Курс лекций
дисциплины: «ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА»
Алматы 2011 г.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Подземная гидромеханика» для студентов КазНТУ имени К.И.Сатпаева по специальности 5B070800 –Нефтегазовое дело
Составитель: кафедра РНГМ, А.Г. Танирбергенов, Алматы: КазНТУ, 2011 - с.
Составитель: Танирбергенов Аманжол Гиззатович – к.ф.-м.н., ст. преподаватель
СОДЕРЖАНИЕ
Лекция №1………………………………………………………………………………………4
Лекция №2………………………………………………………………………………………4
Лекция №3………………………………………………………………………………………5
Лекция №4………………………………………………………………………………………7
Лекции №5,6…………………………………………………………………………………….8
Лекция №7……………………………………………………………………………………...11
Лекции №8,9……………………………………………………………………………………12
Лекция №10…………………………………………………………………………………….17
Лекции №11,12…………………………………………………………………………………18
Лекция №13……………………………………………………………………………………..21
Лекции №14,15,16………………………………………………………………………………22
Лекция №17……………………………………………………………………………………..25
Лекция №18……………………………………………………………………………………..26
Лекция №19……………………………………………………………………………………..27
Лекция №20……………………………………………………………………………………..28
Лекции №21,22………………………………………………………………………………….29
Лекция №23……………………………………………………………………………………..33
Лекция №24……………………………………………………………………………………..34
Лекция №25……………………………………………………………………………………..36
Лекции №26,27………………………………………………………………………………….37
Лекция №28……………………………………………………………………………………..41
Лекции №29,30………………………………………………………………………………….43
Глоссарий……………………………………………………………………………………….48
Литература……………………………………………………………………………………...49
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ
Лекция № 1. Введение
Подземная гидромеханика (ПГМ) – наука о движении (фильтрации) нефти, воды, газа и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах, слагающих продуктивные пласты и массивы.
Так как ПГМ изучает разновидность механического движения, то её можно считать отделом механики.
Те или иные положения ПГМ устанавливаются и развиваются строгими или упрошенными математическими методами на основе данных о движении жидкости и газа в реальных пластах.
Существуют естественные подземные потоки пластовой жидкости. Движение жидкости и газа в пластах возникают каждый раз, когда начинают добывать из залежи нефти и газ. Это движение обладает специфическими особенностями, отличающими его от движения жидкости и газа по трубам и по открытым руслам. Знать особенности движения их движения в пористой и трещиноватой среде необходимо для того, чтобы вести успешную разработку нефтяных и газовых месторождений.
ПГМ – наука, применяемая не только для решения вопросов рациональной, разработки нефтяных и газовых месторождений. Гидротехнические сооружения (плотины, каналы, шлюзы, водоспуски и др.) проектируют на основе законов движения воды в грунтах. Законы ПГМ лежат в основе расчетов, относящихся к водоснабжению, ирригация, подземной газификации угля и др.
Чтобы успешно решать задачи ПГМ необходимо знание математики, физики, геологии, физики пласта, жидкости и газа и др. наук.
Начало развития ПГМ было положено в середине XIX столетия трудами французского инженера А.Дарси как и всякая наука ПГМ прошла до настоящего времени определенные этапы развития.
Основная литература: 2 [3-5]
Дополнительная литература: 4 [5-13]
Контрольные вопросы:
1. Что понимается под подземной гидромеханикой?
2. Кто считается основоположником подземной гидромеханики?
3. Этапы развития подземной гидромеханики.
Лекция № 2. Основные понятия подземной гидромеханики.
Под пористой средой подразумевается множества твердых частиц, тесно прилегающих друг другу, сцементированных или несцементированных, пространство между которыми (поры, трещины) может быть заполнено жидкостью и газом.
Фильтрацией называют движение жидкостей, газов и их смесей через твердые тела (вообще говоря, деформируемые) связанные между собой порами или трещинами.
Чрезвычайно малые размеры поровых каналов (единицы и десятки микрометров), их неправильная форма, большая поверхность шероховатых стенок все это создает огромные сопротивления движению жидкости и газа. Эти сопротивления служат главной причиной очень низкой скорости перемещения жидкости и газа в пористой среде.
Если объем пространства, занятого порами, не изменяется так, что его изменениями можно пренебречь, то пористая среда считается недеформируемой. Если же под влиянием упругих сил происходят такие изменения объема порового или трещиноватого пространства, величиной которых пренебрегать нельзя, то среду следует рассматривать как упругую (деформируемую).
В виду того, что поровые каналы имеют неправильную форму и самые разнообразные размеры, невозможно исследовать движение частиц жидкости или газа по всему множеству каналов. С самого начала развития теории фильтрации пошли по пути построения упрощенных моделей реальной пористой среды, называемых идеальными и фиктивными грунтами. Под идеальным грунтом понимается модель пористой среды, поровые каналы которой представляют собой пучок тонких цилиндрических трубок (капилляров) с параллельными осями. Фиктивным грунтом называется модель пористой среды, состоящая из шаров одинакового диаметра.
Одним из важных параметров, характеризующих пористую среду является пористость, измеряемая коэффициентом пористости (m), равного отношению объема пор Vп в некотором элементе пористой среды ко всему объему V данного элемента. Другим параметром пористой среды служит просветность (площадная пористость), измеряемая коэффициентом просветности n, равная отношению площади просветности Fп в некотором сечении пористой среды ко всей площади этого сечения F.
Средняя просветность по пласту 
равна пористости ( =m).
Рассмотрим величину, называемую скоростью фильтрации 
, под которой понимается объемный расход жидкости (газа) в единицу времени Q через единицу площади поперечного сечения F, т.е.
=∆Q/∆F (1)
Так как расход (∆Q) делится на полную площадь (∆F), а не на ее часть, занятую порами, то очевидно, что скорость фильтрации не является действительной средней скоростью движения W в живом сечении фильтрационного потока. Учитывая, что =m, будем иметь:
W= /m (2)
Основная литература: 2 [6-9]
Дополнительная литература: 4 [14-20]
Контрольные вопросы:
1. Что понимается под фильтрацией?
2. Коэффициент пористости.
3. Коэффициент просветности.
4. Скорость фильтрации.