石大远程在线考试--《采油工程》

李老师

中国石油大学（北京）远程教育学院2015年春季
期 末 考 试
《采油工程课程设计》
学习中心：_______   姓名：________  学号：_______   
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、报刊杂志及其他已有论文），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他可疑字样者，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”。
（以上内容为固定格式，以下内容教师可根据课程情况调整或增减）
一、        题型
按照给定的基础数据和学号进行IPR曲线、悬点最大和最小载荷、抽油机最大扭矩和功率、支撑剂体积和压裂液体积等相关计算，并提出合适的注水措施，由此完成采油工程课程设计。
二、题目
给定的基础参数为：
1、每个同学不同的关键参数
井深：2000+学号末两位×10，单位是m
例如: 学号为923512，则井深=2000+12×10=2120m。
油层静压：井深/100×1.0，单位是MPa
例如：井深为2120m，则油层静压=2120/100×1.0=21.2MPa
油相对密度：学号末两位/1000+0.75，无单位
例如：学号为923512，则油相对密度=12/1000+0.75=0.762
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
气相对密度：0.76
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，使用系数 =0.8，杆径19mm，抽油杆质量2.3kg/m
三、要求
1、        为了避免雷同，每个同学的基础数据中的几个关键参数是不一样的，课程设计中的计算引用参数及结果也是不同的，因此，请特别注意计算并应用这几个参数，否则一定不及格；
2、        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；
3、        提交报告中的数据、计算步骤、计算要求需要与此学期版本一致，否则按不及格处理；
4、        若报告中缺少六个主要内容其中之一时，即认为该报告不完整，可按不及格处理，不再参照评分标准；
5、        需要给出关键参数的计算表格
采油工程课程设计计算参数表格
参数        数值        参数        数值
学号                抽油机型号       
井深                最大扭矩       
油层静压                生产需要电机功率       
油相对密度                抽油机是否满足生产       
配产量                平均砂液比       
井底流压                压裂排量       
下泵深度                裂缝总长度       
泵排出口压力                支撑剂体积       
悬点最大载荷                压裂液体积       
悬点最小载荷                       

四、评分标准
1、基础数据计算与分析（10分）
根据学号计算井深和油层静压，根据给定基础数据分析该井采油工程的特点。
2、画IPR曲线（10分）
1）        采油指数计算；
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。
3、采油工程参数计算 （20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。
4、抽油机校核计算（20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。
5、增产措施计算（20分）
由于油藏渗透率较低，需要对储层进行水力压裂，已知施工排量2方/分，裂缝高度15米，压裂液综合滤失系数 ，设计的压裂裂缝总长度为400米，试用吉尔兹玛公式计算所需的施工时间；如果平均砂液比为30%（支撑剂体积/压裂液体积），计算相应的支撑剂体积和压裂液体积。
6、注水措施建议（10分）
由于储层能量不足，需要采用注水方式补充地层能量，为了保护储层，请对注水措施提出建议（包括水质要求、水质处理、注入过程、与地层配伍性、五敏分析等）。
7、书写格式（10分）
1）要求课程设计报告电子版页面A4型号，报告为封面、目录、设计详细内容
2）封面上写明课程名称、姓名、班级、学号、完成日期
3）目录列出正文中的一级标题和二级标题
4）正文宋体、小四、1.5倍行距、无段前段后，内容要有主要计算公式，体现数据代入的计算过程，逻辑性强，具有一定分析和认识。
五、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，通过设计计算，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
油井流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力，从单井来讲，IPR曲线表示了油层工作特性。因而，他既是确定油井合理工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。本次设计油井流入动态计算采用Petrobras方法。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。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均；当预测产量或流压加权平均。
（1）        采液指数计算
已知一个测试点； 、 和饱和压力  及油藏压力  。
①        如果 则                                    
②        如果
采液指数

式中，
       — 对应流压 时总产液量；
       — 含水率，小树：
       — 油 IPR 曲线的最大产油量。
（2）        某一产量  下的流压      



①若 则
                                                        
②        若 则按流压加权平均进行推导得；
              
  ③若 ，则综合IPR曲线的斜率可近似常数。
                     
2采油工程参数计算
   悬点最大、最小载荷的计算公式：



  式中： ——第i级杆每米杆在空气中的质量，Kg/m
         ——第i级杆杆长，m；
        i —— 抽油杆级数，从下向上计数；
        PZ——泵排出口压力，Pa，PZ =（油藏压力- 套压）/ 井深×下泵深度；
PN——泵的沉没压力，Pa；
N——冲次，rpm；
S——光杆冲程，m；
fP——活塞截面积，m2；
g——重力加速度，m/s2；


   式中：令fr0=0
        Pj——第j级抽油杆底部断面处压力，Pa：

       Pt——井口套压；
       ρ0，ρw——地面油，水密度，kg/m3；
       fw——体积含水率，小数；
       L----抽油杆总长度，m；
       fr——抽油杆横截面积，m2；
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。
4、增产措施计算
    吉尔兹码方程为：

式中：L——裂缝长度，m；
         w——裂缝的宽度，m；
         Q——压裂液的排量，m3/min；
         w——裂缝的宽度，m；
         u——压裂液的粘度， ；
         G——岩石的剪切模量，kPa；
         E——岩石的弹性模量，kPa；
         v——岩石泊松比，无单位；
         H——缝高，m；
         t——施工时间，min；
         C——压裂液综合滤失系数， ；

5、注水措施建议
请参照《采油工程》（张红玲主编2013版）第五章注水中内容。