发布时间 : 星期四 文章last最全版高等油层物理（中国石油大学北京）更新完毕开始阅读7d943d28168884868762d6db
27. 表面张力：（1）单位面积上的过剩表面能，也称为比表面能。只有三相存在时才能显示出张力的存在。（2）增加单位表面积所做的功。（3）单位周界长度上的力。方向：与净吸力垂直，与界面相切。
表面张力的影响因素：分子本身的作用力、温度的影响、压力、吸附的影响。
表面张力测定方法：吊环法、毛细管上升法、气泡最大压力法、悬滴法、旋转滴法、滴体积法、
?gh2??停滴法?gh?r?2?r?cos?
2cos?28. J函数曲线把油层流体界面张力、润湿性、岩石的渗透率、孔隙度及毛管压力曲线等因素综合起来，表征储层的多相渗流特征。对于孔隙结构类似但物性参数不同的储层，所测得的多条毛管压力曲线，利用J函数，求得J函数与含水饱和度关系曲线，然后利用储层的平均物性参数，换算成一条平均的毛管压力曲线。
pck??cos?? 通常把一种润湿相流体在多孔介质中只依靠毛管力作用去置换另一种非润湿相流体的过程称为渗吸。
渗吸影响因素：1、润湿性的影响：亲水性越强，渗吸效率越高 2、油水粘度比的影响：油水粘度比越小，渗吸效率越高 3、驱替速度的影响：某一驱替速度下，渗吸效率最高 29.三相相对渗透率相图
r?22?kJ(sw)?2?cos?k??rPc?28?r
2
水相相对渗透率： 对于亲水油藏，油气可看做一相，因此，水相的相对渗透率只随水饱和度的变化而变化（为平行于OG边的一组平行线；对于亲油油藏，等值线向右偏，即，相同含水饱和度下，krw变大。
油相相对渗透率：油湿等渗线右移。润湿相不容易流动，因此，要达到一定的流动能力，对应的含油饱和度增大。或：相同含油饱和度流动能力变弱。
无论对于亲油油藏还是亲水油藏，气相都是非湿相。因此，气相的相对渗透率曲线变化不大。 第五章
吸附现象发生于物质的两相界面，储层岩石内存在多种界面，且界面的表面积巨大，因此油层内广泛存在吸附现象。溶解于某一相中的物质，自发地聚集到两相界面层并急剧减低该界面的表面张力的现象称之为“吸附”。根据吸附分子与固体表面原子结合力的性质，吸附作用可划分为物理吸附和化学吸附两类，而且它们既可能发生在静态条件下，也可能发生在动态条件下。在物理吸附中，吸附物质分子仅是通过范德华力吸附在界面上。在吸附过程中会同时伴随解吸现象，开始时吸附速度大大超过解吸速度，然后两个速度的差别会逐渐减小，直至两个速度相等而进入吸附平衡，吸附物质分子在吸附剂表面形成吸附层或称为界面层。而在化学吸附中，吸附物质分子会与吸附剂发生化学反应，生成表面化学化合物质，通过共价键力实现键合。在多数情况下，吸附过程会同时伴有物理吸附和化学吸附，即称为混合吸附。 30.物理吸附特点：范德华力（结合力弱）；具有可逆性；多层吸附；发生在低温条件下。 31.化学吸附特点：化学键（结合力强）；不可逆；单层吸附；需要活化能，故需要较高的温度。当温度较低时，只发生物理吸附。对于物理吸附，同一吸附系统，吸附量是温度和压力的函数。若温度不变，吸附量是压力的函数，吸附量与压力的关系曲线称为吸附等温线。 32.Langmuir 理论
Langmuir提出了单层吸附理论，这个理论的模型可叙述如下:
（1）在吸附层的表面有一定数的活化位置，每一个位置可以吸附一个分子，因而吸附是单分子层的。（2）被吸附的分子与固体表面的相互作用可以是化学价力，也可以是物理吸附的作用力，
但必须有足够的强度使被吸附分子不能移动。换句话说，是定位的吸附。这相当于吸附位置的势能阱很深，被吸附分子的动能不足以使它克服能垒而移动。（3）假定固体表面是均匀的，表面上各个吸附位置分布均匀，发生吸附时吸附热相同。（4）被吸附分子之间的横向相互作用可以忽略。概括地说， Langmuir吸附理论是理想的单层定位吸附理论。 早期对吸附的研究集中在单分子层吸附，认为在压力低于饱和蒸汽压时多分子层吸附是很罕见的现象。但是很快就发现物理吸附并不停留在单层，在压力大约只有饱和蒸汽压的1/10左右时，多层吸附就已发生。
吸附等温线的五种类型，除了第I类是典型的单层吸附Langmuir型外，其他四种类型往往是包含着多分子层吸附的。在多分子层吸附模型中，最重要的是BET模型。 BET 模型
BET理论是1938年Brunauer、Emmett和Teller基于Langmuir模型而提出的多层吸附理论，其基本假定是：
（1）已吸附了单层的表面，还可通过普遍存在的分子间引力再吸附第二层、第三层??，各相邻吸附层之闻存在着动态平衡；（2）不一定要等一层吸附满了才能开始下一层的吸附，所以表面不同位置吸附的分子层数不一定相同；（3）第一层吸附的吸附热q1，与其余各层吸附的吸附热不同，在第二层以上的吸附由于都依靠分子间引力，所以吸附热相同，并接近于被吸附物质的凝聚热qL；（4）假定固体表面是均一的，被吸附分子之间没有相互作用力。 因此BET模型是定位的多层吸附模型。
33.弯液面的饱和蒸汽压：IV型等温线具有凝结和蒸发现象。用到弯液面饱和蒸汽压。
与平面的P0不同，对于凹液面：P
大孔与平表面差不多，对吸附没有什么特殊的作用。微孔吸附往往产生第I类吸附等温线，常不出现滞后圈。产生滞后现象主要是由于中孔的存在。如果简单地把孔隙(中孔)看成是许多半径不同的圆柱形毛细管，则当气相压力逐渐增大，但还没有达到正常(平面)液体饱和蒸汽压时，在较小的毛细管中蒸汽就可能发生凝聚。半径较小的孔中的凹面液体饱和蒸汽压较低，故在较小孔中蒸汽已能凝聚为液体。随着压力的增大，渐次在半径更大的孔中发生凝聚，这就是毛细管凝聚现象。当然，被吸附蒸汽必须在液态时能润湿固体毛细管壁，即在孔内形成凹液面。
34.边界层定义：原油运移到储油层后，与储层孔隙表面长期接触。在如此长时间的接触中，原油中的极性物质（表面活性物质）在孔隙表面吸附，形成具有异常性质的吸附层。这种直接紧贴着固体表面、性质不同于体相液体的吸附层称为边界层。 形成：物理吸附和化学吸附。
性质：由于边界层中的表面活性物质浓度的增加，使得边界层性质与体相原油性质不同。边界层中物质的性质由孔隙表面往孔隙中心方向结构强度逐渐变弱。其结构力学性质由固体性质逐渐表现为弹性、粘弹性、粘性，然后过渡到体相流体。 边界层影响因素
压力梯度的影响：ab段：压力梯度对边界层厚度影响非常大，边界层厚度降低很快，这是由于边界层外层性质接近于体相流体，流动性好。bc段：压力梯度对边界层厚度的影响越来越小，说明边界层中越靠近孔隙表面分子之间的结合力越强，流动越困难。cd段：所对应的边界层厚度约为0.2-0.3微米，曲线几乎变成水平，在这一阶段，压力梯度的大幅度增加对边界层厚度几乎没有什么影响。
毛管半径的影响：在实验毛管半径范围内，毛管半径对边界层厚度影响不大，r-h呈对数关系；r越小，h越大。从曲线变化趋势看，在油层孔隙半径范围内，r对h的影响应该是比较大的；对于低渗透油藏，由于孔隙半径小，边界层厚度应该比较大。因此，低渗透油田剩余油饱和度较高，采收率较低。但低渗透油稀；上述回归公式只反映规律，不具有代表性，仅用来定性分析。 原油组成的影响：胶质、沥青质；石油酸–亲水；原油性质
35.将一个物理导出量用若干个基本量的乘方之积表示出来的表达式，称为该物理量的量纲式,简称量纲。
量纲和谐原理：定义：正确反映客观规律的方程，其各项的量纲必须一致。重要性表现在三个方面：（1）方程的形式不随量度单位的变化而变化；（2）可用来确定公式中物理量的指数；（3）可用来建立物理方程式。
36.π定理：任何一个物理过程，如包含有n个物理量，涉及到m个基本量纲，则这个物理过程可由n个物理量组成（n-m）个无量纲量所表达的关系式来描述，这些无量纲量用π表示，称为π方程。π定理 - 两相似系统的π方程必须相同。
37水电相似原理：两模型若存在几何相似，流体在多孔介质中流动的微分方程与电荷通过导体流动的微分方程形式完全相同；多孔介质中压力场的分布与导体中电位场的分布相似。 即水 - 电相似原理。
38.声波提高采收率机理：机械作用、空化作用：稀疏和压缩阶段物性参数变化、热作用。效果：提高流动饱和、提高地层渗透、降低原油粘度
39.原油酸值：表示原油中有机酸的含量，通常进行酸碱中和测定确定
40.有机酸的影响：可与碱生成水溶性的表面活性剂，降低油水界面张力；2为较好的乳化剂，沥青质乳化稳定剂；3环烷酸很容易在原有-岩石界面吸附，一定程度上可抑制沥青质的吸附；4即使在环烷酸的条件下，沥青质对岩石表面仍表现出极大地亲油性
41物理法采油机理：声波采油：声波提高采收率机理1、机械作用；2、空化作用。稀疏和压缩阶段物性参数变化。空化作用影响因素（1）频率（2）外界压力（即地层压力）（3）温度（4）粘度；3、热作用。（百度：超声波降粘,超声波降凝,超声波防蜡,超声波降阻,热声采油,超声空化效应）。三种作用机理产生的效果：1、提高流动饱和度；2、提高地层渗透率；3、降低原油粘度。三、声波性质：1、衰减系数。影响衰减的因素（1）声波频率（2）孔隙度（3）渗透率（4）粘度。2、声场强度
电场采油技术：电场对阻力系数的影响实验；电场对有效渗透率影响实验；电场对相对渗透率影响实验；电场对采收率影响实验；电场对产量影响；电场对含水率影响。（百度：电渗效应，岩石细组分颗粒的电泳效应和电化学聚结变粗及粘土结构的改变效应，电解及副产物的作用，岩石润湿性变化效应。）
高能气体压裂1、机械作用 – 造缝作用（1）增压阶段 – 压开裂缝之前（2）破裂阶段（3）延伸阶段 – 压力持续时间-缝长。
磁技术在油田生产中的应用：机理（1）磁致胶体效应（2）磁处理使分子取向排列（3）电磁波加热
人工地震采油技术一、人工地震增产机理1、震动对渗透率的影响1）震动频率与渗透率的关系2）振幅与渗透率的关系3）渗透率与震动时间的关系4）振后渗透率的恢复曲线；2、震动对最终驱油效率的影响；3、震动降粘；4、震动解堵；5、震动改变润湿性 42. 相似准则的建立：一、相似1、几何相似2、运动相似3、动力相似
二、相似三定理1、相似第一定理（相似正定理）:对相似现象，其相似指标等于1。或对相似现象其相似准则（相似指标）的数值相同。2、相似第二定理(?定理）约束两相似现象的基本物理方程可以用量纲分析的方法转换成用相似指标方程来表达的新方程，即转换成?方程。两个相似系统的?方程必须相同。3、相似第三定理(相似逆定理)对于同一物理现象，如果单值量相似，而且由单值量所组成的相似指标在数值上相等，则现象相似。
第二节 相似理论。1、水 - 电相似原理：两模型若存在几何相似，流体在多孔介质中流动的微分方程与电荷通过导体流动的微分方程形式完全相同；多孔介质中压力场的分布与导体中电位场
的分布相似。即水 - 电相似原理。通过导体的电流遵守欧姆定律。
v??KI?-?grad?U?。多孔介质
中流体的流动遵守达西定律。
?K?div????grad?P????0???grad?p?div??grad?U???0。 均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续方程
。均匀导体中电压分布满足方程：
。可用电场模拟渗流场。
1）几何相似系数：模型的几何参数与油层的相应几何参数的比值为几何相似系数。各几何参数的几何相似系数必须相同。
2）压力相似系数：模型中两点之间的电位差与地层中两相应点之间的压差的比值。 3）阻力相似系数：模型中的电阻与油层中渗流阻力的比值。
4）流动相似系数：模型中电解液的电导率与地层流体流度的比值。 5）流量相似系数：电流与井产量（或注入量）的比值。
?U?P?1?1IRQRf相似准则：欧姆定律：m；达西定律：。两式相除，得相似系数之间必须满足
Cp?CqCr??1的相似准则：
。
应力敏感定义影响因素
油气层岩石在井下受到上覆岩层压力（Pv）和地层孔隙压力（Pr）共同作用。其中Pv仅与埋藏深度和上覆岩石的密度有关。由于岩石受力条件的变化导致有效应力增加，从而造成孔隙与裂缝流道被压缩，导致油气层渗透率下降的现象称为应力敏感损害。应力敏感损害主要发生在疏松砂岩及裂缝性地层。影响应力敏感损害的主要因素包括压差、油气层自身能量以及油气藏的类型。低渗透储层应力敏感性产生机理：（1）裂缝开度下降：裂缝或微裂纹是沟通油气井和油气藏内部的直接通道，油气通过纵横交错的裂缝网格流入井底。裂缝或微裂纹发育的储层，如果弹性驱开采速度过快，就会造成裂缝系统内的油气短期内被大量猜出，而不能从基质岩块中得到及时的补充。裂缝系统内流体的压力必然随之下降，储层岩石的有效应力增加，裂缝开度减小甚至闭合。（2）孔隙及孔隙吼道的收缩：储层渗透率大小主要受孔径的制约，孔径减小或部分孔道闭合必然导致岩石渗透率大幅度降低。（3）孔隙内可动微粒的迁移：生产压差较大时，流体流速高，孔隙空间内的不稳定固相微粒被启动而迁移，在微孔喉处产生堵塞使储层渗透率降低。储层应力敏感影响因素：内部因素：（1）岩石组分：岩石骨架通常由1种或多种矿物组成，不同矿物具有不同的硬度。外力作用下，硬度高的矿物不容易发生形变或形变量很小，矿物硬度越低，越容易发生形变。常见矿物中石英的硬度最高，尝试和方解石次之，云母和粘土类矿物的硬度最低。（2）孔隙类型：裂缝，油气是为充填缝对储层的应力敏感性影响最大，基质中的孔隙和喉道，在相同应力作用下相对于裂缝的变形要困难得多。缝面平直、起伏较小且五充填物的裂缝在应力作用下最容易变形和闭合。（3）胶结方式：胶结作用决定了岩石颗粒的稳定性，因此，胶结方式的不同，对储层应力敏感性有重要影响。从胶结物的分布状况和碎屑颗粒之间的关系来看，杂乱胶结岩石的应力敏感性最强，孔隙胶结和接触胶结物含量和胶结物矿物成分相关。（4）颗粒分选性与接触关系：储层岩石颗粒分选越好，外力作用下越不容易发生变形，所表现出的应力敏感性也就越弱。因此，杂砂岩应力敏感性要强于细砂岩。岩石骨架颗粒的接触关系对岩石受力时变形的多少有影响。一般来说，点接触属于不稳定接触，岩石较容易发生形变，而线接触、凹凸接触和缝合接触都属于稳定接触。外部因素：（1）有效应力：有效应力是使岩石体产生变形的力，其大小取决于上覆岩层和孔隙流体压力。原始储层条件下上覆岩层压力和孔隙流体压力平衡，开发过程中流体压力的改变会打破岩石体的应力平衡，使有效应力发生变化。
（2）孔隙流体类型及饱和度：油气储层通常饱含了油气水等流体中的1种或多种，不同性质的流体具有不同的体积压缩系数，而且流体压力变化规律也不同，对储层渗透率的影响也不同。其中，尤以地层水的存在对岩石应力敏感性影响最大。（3）储层温度：油气田的开发过程中，为保持地层压力或降低流体粘度，经常采取注水或注蒸汽等开发方式，势必会引起地层温度的变化。地层温度的改变，不仅会影响流体粘度，还会改变储层岩石的力学性质，引起岩石骨架的膨胀或收缩，导致储层孔隙度和渗透率的变化，产生应力