СОДЕРЖАНИЕ Силлабус……………………………………………………………4 План лекций ……………………………………………………….7

СОДЕРЖАНИЕ
Силлабус……………………………………………………………4
План лекций ……………………………………………………….7
План семинарских занятий ………………………………………11
Задания для СРС…………………...………………………………15
Глоссарий …………………………………………………………...17
Вопросы для подготовки к экзамену …………………………....19
Литература ………………………………………………………….23
СИЛЛАБУС
«ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА»
4 КРЕДИТА
Для специальности 050708 – «Нефтегазовое дело»
КазыбаеваС.С. старший преподаватель
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: математика, физика жидкости и газа,
промысловая геология нефти и газа, основы нефтегазового дела.
ПОСТРЕКВИЗИТЫ: разработка нефтяных месторождений,
разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных
месторождений, технология и техника нефтегазового дела.
Кафедра «Нефтегазовое дело» – каб. 402.
Тел:. 250-69-35 (внутр.219)
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КУРСА
Рассматривается гидродинамическая теория однофазной и
многофазной фильтрации жидкостей и газов в однородных и
неоднородных пористых и трещиноватых средах. Приводятся
основные
дифференциальные
уравнения
подземной
гидромеханики и методы их решения. Рассматривается
установившаяся и неустановившаяся фильтрация методы расчета
интерференции скважин.
Студент должен знать:
 Теорию фильтрации жидкостей и газов в пористых и
трещиноватых средах;
 Источники пластовой энергии;
 Основные законы и уравнения, описывающие фильтрацию
жидкости, газа и их смеси в пористой среде при
установившейся и неустановившейся фильтрации;
 Законы вытеснения одной жидкости другой;
 Основные представления о термодинамике фильтрационного
потока.
Студент должен уметь:
 Определить параметры пласта, распределение давления,
скорости фильтрации жидкости, газа и их смеси в пласте при
различных режимах;
 Применять математический аппарат при решении задач
фильтрации;
 Моделировать различные процессы, происходящие в пласте.
 Приобрести навыки по обработке результатов исследования
скважин, решения задач фильтрации жидкости, газа и их
смеси при различных режимах пласта, при взаимодействии
скважин, при вытеснении одной жидкости другой.
ТРЕБОВАНИЯ
Посещение занятий является обязательным для всех
студентов. Пропущенные занятия отрабатываются.
Практические и самостоятельные занятия в виде текущего
контроля должны сдаваться своевременно в соответствии со
сроком сдачи. Несвоевременность сдачи уменьшает баллы
текущего контроля.
СИСТЕМА ОЦЕНКИ
Посещение лекций:
Практическое занятие:
СРС:
Рубежный контроль:
Посещение лекций –
1 балл
min – 0 баллов
max – 2 балла
min – 0 баллов
max – 1 балл
min – 0 баллов
max – 15 баллов
30*1=30 баллов
Практическое занятие –
СРС –
Рубежный контроль –
30*2=60 баллов
30*1=30 баллов
15*2=30 баллов
Максимальный балл (МБ) семестра – 30+60+30+30=150 баллов
МБ семестра – 150 баллов (100%)
ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Форма контроля – это текущий контроль, рубежный
контроль и экзамен.
Текущий контроль в виде устного опроса или реферата
проводится на каждом практическом занятии и СРСП.
Изучение курса предполагает выполнение задания для СРС,
которое также будет оцениваться.
В течение семестра будут проведены два рубежных контроля
(тест). Дата рубежного контроля сообщается дополнительно. На
рубежном контроле запрещено пользоваться раздаточными
материалами, лекционными записями и другими источниками.
Рейтинг студента получится из суммы баллов, которую он
наберет за семестр за выполнение всех видов заданий. Баллы
будут переведены в проценты, проценты в оценки.
ПЛАН ЛЕКЦИЙ
Неделя № 1.
Лекция № 1. Введение.
Содержание: Подземная гидромеханика (ПГМ) – как наука.
Пререквизиты и постреквизиты. Этапы развития ПГМ.
Лекция № 2. Основные понятия ПГМ.
Содержание: Понятие пористой среды, фильтрации. Модели
пластов. Совершенные и несовершенные скважины.
Неделя № 2.
Лекция № 3. Линейный закон фильтрации.
Содержание: Закон Дарси – линейный закон фильтрации.
Причины нарушения закона Дарси. Верхняя и нижняя границы
применения закона Дарси.
Лекция №4. Нелинейные законы фильтрации.
Содержание: Формулы, выражающие общий закон фильтрации.
Дифференциальная форма закона Дарси.
Неделя № 3.
Лекции № 5, 6. Основные уравнения ПГМ.
Содержание: Вывод уравнения неразрывности потока. Уравнения
состояния флюидов и пористой среды.
Неделя № 4.
Лекция № 7. Основные типы начальных и граничных
условий.
Содержание:
Простейшие
фильтрационные
потоки.
Установившаяся и неустановившаяся фильтрация. Начальные и
граничные условия для пластов при различных фильтрационных
потоках.
Лекция № 8. Установившаяся фильтрация несжимаемой
жидкости по закону Дарси.
Содержание: Дифференциальное уравнение установившейся
фильтрации
несжимаемой
жидкости.
Расчет
основных
гидродинамических
характеристик
одномерного
плоскопараллельного потока.
Неделя № 5.
Лекция № 9. Установившаяся фильтрация несжимаемой
жидкости.
Содержание: Расчет основных гидродинамических характеристик
одномерного плоскорадиального потока.
Лекция № 10. Обобщение расчетных формул для
неоднородных пластов.
Содержание: Слоистая и зональная неоднородность пластов.
Определение средней проницаемости пласта.
Неделя № 6.
Лекции № 11, 12. Интерференция скважин.
Содержание: Понятие источников и истоков, и их потенциалов.
Приток жидкости к группе скважин в пласте с удаленным и
прямолинейным контуром питания (КП). Приток жидкости к
скважине, эксцентрично расположенной в круговом пласте.
Взаимодействие скважин кольцевой батареи.
Неделя № 7.
Лекция № 13. Приток жидкости к гидродинамическим
несовершенным скважинам.
Содержание: Понятие совершенных и несовершенных скважин.
Учет несовершенства скважин в гидродинамических расчетах.
Лекция №14. Установившаяся фильтрация газа в пористой
среде.
Содержание:
Вывод
дифференциального
уравнения
установившейся фильтрации идеального газа.
Неделя № 8.
Лекции № 15, 16. Установившаяся фильтрация газа в
пористой среде.
Содержание: Расчет основных гидродинамических характеристик
при установившейся фильтрации идеального и реального газа.
Неделя № 9.
Лекция № 17. Установившаяся фильтрация газированной
жидкости.
Содержание: Давление насыщения. Фазовые проницаемости.
Газовый фактор. Функция С.А. Христиановича. Основные
формулы установившейся фильтрации газированной жидкости.
Лекция № 18. Неустановившееся движение упругой жидкости
в пористой среде.
Содержание: Упругий запас жидкости в пласте. Уравнение
истощения
залежи.
Дифференциальное
уравнение
неустановившейся фильтрации упругой жидкости.
Неделя №10.
Лекции № 19, 20. Неустановившееся движение упругой
жидкости в пористой среде.
Содержание: Расчет основных гидродинамических характеристик
при плоскопараллельной и плоскорадиальной неустановившейся
фильтрации упругой жидкости.
Неделя № 11.
Лекции № 21, 22. Приближенные методы решения задач
теории упругого режима.
Содержание: Метод последовательной смены стационарных
состояний (ПССС). Метод А.В. Пирвердяна.
Неделя № 12.
Лекции № 23, 24. Неустановившееся движение газа в пористой
среде.
Содержание: Дифференциальное уравнение неустановившейся
фильтрации идеального газа и его решение в точной постановке.
Решение задачи о притоке газа к скважине методом ПССС.
Неделя № 13.
Лекция № 25. Приближенное решение задач об отборе газа из
замкнутого пласта.
Содержание: Решение задач методом ПССС при постоянном
отборе газа и при постоянном забойном давлении.
Лекция № 26. Взаимное вытеснение жидкостей.
Содержание: Расчет основных гидродинамических характеристик
при плоскопараллельном вытеснении одной жидкости другой.
Неделя № 14.
Лекция № 27. Взаимное вытеснение жидкостей.
Содержание: Расчет основных гидродинамических характеристик
при плоскопараллельном вытеснении одной жидкости другой.
Лекция № 28. Двухфазное течение несмешивающихся
жидкостей.
Содержание: Совместное движение несмешивающихся жидкостей
с разными вязкостями. Учет фазовых проницаемостей. Функция
Баклея-Леверетта.
Неделя № 15.
Лекции № 29, 30. Особенности фильтрации флюидов в
трещиноватых и трещиновато-пористых средах.
Содержание: Густота трещин. Коэффициент трещиноватости.
Уравнения неразрывности потока в трещиноватых и трещиноватопористых средах. Установившаяся одномерная фильтрация
жидкости и газа в трещиновато-пористых средах.
ПЛАН СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ.
Неделя № 1.
Практические занятия № 1, 2. Основные понятия подземной
гидромеханики (ПГМ).
Содержание: Определение границ изменения пористости
фиктивного грунта. Определение коэффициентов проницаемости,
фильтрации, скорости фильтрации и средней скорости движения.
Неделя № 2.
Практические занятия № 3, 4. Установившаяся фильтрация
несжимаемой жидкости.
Содержание: Определение распределения давления, скорости
фильтрации, дебита, средневзвешенного по объему пластового
давления при плоскопараллельной установившейся фильтрации
несжимаемой жидкости.
Неделя № 3.
Практические занятия № 5, 6. Установившаяся фильтрация
несжимаемой жидкости.
Содержание: Расчет основных гидродинамических характеристик
при плоскорадиальной установившейся фильтрации несжимаемой
жидкости.
Неделя № 4.
Практическое
занятие
№
7.
Установившаяся
плоскорадиальная фильтрация несжимаемой жидкости.
Содержание: Оценка изменения дебита скважины при увеличении
радиуса скважины.
Практическое занятие № 8. Закон движения частицы
жидкости.
Содержание: Определение времени отбора жидкости из
призабойной зоны скважины радиуса R.
Неделя № 5.
Практическое
занятие
№
9.
Гидродинамическое
несовершенство скважин.
Содержание: Оценить влияние несовершенства скважин по
степени и характеру вскрытия на ее дебит. Определение
коэффициента совершенства скважин.
Практическое занятие № 10. Фильтрация жидкости в
неоднородном пласте.
Содержание:
Определение
средней
проницаемости
при
установившейся фильтрации в слоистом и зонально-неоднородном
пласте.
Неделя № 6.
Практические занятия № 11, 12. Интерференция скважин.
Определение потенциала стока и источника.
Содержание: Определение дебита скважины, эксцентрично
размещенной на круговой залежи. Определение суммарного
дебита круговой батареи.
Неделя № 7.
Практические занятия № 13, 14. Интерференция скважин.
Содержание: Определение коэффициентов взаимодействия и
суммарного взаимодействия скважин, и влияние на них расстояния
между скважинами и числа скважин.
Неделя № 8.
Практические занятия № 15, 16. Взаимное вытеснение
жидкостей.
Содержание: Определение гидродинамических характеристик при
плоскопараллельном вытеснении одной жидкости другой.
Неделя № 9.
Практические занятия № 17, 18. Упругий режим пласта.
Содержание: Определение упругого запаса нефти в замкнутой
области, полученного за счет упругого расширения нефти, воды и
горной породы. Определение гидропроводности, коэффициента
упругоемкости.
Неделя № 10.
Практические занятия № 19, 20. Неустановившаяся
фильтрация упругой жидкости.
Содержание: Определение давления в бесконечном пласте при
плоскорадиальной фильтрации упругой жидкости, в точной
постановке. Определение давления в любой точке пласта при
работе прямолинейного ряда в бесконечном пласте.
Неделя № 11.
Практические занятия № 21, 22. Приближенные методы
решения задач упругого режима.
Содержание: Определение гидродинамических характеристик при
упругом режиме
по методу последовательной смены
стационарных состояний. Определение гидродинамических
характеристик при упругом режиме по методу А.М. Пирвердяна.
Неделя № 12.
Практические занятия № 23, 24. Разработка ограниченных
пластов при упругом режиме.
Содержание: Определение продолжительности первой фазы
разработки, изменения забойного давления во второй фазе
разработки. Определение изменения давления на контуре питания
во второй фазе разработки.
Неделя № 13.
Практическое занятие № 25. Установившаяся фильтрация
идеального газа.
Содержание: Определение гидродинамических характеристик при
установившейся фильтрации идеального газа.
Практическое занятие № 26. Неустановившаяся фильтрация
газа.
Содержание: Определение гидродинамических характеристик при
неустановившейся фильтрации газа, в точной постановке.
Неделя № 14.
Практическое занятие № 27. Неустановившаяся фильтрация
газа.
Содержание: Определение гидродинамических характеристик
методом последовательной смены стационарных состояний.
Практическое занятие № 28. Установившаяся фильтрация
газированной жидкости.
Содержание: Определение гидродинамических характеристик при
установившейся
фильтрации
газированной
жидкости
с
использованием функции С.А. Христиановича.
Неделя № 15.
Практические занятия № 29, 30. Установившаяся фильтрация
жидкости и газа в трещиноватом пласте.
Содержание: Определение распределения давления, дебита
скважины, работающем в трещиноватом и трещиновато-пористом
пласте, и времени отбора жидкости.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ СРС
Неделя
Содержание заданий
Срок
выдачи
Срок
сдачи
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
задания задания
(неделя) (неделя)
законы
1
2
Основные
понятия
и
подземной гидромеханики
Линейный закон Дарси.
Пределы
применимости
закона
Дарси
Управление неразрывности потока.
Уравнения состояния флюидов
Дифференциальное
уравнение
установившейся
фильтрации
несжимаемой
жидкости.
Гидродинамические характеристики
плоскопараллельной установившейся
фильтрации несжимаемой жидкости
Гидродинамические характеристики
плоскорадиальной установившейся
фильтрации несжимаемой жидкости.
Определение средней проницаемости
слоистого
и
зонального
неоднородного пласта
Интерференция скважин. Источники
и
стоки,
и
их потенциалы.
Определение
дебитов
при
интерференции скважин
Гидродинамическое несовершенство
скважин. Влияние радиуса скважины
на ее дебит
Гидродинамические характеристики
установившейся
фильтрации
идеального и реального газа
Установившаяся
фильтрация
газированной жидкости. Фазовые
проницаемости.
Функция
А.С.
Христиановича
Неустановившееся
движение
упругой жидкости в пористой среде.
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11.
12.
13.
14.
15.
Упругий запас жидкости. Уравнение
истощения
залежи.
Дифференциальное уравнение
Точное и приближенное решение
задач
упругого
режима
для
бесконечных
и
ограниченных
пластов
Неустановившаяся
фильтрация
идеального
газа.
Установление
аналогии
с
неустановившейся
фильтрацией упругой жидкости.
Точное и приближенное решение
Взаимное вытеснение жидкостей.
Учет различия вязкостей. Функция
Баклея-Леверетта
Фильтрация жидкости и газа в
трещиновато-пористом пласте
Итоговый контроль
ГЛОССАРИЙ
11
12
12
13
13
14
14
15
15
15
Фильтрация ― движение жидкостей, газов и их смесей
через твердые тела по связанным между собой порам или
трещинам.
Пористая среда ― множество твердых частиц, тесно
прилегающих друг к другу, пространство между которыми может
быть заполнено жидкостью и газом.
Коэффициент пористости ― отношение объема пор в
некотором элементе пористой среды ко всему объему данного
элемента.
Скорость фильтрации ― объемный расход жидкости в
единицу времени через единицу площади поперечного сечения.
Проницаемость ― свойство пористой среды пропускать
через себя жидкость, газ или их смеси под воздействием
приложенного перепада давления.
Одномерные фильтрационные потоки ― поток, в котором
скорость фильтрации и напор являются функциями только одной
координаты, отсчитываемой вдоль линии тока.
Уравнение неразрывности фильтрационного потока ―
уравнение баланса массы в элементарном объеме пористой среды.
Уравнение
состояния
―
зависимость
плотности
однородного флюида от давления.
Коэффициент объемного расширения (сжимаемости) ―
изменение объема 1м3 флюида (пласта) при изменении давления
на 1Па.
Коэффициент продуктивности скважины ― отношение
дебита скважины к перепаду давления.
Индикаторная диаграмма ― график зависимости дебита от
перепада давления.
Неоднородный пласт ― пористая среда, фильтрационные
характеристики которой (пористость, проницаемость) различны в
разных областях.
Точечный сток (источник) ― точка на плоскости,
поглощающая (выделяющая) жидкость.
Интерференция скважин ― явление взаимодействия вновь
вводимых скважин с существующими.
Коэффициент упругоемкости ― количество жидкости,
получаемое за счет расширения 1м3 пласта и содержащейся в этом
объеме жидкости при изменении давления на 1 Па.
Коэффициент
пьезопроводности
―
скорость
перераспределения давления по пласту при упругом режиме.
Давление насыщения ― давление, при котором из жидкости
начинается выделение растворенного в ней газа в свободное
состояние.
Газовый фактор ― отношение объемного расхода газа к
объемному расходу жидкости через сечение пласта.
Фазовые проницаемости ― проницаемость пласта для
отдельных фаз при фильтрации многофазных смесей.
Густота трещин ― отношение числа трещин, секущих
нормаль, к длине нормали, приведенной к поверхности,
образующей трещины.
Раскрытие трещин ―высота трещин.
Коэффициент трещиноватости ― отношение объема
трещин в пласте к объему всего пласта.
Трещиновато-пористая среда ― совокупность пористых
блоков, отделенных друг от друга развитой системой трещин.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
21.1.
21.2.
21.3.
22.
22.1.
22.2.
22.3.
22.4.
23.
Пористость, коэффициент пористости
Вязкость жидкости
Коэффициент фильтрации
Коэффициент проницаемости
Скорость фильтрации
Дебит скважины
Режимы пластов
Простейшие фильтрационные потоки
Закон Дарси
Индикаторная диаграмма
Коэффициент продуктивности скважин
Коэффициент суммарного взаимодействия скважин
Установившаяся фильтрация
Коэффициент взаимодействия скважин
Коэффициент упругоемкости
Коэффициент пьезопроводности
Функция Лейбензона
Функция Христиановича
Уравнение неразрывности потока
Дифференциальное уравнение фильтрации несжимаемой
жидкости
Плоскопараллельная установившаяся фильтрация
несжимаемой жидкости.
Распределение давления
Скорость фильтрации, дебит галереи
Закон движения частицы
Средневзвешенное по объему пластовое давление
Плоскорадиальная установившаяся фильтрация
несжимаемой жидкости
Распределение давления
Дебит скважины. Скорость фильтрации
Закон движения частицы
Средневзвешенное по объему пластовое давление
Радиально-сферическая установившаяся фильтрация
23.1. Распределение давления
23.2. Дебит и скорость фильтрации
23.3. Закон движения частицы
23.4. Средневзвешенное по объему пластовое давление
24. Плоскопараллельный поток несжимаемой жидкости в
неоднородных пластах
24.1. Слоисто-неоднородный пласт
24.2. Зонально-неоднородный пласт (Nо. зон)
24.3. Распределение давления в пласте, состоящем из двух зон
24.4. Скорость фильтрации и дебит галереи
25. Плоскорадиальный поток несжимаемой жидкости в
неоднородных пластах
25.1. Слоисто-неоднородный пласт
25.2. Зонально-неоднородный пласт (Nо. зон)
25.3. Распределение давления, дебит и скорость фильтрации в
пласте, состоящем из двух зон
26. Прямолинейный установившийся фильтрационный поток
при нелинейном законе фильтрации
27. Плоскорадиальный фильтрационный поток несжимаемой
жидкости при нелинейном законе фильтрации
27.1. Дебит скважины
27.2. Распределение давления
27.3. Скорость фильтрации
28. Прямолинейно-параллельное вытеснение нефти водой
28.1. Распределение давления
28.2. Скорость фильтрации, дебит галереи
28.3. Закон движения границы раздела жидкостей
29. Плоскорадиальное вытеснение нефти водой
29.1. Распределение давления
29.2. Скорость фильтрации и дебит скважины
29.3. Закон движения границы раздела жидкостей
30. Приток жидкости к группе скважин в пласте с удаленным
КП
Приток жидкости к скважине в пласте с прямолинейным
контуром питании
32. Приток жидкости к скважине, эксцентрично расположенной
в круговом пласте
33. Взаимодействие скважин кольцевой батареи
34. Количественная оценка эффекта взаимодействия скважин
34.1. При увеличении расстояний между скважин
34.2. При увеличении числа скважин кольцевой батареи
35. Движение жидкости со свободной поверхностью в скважине
36. Плоскопараллельный фильтрационный поток идеального
газа
37. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеального газа
38. Подсчет упругого запаса жидкости в пласте
39. Дифференциальное уравнение неустановившейся
фильтрации упругой жидкости
40. Прямолинейно-параллельный фильтрационный поток
упругой жидкости
40.1. При заданном Рг = конст.
40.2. При заданном Q = конст.
41. Плоскорадиальный фильтрационный поток упругой
жидкости при заданном Q = конст.
42. Метод ПССС
42.1. Прямолинейно-параллельный неустановившийся
фильтрационный поток упругой жидкости
42.2. Плоскорадиальный неустановившийся поток упругой
жидкости
43. Неустановившаяся фильтрация идеального газа
44. Установившаяся фильтрация газированной жидкости
45. Уравнение неразрывности фильтрационного потока в
трещиновато-пористом пласте
46. Дифференциальное уравнение движения жидкости и газа в
трещиновато-пористых пластах
47. Установившаяся одномерная фильтрация жидкости и газа в
трещиноватом и трещиновато-пористом пласте
31.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Щелкачёв В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. ― М.:
Недра, 2001
Дополнительная
2. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная
гидравлика. ― М.: Недра, 1986.
3. Абайылданова К.Ж., Тен В.А. Практические расчёты по
подземной гидромеханике. КазНТУ, 2003.
4. Пыхачев Г.Б., Исаев Р.Г. Подземная гидравлика. ― М.:
Недра, 1973.
5. Евдокимова В.А., Кочина И.Н. Сборник задач по
подземной гидравлике. ― М.: Недра, 1976.