纺织物理第3章

《油层物理》模拟题

《油层物理》模拟题 一、填空题 1、地层油的特点是处于地层、下，并溶有大量的。 2、在高压下，天然气的粘度随温度的升高而，随分子量的增加而。 3、岩石粒度组成的分析方法主要有、和。 4、与接触脱气相比，多级分离的特点是分离出的气量，轻质油组分，得到的地面油量。 5、当岩石表面亲水时，毛管力是水驱油的；反之，是水驱油的。 6、根据苏林分类法，地层水主要分为型、型、型和型。 7、天然气在原油中的溶解度主要受、、等的影响。 8、砂岩的胶结类型主要有、和三种，其中的胶结强度最大。。 9、火烧油层的方式主要有、和。 10、单组分烃的相图实际是该烃的线，该曲线的端点称为。 11、流度比的值越，越有利于提高原油采收率。 12、对应状态定律指出：在相同的和下，所有的纯烃气体都具有相同的。 13、油藏的驱动方式以命名。 14、一般而言，油越稠，油水过渡带越。其依据的公式是。 15、储层岩石的“孔渗饱”参数是指岩石的、和。 16、单组分气体在液体中的溶解服从定律。 二、名词解释 1、砂岩的粒度组成 2、地层油的等温压缩系数 3、润湿 4、平衡常数 5、贾敏效应 6、两相体积系数 7、压缩因子 8、溶解气油比 9、相对渗透率 10、波及系数 11、润湿反转 12、天然气的等温压缩系数 13、驱替过程 14、吸附 15、相渗透率 16、洗油效率 17、毛管力18、流度比 19、岩石的比面 20、界面张力 三、做图题 1、画出双组分烃的相图，标出临界点、气相区、液相区和两相区的位置，并简要说明其相态特征。

2、画出典型的油水相对渗透率曲线，标出三个区，并简单描述其分区特征。 3、画出单组分烃的相图，并标出临界点、气相区、液相区和两相区的位置。 4、画出典型的毛管力曲线，并标出阈压、饱和度中值压力、最小湿相饱和度。 5、岩石(a)、(b)分别放入水中，岩石下部有一油滴，形状如下图所示，试画出润湿角？并说明两岩石的润湿性？ 四、简答题 1、简要说明油水过渡带含水饱和度的变化规律，并说明为什么油越稠油水过渡带越宽？ 2、简要说明提高原油采收率的途径，并结合现场实际，给出现场应用的两种提高采收率方法。 3、什么是气体滑动效应？它对渗透率的测量有何影响？ 4、给出两种判断岩石润湿性的方法，并简要说明其判断的依据。 5.结合自己的工作实际，各举一例说明贾敏效应的利与弊。 五、计算题 1、设某天然气的摩尔组成和临界参数如下： (1)、天然气的视分子量； (2)、天然气的相对密度(空气的分子量为29)； (3)、该天然气在50℃、10MPa下的视对应温度和视对应压力。 2、一柱状岩心，长度L=5cm，直径d=2cm，岩心被100%地饱和粘度μw=1mPa.s的盐水，当岩心两端压差ΔP=0.05MPa 时，测得的流量为Q w=18.84cm3/min.，求该岩心的渗透率。 3．设一直径为2.5cm，长度为3cm的圆柱形岩心，用稳定法测定相对渗透率，岩心100%饱和地层水时，在0.3MPa 的压差下通过的地层水量为0.8cm3/s；当岩心中含水饱和度为30%时，在同样的压差下，水的流量为0.02 cm3/s，油的流量为0.2 cm3/s。油粘度为：3mPa.s，地层水的粘度为1mPa.s。求： (1)岩石的绝对渗透率？ (2)Sw=30%时油水的有效渗透率、相对渗透率？ 4某油藏藏含油面积A=15km2，油层有效厚度h=10m，孔隙度φ=20%，束缚水饱和度S wi=20%，在原始油藏压力

油层物理第三章作业题

油层物理第一章作业题 钻井专09 1.名词解释 岩石的比面，分选系数，岩石的粒度组成，岩石的压缩系数，岩石综合压缩系数，原始含油饱和度，残余油饱和度，束缚水饱和度，绝对渗透率，有效渗透率，气体滑脱效应，胶结类型，岩石孔隙度 2.问答题： （1）.岩石颗粒的大小对比面大小有何影响？为什么？ （2）.影响孔隙度的因素有哪些？如何影响？ （3）.什么叫岩石的渗透性，岩石的渗透率？岩石的渗透率为“1达西”的物理意义是什么？ （4）.为什么说岩石的绝对的渗透率是岩石的固有属性？ （5）.岩石中最常见的胶结物有哪些？如何划分胶结类型，其依据是什么？胶结类型如何影响岩石的物理性质？ （6）.测定岩石孔隙度实验中，为什么用煤油饱和岩心而不用水饱和岩心?该法测得的孔隙度为何种孔隙度？该孔隙度与另外两种孔隙度的关系是什么？ 3．计算题 （1）.综合弹性压缩系数的物理意义是什么？已知某一低饱和油藏中含水饱和度 为0.24，储层孔隙度为27%，并分析得油、水和岩石的压缩系数分别为70×410-、 4.5×410-和1.5×410-MPa -1，求该油藏的综合弹性压缩系数。若上述油藏含油体积为15003m ，原始地层压力为27MPa ，原油的饱和压力为21.3MPa ，试估算该 油藏的弹性可采储量。 （2）.已知一干岩样质量P1为32.0038克，饱和煤油后在煤油中称得质量P2为22.2946克，饱和煤油的岩样在空气中的质量P3为33.8973克，求该岩样的孔隙体积，孔隙度和岩样视密度（煤油密度为0.8045克/厘米3） （3）设一横截面积为2cm 2，长10cm 的圆柱形岩心在0.15Mpa 的压差下，通入粘度为 2.5s mPa ?的油且流量为0.0083 cm /s ，岩心被该油样100%饱和，求该岩样渗透率。 （4）有一岩样含油水时重量为8.1169g ，经过抽提后得到0.3 cm 3的水，该岩样烘干后，重量为7.2221g ，炮和煤油后在空气中称得重量为8.0535g ，饱和煤油的岩样在煤油中称得重量为 5.7561g ，求该岩样的含水饱和度、含油饱和度和孔隙度。设岩样密度为2.65 g/3cm ，原油密度为 0.8760 g/3cm 。 （5）某断块油藏含油岩石体积为14. 4×107m 3、孔隙度为20％，束缚水饱和度为25％，油藏原始地层压力P i ＝21mPa ，饱和压力Pb ＝19.3MPa 。原油压缩系数C 0＝99×10-5MPa -1，地层水的压缩系数C w ＝39.6×10-5MPa -1。C f ＝11.2×10-5MPa -1。已知原油的体积系数B o =1.2，原油的密度为0.8760 g/3cm 。计算该油藏的弹性采油量为多少吨？

油层物理部分练习题(附带答案)

第一章油藏流体的界面张力 一.名词解释 1．自由表面能(free surface energy)：表面层分子力场的不平衡使得这些表面分子储存了多余的能量，这种能量称为自由表面能 2．吸附(adsorption)：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为吸附 3．界面张力(interfacial tension)：也叫液体的表面张力，就是液体与空气间的界面张力。在数值上与比界面能相等。固体表面与空气的界面之间的界面张力，就是固体表面的自由能。 4．表面活性剂(surface active agent)：指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质 二．判断题，正确的在括号内画√，错误的在括号内画× 1．表面层溶质的浓度较相内大时称正吸附。（√） 2．随界面两侧物质密度差增大，表面张力随之下降。（×） 3．表面活性剂的浓度愈高，则表面张力愈大。（√） 4．油藏条件下的油气表面张力一定小于地面条件。（√） 5．从严格定义上讲，界面并不一定是表面。（√） 6. 界面两侧物质的极性差越大，界面张力越小。（×） 三．选择题 1．若水中无机盐含量增加，则油水表面张力将，若水中表面活性物质含量增加，则油水界面张力将。 A.增加，增加 B.增加，减小 C.减小，增加 D.减小，减小( B )

2．随体系压力增加，油气表面张力将，油水表面张力将。 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降( D ) 3．随表面活性物质浓度增加，表面张力，比吸附将。 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降( C ) 4．在吉布斯吸附现象中，当表面活度 0，比吸附G 0，该吸附现象称 为正吸附。 A.大于，大于 B.大于，小于 C.小于，大于 D.小于，小于( C ) 4、溶解气：气体溶解度越大，界面张力越小。 2．何为表面张力？油藏流体的表面张力随地层压力，温度及天然气在原油（或水）中的溶解度的变化规律如何？ 表面张力：液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力。 变化规律：油藏流体表面张力随地层压力增大,温度升高而减小。天然气在原油中溶解度越大，油藏流体表面张力越小。 3．就你所知，测定液面表面张力的方法有哪些？ 1、悬滴法 2、吊片法（又称悬片法、吊板法） 3、旋转液滴法

油层物理学

第一章油气藏流体的化学组成与性质 石油中的烃类及相态 石油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃三种饱和烃类构成，原油中一般未发现非饱和烃类。烷烃又称石蜡族烃，化学通式C n H2n+2，在常温常压（20℃，0.1MPa）下，C1~C4为气态，它们是天然气的主要成分；C5~C16是液态，它们是石油的主要成分；C17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。 石油的化学组成 石油中主要含碳、氢元素，也含有硫、氮、氧元素以及一些微量元素，一般碳、氢元素含量为95%~99%，硫、氮、氧总含量不超过1%~5%。 石油中的化合物可分为烃类化合物和非烃类化合物；烃类化合物主要为烷烃、环烷烃、芳香烃；非烃类化合物主要为各种含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物以及兼含有硫、氮、氧的胶质和沥青质。 300~1000），含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈 半固态分散状溶解于原油中。 原油的物理性质及影响因素 包括颜色、密度与相对密度、凝固点、粘度、闪点、荧光性、旋光性、导电率等。 原油颜色的不同，主要与原油中轻、重组分及胶质和沥青质含量有关，胶质、沥青质含量高则原油密度颜色变深。凝固点与原油中的含蜡量、沥青胶质含量及轻质油含量等有关，轻质组分含量高，则凝固点低；重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，则凝固点高。 ρo）与某一温度和压力下的水的密度（ρw）之比。 我国和前苏联国家指1atm、20℃时原油密度与1atm、4℃纯水的密度之比， 欧美国家则以1atm、60℉（15.6℃）时的原油与纯水的密度之比，γo 欧美国家还使用API度

流体中任意一点上单位面积的剪应力与速度梯度的比值，是粘性流体流动时内部摩擦而引起的阻力大小的量度，表明流体流动的难易程度。 μ—流体粘度，又称动力粘度或绝对粘度，Pa·s， F/A—单位面积上的剪应力或内摩擦阻力，N/m2 dv/dy—速度梯度，s-1 p、T）下绝对粘度与密度之比。单位：m2/s 地面原油的分类 （1）根据原油中硫的含量可分为：低硫原油、含硫原油、高硫原油 （2）根据原油中胶质—沥青质的含量可分为：少胶原油、胶质原油、多胶原油 （3）根据原油中的含蜡量可分为：少蜡原油、含蜡原油、高含蜡原油 （4）按原油的关键组分可分为：凝析油、石蜡基原油、混合基原油、环烷基原油 （5）根据地面脱气原油相对密度可分为：轻质油、中质油、重质油 地层原油的分类 按粘度分为：低粘油、中粘油、高粘油、稠油。还有凝析油、挥发油、高凝油 天然气的化学组成 天然气是以甲烷为主的烷烃，甲烷含量可高达70%~98%，乙烷含量约为10%，仅含少量的丙烷、丁烷、戊烷等。非烃类气体有二氧化碳、氮气、硫化氢（一般不超过5%~6%）、水汽，偶尔含稀有气体如氦（He）、氖（Ar）等，还含有毒的有机硫化物，如硫醇RSH、硫醚RSR等。 油气藏的分类及特点（根据流体特性） （1）气藏 以甲烷为主，含少量乙烷、丙烷和丁烷。 （2）凝析气藏 含有甲烷到辛烷（C8）的烃类，它们在地下原始条件是气态，随着流体压力下降，会凝析出液态烃。液态烃（地面）相对密度0.72~0.80，颜色浅，称为凝析油。 （3）挥发性油藏（临界油气藏） 特点是含有比C8重的烃类，构造上部接近于气，下部接近于油，但油气无明显分界面，原油具挥发性，相对密度0.7~0.8。 （4）油藏 油藏流体以液态烃为主，油中都溶解有一定量天然气，地面相对密度0.8~0.94。 （5）重质油藏（稠油油藏） 原油粘度高、相对密度大，地面脱气原油相对密度0.934~1.0，地层温度条件下脱气原油粘度为100~10000mPa·s。

固体物理 第三章思考题--参考 不作要求

第三章 晶格振动与晶体热学性质习题课 1. 引入玻恩卡门条件的理由是什么? [解答] (1) 方便于求解原子运动方程. 由本教科书的(3.4)式可知, 除了原子链两端的两个原子外, 其它任一个原子的运动都与相邻的两个原子的运动相关. 即除了原子链两端的两个原子外, 其它原子的运动方程构成了个联立方程组. 但原子链两端的两个原子只有一个相邻原子, 其运动方程仅与一个相邻原子的运动相关, 运动方程与其它原子的运动方程迥然不同. 与其它原子的运动方程不同的这两个方程, 给整个联立方程组的求解带来了很大的困难. (2) 与实验结果吻合得较好. 对于原子的自由运动, 边界上的原子与其它原子一样, 无时无刻不在运动. 对于有N 个原子构成的的原子链, 硬性假定0 ,01==N u u 的边界条件是不符合事实的. 其实不论什么边界条件都与事实不符. 但为了求解近似解, 必须选取一个边界条件. 晶格振动谱的实验测定是对晶格振动理论的最有力验证(参见本教科书§3.2与§3.4). 玻恩卡门条件是晶格振动理论的前提条件. 实验测得的振动谱与理论相符的事实说明, 玻恩卡门周期性边界条件是目前较好的一个边界条件. 2. 什么叫简正振动模式？简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是否是一回事？ [解答] 为了使问题既简化又能抓住主要矛盾，在分析讨论晶格振动时，将原子间互作用力的泰勒级数中的非线形项忽略掉的近似称为简谐近似. 在简谐近似下, 由N 个原子构成的晶体的晶格振动, 可等效成3N 个独立的谐振子的振动. 每个谐振子的振动模式称为简正振动模式, 它对应着所有的原子都以该模式的频率做振动, 它是晶格振动模式中最简单最基本的振动方式. 原子的振动, 或者说格波振动通常是这3N 个简正振动模式的线形迭加. 简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是一回事, 这个数目等于晶体中所有原子的自由度数之和, 即等于3N . 3. 长光学支格波与长声学支格波本质上有何差别? [解答] 长光学支格波的特征是每个原胞内的不同原子做相对振动, 振动频率较高, 它包含了晶格振动频率最高的振动模式. 长声学支格波的特征是原胞内的不同原子没有相对位移, 原胞做整体运动, 振动频率较低, 它包含了晶格振动频率最低的振动模式, 波速是一常数. 任何晶体都存在声学支格波, 但简单晶格(非复式格子)晶体不存在光学支格波. 4. 讨论晶体中声子数目与温度的关系 [解答] 频率为i ω的格波的(平均) 声子数为 11 )(/-= T k i B i e n ωω , 即每一个格波的声子数都与温度有关, 因此, 晶体中声子数目不守恒, 它是温度的变量. 按照德拜模型, 晶体中的声子数目N’为 ωνπωωωωωωωd 2311d )()('0 3 22 /0 ? ????? ????? ??-==D B i D p c T k V e D n N . 作变量代换 T k x B ω = ，

黄昆固体物理习题-第三章 晶体的热性质

第三章习题参考解答

3.1已知一维单原子链，其中第j 个格波，在第n 个格点引 起的位移μnj 为： δj 为任意位相因子。并已知在较高温度下每个格波的平均能量为kT ，具体计算每个原子的平方平均位移。 ) sin(j j j j nj naq t δωαμ++=2 1 )(sin 1 2 = ++? dt q n t T j j j T δαω根据 =2nj μ 2 2 22 1)(sin j j j j j q n t αδαωα=++解：其中T =2π/ωj 为振动周期，所以：

格波的平均动能： ∑?=n nj m E 2 2 1 μN m j j 224 1ωα=一维单原子链可以认为是经典的简谐运动，因此有： )(cos 212 22j j j j n j q n t m δαωωα++=∑平均动能=平均势能= 格波平均能量=kT 2 1 21其中：M =ρL

其中振幅 2 22j j Nm kT ωα=得： kT N m E j j 2 14122= =ωα所以有：2 2221j j nj Nm kT ωαμ ==所以，每个原子的平方平均位移： ∑∑∑===2 22 1 21j j nj n Nm kT ωαμμ其中：M =ρL

3.2 讨论N个原胞的一维双原子链(相邻原子间距为a)，其2N个格波解，当M=m时与一维单原子链结果一一对应。 解：质量为M的原子位于2n-1，2n+1，2n+3……。 质量为m的原子位于2n，2n+2，2n+4 ……。

牛顿运动方程 体系有N个原胞，有2N个独立的方程方程的解： A,B有 非零解

固体物理答案 第3章

3．1 已知一维单原子链，其中第j 个格波，在第n 个格点引起的位 移 nj μ为： s i n (n j j j j a t n a q μωδ =++ j δ为任意相位因子。并已知在较高温度下每个格波的平均能量为B k T 。 具体计算每个原子的平方平均位移。 解：（１）根据2011 sin ()2 T j j j t naq dt T ωδ?++= 其中2j T π ω= 为振动周期， 所以222 21 sin ()2 nj j j j j j a t naq a μωδ=++= （２） 第j 个格波的平均动能 （３） 经典的简谐运动有： 每个格波的平均动能＝平均势能＝1 2格波平均能量＝12 B k T 振幅222B j j k T a Nm ω=， 所以 2 22 12B nj j j k T a Nm μω==。 而 每 个原子 的平方平均位移为： 222221()2 B n nj nj j j j j j j k T a Nm μμμω====∑∑∑∑ 。 ３．２讨论N 个原胞的一维双原子链（相邻原子间距为a ），其２N 个格波的解。当m M =时与一维单原子链一一对应。 解：（１）一维双原子链： 22q a a π π - ≤< 声学波：1 222 2 411sin ()m M mM aq mM m M ωβ-????+??=--????+???? ?? 当m M =时，有 2 224(1cos )sin 2 aq aq m m ββω-= -= 。

光学波：1 222 2 411sin ()m M mM aq mM m M ωβ+?? ??+??=+-????+???? ?? 当m M =时，有 2 2 24(1cos )cos 2 aq aq m m ββω+= += 。 （２）一维双原子链在m M =时的解 22224sin 2422cos 2aq m q aq a a m βωπ π βω-+?=??- ≤< ? ?=?? 与一维单原子链的解 224sin 2 aq q m a a βπ π ω=- ≤< 是一一对应的。 3．5已知NaCl 晶体平均每对离子的相互作用能为： 其中马德隆常数 1.75,9a n ==,平衡离子间距0 2.82r =?。 （１） 试求离子在平衡位置附近的振动频率。 （２） 计算与该频率相当的电磁波的波长，并与NaCl 红外吸收频 率的测量只值61μ进行比较。 解：（1）处理小振动问题，一般可采用简谐近似，在平衡位置附近，可将互作用能展开至偏差0r r δ=-的二次方项。 22400002 00 ()() 1()()()2U r U r U r U r O δδδδδδδδδδ==?+?++=+?+?+?? （1） 其中 00 () 0U r δδδ=?+=? 为平衡条件。 由0r 已知可确定β： 2 1 0n q r n αβ-= 。 （2） 根据（1）式，离子偏离平衡位置δ所受的恢复力为：

油层物理-杨胜来主编-习题集答案电子版

第一章储层流体的物理性质二. 计算题 1．（1）该天然气的视分子量M=18.39 该天然气的比重γg=0.634 （2）1mol该天然气在此温度压力下所占体积： V≈2.76×10-4(m3) 2．（1）m≈69.73×103(g) （2）ρ≈0.0180×106(g/m3)=0.0180(g/cm3) 3. Z=0.86 4. Bg=0.00523 5. Ng=21048.85×104(m3) 6. （1）Cg=0.125(1/Mpa) （2）Cg=0.0335(1/Mpa) 7. Z=0.84 8. Vg地面=26.273（标准米3） 9. ρg=0.2333(g/cm3) 10. ρg=0.249(g/cm3) 11. Ppc=3.87344（MPa） Pc1﹥Ppc﹥Pc2 12. （1）Z≈0.82 （2）Bg=0.0103 （3）Vg =103(m3) 地下 （4）Cg=0.1364(1/Mpa) （5）μg=0.0138（mpa﹒s） 13. Rs CO2=65（标准米3/米3） Rs CH4=19（标准米3/米3） Rs N2=4.4（标准米3/米3） 14.Rs=106.86（标准米3/米3） 15.（1）Rsi=100（标准米3/米3） （2）Pb=20（MPa） （3）Rs=60（标准米3/米3）

析出气ΔRs=40（标准米3/米3） 16. V/Vb=0.9762 17. γo=0.704(g/cm 3) 18. γo=0.675(g/cm 3) 19. Bo=1.295 20. Bt=1.283 21. Rs=71.3（Nm 3/m 3） Bo=1.317 Bg=0.00785 Bt=1.457 Z=0.854 22. P=20.684Mpa 下： Co=1.422×10—3 (1/Mpa) Bo=1.383 P=17.237Mpa 下： Bo=1.390 Bt=1.390 Rs=89.068（Nm 3/m 3） P=13.790Mpa 下： Bo=1.315 Bt=1.458 Rs=71.186（Nm 3/m 3） Bg=7.962×10—3 Z=0.878 23. 可采出油的地面体积 No=32400（m 3） 24. )/1(10034.32C 4Mpa -?= 若只有气体及束缚水 ) /1(10 603.169Cg 4 Mpa -?= 26. Pb=23.324（Mpa ）

固体物理第三章

班级 成绩 学号 Chapter 3 晶格振动与晶体的热学性质 姓名 (lattice vibration and its heat characteristics) 一、简要回答下列问题(answer the following questions): 1、在晶格常数为a 的一维单原子晶格中，波长λ=8a 和波长λ=8a/5的格波所对应的原子 振动状态有无不同? 试画图加以说明。 ［答］对于一维单原子链，由q=2π／λ知，λ＝8a 时，q ＝π／4a ，λ＝8a ／5时，q ＝5π ／4a ，二者的aq 相差π，不是2π的整数倍，因此，两个格波所对应的原子振动状态不同。 如上图，当两个格波的位相差为2π的整数倍时，则它们所对应的原子的振动状态相同。 2、什么叫简正振动模式？简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是否是一回事？ ［答］在简谐振动下，由N 个原子构成的晶体的晶格振动，可等效成3N 个独立的谐振子的 振动，每一个谐振子的振动模式称为简正振动模式。格波振动通常是这3N 个简正振动模式的线性叠加。 简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是是一回事，其数目等于晶体中所有原子的自由度之和，即等于3N 。 3、晶体中声子数目是否守恒？在极低温下，晶体中的声子数与温度T 之间有什么样的关 系？ ［答］频率为ωi 的格波的平均声子数为 ： 1 1)(/-= T k i B e n ωω 即每一个格波的声子数都与温度有关，因此晶体中的声子数目不守恒，它随温度的改变而改变。 以德拜模型为例。晶体中的声子数目为

ωωωωd g n N D )()('0 ? = 其中 令 T k x B ω = 则 123'2/0 3 3233 -= ? x T B e dx x C T k V N D θπ 在极低温度下，θD ／T →∞，于是 3 3 133233 20 3 3233 )2(23123'T n C T Vk e dx x C T k V N n B x B ∑ ? ∞=∞ =-= ππ 即在温度极低时，晶体中的声子数目与T 3 成正比。 4、爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源是什么？而在极低温度下，德拜模型为 什么与实验相符？ ［答］爱因斯坦模型的格波的频率大约为1013 Hz ，属于光学支频率。而光学格波在低温时对 热容的贡献非常小，低温下对热容贡献大的主要是长声学波。所以爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源是没有考虑声学波对热容的贡献。 在极低温度下，不仅光学波得不到激发，而且声子能量较大的短声学格波因为未能被激发，得到的激发只是声子能量较小的长声学格波。长声学格波即弹性波。德拜模型只考虑弹性波对热容的贡献。因此，温度越低，德拜模型与实验结果符合得越好。 5、格波与弹性波有何不同？ ［答］格波与弹性波相比都具有波的形式,但两者又有不同之处: (1) 对于一维单原子链格波解为: ) (naq t i n Ae u -=ω 弹性波的解为: ) (qx t i n Ae u -=ω 在弹性波的解中, x 表示空间任意一点,而在格波解中只能取na 格点的位置. (2) 弹性波的色散关系是线性的，ω＝cq, c 是弹性波的波速; 而格波的色散关系:|2 1 sin |2 aq m β ω= 所表示的是周期函数:)()2(q a q ωπ ω=+ , 且ω 有极大值m m βω2= 。 但当q 很小时，一维单原子链的色散关系与连续弹性介质波的色散关系趋于一致: cq q m a =≈β ω 而且c 就是把原子链看成弹性链时,弹性波的波速. ωωπωωd C V d g 2 3 223 )(=

固体物理答案第3章(20200511192744)

1 3 . 1已知一维单原子链，其中第j 个格波，在第n 个格点引起的位移nj 为： nj a j sin( j t naq j j ) （2）第j 个格波的平均动能 （3） 经典的简谐运动有: 1 -格波平均能量= 2 4ma2 2N 3.2讨论N 个原胞的一维双原子链（相邻原子间距为 时与一维单原子链 --- 对应。^m a 2 j 2cos 2 ( j t 2 n j naq j j ) lma 2 2N 4 振幅a 2 吧，所以 Nm j 2 nj 1 2aj k B T_ 2。 j Nm 而每个原子的平方平均位移为: (nj )2 j 2 nj 1 2 2aj j Nm j j 为任意相位因子。 并已知在较高温度下每个格波的平均能量为 k p T 。具体计算每个原子 的平方平均位移。 1 根据丄 T 解：（1） T ? 2 / . o sin ( j t naq j j )dt 其中T —为振动周期, j 所以2j a^sin 2( j t naq j 每个格波的平均动能=平均势能= a ），其2 N 个格波的解。当m M 解：（1） 一维双原子链: 2a q 2a 声学波： 2 m M mM 4mM .2 2sin aq (m M)2 当m M 时, 2 j m cosaq) m Jin 2 凹。 2 光学波： 2 7 1 mM 4mM (m M)2 2 sin aq

「0 3. 5已知NaCI 晶体平均每对离子的相互作用能为: u(r) 其中马德隆常数 a 1.75,n 9 ,平衡离子间距r 0 2.82?。 (1) 试求离子在平衡位置附近的振动频率。 (2) 计算与该频率相当的电磁波的波长，并与 比较。 解：(1)处理小振动问题，一般可采用简谐近似，在平衡位置附近，可将互作用能展开至偏 r r °的二次方项。 U(r 。 )U(r 。) U(r 。 1 2U(r 。 2 2 2 0( 4) 其中 U(r 。 2 q n r 。 n 根据 0为平衡条件。 由r 0已知可确定 (1)式，离子偏离平衡位置 所受的恢复力为: U(r 。 2U(r o 2 故恢复力常数为 2 U(r) 2 r n 3 r ° (1) (2) (3) ⑷ 当m M 时，有 cosaq) ?cos 2oq m 2 (2) —维双原子链在 m M 时的解 2 ^sin 20q m 2 2 4 2 aq 2a 2a cos - m 2 与一维单原子链的解 是 --- 对应的。 2 4 sin 2 凹 m 2 NaCl 红外吸收频率的测量只值 61进行

固体物理第三章

1对一维简单格子晶体，其晶格振动仅存在(声学)波，而一维复式晶体振动既有(声学)波，又有(光学)波 2在一维单原子链的晶格振动中，有（1）支声学波、（0）支光学波。 3声子是（晶格振动的能量量子化），其能量和准动量分别为 （）。 4晶格振动的能量量子称为( 声子)。 5对于三维包含有N个原胞的某晶体，每个晶体中含n 个原子，则其格波数为（3Nn），其中光学波支数为（（3n-3）N），声学支数为（3N）。 6长光学支格波与长声学支格波本质上有何差别? 长光学支格波的特征是每个原胞内的不同原子做相对振动，振动频率较高，它包含了晶格振动频率最高的振动模式. 长声学支格波的特征是原胞内的不同原子没有相对位移, 原胞做整体运动, 振动频率较低, 它包含了晶格振动频率最低的振动模式, 波速是一常数. 任何晶体都存在声学支格波, 但简单晶格(非复式格子)晶体不存在光学支格波 7温度一定，一个光学波的声子数目多呢，还是声学波的声子数目多？ 8对同一个振动模式，温度高时的声子数目多呢，还是温度低时的声子数目多呢？ [解答]设温度TH〉TL，由于（e?ω/kBTH，所以对同一个振动模式，温度?1）大于（e?ω/kBTL?1）高时的声子数目多于温度低时的声子数目。 9晶体中声子数目是否守恒？ 频率为ω1的格波的(平均) 声子数为即每一个格波的声子数都与温度有关，因此，晶体中声子数目不守恒，它是温度的变量。 10晶格比热容的爱因斯坦模型和德拜模型采用了什么简化假设？各取得了什么成就？各有什么局限性？为什么德拜模型在极低温度下能给出精确结果？

11考虑一双原子链的晶格振动，链上最近邻原子间的力常数交错地等于c和10c，令两种原子的质量相等，并且最近邻的间距是a/2，试求k=0和k=π/a处的ω(k)，并粗略画出色散关系。本题模拟双原子分子晶体，如H2等。

油层物理

第一篇 储层流体的物化特性 一、基本概念 1、天然气的体积系数: 一定量的天然气在油气层条件（某一p 、T ）下的体积VR 与其在地面标准状态下（20℃，0.1MPa ）所占体积VSC 之比。 Bg —天然气体积系数，m3/m3 ； Vsc —天然气在标准状况下的体积，m3； VR —同量的天然气在油气层条件下的体积，m3。（Bg ＜＜1） 2随压力变化的体积变化率。 单位：MPa-1 3、地层原油溶解气油比：一定量的地层原油在地面降压脱气（标准状态下），均单位体积的脱气原油所分离出来天然气的体积。单位：(米3/米3或米3/t ） 4批气泡的压力。 5、露点压力：温度一定时，压力升高过程中开始从气相中凝结出第一批液滴的压力。 6、油藏饱和压力：是表示在地层条件下，原油中的溶解气开始分离出来的压力： 7、多级脱气：在脱气过程中，分几次降低压力，直至降到最后的指定压力为止。而每次降低压力时分离出来的气体都及时地从油气体系中放出。 8、地层油气两相体积系数： 当油层压力低于饱和压力时，地层中原油和析出气体的总体积与它在地面脱气后原油体积之比。 9、压缩因子（偏差系数，偏差因子）：给定压力和温度下，实际气体所占的体积与等量理想气体所占有的体积之比(同温同压)。 Z=V 真实/V 理想 10、凝析气藏：甲烷、乙烷之外，还含油一定数量的丙、丁烷及戊烷以上和少量的C7~C11的液态烃类。 11、一次脱气：在等温条件下，将体系压力逐渐降低到指定分离压力，待体系达相平衡状态后，一次性排出从油中脱出的天然气的分离方式。又称接触分离、闪蒸分离。 12、地层水的矿化度：地层水中含无机盐量的多少。 二、简答题 1、我国西部某油田发现了一个气藏，但从目前的情况来看难以确定气藏的类型，请你从油层物理的观点来看，需要收集哪些资料才能判断气藏的类型？如何判断？作图并说明理由。 2、简要画出原油溶解气油比、体积系数、粘度随压力变化曲线，并解释原因。 （1）原油溶解气油比随压力变化曲线 =ρsc/ρR

固体物理第三章晶格振动与晶体的热力学函数

第三章 晶格振动与晶体的热力学函数 一、 填空体 1. 若在三维空间中，晶体由N 个原胞组成,每个原胞有一个原子,则共有_ 3 N_个独立的 振动,_ N__个波矢, 3N_支格波。 2. 体积为V 的ZnS 晶体，如果晶胞的体积为Ω，则晶格振动的模式书为24N/Ω 。 3. 三维绝缘体晶体的低温比热Cv 与温度T 的关系为Cv~T 3。 4. 某三维晶体由N 个原胞组成，每个原胞内有3个原子。考虑晶体的晶格振动，其色散关系共有 9N 支，其中 3N 支声学波，包括 2N 支横声学波， 1N 支纵声学波；另有 6N 支光学波。 5. 二维绝缘体晶体的低温比热Cv 与温度T 的关系为Cv~T 2。 6. 一维绝缘体晶体的低温比热Cv 与温度T 的关系为Cv~T 。 7. 三维绝缘体晶体的低温平均内能与温度T 的关系为U~T 4。 8.二维绝缘体晶体的低温平均内能与温度T 的关系为U~T 3。 9. 一维绝缘体晶体的低温平均内能温度T 的关系为U~T 2。 10.绝缘体中与温度有关的内能来源于 晶格振动能 。 11.导体中与温度有关的内能来源于 晶格振动能 和 价电子热运动动能 。 12. 某二维晶体由N 个原胞组成，每个原胞内有2个原子。考虑晶体的晶格振动，其色散关系共有 4N 支，其中 2N 支声学波，包括 N 支横声学波， N 支纵声学波；另有 2N 支光学波。 13. 某一维晶体由N 个原胞组成，每个原胞内有3个原子。考虑晶体的晶格振动，其色散关系共有 3N 支，其中 N 支声学波，包括 N 支横声学波， 0 支纵声学波；另有 2N 支光学波。 14.晶格振动的元激发为 声子 ，其能量为 ω ，准动量为 q 。 15德拜模型的基本假设为：格波作为弹性波、 介质是各向同性介质。 16.对三维体积为V 的晶体，波矢空间中的波矢密度为： 3 ) 2(V π ；对二维面积为S 的晶体，波矢空间中的波矢密度为：2 )2(S π ；对一维长度为L 的晶体，波矢空间中的波矢密度为： π 2L 。 二、基本概念 1. 声子 晶格振动的能量量子。 2.波恩-卡门条件 即周期性边界条件，设想在实际晶体外，仍然有无限多个相同的晶体相连接，各晶体中相对应的原子的运动情况都一样。 3.波矢密度 波矢空间单位体积内的波矢数目，三维时为3 c )2(V π，Vc 为晶体体积。 4. 模式密度 单位频率间隔内模式数目。 5.晶格振动。 答：由于晶体内原子间存在着相互作用，原子的振动就不是孤立的，而要以波的形式在晶体中传播，形成所谓格波，因此晶体可视为一个互相耦合的振动系统，这个系统的运动就叫晶格振动。

(完整版)固体物理胡安第三章课后答案

3.1 在单原子组成的一维点阵中，若假设每个原子所受的作用力左右不同，其力常数如图所示相间变化，且21 ββ>。 试证明在这样的系统中，格波仍存在着声频支和光频支，其格波频率为 ?? ??????????????+-±+=212 21221212 )2(sin 411M ）（ββββββωqa 证明： 第2n 个原子所受的力 1 21122221212121222)()()(-+-++++-=-+-=n n n n n n n n u u u u u u u F ββββββ 第2n+1个原子所受的力 n n n n n n n n u u u u u u u F 22121122112221222112)()()(ββββββ+++-=-+-=++++++ 这两个原子的运动方程： 2122221121 21122112222()()n n n n n n n n mu u u u mu u u u ββββββββ+-+++=-+++=-+++&&&& 方程的解 ????? ? +-+? ???? ? -==q a n t i n q a n t i n Be u Ae u 2)12(122)2(2ωω 代入到运动方程，可以得到

B A e e B m A B e e A m q a i q a i q a i q a i )()(21222122122212ββββωββββω+-??? ? ??+=-+-??? ? ??+=--- 经整理，有 0)(0)(22122212221221=-+-??? ? ?? +=??? ? ??+--+--B m A e e B e e A m q a i q a i q a i q a i ωββββββωββ 若A ，B 有非零解，系数行列式满足 222 12 122 2 21212,0,a a i q i q a a i q i q m e e e e m ββωββββββω--+-+=++- 根据上式，有 ? ? ??????????????+-±+=212 21221212 )2(sin 411M ）（ββββββωqa 3.3 (a) 设单原子链长度L=Na 波矢取值2q h Na π =? 每个波矢的宽度2q Na π=，状态密度 2Na π dq 间隔内的状态数2Na dq π ，对应±q ，ω取相同值 因此()22Na dq dq ρωπ =? 一维单原子链色散关系，2aq ω?? = ??? 令 00sin 2aq ωωω?? = = ???

油层物理 复习

油层物理

第一章储层岩石的物理性质 粒度组成：构成砂岩的各种大小不同的颗粒重量占岩石总重量的百分比。 粒度组成测定方法：1.筛析法--胶结较差的砂岩 2.（水力）沉降法--粉砂岩、泥质粉砂岩 粒度组成表示方法：1.列表法 2.作图法：粒度组成分布曲线、粒度组成累积分布曲线。 粒度组成参数：不均匀系数、分选系数、标准偏差、偏度、峰态、粒度中值等。岩石的比面：单位外表体积岩石内孔隙内总表面积（或岩石骨架的总表面积）。 还有以颗粒骨架体积Vs和孔隙体积Vp为基准的比面。 半径为R的球体组成的多孔介质的比面S=3.14/2R。岩石的颗粒 越细，比面越大，骨架分散程度越高，渗透率越小。 比面测定方法：1.透过法 2.吸附法 比面估算方法：1.用孔隙度和渗透率估算 2.由岩石的粒度组成资料估算（推导）空隙（按几何尺寸或形状分）：孔隙（砂岩）、空洞（碳酸盐岩）、裂缝。 孔隙：岩石颗粒包围的较大空间。（储集能力） 喉道：仅仅在两个颗粒间连通的狭窄部分。（渗透能力） 储集岩的孔隙结构：岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互 连通关系。 砂岩基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、微孔隙、裂隙。 岩石孔隙大小分类：1.超毛细管孔隙（孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm）2.毛细管孔隙（0.5~0.0002mm）3.微毛细管孔隙（小于0.0002mm）岩石简化模型：1.理想土壤模型2.毛管束模型 3.网络模型 孔喉比：孔隙直径与喉道直径的比值。 孔隙配位数：孔道所连通的喉道数。 孔隙迂曲度：流体质点实际流经的路程长度与岩石外观长度之比。 岩石孔隙结构类型：1.单重孔隙介质：粒间孔隙、纯裂缝 2.双重孔隙介质：裂缝-孔隙、溶洞-孔隙3.三重孔隙介质：孔隙-微裂缝-大洞穴、孔隙-微裂缝-大裂缝。孔隙度：岩石孔隙体积与岩石总体积的比值。 绝对孔隙度：岩石总孔隙体积与岩石总体积的比值。 有效孔隙度：参与渗流的连通孔隙体积与岩石总体积的比值。（含烃孔隙度） 流动孔隙度：流体能在其内流动的孔隙体积与岩石总体积的比值。（数值不确定）影响岩石孔隙度的因素：1.岩石的矿物组成 2.胶结物（成分、数量和胶结类型） 3.岩石颗粒的排列方式 4.颗粒的分选性及圆球度 5.埋藏深度 岩石压缩系数：油层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙体积的缩小值。流体压缩系数：地层压力每降低单位压力时，单位体积孔隙中流体体积的膨胀值。综合压缩系数：地层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙及流体总的体积变化。 流体饱和度：储层岩石孔隙中同时存在多种流体时，某种流体的体积占孔隙体积

油层物理期末复习

油层物理复习重点 一、名词解释：7个，21分， 二、按题意完成：5个，42分， 三、计算题：3个，37分，4-5分8-9分20几分（多步完成，按步给分） 第一章 1.粒度组成概念，主要分析方法，粒度曲线的用途 2.比面概念，物理意义 3.空隙分类（大小，连通性，有效性；毛细管空隙，超毛细管空隙，微毛细管空隙）， 孔隙度概念（绝对孔隙度，有效孔隙度，流动孔隙度，连通孔隙度的概念与区别）， 孔隙度的测定（给定参数会计算，不要求测定的具体步骤） 4.岩石压缩系数及其含义，地层综合弹性压缩系数，弹性驱油量的计算 5.流体饱和度的概念（落实到具体的物质，油、水、气；初始含油、水、气饱和度，残余流体饱和度的概念，束缚水饱和度） 饱和度测定（各种饱和度，会根据给定参数计算） 7.达西定律，及达西公式的物理意义，岩石绝对渗透率感念，液测、气测渗透率的计算方法，液测气测渗透率与岩石绝对渗透率的关系，根据达西定律测定岩石渗透率要满足的三个测定条件，气体滑脱效应对气测渗透率的影响，及影响滑脱效应的因素。 8.胶结概念与类型，

粘土矿物：水敏，酸敏，速敏等，会判断具体的矿物如蒙脱石，高岭石，绿泥石 第二章 1.烃类体系P-T相图，划分相区，临界点，临界凝析温度，临界凝析压力，露点线，泡点线，等液量线，等温反凝析区等术语，露点，泡点，露点压力和泡点压力概念，等温反凝析概念，反凝析作用，对凝析气藏开发的影响，用相图判断油气藏类型。 （露点概念：气相体系生出第一滴液滴时的温度压力点；露点压力：气相体系生出第一滴液滴时的压力） 2.油气分离的两种方式，特点及其结果的差异，以及产生差异的原因，天然气分子量概念，天然气在原油中的溶解规律 3.油气高压物性参数的概念，高压物性参数随压力的变化关系，（肯定会考曲线；不考随温度的变化） 4.平衡常数概念（哪两个之间的平衡关系，） 相平衡中的一些平衡关系（物质平衡，相平衡） 第三章 1.界面张力的概念，界面吸附的两种类型 2.润湿接触角概念，润湿程度判定参数、方法（常用接触角），润湿滞后概念，前进角，后退角概念，润湿滞后对水驱油得影响。 3.油藏润湿性类型，油藏润湿性的影响因素 4毛细管压力概念，毛细管中液体上升高度计算，毛细管滞后，吸入和驱替过程等概念（毛管力是动力，阻力），毛细管压力曲线的测定方法（3种），

固体物理 第三章 晶格振动与晶体的热力学函数

第三章 晶格振动与晶体的热力学函数 一、填空体 1. 若在三维空间中，晶体由N 个原胞组成,每个原胞有一个原子,则共有_ 3 N_个独立的 振动,_ N__个波矢, 3N_支格波。 2. 体积为V 的ZnS 晶体，如果晶胞的体积为Ω，则晶格振动的模式书为24N/Ω 。 3. 三维绝缘体晶体的低温比热Cv 与温度T 的关系为Cv~T 3。 4. 某三维晶体由N 个原胞组成，每个原胞内有3个原子。考虑晶体的晶格振动，其色散关系共有 9N 支，其中 3N 支声学波，包括 2N 支横声学波， 1N 支纵声学波；另有 6N 支光学波。 5. 二维绝缘体晶体的低温比热Cv 与温度T 的关系为Cv~T 2。 6. 一维绝缘体晶体的低温比热Cv 与温度T 的关系为Cv~T 。 7. 三维绝缘体晶体的低温平均内能与温度T 的关系为U~T 4。 8.二维绝缘体晶体的低温平均内能与温度T 的关系为U~T 3。 9. 一维绝缘体晶体的低温平均内能温度T 的关系为U~T 2。 10.绝缘体中与温度有关的内能来源于 晶格振动能 。 11.导体中与温度有关的内能来源于 晶格振动能 和 价电子热运动动能 。 12. 某二维晶体由N 个原胞组成，每个原胞内有2个原子。考虑晶体的晶格振动，其色散关系共有 4N 支，其中 2N 支声学波，包括 N 支横声学波， N 支纵声学波；另有 2N 支光学波。 13. 某一维晶体由N 个原胞组成，每个原胞内有3个原子。考虑晶体的晶格振动，其色散关系共有 3N 支，其中 N 支声学波，包括 N 支横声学波， 0 支纵声学波；另有 2N 支光学波。 14.晶格振动的元激发为 声子 ，其能量为 ω ，准动量为 q 。 15德拜模型的基本假设为：格波作为弹性波、 介质是各向同性介质。 16.对三维体积为V 的晶体，波矢空间中的波矢密度为： 3 ) 2(V π ；对二维面积为S 的晶体，波矢空间中的波矢密度为： 2 )2(S π ；对一维长度为L 的晶体，波矢空间中的波矢密度为： π 2L 。 二、基本概念 1. 声子 晶格振动的能量量子。 2.波恩-卡门条件