出于对各种驱油机理认识的客观需要。微观驱油物理模拟已成为人们研究微观驱油机理的重要手段。它既验证了对驱油机理的各种设想，又指导人们研究各种提高石油采收率方法和技术。微观孔隙模型技术最早始于20世纪50年代，随着三次采油技术的发展，到20世纪60年代末，关于微观模型方面的研究逐渐多起来了。归结起来，通常的微观模型分为孔隙级的刻蚀模型和岩心缓的填砂模型，前者主要用于研究微观驱油机理，后者主要用于直接考察驱替的宏观波及现象。而孔隙级模型已经从比较规范的网络刻蚀模型发展到岩石仿真刻性模型。采用天然岩心铸体薄片，经图像处理获得岩石骨架和孔隙二值化图，再经处理制成均质模型的蓝图。根据此图按岩石粒径和沉积韵律设计成微观模型图版，再用光刻技术制成微观仿真透明孔隙模型。

1.常用物理模型

（1）常用物理模型分类。目前，国内外物理模拟采用的实验模型主要分为微观物理模型和宏观物理模型两种。微观物理模型又分为岩心级的填砂模型和孔隙级的刻蚀模型，宏观物理模型分为非胶结模型和胶结模型。具体来说，在研究油气田开发过程中的物理驱替效果，以及评价各类化学助剂所采用的物理模型有：①圆柱形天然岩心和人造圆柱形石英沙岩心物理模型。利用该模型所模扣、、模拟的驱替过程是不可视的，模拟躯体性能良好，立体形状，可在高温高压下工作。是目前物理模拟驱替过程普遍采用的一种重要实验研究手段。②平板砂岩物理模型。它一般是由天然岩石粉末或石英沙掺入无机或有机胶合剂经压铸面成，其模拟驱替过程是不可视的。模拟驱替性能良好，整体几何尺寸可制作的较大，有一定的立体形状，工作温度和压力不可太高，它也是目前物理模驱替中普遍采用的一种实验研究手段。③微观物理模型。它的制作采用了光刻技术，所以其几何尺寸较小，是平面形态。模拟驱替过程是通过显微镜或监视器观察的，模拟驱替性能良好，是目前较有经济和技术条件的单位进行物理模拟驱替采用的一种实验研究手段。

（2）常用物理模型比较。对于第一种物理模型来说，其优点是：制作成本较低，运行设备投资较少。缺点是：驱替过程不可视，不能进行数据采集和图像分析及图像处理，不能快速直观地对实验过程及实验数据中出现的问题作出准确的判判断和处理，使用寿命为一次性。第二种模型与第一种呈现出相似的优缺点。相比于前两种模型微观物理模型所呈现的优点是：模拟驱替过程是可视的，能进行数据采集和图像分析及图像处理，可反复多次使用。缺点：微观物理模型采用光刻技术制作时，其制作成本及难度和制作设备的要求较高所以需由专业人员和专业设备制作，由于速物现模扣驱装过程是在自动跟显微镜下进行的，对其他辅助设备要求也较高，所以这种物理模拟驱替过程的运行设备投资一般也较高。

微观物理模型是近几十年来发展起来的用于研究流体在多孔介质中流动特性的实验方法，它能直观地揭示不同润湿性和驱替剂的微观渗流特征。早期制作的微观物理模型有粒状填充模型、规则网络模型和刻蚀的人工随机模型等，但它们与真实的岩石孔隙结构有着巨大的差距，不能真正模拟流体在多孔介质中的渗流规律。而微观孔隙仿真模型是利用光刻技术，将油层岩心铸体薄片上的实际孔隙网络刻蚀在玻璃板上制成的模型，其可视化与孔隙儿何形态和尺寸更接近储层孔隙结构。

2.微观楼型制作方法

（1）常用方法介绍。①激光雕刻法制作微观模型。当采用普通玻璃时，由于其硬度较低，激光雕刻的孔道边缘有明显裂痕；而采用亚克力材料时，使用低强度激光雕刻模型，模型的孔道深度较浅，但提高激光照射强度后，雕刻出的孔道透光性又明显变差。因此，普通玻璃、亚克力材料均不适于采用激光雕刻法制作微观模型。②化学刻蚀法。化学刻蚀法是利用氢氟酸能够腐蚀玻璃的原理，在玻璃表面制作真实的岩石孔隙结构，再经过一系列步骤，制成微观模型。采用化学刻蚀法制作微观玻璃模型，方法成熟、孔隙大小可控、模型透明、可视性好。

（2）常用方法选择。制作微观模型常采用玻璃刻蚀方法。该方法的—个主要优点是可以制作不同图像的模型，其中包括规则结构的重复图像、规则但呈规律性变化的图像、不规则图像以及具有非均质的图像。后两类图像是将天然岩心的铸体照片复制到玻璃上，制成仿真的光刻显微模型。这样制得微模型的孔隙结构和实际岩心的孔隙结构基本相似，因而其结果更具有实际意义。在刻蚀过程中改变腐蚀液的浓度和时间，可控制刻蚀深度和孔喉表面的粗糙度。一般情况下，用表面清洁的玻璃制作的模型是强亲水的。用表面处理剂（如硅油）处理，可以使模型变为强亲油。

3.微观物理模型的应用

（1）微观物理模型在油藏物理模拟中的应用。在注水开发的油田中，由于孔隙结构和润湿性等地层条件的差异，注入水表现出不同的渗流特性。在油田开发结束时，仍有一半以上的原油留在储层孔隙中成为剩余油。搞清水驱油的渗流规律和这些剩余油的形态及形成机理，能够深入了解油田开发中剩余油的形成规律和分布特征。为油田开发提供科学依据。微观渗流物理模拟是通过微观物理模型（光化学刻蚀的仿真玻璃模型和真实砂岩微观模型）上的微观驱油实验来研究水驱油的微观驱油机理，实验过程的图像既可以通过图像分析系统录入到计算机中对结果进行计算．又可以对实验过程进行录像后进行动态分析。通过图像的定性分析和定量计算，可以详细了解到水驱油及其他各种驱油方式不同条件下的微观渗流机理、水驱油剩余油特征及驱替效果，从而为油田注水开发和三次采油研究提供重要手段。

（2）微观物理模型在低渗透油藏开发中的应用。我国的油气田多为陆相储层，且低渗透油层占有较大的比重。低渗透储层最突出的特征是孔隙吼道细小，渗透性很差，流体渗流速度缓慢。与中高渗油藏相比，低渗透油藏的开发难度大，人们对低渗透油藏的认识水平尚不充分，如对低渗透储层的孔隙结构特征、非达西渗流规律、流固耦合特征等方面的认识。低渗透油藏开发的微观物理模拟主要通过用真实砂岩制作的微观物理模型，研究低渗透油层微观水驱油特征。根据微观模型油水两相驱替实验观察，在岩石亲水条件下，水驱油所需压力普遍大于油驱水压力。由于在油驱水过程中，特别是油驱水过程的初期，运动的油柱多是连续的，即便是发生卡段现象，产生的油滴（气泡）会很快聚并，此时贾敏效应很弱。在水驱油过程中。特别是当孔隙介质中含油饱和度较低时，连续油柱往往发生卡断，产生大量油柱，此时贾敏效应即成为孔隙介质中不可忽略的渗流阻力，大大增加了水驱油压力。因此，对于低渗透油藏“贾敏效应”是不可忽视的作用力。

微观模型实验证实低渗透油藏自吸水驱油现象较强。在一般孔隙性油层中，由于微观孔隙结构特征的非均质性，绕流现象十分普遍。注入水首先沿阻力小的孔道突进，常把大片含油孔隙绕过、包围、形成连片的残余油，与被裂缝包围的基质岩块残余油类似。由于毛管力的作用，绕流残余油也应当可以通过水的自吸作用，将其驱替到周围畅通的孔道，然后被采出。

（3）微观物理模型在三次采油技术中的应用。近年来，微观物理模型在聚合物、三元复合驱等三次采油技术驱油机理研究方面取得了广泛的应用。例如，通过微观物理模型模拟观察到由于聚合物溶液的黏弹性效应，聚合物驱不仅能提高波及效率，而且能提高微观驱油效率，从而较大幅度的提高原油采收率。

结语

本章介绍了一些常用的油藏物理模型，重点是微观物理模型。总结起来，微观模型有以下优点：①可视化程度高，可以直观、清楚地观看实验中的驱替过程。②可以用以制作不同图像的模型，其中包括规则结构的重复图像、规则但呈规律性变化的图像、不规则图像以及具有非均质的图像。③通过选择不同的实验方法，模型的润湿性是可以改变的， 这对模拟岩心的实际情况是非常有利的。但是，微观模型也存在缺点：造价比较高，对实验设备和实验人员的技术要求较高。