度分散，油水關(guān)系及其復(fù)雜，總體上表現(xiàn)出“兩低”、“雙高”和“多井低產(chǎn)”的極難特點(diǎn)。要采用不同于傳統(tǒng)的開發(fā)理念，才能走出油田開發(fā)的新路。遼河、克

10、拉瑪依、玉門等油田“二次開發(fā)試點(diǎn)”的初步成果表明:二次開發(fā)可在老油田分批次逐步推廣,是老油田再生的一條全新出路;二次開發(fā)可以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。初步預(yù)測(cè)中國(guó)石油二次開發(fā)一期工程可增加可采儲(chǔ)量9.1億噸(約合66.43億桶),按油價(jià)80美元/桶計(jì)算,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值41608億元;按照2006年的納稅方法計(jì)算,可為國(guó)家創(chuàng)造稅收18376億元?！岸伍_發(fā)”還可以從根本上改變目前老油田的開發(fā)面貌，提高采收率并創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是當(dāng)前中國(guó)石油油田開發(fā)的一項(xiàng)戰(zhàn)略性的舉措，同時(shí)，也是一項(xiàng)戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，對(duì)于中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“小康社會(huì)”目標(biāo)，極具資源保障的戰(zhàn)略意義。老油田是個(gè)寶，老油田“煥發(fā)青春”是當(dāng)

11、今國(guó)際石油行業(yè)的熱門課題，國(guó)外公司在老油田的投入約占開發(fā)投資的70以上，以實(shí)現(xiàn)老油田的長(zhǎng)時(shí)間可持續(xù)開發(fā)。老油田采收率超過70%已經(jīng)不是神話，大慶油田、峽灣油田、克恩河油田已經(jīng)接近證實(shí)。二、論述題（40分）結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)，談?wù)勀銓?duì)石油工程的認(rèn)識(shí)，字?jǐn)?shù)不少于800字。石油工程學(xué)的基礎(chǔ)是十九世紀(jì)九十年代在加利福尼亞建立的。當(dāng)?shù)仄赣昧艘恍┑刭|(zhì)學(xué)家來探查每口油井中產(chǎn)油區(qū)與水區(qū)之間的聯(lián)系，目的是防止外部水進(jìn)入產(chǎn)油區(qū)。從這時(shí)開始，人們認(rèn)識(shí)到了在油田開發(fā)中應(yīng)用技術(shù)的潛力?！懊绹?guó)采礦與冶金工程師學(xué)會(huì)”(aime)于1914年成立了石油技術(shù)委員會(huì)。1957年，aime改名為“美國(guó)采礦、冶金和石油工程師學(xué)會(huì)”。石

12、油工程是對(duì)石油資源進(jìn)行開發(fā)、使用、研究的一種系列工程，主要針對(duì)油氣田的工程建設(shè)，如油氣鉆井工程、采油工程、油藏工程等，下面就三大工程談一下自己的認(rèn)識(shí)。 一、對(duì)鉆井工程的認(rèn)識(shí) 鉆井是石油工業(yè)的龍頭，鉆井工程是油氣勘探開發(fā)的主要手段，鉆井工程的實(shí)施對(duì)于油氣勘探開發(fā)的成敗起著決定性的作用。作為勘探開發(fā)的重要一環(huán)，合理的鉆井工藝、適用的鉆井技術(shù)和完井方法是提高油氣勘探成功率、發(fā)現(xiàn)油氣田、提高產(chǎn)量、提高采收率，推動(dòng)并實(shí)現(xiàn)油氣田勘探開發(fā)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的重要保證。 （一）石油鉆井是指利用專業(yè)設(shè)備和技術(shù)，在預(yù)先選定的地表位置處，向下或一側(cè)鉆出一定直徑的孔眼，一直達(dá)到地下油氣層的工作。&

13、#160;（二）從鉆井發(fā)展過程來看，鉆井方式主要有四種：人工掘井、人工沖擊鉆、機(jī)械頓鉆、旋轉(zhuǎn)鉆。 （三）鉆井施工工序主要包括：鉆前施工、鉆井施工、完井施工。 （四）鉆井新技術(shù)主要包括： 1、定向井、水平井、大位移井技術(shù) 2、分枝井技術(shù) 3、深井、超深井、特超深井 4、深海鉆井 5、欠平衡鉆井技術(shù) 6、小井眼鉆井技術(shù) 7、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù) 8、撓性連續(xù)管鉆井技術(shù) 二、對(duì)采油工程的認(rèn)識(shí) 采油工程是油田開采過程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過生產(chǎn)井和注入井對(duì)油藏采取的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱。它所

14、研究的是以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計(jì)方法及實(shí)施技術(shù)。 采油工程的任務(wù)是通過一系列可作用于油藏的工程技術(shù)措施，使油、氣流入井底，并高效率地將其舉升到地面進(jìn)行分離和計(jì)量，其目的是經(jīng)濟(jì)有效地提高油井產(chǎn)量和原油采收率。 采油方法是指將流入井底的原油采到地面所采用的工藝方法和方式。采油方法分為自噴采油和人工舉升采油。 自噴采油是利用油層本身的能量將原油舉升到地面的方式。 人工舉升采油主要包括：氣舉采油、有桿泵采油和無桿泵采油 氣舉采油是利用從地面向井筒注入高壓氣體，將原油舉升至地面的一種人工舉升方式，該方式主要適用于高產(chǎn)量

15、的深井、油氣比高的油井、定向井和水平井。 有桿泵采油：由抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵和其它附件組成。抽油機(jī)包括游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)兩種。其工作原理是：工作時(shí)動(dòng)力設(shè)備將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過減速箱傳遞給曲柄，帶動(dòng)曲柄低速旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)，掛在驢頭上的懸繩器通過抽油桿帶動(dòng)井下深井泵作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把原油抽到地面。 無桿泵采油：電潛泵電動(dòng)機(jī)和泵一起下入油井內(nèi)液面以下進(jìn)行抽油的井下采油設(shè)備。 增產(chǎn)措施：水力壓裂、酸化、酸化壓裂。水力壓裂是用壓力將地層壓開一條或幾條水平的或垂直的裂縫，并用支撐劑將裂縫支撐起來，減少油氣的流動(dòng)阻力，溝通油、氣、水的流動(dòng)通道，從而達(dá)到增產(chǎn)增注的目的；酸化是利用酸液溶解巖石中的所含鹽類物質(zhì)的特性，擴(kuò)大近井地帶油層的孔隙度，提高地層滲透率，改善油氣流動(dòng)狀況，以增加油氣產(chǎn)量的一種增產(chǎn)措施；酸化壓裂是依靠酸液對(duì)裂縫壁面的不均勻溶蝕產(chǎn)生的一定導(dǎo)流能力。 三、對(duì)油藏工程的認(rèn)識(shí) 油藏工程的主要內(nèi)容：研究油藏內(nèi)流體性質(zhì)和流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法。一般包括油層物理、油氣層滲流力學(xué)、試井解釋、數(shù)值模擬、油藏動(dòng)態(tài)分析方法等。主要包括以下幾個(gè)方面：開發(fā)方案設(shè)