渗流物理是石油工程、水文地质和环境工程等领域的重要基础课程，掌握其核心概念对专业发展至关重要，以下是针对渗流物理基础考试的全面解析：
渗流基本概念
渗流定义：流体(液体或气体)在多孔介质中的流动现象，遵循达西定律的基本原理。
关键参数：
- 渗透率(K)：介质允许流体通过的能力，单位达西(D)或毫达西(mD)
- 孔隙度(φ)：孔隙体积与总体积之比
- 饱和度(S)：某种流体占据孔隙体积的比例
达西定律：
Q = -KA(ΔP)/(μL)其中Q为流量,A为截面积，ΔP为压差，μ为流体粘度，L为长度
渗流数学模型
连续性方程： 描述质量守恒原理，是建立渗流微分方程的基础。
运动方程： 通常采用达西定律形式，描述流速与压力梯度的关系。
状态方程： 考虑流体和岩石的压缩性，常用：
- 流体：ρ = ρ₀e^(cᵢ(P-P₀))
- 岩石：φ = φ₀e^(cᵣ(P-P₀))
基本微分方程： 对于单相微可压缩流体：
∇·(K/μ ∇P) = φcₜ ∂P/∂tcₜ为总压缩系数(cₜ = cᵣ + φcᵢ)
典型渗流问题解析
稳态渗流：
- 压力分布不随时间变化
- 常见解法：分离变量法、保角变换法
非稳态渗流：
- 压力传播过程分析
- 典型解：线源解、点源解
- 无量纲分析技术
多井干扰：
- 势叠加原理应用
- 镜像反映法处理边界
特殊渗流问题
非达西渗流：
- 高速流动时的惯性效应
- 低速流动时的启动压力梯度
双重介质渗流：
- 裂缝-孔隙系统的耦合流动
- Warren-Root模型
非等温渗流：
- 温度场与渗流场的耦合
- 考虑热膨胀效应
实验与数值方法
室内实验：
- 岩心渗透率测定
- 相对渗透率曲线获取
数值模拟：
- 有限差分法基本原理
- 网格系统与差分格式
- 稳定性与收敛性分析
典型考题分析
计算题示例： "某均质水平地层中有一口生产井，已知地层参数K=100mD，h=10m，μ=1cP，B₀=1.2，q=100m³/d，r_w=0.1m，试计算井底流压与地层压力差。"
解法： 使用径向流公式：
ΔP = (qμB₀)/(2πKh) * ln(rₑ/r_w)假设rₑ=500m，代入计算得ΔP≈3.2MPa
概念题示例： "解释表皮效应的物理意义及其对产能的影响。"
参考答案： 表皮效应表示近井地带渗透率变化导致的附加压降，正表皮(污染)会降低产能，负表皮(酸化压裂改善)可提高产能，定量表示为S=(ΔP_skin)/(qμ/2πKh)
备考建议
- 重点掌握：达西定律的各种表达形式和应用条件
- 理解推导：基本微分方程的建立过程
- 熟练计算：典型流动问题的解析解
- 联系实际：将理论知识与油田开发问题结合
- 做够习题：至少完成教材中70%的练习题
延伸阅读
- 《油层物理》- 秦积舜著
- 《多孔介质流体动力学》- Bear J.
- SPE相关技术论文(如SPE 15982等)
- 最新行业标准(如SY/T 5345-2007) 参考了国内外经典渗流力学教材及行业标准，结合多年教学经验整理而成，旨在帮助考生系统复习渗流物理基础知识，实际应用时请结合具体油藏条件进行分析。*
