Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

[ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131

подземная гидрогазодинамика

По подземной газо-нефтяной гидродинамике - теории фильтрации нефти, газа и воды - быстро растухцей и развиваюхцейся дисциплине - существует обширная литература в виде все возрастающего количества журнальных статей и время от времени появляющихся отечественных и переводных монографий.

Можно также указать периодические сборники трудов, выпускаемые многими нефтегазовыми научно-исследовательскими институтами и высшими учебными заведениями.

Начиная с классических работ акад. Л. С. Лейбензона - основателя гидродинамической теории фильтрации нефти и газа, относящихся к 30-м годам нашего века, - к настоящему времени имеется большое количество работ, как обобщающих, так и посвященных отдельным вопросам и проблемам этой важной прикладной науки.

Основной учебной литературой для нефтяных и нефтегазовых институтов являются книги В. Н. Щелкачева и Б. Б. Ланука «Подземная гидравлика» (Гостоптехиздат, 1949), И. А. Чарного «Основы подземной гидравлики» (Гостоптехиздат, 1956), А. М. Пирвердяна «Нефтяная подземная гидравлика» (Азнефтеиздат, Баку, 1956), а также более поздняя книга Г. Б. Пыхачева «Подземная гидравлика» (Гостоптехиздат, 1961). Для студентов тех университетов, где читаются специальные курсы по нефтяной подземной гидрогазодинамике с изложением разделов, требующих большей математической подготовки, нежели во втузах, подходящая учебная литература но этому предмету почти полностью отсутствует и студенты вынуждены обращаться к конспектам своих лекций и оригинальным работам.

В связи с этим может оказаться полезным появление настоящей книги, в основе которой лежат лекции, прочитанные автором для студентов и аспирантов механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова и МИНХ и ГП им. И. М. Губкина в период 1956-1959 гг., а также предыдунще книги автора «Подземная гидромеханика» (Гостехтеориздат, 1948), указанная выше «Основы подземной гидравлики» и изданный в 1960 г. в МИНХ и ГП краткий литографированный курс «Основы гидродинамической теории фильтрации нефти, газа и воды».

Книга предназначается в качестве систематически изложенного учебного пособия, которое могло бы быть использовано наряду с имеющейся учебной литературой лицами с достаточной математической подготовкой, приближающейся к университетской, как при изучении основ, так и более сложных современных вопросов подземной нефтяной гидрогазодинамики.

Вместе с тем автор стремился подготовить учебное пособие, рассчитанное на широкий круг читателей с различной физико-математической подготовкой, неизбежно отразилось на стиле книги, так как потребовало в возможно краткой форме несколько более подробного изложения вопросов, хорошо знакомых одной части аудитории и недостаточно хорошо знакомых другой. Например, методы теории функции комплексного переменного в приложении к задачам теории фильтрации, понятие об основных уравнениях математической физики и т. п. пришлось осветить более подробно, так как зти разделы курса высшей математики изучаются в газо-нефтяных втузах недостаточно полно.

Некоторые результаты личных исследований, в том числе и неопубликованные, автор счел возможным включить в настоящую книгу без специальных ссылок.

Кроме того, была использована также приведенная в литературном указателе, ни в коей степени не претендующем на полноту, существующая литература.

Кроме того, оказалось необходимым остановиться на хорошо известных студентам газо-нефтяных втузов основных сведениях геологического и гидрогеологического характера, связанных с притоком к скважинам и разработкой нефтяных и газовых месторождений.

Книга разбита на 10 глав, посвященных как основным, обычно излагаемым разделам курса, так и некоторым дополнительным вопросам.

В первой главе излагаются вводные понятия теории фильтрации и схемы одномерных потоков на модели трубки тока переменного сечения. В § 4 зтой главы затронут вопрос о распределении действительных скоростей жидких частиц в поперечном сечении фильтрационного потока. Включение этого параграфа представляется целесообразным в связи с получающим широкое применение методом использования меченых частиц для исследования фильтрационных потоков. Как известно, радиоактивные и другие индикаторы, вводимые в фильтрационный поток, распространяются быстрее действительной средней скорости течения. Здесь, несомненно, играет роль, помимо прочих причин, неравномерное распределение скоростей жидких частиц в сечении потока. Такое неравномерное распределение скоростей характерно для всякого потока реальной жидкости. В случае фильтрационных потоков зта степень неравномерности увеличена за счет неодинакового размера условного радиуса

поровых каналов, характеризующегося той или иной кривой распределения.

Вторая глава посвящена дифференциальным уравнениям теории фильтрации. Первые два параграфа содержат обычный вывод уравнений изотермической фильтрации. В § 3-8 сделана попытка построения полной системы уравнений неизотермической фильтрации. В виде приложений кратко рассмотрены некоторые задачи термического воздействия на нефтяной пласт и указанные в последнее время Э. Б. Чекалюком весьма перспективные возможности использования термометрии для исследования скважин и пластов, основанные на эффекте Джоуля - Томсона.

Как известно, в большинстве задач фильтрации инерционными членами принято пренебрегать ввиду обычно очень малых скоростей течения. Однако к настоящему времени выявился круг весьма важных и интересных вопросов, для решения которых учет скоростных членов оказывается необходимым. Сюда можно отнести движение газа в крупных трещинах ири большом неренаде давления, истечение газа в скважину через перфорационные отверстия ири свободном фонтанировании, когда скорости течения могут приближаться к критическим, и т. п. Наконец, в задачах распространения колебаний в насыщенных жидкостью или газом пористых средах учет инерционных членов имеет иринципиальное значение, так как связан с правильным определением скорости раснространения того или иного вида колебаний.

Аппаратура высокой точности, применяемая в настоящее время при геофизических методах исследования, позволяет регистрировать весьма малые колебания давления и температуры, в связи с чем исследование волновых процессов в пористых средах приобретает существенный интерес. Таким образом, учет инерционных членов, который обычно считался представляющим чисто академическое значение, во многих случаях может оказаться необходимым. В связи с этим в § 3-8 дан вывод полной системы уравнений - неразрывности, импульсов и энергии - с учетом инерционных членов, в которые из-за неравномерного распределения скоростей частиц в сечении потока введены поправочные коэффициенты тина коэффициентов Кориолиса в выражения потоков количества движения и энергии. Насколько известно, поправки Кориолиса в задачах фильтрации до сего времени не предлагались. Обычно эти нонравки фигурируют в задачах гидравлики трубопроводов и открытых русел.

Для простоты и наибольшей доступности изложения указанная система уравнений составлена для одномерного движения в трубке тока неременного сечения, хотя, возможно, запись в векторно-тензор-ной форме была бы более экономной. С точки зрения автора это оправдывается тем обстоятельством, что основные практические приложения, как правило, связаны с одномерными нестационарными движе-НИЯЛП1 - прямолинейным, илоско-радиальным и радиально-сфери-