- •Кафедра “Геофизические методы поисков и разведки мпи”
- •Якутск 2014
- •Оглавление
- •Предмет курса
- •Раздел 1. Свойства и характеристики горной среды и флюидов в подземных условиях
- •1.2. Физико-химические свойства углеводородного газа
- •1.3. Физико-химические свойства нефти и воды
- •1.4. Энергетические свойства нефтегазоносных пластов
- •Раздел 2. Закон Дарси в задачах подземной гидравлики
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Границы применимости закона Дарси
- •2.3.Закон Дарси для двухфазного течения несмешивающихся жидкостей
- •2.4. Понятие о режимах нефтегазоводоносных пластов
- •Раздел 3. Установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости в нефтегазоносных пластах
- •3.1 . Дифференциальные уравнения фильтрации флюидов
- •Тогда поток через правую грань
- •3.2 Дифференциальные уравнения движения
- •3.3. Уравнения состояния флюидов и параметров пористой среды
- •3.5 Одномерные фильтрационные потоки несжимаемой жидкости в однородном пласте
- •Лекция № 11
- •Лекция № 12
- •Для рассматриваемой модели линии тока жидкости совпадают с радиусами полусферы, поэтому частные производные по координатам и равны 0 и уравнение Лапласа будет иметь вид:
- •3.6. Одномерные фильтрационные потоки несжимаемой жидкости при нелинейных законах фильтрации
- •3.7. Фильтрационные течения несжимаемой жидкости в неоднородных пластах Лекция № 14
- •Градиент давления также одинаков:
- •3.8. Интерференция скважин. Лекция № 15
- •Потенциал в любой точке м пласта определяется как сумма потенциалов от двух источников:
- •Поэтому удельный дебит q определяется из неравенства:
- •Лекция №16
- •3.9. Метод электрогидравлических аналогий метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений.
- •При этом удельный дебит каждой скважины по методу отображения равен:
- •Введение фильтрационных сопротивлений и / позволяет записать удельный дебит в форме аналогичной закону Ома: ,
- •3.10. Приток жидкости к несовершенным скважинам. Лекция № 17
- •3.11. Решение плоских задач фильтрации методом теории комплексного переменного Лекция №18
- •Раздел 4. Установившееся движение упругой жидкости и газа в пористой среде
- •4.1. Дифференциальное уравнение установившейся фильтрации упругой жидкости и газа по закону Дарси Лекция № 19
- •Н Упругий флюид Функция Лейбензона Массовый расход флюида массовая скорость фильтрации есжимаемый флюид
- •4.2.Прямолинейно-параллельный фильтрационный поток идеального газа
- •4.3. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеального газа по закону Дарси.
- •4.4. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеального газа по двухчленному закону фильтрации.
- •4.5. Плоскорадиальный фильтрационный поток реального газа по закону Дарси.
- •4.6. Фильтрационный поток реального газа по двухчленному закону фильтрации к несовершенной скважине.
- •Раздел 5. Основы моделирования процессов фильтрации нефти, газа и воды
- •2.2 Виды моделирования процессов фильтрации пластовых флюидов
- •2.3. Основы анализа размерностей и теории подобия
- •2.4. Применение методов теории размерностей в подземной гидравлике
- •Раздел 6. Задачи для самостоятельной работы студентов (срс) Параметры пористой среды и флюида. Закон Дарси (к разделу1)
- •Пределы применимости закона Дарси. Нелинейные законы фильтрации (к разделу 2)
- •Установившаяся плоская фильтрация. Интерференция скважин. Связь плоской задачи теории фильтрации с теорией функции комплексной переменной (к разделу 3)
- •Влияние гидродинамического несовершенства скважин на их дебит (к разделу 3)
- •Движение жидкости в пласте с неоднородной проницаемостью (к разделу 3)
- •Установившаяся фильтрация сжимаемой жидкости и газа (к разделу 4)
- •Литература
Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО “Северо-Восточный федеральный университет им. МК Аммосова”
Геологоразведочный факультет
Кафедра “Геофизические методы поисков и разведки мпи”
А.Г. Берзин
Прикладная гидродинамика
Учебное пособие
Якутск 2014
Рецензенты: Главный консультант по нефти и газу Госкомгеологии Республики Саха (Якутия) д. г-м. наук Ситников Вячеслав Стефанович
зам. директора ИПНГ СО РАН, профессор д. т. н Э.А. Бондарев
Оглавление
Введение……………………………………………………………………. Лекция №1. Предмет курса……………………………………………… Раздел 1. Свойства и характеристики горной среды и флюидов в подземных условиях……………………………………………………… Лекция №2. 1.1. Коллекторские свойства пород нефтяных и газовых месторождений ……………………………………………………………. Лекция №3. 1.2. Физико-химические свойства углеводородного газа… Лекция №4. 1.3. Физико-химические свойства нефти и воды…………. Лекция №5. 1.4. Энергетические свойства нефтегазоносных пластов…. Раздел 2.. Закон Дарси в решении задач подземной гидравлики….. Лекция №6. 2.1. Общие положения……………………………………. 2.2. Границы применимости закона Дарси…………………. Лекция №7. 2.3. Закон Дарси для двухфазного течения несмешиваю-щихся жидкостей………………………………………… 2.4. Понятие о режимах нефтегазоводоносных пластов… Раздел 3. Установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости в нефтегазоносных пласта………………………………………………… Лекция №8. 3.1. Дифференциальные уравнения фильтрации флюидов. 3.2. Дифференциальные уравнения движения…………….. Лекция №9. 3.3. Уравнение состояния флюидов и параметров пористой среды …………………………………………………………………...…... Лекция №10.3.4. Вывод дифференциального уравнения установив-шейся фильтрации несжимаемой жидкости по закону Дарси…………. 3.5. Одномерные фильтрационные потоки несжимаемой жидкости в однородном пласте……………………………………………… 3.5.1. Прямолинейно-параллельный фильтрационный поток……………………………………………………………………… Лекция .№11. 3.5.2. Плоскорадиальный фильтрационный поток…….. Лекция №12. 3.5.3. Радиально-сферический фильтрационный поток. Лекция №13. 3.6. Одномерные фильтрационные потоки несжимаемой жидкости при нелинейных законах фильтрации……………………….. 3.6.1. Прямолинейно-параллельный фильтрационный поток ………………………………………………………………………. 3.6.2. Плоскорадиальный фильтрационный поток……… Лекция №14. 3.7. Фильтрационные течения несжимаемой жидкости в неоднородных пластах………………………………………………… 3.7.1 Общие замечания …………………………… 3.7.2. Прямолинейно-параллельный поток ……………… 3.7.3. Плоскорадиальный поток ………………………….. Лекция №15, 16. 3.8. Интерференция скважин ………………………….
3.9. Метод электрогидравлических аналогий эквивалентных фильтрационных сопротивлений. Лекция №17 3.10 Приток жидкости к несовершенным скважинам…….. Лекция №18.3.11. Решение плоских задач фильтрации методом теории комплексного переменного…………………………………………...... Раздел. 4. Установившееся движение упругой жидкости и газа в пористой среде……………………………………………………………. Лекция №19.4.1. Дифференциальное уравнение установившейся фильтрации упругой жидкости и газа по закону Дарси………………… 4.2. Прямолинейно-параллельный фильтрационный поток идеального газа ……………………………………………………………. 4.3. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеаль-ного газа по закону Дарси………………………………………………… Лекция№20.4.4. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеаль-ного газа по двухчленному закону фильтрации………………………… 4.5. Плоскорадиальный фильтрационный поток реального газа по закону Дарси………………………………………… ………….. 4.6. Фильтрационный поток реального газа по двухчленному закону фильтрации к несовершенной скважине……... Раздел 5.Основы моделирования процессов фильтрации…………….. Лекция№21 5.1. Цели и задачи моделирования фильтрационных процессов 5.2 Виды моделирования процессов фильтрации пластовых флюидов……………………………………………………………… Лекция№22 5.3. Основы анализа размерностей и теории подобия 5.4. применение методов теории размерностей в подземной гидравлике…………………………………………………………….. Раздел 6. Задачи для самостоятельной работы студентов СРС 111 Литература…………………………………………………………… 124
|
5 6
7
7 11 13 19 24 24 27
30 32
34 34 37
38
42
44
45 47 51
53
53 54
57 57 58 61 64
67
68
70
70
71 75 75 79
86
86
89
91
93
96 97
|
ВВЕДЕНИЕ
Курс лекций предназначен для студентов-геофизиков по специализации нефтегазовая разведочная геология и геофизика. Помимо углубленных знаний по структурной геофизике и промыслово-геофизическим исследованиям на нефть и газ, студент должен получить элементы базовых знаний по нефтяной геологии, подсчету запасов углеводородного сырья, разработке нефтяных и газовых месторождений, а также их теоретической основе – подземной гидродинамике в объеме, позволяющем повышать свою квалификацию на основе дальнейшего самообразования. Полагается, что такие знания нужны геофизику, работающему в области нефтяной геологии, для решения неструктурных задач при разведке и разработке месторождений углеводородного сырья, например мониторингу при его добыче. Кроме того, они расширят возможности трудоустройства молодого специалиста и его адаптацию в организациях и компаниях, ведущих поиск, разработку и эксплуатацию нефтяных и газовых месторождений на территории Республики Саха (Якутии).
Курс лекций рассчитан на один семестр и предназначен для контингента, не имеющего соответствующей нефтегазовой подготовки. В лекции включены основные положения теории, касающиеся только однофазной установившейся фильтрации несжимаемого и сжимаемого флюида в однородных и неоднородных пластах. Изложение материала по возможности упрощено и снабжено необходимыми содержательными и математическими комментариями. Для достижения общего понимания проблем в изучаемой дисциплине курс дополнен лекциями о физических свойствах газа, нефти и воды в пластовых условиях, фильтрационно-емкостных характеристиках пористой среды и энергетических свойствах нефтегазоносных пластов. Для закрепления теоретических знаний приведена подборка задач, охватывающая излагаемые разделы, решение которых предусматривается в рамках самостоятельной работы студента.