某地下油层的压强为2.10×107Pa,从地面向此油层钻一口油井,自油层面向上计算,原油自喷时可能达到的最大高度为多大?若油层距地面2000m,油井直径为10cm,要阻止原油喷出地面,至少要

问题描述:

某地下油层的压强为2.10×107Pa,从地面向此油层钻一口油井,自油层面向上计算,原油自喷时可能达到的最大高度为多大?若油层距地面2000m,油井直径为10cm,要阻止原油喷出地面,至少要向出油层施加多大的压力?(原油密度为0.9×103kg/m3,大气压强比原油压强小得多,故在计算中可以忽略大气压强的影响)

由p=ρgh得h=

P
ρg
=
2.1×107Pa
900kg/m3×9.8N/kg
=2381m.
油层距地面高度h0=2000m,喷至出油口处的压强为p’,则
p’=p-ρgh0=2.10×107Pa-900kg/m3×9.8N/kg×2000m=3.36×106 Pa.
油井口直径D=10cm=0.1m,面积S=π(
D
2
2=3.14×(
0.1m
2
2=7.85×10-3m2
原油喷出地面的力F=p'S=3.36×106 Pa×7.85×10-3m2=26376N.
要阻止原油喷出地面,至少应向出口处施加26376N.
答:原油自喷时可能达到的最大高度为2381m.要阻止原油喷出地面,至少要向出油口施加26376N的压力.