Основоположниками отечественной школы теории фильтрации являются профессор Н.Е.Жуковский, академики Н.Н.Павловский, Л. С. Лейбензон. Исследования этих выдающихся ученых, их многочисленных учеников и последователей стали фундаментальной основой развития теории фильтрации в нашей стране.
Н. Е. Жуковский (1847-1921 гг.) в 1889 г. опубликовал первую работу по теории фильтрации «Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод». Им впервые выведены общие дифференциальные уравнения теории фильтрации, показано, что напор как функция координат удовлетворяет уравнению Лапласа, указано на математическую аналогию теплопроводности и фильтрации. Им исследованы также вопросы капиллярного поднятия воды в пористой среде, решен ряд задач о притоке воды к скважинам.
Н.Н. Павловскому (1884-1937 гг.) принадлежит определяющая роль в развитии теории фильтрации в гидротехническом направлении.. В опубликованной монографии «Теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями и ее основные приложения» изложена разработанная им строгая математическая теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями. Им впервые многие задачи фильтрации воды были сформулированы как краевые задачи математической физики. Н.Н. Павловский впервые обосновал и прдложил применение метода электрогидродинамической аналогии (ЭГДА) для решения фильтрационных задач, что в последующем нашло широкое применение для решения задач фильтрации воды, нефти и газа в неоднородных коллекторах.
Н. Н. Павловский впервые предложил использовать параметр Рейнольдса в качестве критерия существования закона Дерси, что имеет важное значение для исследования законов сопротивления при фильтрации. Фундаментальные результаты в развитии теории движения грунтовых вод получены академиком П. Я. Полубариновой-Кочиной.
Л.С. Лейбензон (1879-1951 гг.)-основатель советской школы ученых и специалистов, занимающихся развитием теории фильтрации применительно к проблемам разработки нефтяных и газовых месторождений.
Теоретические и экспериментальные исследования Л. С. Лейбензона начались в 1921 г. в Баку. Ему принадлежит приоритет в постановке и решении ряда задач нефтегазовой и подземной гидромеханики. Им проведены первые исследования по фильтрации газированных жидкостей, сформулированы задачи нестационарной фильтрации при расчетах стягивания контуров нефтеносности при вытеснении нефти водой, получены фундаментальные результаты в развитии теории фильтрации природного газа.
Обобщение этих исследований приведено в обширной монографии «Нефтепромысловая механика», в которой, по существу, впервые изложены основы нефтегазовой подземной гидромеханики.
Трудами учеников и последователей академика Л. С. Лейбен-зоп;1 сложилась школа, которая по праву называется школой Л .С. Лейбензона.
Выдающийся вклад в развитие теории фильтрации в нефтегазоводо-носных пластах внесли академик С. А. Христианович, профессоры Б. Б. Лапук, И. А. Чарный, В. Н. Щелкачев. Написанные ими монографии и учебники стали классическими, основополагающими. Они имеют большое научно-методическое значение, способствуя успешной подготовке в вузах инженерных и научных кадров.
В послевоенный период теория фильтрации нефти, газа и воды развивается трудами советских ученых, среди которых следует отметить работы М.Т. Абасова, М.Г. Алишаева, И. М. Аметова, Е. Ф. Афанасьева, Г. И. Баренблатта, Ю. П. Борисова, С. Н. Бузинова, В. Я. Булыгина, Г. Г. Вахитова, М. М. Глоговского, Г.Л.Говоровой, А.Т.Горбунова, М.А. Гусейн-Заде, В.Л.Данилова, Ю. В. Желтова, Ю. П. Желтова, С. Н. Закирова, Г. А. Зотова, В. М. Ентова, Р. Г. Исаева, Ю.П. Корота-ева, А. К. Курбанова, Е. М. Минского, Ю. М. Молоковича, А. X. Мир-заджанзаде, Н.Н. Непримерова, В. Н. Николаевского, A.M. Пирвердя-на, Г. Б. Пыхачева, Г.В.Рассохина, М.Д. Розенберга, Е.С.Ромма, Э.В.Соколовского, М. Л. Сургучева, М. М. Саттарова, Ф. А. Требина, Э. Б. Чекалюка, М. В. Филинова, М. И. Швидлера, И. Д. Умрихина, А. Л. Хейна, Д. А. Эфроса и др. Работы этих ученых и их учеников обеспечили успешное развитие подземной гидромеханики - теоретической основы теории и практики разработки нефтяных и газовых месторождений, что способствовало ускоренному развитию нефтегазодобывающей промышленности нашей страны.
В последние годы ведутся интенсивные исследования в области гидрогазодинамического обоснования повышения степени извлечения углеводородов из недр. Это обусловлено исчерпанием легкодоступных запасов нефти и газа, усложнением горно-геологических и термобарических условий разработки месторождений. Наступает новый этап развития нефтегазовой подземной гидромеханики, в течение которого главным направлением исследований будет достижение достаточно высоких коэффициентов нефтегазоотдачи пластов.
Следует отметить, что фундаментальные гидродинамические аспекты этой проблемы успешно развиваются работами исследователей, которые широко привлекают методы термодинамики, физики, химии, а также современный аппарат математического описания сложных фильтрационных процессов.
Широкие исследования в области нефтегазовой подземной гидромеханики проводятся за рубежом. Большое значение для развития технологии нефтеотдачи имеют работы по теории фильтрации крупнейшего американского специалиста М. Маскета, хорошо известные советскому читателю благодаря переводу на русский язык двух его капитальных монографий. Основы теории двухфазной фильтрации, предложенные С. Бакли и М. Левереттом, получили широкое распространение и представляют собой основное содержание модели двухфазной фильтрации. Работа А. Ван Эвердингена и У. Херста о притоке упругой жидкости к скважине и полученные в ней решения позволили существенно усовершенствовать гидродинамические расчеты продвижения воды в пределы нефтяной или газовой залежи.
Большое значение имеет работа Р. Коллинза, посвященная теории течения жидкостей через пористые материалы. Известный французский гидромеханик А. Упер выпустил несколько монографий, посвященных теории фильтрации жидкостей и газов при нелинейном законе, применению вероятностно-статистических методов для решения фильтрационных задач. Нашим специалистам хорошо известны переведенные на русский язык книги А. Э. Шейдеггера (Канада), X. Азиза и Э. Сеттари (США), Н. Кристеа (Румыния) и др.
Работы зарубежных авторов последних лет, так же как и советских специалистов, посвящены гидродинамическому моделированию процессов разработки нефтяных и газовых месторождений применительно к все усложняющимся условиям их эксплуатации.
В последние годы обмен информацией о достижениях в области нефтегазовой подземной гидромеханики заметно улучшился. Большое значение для этого имеют регулярно проводимые Европейские симпозиумы по нефтеотдаче пластов. Мировые нефтяные и газовые конгрессы, другие международные конференции. Актуальные проблемы нефтегазовой подземной гидромеханики регулярно обсуждаются на научном семинаре в Государственной академии нефти и газа им. И.М. Губкина, почетным председателем которого является профессор В. Н. Щелкачев.
В списке литературы, помещенном в конце книги, указываются не только учебники и учебные пособия по подземной гидромеханике, но и монографии по механике жидкости и газа, физике нефтяного пласта, разработке нефтяных и газовых месторождений и другим вопросам нефтегазовой науки и техники, содержащие изложение отдельных специальных вопросов подземной гидромеханики.
Предлагаемый учебник синтезирует, в основном, опыт преподавания курса в Государственной академии нефти и газа им. И. М. Губкина.
При этом преимущественно используется аппарат для постановки и решения краевых задач математической физики.
Необходимо отметить, что в последние годы для решения сложных фильтрационных задач создано несколько новых направлений, в частности, развитие исследований показало, что традиционные задачи гидродинамической теории фильтрации можно сформулировать как стохастические в средах со случайными неоднородностями. В связи с этим активно развивается специфическое направление в теории фильтрации, которое можно назвать стохастической теорией фильтрационных процессов.
Развиваются также и другие новые математические методы исследования характеристик природных систем и протекающих в них процессов, эффективные для построения и обоснования моделей подземной гидромеханики. Речь идет о методах перколяции (протекания) и фракталов.
Перколяционные модели позволяют достаточно полно описывать сложные процессы капиллярного гистерезиса и неравновесности. Для построения фильтрационных моделей на макроуровне в хаотически неоднородных пластах, при неустойчивом продвижении границ фаз применяются теории фракталов.
В некоторых случаях традиционных методов подземной гидромеханики становится недостаточно для адекватного описания всего периода жизни месторождения, связанного с необходимостью непрерывного корректирования принимаемых решений по мере уточнения исходной информации.
Тогда для принятия обоснованных решений необходимо применение вероятностно-статистических и адаптационных методов. Под руководством академика АН республики Азербайджан А. X. Мирзаджанзаде создано такое направление оптимизации принимаемых решений в фильтрационных задачах применительно к широкому кругу вопросов разработки нефтяных и газовых месторождений. Перечисленные методы в данном учебнике не рассматриваются. С ними можно ознакомиться в специальной литературе.
Современное состояние и перспективы дальнейшего развития нефтяной и газовой промышленности характеризуются переходом на интенсивные методы разработки месторождений, существенным усложнением горно-геологических и термобарических условий их эксплуатации. В связи с этим применяются новые методы повышения нефтеотдачи пластов, основанные на дальнейшем совершенствовании методов гидродинамического воздействия на пласты, более широким применением термических, физико-химических и газовых методов воздействия на природные резервуары и насыщающие их флюиды.
Нефтегазовая подземная гидромеханика получает дальнейшее развитие под влиянием новых актуальных задач, выдвигаемых практикой разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. В связи с этим, наряду с изложением традиционных вопросов, гораздо большее внимание уделяется задачам взаимного вытеснения жидкостей и газов в пористых средах, задачам с подвижной границей и эффективным приближенным методам их решения. Эти последние разделы составляют теоретическую базу при моделировании многих технологических процессов, связанных с повышением нефте- и газоотдачи пластов. Рассмотрены основные типы моделей физических процессов, происходящих при фильтрации пластовых флюидов в процессе разработки и эксплуатации природных залежей; при этом основное внимание уделяется численному моделированию. Дается анализ численных схем и алгоритмов, апробированных и хорошо зарекомендовавших себя в подземной гидродинамике и ее приложениях.
При рассмотрении гидродинамических задач, связанных с разработкой газоконденсатных месторождений, авторы исходили из понимания того, что эти месторождения насыщены углеводородами парафинового ряда, в составе которых имеется достаточно большое количество углеводородов от пентана и тяжелее, конденсирующихся и испаряющихся при снижении пластового давления. Кроме газа, продукция газоконденсатного месторождения - сырой и стабильный углеводородный конденсат результат ретроградных явлений, происходящих при изменении давления и температуры.
Стабильный конденсат при стандартных условиях (0,1 МПа и 20 С) состоит только из жидких углеводородов (С5 + высшие) и используется как сырье для переработки на топливо или получения химических продуктов. Отметим, что в учебнике не представляется возможным изложить достаточно полно теорию фильтрации газоконденсатных смесей в пористых средах с учетом происходящих при этом фазовых превращений. Однако рассмотренные случаи многофазной многокомпонентной фильтрации в большинстве случаев описывают и этот процесс.
Ряд новых и важных проблем подземной гидродинамики, поставленных практикой (фильтрация неньютоновских жидкостей, термодинамика фильтрационного потока, физико-химическая подземная гидродинамика, законы фильтрации в анизотропных средах), излагается, в основном, по оригинальным статьям и монографиям с единых методических позиций, причем отобраны подходы и методы, прошедшие тщательную аппробацию в учебном процессе и практических приложениях.
Данная книга является, прежде всего, базовым учебником, предназначенным для студентов специальности 09.07 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», но может быть использована и студентами других специальностей вузов нефтегазового профиля и, прежде всего, при подготовке инженеров-исследователей по специальности 09.06 «Физические процессы нефтегазового производства» и инженеров-математиков по специальности 01.02 «Прикладная математика». Она может быть полезной также для изучения основ нефтегазовой подземной гидромеханики студентами других нефтегазовых специальностей.
Отдельные разделы книги ориентированы и представляют интерес для аспирантов и стажеров соответствующих специальностей, инженерно-технических и научных работников нефтяной и газовой промышленности.
Рукопись учебника подготовлена на кафедре нефтегазовой и подземной гидромеханики ГАНГ им. И. М. Губкина. Некоторые результаты, изложенные в учебнике, получены совместно с П. Г. Бедриковецким, Н.М.Дмитриевым, Г. П. Цыбульским, Г. И. Баренблаттом. Авторы признательны В. М. Ентову и А. К. Курбанову за ценные советы по улучшению содержания учебника, рецензентам В. Н. Николаевскому, Г. В. Рассохину и А. И. Бэруза внимательное рассмотрение рукописи, способствовавшее улучшению ее содержания.
Название: ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА
Авторы: Басииев К. С, Кочина И. Н., Максимов В. М
Издательство: Недра
Год:1993
Страниц: 416
Формат: .pdf
Размер: 15 Мб (архив)
УДК 622.276.031 : 53 (075)
Качество: Отличное
Серия или Выпуск:-----
КАЧАЕМ
ФАЙЛ УТЕРЯН
Приобретение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.