《采油工程方案设计》课程综合复习资料.docx.pdf

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1、采油工程方案设计参考答案 一、名词解释 1.油气层损害：入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现彖。 2.吸水指数：单位注水压差下的日注水量。 3.财务内部收益率：项目在计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率。 4.裂缝导流能力：在油层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 5.蜡的初始结品温度：随着温度的降低，原油屮溶解的蜡开始析出时的温度。 6.有杆泵泵效：抽油机井的实际产量与抽油泵理论排量的比值。 7.油田动态监测：通过油水井所进行的专门测试与油藏和油、水井等的生产动态分析工作。 8.面容比：酸岩反应表面积与酸液体积之比。 9.流入动态：油井产量与井底流压之

2、间的关系，反映了油藏向该井供油的能力。 10.单位采油（气）成本：指油气田开发投产后，年总采油（气）资金投入量与年采油（气）量的比值。表示生产It原 油（或In?天然气）所消耗的费用。 11.应力敏感性：在施加一定的有效压力时，岩样物性参数随应力变化而改变的性质。 12.吸水剖面：在一定注水压力下，各吸水层段的吸水量的分布。 13.水力压裂：利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力 大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延 伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地

3、层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝， 使井达到增产增注目的工艺措施。 14.化学防砂：是以各种材料（如水泥浆、酚醛树脂等）为胶结剂，以轻质油为增孔剂，以硬质颗粒为支撑剂，按 - 定比 例搅拌均匀后，挤入套管外地层中，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，阻止地层出砂的工艺方法。 15.财务净现值率：项目净现值与全部投资现值之比，也即单位投资现值的净现值。 16.套管射孔完井方法：钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管过油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层 套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流通道的完井方法。 负压射孔完井方法：射孔吋造成井底压力低于油藏压力的射孔完井方

4、法。 17.破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。 18.蒸汽吞吐采油：向采油井注入一定量的蒸汽，关井浸泡一段时间后开井生产，当采油量下降到不经济时，再重复上 述作业的采油方式。 19.裸眼完井方法：生产段油层完全裸露的完井方法。 20.采油指数：油井IPR曲线斜率的负倒数。 21.自喷采油法：利用油层自身的能量将井底爆炸产生高压，高温气体，使井筒附近地层产生和保持多条径向裂缝, 从而 到达油水井产量增注目的工艺措施。 22.高能气体压裂：利用特定的炸药在井底爆炸产生高压高温气体，使井筒附近地层产生和保持多条径向裂缝，从而达 到油水井增产增注目的的工艺措施。 23.人工井壁防砂法：从地面

5、将支护剂和未固化的胶结剂按一定的比例拌和均匀，用液体携至井下挤入油层出砂部位， 在套管外形成具有一定强度和渗透性的避面，可阻止油层砂粒流入井内而又不影响油井生产的工艺措施。 24.酸压：用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂。4 . 人工胶结砂层防砂法： 25.稠油：地层条件下粘度大于50mPa.s或地面脱气情况下粘度大于lOOmPa.s的原油。 26.财务净现值：项目在计算期内各年净现金流量按设定折现率（或规定的基准收益率）贴现的现值Z和. 27.负压射孔完井方法：射孔时造成井底压力低于油藏压力的射孔完井方法。 2 （3）调配射孔枪、弹型号和性能测试数据；（4）校正各种弹的井下穿深和孔径；（5

6、）计算各种弹的压实损害系数（6） 计算设计井的钻井损害参数；（7）计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、表皮系数和套管抗挤毁 能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合；（8）预测设计方案下的产量、表皮系数等。 19、简述油藏整体压裂的特征。答（1）宏观上全油藏的压裂规划部署，并用來指导和规范单井压裂的优化设计与现场施 工；（2）它以获得全油藏最大的开发与效益为目标，强调水力裂缝必须与注采井网达到最佳的匹配关系。 （3）它是一项系统工程，需由（油藏地质、油藏工程、岩石力学、渗流力学等）多学科的渗透融合并与工程上（压 裂材料、数值模拟、测试检验与工艺水平等）各项配套技术进步相辅相成。（4）它由

7、研究、设计、实施与评价四个主 要环节组成。 20、简述稠油注蒸汽开采方法与常规方法开采的显著差别答：（1）由于注入介质的温度高、热能大，因此需在地面设 备、完井、注采井筒及地面管线、动态监测等方面要能耐高温:（2）由于要利用热能来提高油层温度，从而降低原油 粘度，提高开发效果，因此在注入过程中要进行隔热保温，降低热损失，提高热效率。 21、分析裸眼砾石充填的优缺点。答：（1）裸眼渗流面积大，流速低，压降损失小，可减缓出砂。（2）采液指数高 , 与 射孔完井（不防砂）相比，可提高产量20%?30%。（3）由于不需要射孔和固井，大大减少了完井对油层的伤害。 （4）裸眼砾石充填的为多井段， 则多井段

8、混合开采， 如果其中一层段见水， 则干扰其他层段的生产。 另外，防砂 失败， 要更换防砂管柱，工艺复杂，重下防砂管柱，井下冲砂困难。又因出砂层出砂很多，已有很大空穴，填砂很难填满， 成功率不高。 22、简述采油方式综合评价与决策分析常用的综合决策模式和方法的应用特点。 答：油出开采是一个庞大而复杂的系统工程，采、注井生产系统则是注水开发油田大系统的中心环节，除了与其它各 子系统紧密联系之外，它自身又有独特的规律。油井生产系统是注采系统的重要组成部分。为此，必须在充分研究 各种采油方式所组成的生产系统自身的生产规律的基础上，把它放在高一级系统的大坏境中考察和研究它对整个开 采系统的影响，才能对采

9、用什么采油方式作出最后的评价和选择。 油田开采是一个动态过程，原油生产又必须通过分布在油田上的单个油井来实现。所以，采油方式的选择，也必 须从时空观出发考虑油田动态变化及单井产能分布规律。 采油方式的实施对象是成千上万口油井，机采设备和工程投资及其管理维护费用是油田投入开发之后的主要投入， 而不同采油方式的投入产出比不同，为此又需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式 23、简述注蒸汽热采举升工艺的主要特点。答：（1）原油粘度高，在井筒屮举升时的粘滞力及摩阻力大，流动困难。 （2）油井出砂多。（3）蒸汽吞吐冋采初期产出液温度高，可在200C左右，井内设备要承受高温，另一方面随时间逐 渐降低，

10、周期后期降低至常温，因而如不加热或掺轻油降粘，将无法将原油举升到地血。（4）油井供液能力不稳定，在 蒸汽吞吐回采初期峰值产量与后期产量相差几倍甚至十多倍，举升能力要适应如此大的变化。（5）多周期蒸 汽吞吐采油过程屮， 油井注完蒸汽后， 要求尽快不动管柱转入人工举升，避免注入压井液后井筒降温及伤害油层，要求注 汽与采油用一次管柱。 24.简述油气田开发过程中油气层伤害的主要机理并举例。 答：（1）外來流体与储层岩石矿物有配造成的伤害，如注入过程中的粘土膨胀；（2）外來流体与储层流体不配伍造成 的伤害，如酸化过程中的化学反应沉淀；（3）毛细管现象造成的伤害，如油井作业过程滤液的入侵；（4）固相颗

11、粒堵 塞引起的伤害，如注入水中固体颗粒造成的地层堵塞。 25.简述负压射孔完井的负压值设计的要求。 答：负压使孔眼的破碎压实带的细小颗粒冲刷出来，使井眼清洁，满足这个要求的负压称为最小负压，该值不能超过某 个值以免造成地层出砂、垮塌、套管挤毁或封隔器失效等问题，对应的这个临界值称为最大负压。因此合理射孔负压值 的选择应当是即髙于最小负压值又不能超过最大负压值。负压设计分为经验方法和理论方法两种。 5.试写出修正不完善井IPR的Standing方法的计算公式。 P吋=P,(P 厂PQFE 六、论述题（共25分） 1.试述与单井压裂相比油藏整体压裂的特征。 答：（1）它立足于油藏地质、开发现状与开

12、发要求，从宏观上对全油藏压裂作出规划部署，用來指导规范每一单井压裂 的优化设计与现场施工；（2）它以获得全油藏最大的开发与经济效益为冃的标，强调水力裂缝必须与注采井网达到最佳 的匹配关系， 以提高全油藏在某一开发阶段屮的采油速度、采出程度、 扫油效率等多相开发指标， 在注水 开发条件下提高 全油藏的最终采收率；（3）它是一项系统工程，需由（油藏地质、油藏工程、岩石力学、渗流力学等）多学科的渗透融 合合并与工程上（压裂材料、数值模型、测试检验与工艺水平等）各项配套技术进步相辅相成。显然，其中某一方面准备 不足，都会对油藏整体压裂产生影响；（4）它由研究、设计、实施与评价四个主要环节组成。即是，在

13、充分认识地质和 开发条件的基础上，通过成熟的现代压裂技术，制定优化的整体压裂方案设计；在这一优化方案设计的指导下进行优化 的压裂实施；并检验和评价设计与实施效果，以此，作为制定开发（或调整开发）方案和改进后续压裂工作的依据。这 样，在以上环节的不断循环深化的过程中，油藏整体压裂技术也在不断地提高完善，并更好地完成各阶段中的开发任务。 2.试论述采油方式综合评价与决策分析所常用的三种方法的应用特点。 答：（1）油ED开采是一个庞大而复杂的系统工程，油、水（注、采）井生产系统则是注水开发油田大系统的中心环节， 除了与其他各系统紧密联系Z外，它自身又有独特点规律。油井生产系统是注采系统的重要组成部分

14、。为此，必须在充 分研究各种釆油方式所组成的生产系统白身的生产规律的基础上，把它放住高一级系统的大环境小考察和研究它对整个 开采系统的影响，才能对采用什么采油方式最后做岀评价和选择；（2）油出开采是一个动态过程，原油生产又必须通过 分布在油m上的单个油井來实现。 所以，采油方式的选择， 也必须从时空观出发考虑油m动态变 化及单井产能分布规律； （3）采油方式的实施对象是成千上万口油井，机械采油设备和工程投资及其管理维护费用是油田投入开发之后的重要投 入，而不同采油方式的投入产出比不同，为此，又需要在技术、经济综合评价的基础上选择采油方式。 3.结合油田生产实际，试写出采油工程方案框架中所涉及的

15、某一单项工程技术的工艺设计步骤。 答：注水工程方案设计步骤： （1）油田注水开发可行性分析: 从油藏地质特征分析和岩石表面润湿性试验两个方面提出注水对行性报告. 油藏地质特征 组份包括两个方面（1）合理油藏压力水平，尽量利用天然能量，提髙经济效益.（2）从能量平衡出发，评价经济上是否合 算?储层表而润湿性分析: 应用有代表性的岩心进行润湿性实验研究. 亲油润湿适于注气而不适于，亲水润湿既可注水又 可注气，新近的研究表明，对注水开发油田岩石亲水表面好于亲油表面，中间润湿较强亲水好. (2)注水量预测 : 注入量预测公式 :Q iw = AQ.电+ 匕怛 _Po 1-几N 全油皿平注水量 :Q =

16、 Q iw xTxN q max(F =l) =1_0.2丑- 化尸 Pr Pr 根据以上方法可以预测全油田不同含水期的注水量. (3)吸水能力预测 : 可釆用以下儿种方法(1).根据油藏工程数值摸拟结果，它可得到不同开发阶段注水井在非外部因素( 储 层损害，增注措施 ) 影响下的吸水能力的变化,(2).利用试注的指示曲线确定吸水能力.(3)利用渗流力学的简化方法近似地 预测吸水能力.(4)通过油井试采期间的挤注措施( 酸化，压裂 ) 资料加以处理來估计吸水能力. (4)注水压力预测.(1)应用试采期间的试数据，利用不同时期吸水指数和预测注水量來求出注水压力，并分析确定油藏不 同类型注水井的注

17、入压力.(2)利用试油，试采取得的采油指数估算吸水指数，用井口注水压力 + f 动- 你柱=殳的公式预测注水压力，并分析确定油藏不同类型注水井的注入压力. 借用类似 油藏的吸水指数或用经验系数估计吸水指数，按上式预测注水压力. (5)注水温度设计 . 根据注水井井底温度应高于原析蜡温度或凝固点温度的原则确定最低注水温度. (6)注入水质及质量要求 . 注入水质评定 . 注入水质的质量要求 , 包括悬浮物颗粒直经的确定，悬浮固体含量的确定, 油量指标，腐蚀速度的确定，腐生菌含量的确定，硫酸盐还原菌数量的确泄，溶解氧含量的确定，水中游离C02的确泄 含 铁量的确定 . 刈特殊油藏，注入介质中加化学

18、剂. 注水水源条件分析包括评价注水水源，注水水质推荐指标. 中原 油m 一般采用采出水经过处理. 4.论述低渗透油藏整体压裂改造工程方案设计的基本内容。 答：(1)圧前油藏综合评价。这项工作是整体压裂方案设计研究的基础。通过对油藏地质，就地应力场，开发与完井条件 的综合分析研究。 为方案设计提供必需的油藏背景材料，采集并确认可靠的设计参数，为制定方案做好進备，列出不同参 数组合的数组，使其能够覆盖油藏的整体特征。(2)压裂材料的评价优选。压裂液和支撑剂是压裂需要的两项基本材料。 对它们评价优选的需要是：必须与油藏地质条件和流体性质相匹配，最大限度地减少对储层和水力裂缝的伤害，必须满 足压裂工艺

19、要求，必须获得最大的压裂开发效果与效益。(3)整体压裂方案的优化设计。依据上述两项研究结果，进行油 藏整体圧裂方案的设计工作。将具有一定支撑缝长，导流能力与方位的水力裂缝置予给定的油藏地质条件和开发井网( 井 网形式，井距，井数与布井方位) 之中，借助水力裂缝，油藏和经济模型，使它们过到最佳的优化组合，并提出经努力可 以实现的工艺措施，以保证油藏经整体压裂之后能够获得最大的开发和经济效益，对开发井网的优化结果耍反馈给油藏 工程方案和油ED开发方案。(4)水力裂缝诊断。水力裂缝诊断旨在使用多种测试技术确认方案实施后实际产生的裂缝的 儿何尺寸， 导流能力与裂缝延伸方案设计的符合程度，目的是为 评价

20、压裂效益， 提高完善方案设计提供依据，需要注意， 至今裂缝诊断技术虽有多种方法，但无一被公认为是最可靠的，因此，这项工作需要在同一井层上，为同一日的进行不同 的测试，经比较分析，确认它们的一致性与可信度。 (5)压后评佔。压后评估检验，分析方案实施后实际的效益与方案设计预计结果的符合程度。因此，应研究如何以更少 的投入换取同一效果，或如何以同一投入换取更大的效益。如果方案设计与实际结果相差较大，则必须再从油藏综合评 价出发，逐段逐项地找出症结所在，并修正完善。总Z,这项工作既是油藏整体压裂的归结，又是它在新起点的开始。 5.论述采油方式综合评价与决策的基本模式。 答：(1)采油方式综合评价与决

21、策系统的概念框架 系统目标：在进行各种采油方式对该油田( 或区块 ) 适应性和完成油田开发总体方案中油藏工程设计产量指标的可行性分 析的基础上，选择技术上可行，经济上合理的采油方式( 组合)，并确定举升设备，操作参数和预测工况指标。系统范围： 从油藏或区块的整体范围出发，针对处于不同开发阶段的各类油井可能采取的举升系统。 系统环境 ( 约束条件 ) ：油藏地质特征和油藏工程设计的油出开发指标，油井与地面条件，举升设备工作参数指标的许用 值。 系统组成：采油方式综合评价与决策是油皿开发总体方案中采油工程方案的一个子系统，其组成如图所示： (2)油井生产系统生产过程动态模拟。建立油井生产系统动态预

22、测模型和确定计算方法，应用节点分析方法预测和分析不 同举升方式的油井生产动态指标。 (3)综合评价与决策。 建立包括经济， 技术和管理等多因素多层次的综合评价体系和应用模糊评判方法进行综合评价的决 策模型。 6.试分析影响油井结蜡的主要因素。 答：（1）原油的性质及含蜡量油井结蜡的内在因素是因为原油中溶解有石蜡, 在其它条件相同的前提下，原油中含蜡量 越高，油井就越容易结蜡。另外，油井的结蜡与原油组分也有一定的关系，原油屮所含轻质镭分越多，则蜡的初始结晶温 度就越低，保持溶解状态的蜡就越多，即蜡不易出。实验证明，在同一含蜡量的原油屮，含轻质成分少的原油，其中的蜡 更容易析出。（2）原油中的胶质

23、，沥青质实验表明 , 随看胶质含量的增加，蜡的初始结晶温度降低，这是因为，胶质为 表面活性物质，它可以吸附于石蜡结品的表面，阻止结晶体的长大。沥青质是胶质的进一步聚合物，它不溶于油，而是以 极小的颗粒分散于油中，可成为石蜡结晶的中心，对石蜡结晶起到良好的分散作用。根据观察，由于胶质，沥青质的存 在，使蜡晶分散得均匀而致密，且与胶质结合的紧密，但有胶质，沥青质存在时，在壁管上沉积的蜡的强度将明显增加， 而不易被油流冲走，因此原油中的胶质，沥青质对防蜡和清蜡既有有利的一面，也有不利的一面。压力和溶解气。在压 力高于饱和压力的条件下， 压力降低吋， 原油不会脱气， 蜡 的初始结品温度随压力的降低而降

24、低，在压力低于饱和压力的 条件下，由于压力降低时原油屮的气体不断脱出，气 体分离与膨胀均使原油温度降低，降低了原油对蜡的溶解能力，因而 使蜡的初始温度升高。在采油过程中，原油从油层向地面流动，压力不断降低，在井筒屮，由于油流与井筒及地层间的热 交换，油流温度也降低，当压力降低到饱和压力时，使有气体脱出。降低了原油对蜡的溶解能力，使初始结晶温度提高， 同时气体的膨胀，发生吸热过程，也促使油流温度降低，从而加重了蜡晶的析出和沉积。原油中的水和机械杂质。原油 中的水和机械杂质对蜡的初始结品温度影响不大。但是原油中的细小砂粒及机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心，而促 使石蜡结晶的析出，加剧了结蜡过程。油

25、井含水量增加，结蜡程度有所减轻其原因包括：一是水的比热大于油，故含水后 可减少液流温度的降低，二是含水量增加后易在管壁形成连续水膜，不利于蜡沉积于管壁。（5）液流速度，管理粗糙度 及表 面性质。油井生产实践证明， 高产井结蜡情况没有低产井严重，这是因为在通常情况下， 高产井的压力高， 脱气 少， 蜡的初始结晶温度低， 同吋液流速度大， 井筒流体流动过程中热损失小，从而使液流在井筒内保持较高的温度，蜡不易析 出，另一方面由于液流速高，对管壁的冲刷能力强，蜡不易沉积在管壁上。但是随着流速的增大，单位时间内通过管道某 位置的蜡量增加，加剧了结蜡过程，因此，液流速度对结蜡的影响有正反两个方面的作用。管

26、材不同，结蜡量也不同，显 然管壁越光滑， 蜡越不容易沉积， 根据有关表面性质对结蜡影响的研究，管壁表面的润湿性对结蜡有明显影响， 表面亲水 性越强越不易结蜡。 7.试分析热采油井中出砂的原因。 答：（1）沉积环境形成的储层疏松，这是一般稠油油藏储层的显著特点。疏松砂岩，颗粒由粗到细变化很大，钙质胶结 物较少，泥质胶结有多有少，普遍存在沥青质、胶质胶结。一般渗透率都较高，在0.2?10 Pm 2 之间，常规冷采时，由于 原油粘度高，流速低，油井产量低，出砂也少。（2）当注入蒸汽后，原油粘度降低，沥青质、胶质及泥质胶结物被破坏， 砂岩结构变为松散状态。注汽结束冋采时，一般生产压差较大，排液速度成数

27、十倍地增加，甚至油井能自喷，这样将引发 油井出砂。（3）蒸汽吞吐作业吋，注汽强度较大，先“吞”后“吐”，液流双向反复，导致岩石颗粒更加松动。（4）高 温蒸汽对油层岩石的溶蚀及粘土的膨胀解体作用。注蒸汽锅炉出口水相屮的PH值普遍 很高，所以高碱性在高温下，对油 层中的石英溶解作用很强，造成岩石结构破坏。此外，对粘土矿物也引起吸附、膨胀、分散、迁移等作用，这样，造成油 层岀砂严重。（5）蒸汽窜流导致油井岀砂严重。有些油藏或区块， 在蒸汽 吞吐开采期间， 由于注汽压力及注汽强度过高， 以及油层非均质性严重等，发生汽窜现象，导致这些井在进行蒸汽吞吐回采吋，11!砂严重。（6）注蒸汽热力采油的注采 强度

28、大的特点，不仅导致油井易出砂，而且防砂难度极大。 8.简述采油工艺方案设计的主要内容。 答：（1）依据地质研究，油藏工程研究，油井生产条件分析等结果确定采油方式选择原则和要求，准备采油方式选择所 需要的基础资料；（2）油藏或区块油井产能预测与分析预测油田不同开发阶段各类油井的产液或产油指数及各类油井产 能随时空的变化规律；（3）油井生产动态模拟：a、根据地面生产和油藏地质条件及各种采油方式的适用范围，初步确定 可供选用的采油方式。b、根据初选结果，建立各种采油方式的有几个那生产动态模拟器，主要包括自喷、常规有杆泵、 潜油电泵、水力活塞泵、气举等采油井生产动态模拟器。C、 应用油井生产动态模拟器

29、计算区块或油井采油不同采油方式， 在保持一定油藏压力水平，不同采液指数和不同含水阶段的最大产量图版及工作况指标。D、预测不同釆油方式下的油井 最大产量。（4）采油方式综合评价与决策，在应用油井生产动态模拟器确定出不同采油方式在不同含水阶段的生产技术 基础参数：模 不同采 油气地质条件拟油方式 油藏工程设计方 的油井 开发指标案 生产系 油田生产条件选 统动态 动态指标综输出： 处理分析合选定的采油 评 方式（组 合）、 价设备操作参 与数及工况抬 _经济分析 决 策 标 模拟 指标的基础上， 综合考虑经济， 管理和生产条件等因素后， 对不同采油 方式作出评价与决策；（5）釆油工艺方案的编制，

30、根据采油方式综合评价与决策的结晶，选定各类油井应用的采油方式，确定其工艺参数和设备类型，规格，数量与性能， 设计配套的管柱结构，进行强度校核，编制采油工艺方案, 提出采油方式选择结论及实施建议，并从技术和经济两个方面 对油藏工程方案提出修正或选择等反馈建议。 9.简述完井工程方案设计的主要内容。 答：（1）在油藏地质研究的基础上，根据油出开发与采油工程要求选择完井方式，并提出钻开油藏的要求；（2）考 虑 油m开发全过程油井产能的变化及所在采収工艺，应用节点分析方法，确定油管尺寸和举升方式进行审查套管尺寸选择 及强度设计；（3）从钻井和采油工程出发确定套管及井身结构，并提出固井要求；（4）选择完井方式的技术方案（如 射孔完井的射孔参数优选射孔方式及工艺设计，砾石充填完井充填方式，砾石直径选择及工艺参数设计等）。 10.简述稠油注蒸汽开采机理。 答：稠油注蒸汽开采包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方法，能把大量的热量带入地层，从而降低原油粘度，提高原油的流动 能力，改善开发效果。（1）降粘作用：可增加油层的温度，改变地层原油的物性，降低地层粘度。（2）热膨胀 作用。 （3）岩石渗流物性改变作用。（4）蒸汽的蒸憾作用。（5）蒸汽对矿物及孔隙结构的影响。（6）蒸汽使自吸作用加强。