Определение подземной гидромеханики. Основные разделы подземной гидромеханики. Цели и задачи нефтяной подземной гидромеханики.
Подземная гидромеханика – наука о движении жидкостей, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах. Она является областью гидромеханики, в которой рассматривается не движение жидкостей и газов вообще, а основной вид движения, который называется – фильтрация.
Горные породы, которые могут служить вместилищами нефти и газа и способные отдавать при разработке, называется породами коллекторами.
Фильтрацией называется движение жидкостей и газов и их смесей через твердые тела, содержащее связанные между собой поры или трещины.
Задачей подземной гидромеханики является установление зависимостей между расходами, контурными давлениями, размерами и структурой пласта и физическими свойствами текущих в нём жидкостей.
Эта задача в общем случае ещё далека от своего разрешения, но отдельные частные случаи с важными техническими приложениями являются хорошо разработанными.
Основные единицы измерения подземной гидромеханики. Пуаз. Стокс. Дарси.
. Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Вопрос 2
Пуа́з — единица динамической вязкости в системе единиц СГС.
динамическая
вязкость
определяется
по закону
Пуазейля
,
где
-
радиус капиляра, из которого происходит
истечение жидкости. В СИ она выражается
через
-
длина капиляра
-
давление, под которым жидкость поступает
в трубку
-
объем жидкости
-
время истечения жидкости
Стокс — единица кинематической вязкости, входящая в систему единиц СГС
Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности среды и дает понятие о вязкости среды в определенных условиях — под действием силы тяжести.
Дарси — единица измерения проницаемости горных пород, выражающая их способность фильтровать жидкость с динамической вязкостью 1 спз через площадь поперечного сечения 1 см² со скоростью 1 см/сек при перепаде давления жидкости 1 кгс/см² по направлению струи на 1 см длины пути фильтрации.
Понятие о моделировании. Модель фильтрационного течения. Типы пород в подземной гидромеханики.
Модели фильтрационного течения.
Сложный и нерегулярный характер структуры порового пространства не позволяет изучать движение флюидов в нем прямым решением уравнения движения вязкой жидкости для каждого порового канала или трещины. В процессе движения флюиды испытывают различные деформации(сжатие, кручение). При изменении нагрузок (трении соседних объемов), которое отнесенное к единице площади получило название напряжение. Само соотношение, связывающее деформацию и скорость изменения деформации с напряжением называют реологическим законом.
Наиболее
часто применимо к жидкостям для описания
действия касательных напряжений
на сдвиговую деформацию применяется
соотношение ньютона:
=ᶯ
-скорость
в направлении х
-
направление перпендикулярно х
ᶯ - коэффициент динамической вязкости.
Довольно часто движение флюидов не подчиняется данному закону. Например, при трогании пластовой нефти требуется некоторое, отличное от нулевого напряжения, чтобы разорвать образованные пластовой водой коллоидные структуры, такие среды называются неньютоновскими, а их модель – моделью неньютоновского течения.
Для процессов, происходящих в нефтегазовых пластах при разработке, характерно наличие периодов изменения параметров течения во времени (пуск и остановка скважин, проведение работ по интенсификации притока). Такие процессы называют неустановившимися (нестационарными), а сами модели течения нестационарными. Те же модели, которые описывают процессы не зависящими от времени, называют стационарными (установившимися). При этом в данных моделях, по причине малости изменения скорости и значительного преобладания сил сопротивления над инерционными, уравнение количества движения используется не зависящим от времени и пренебрегается изменением импульса по пространству.
Моделирование фильтрационного течения по отношению к пространственному изменению параметров может проводиться в одномерной, плоской и пространственной постановках. Одномерная постановка рассматривается в том случае, когда параметры являются функцией только одной переменной - это течение по прямой или кривой.