Тен В.А., Абайылданова К.Ж. Подземная гидромеханика
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
Казахский Национальный Технический Университет имени К.И.Сатпаева
Институт нефти и газа
Кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых
месторождений»
Учебно-методический комплекс студента
по дисциплине «Подземная гидромеханика»
для специальности 050708 – «Нефтегазовое дело»
Алматы 2006
Учебно-методический комплекс дисциплины «Подземная
гидромеханика» для студентов КазНТУ имени К.И.Сатпаева по специальности
050708 – Нефтегазовое дело.
Составители: Тен Владимир Афанасьевич – доцент кафедры РЭНГМ,
Абайылданова Клара Жексеновна – ст. преподаватель кафедры РЭНГМ
КазНТУ, Алматы: 2006, ____с.
Аннотация. Учебно-методический комплекс (УМК) дисциплины
«Подземная гидромеханика» для студентов специальности 050708 –
«Нефтегазовое дело» имеет своей целью максимально помочь студентам при
самостоятельной проработке курса «Подземная гидромеханика».
УМК разработан в соответствии с содержанием ГОСО РК,
квалификационной характеристикой, рабочим учебным планом специальности
050708 – «Нефтегазовое дело» и отражает основное содержание дисциплины,
что призвано обеспечить выбор студентом предмета и соответственно этому
траекторию обучения.
УМК состоит из учебной программы дисциплины (Sillabus), конспекта
лекций, методических материалов, учебно-практического материала для
самостоятельной работы студентов, списка необходимой литературы.
Контрольные вопросы предназначены для проведения студентами
самоконтроля своих знаний по дисциплине.
УМК позволит активизировать познавательную и творческую
деятельность студентов, организовать их самостоятельную работу в аудиторное
и внеаудиторное время.
Казахский национальный технический университет
имени К.И.Сатпаева, 2006
1 Учебная программа дисциплины (SILLABUS)
1.1 Данные о преподавателях:
Преподаватели, ведущие занятия – Тен Владимир Афанасьевич, доцент
Абайылданова Клара Жексеновна, ст. преподаватель
Контактная информация: р.т. 925794 (доб. 309)
Место пребывания: кафедра РЭНГМ, КазНТУ, ауд. 802 НК
1.2 Данные о дисциплине:
Название – Подземная гидромеханика.
Количество кредитов – 4
Место проведения – кафедра РЭНГМ
Выписка из учебного плана
Академических часов в неделю
курс
семестр
кредиты
лекции
лаб.
занятия
практические
занятия
СРС* СРСП*
всего
Форма
контроля
3 5 4 2 1 1 8 4 12 экзамен
*Примечание:
Каждый кредит сопровождается двумя часами СРС, СРПС составляет не более
50% от СРС.
1.3 Пререквизиты
Математика.
Физика жидкости и газа.
Промысловая геология нефти и газа.
Основы нефтегазового дела.
1.4 Постреквизиты
Разработка нефтяных месторождений.
Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.
Техника и технология нефтегазового дела.
1.5 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цели преподавания дисциплины.
«Подземная гидромеханика» является одной из основных дисциплин специальности.
Изучение ее базируется на знаниях, полученных студентами при изучении общенаучных,
общеинженерных и геологических дисциплин. Полученные при изучении дисциплины
знания будут широко использованы в процессе изучения на старших курсах специальных
дисциплин.
Задачи изучения дисциплины.
В результате изучения курса студент должен:
Знать – теорию фильтрации жидкостей и газов в пористой 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 и основные представления о
термодинамике фильтрационного потока.
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 простейшие 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.
1.6 СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
Таблица 1
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
№ вариантов Вид итогового
контроля
Виды контроля Баллы
итоговый контроль 40
рубежный контроль 20
1 экзамен
текущий контроль 40
Таблица 2
Календарный график учебного процесса по дисциплине «Подземная гидромеханика»
Недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Вид
контроля
П1
С1
Л1
С2
П2
С3
Л1
С4
П3
С5
Л2
С6
П4
С7
РК
Л2
С8
П5
С9
Л3
С10
П6
С11
Л4
С12
П7
С13
РК
Л4
С14
П8
С15
Балл 3 3 3 3 3 3 10 3 3 3 3 3 10 3 4
Виды контроля: П - практическая работа, Л - лабораторная работа, РК - рубежный контроль,
С - самостоятельная работа студентов с преподавателем.
Студент допускается к сдаче итогового контроля при наличии суммарного
рейтингового балла ≥ 30. Итоговый контроль считается сданным в случае набора ≥ 20
баллов. Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале.
Таблица 3
Оценка знаний студентов
Оценка Буквенный
эквивалент
Рейтинговый балл В баллах
А 95-100 4 отлично
А - 90-91 3,67
В + 85-89 3,33
В 80-84 3,0
хорошо
В - 75-79 2,67
С + 70-74 2,33
С 65-69 2,0
С - 60-64 1,67
D + 55-59 1,33
удовлетворительно
D - 50-54 1,0
неудовлетворительно
F 0-49 0
1.7. УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Основная литература
1. Щелкачёв В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. – М.: Недра, 2001
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.
Дополнительная литература:
4. Пыхачев Г.Б., Исаев Р.Г. Подземная гадравлика. – М., Недра, 1973.
5. Евдокимова В.А., Кочина И.Н. Сборник задач по подземной гидравлике. – М., Недра,
1976.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Тематический план курса.
Количество академических часов Наименование темы
лекции практическ
ие
лабораторн
ые
СРСП СРС
Основные понятия и
законы подземной
гидромеханики
4 1 8 8
Основные уравнения
подземной гидромеханики
3 4 6
Установившиеся
движения несжимаемой
жидкости по закону Дарси
6 5 12 12 12
Установившееся движение
упругой жидкости и газа в
пористой среде
3 2 3 8 6
Установившееся движение
неоднородных жидкостей
в пористой среде
1 1 4 2
Неустановившееся 4 4 8 8
движение сжимаемой
жидкости в упругой
пористой среде
Неустановившееся
движение газа в пористой
среде
4 8 8
Взаимное вытеснение
жидкостей и газов
3 1 4 6
Фильтрация жидкостей и
газа в трещиноватых и
трещиновато-пористых
пластах
2 1 4 4
ИТОГО: 30 15 15 60 60
Перечень вопросов для проведения контроля по модулям и итогового контроля
(экзамен).
Вопросы для проведения контроля по 1 модулю.
1. Что понимается под фильтрацией?
2. Коэффициент пористости.
3. Что понимается под проницаемостью пласта?
4. Фазовые проницаемости.
5. Простейшие фильтрационные потоки.
6. Установившаяся фильтрация.
7. Неустановившаяся фильтрация.
8. Скорость фильтрации.
9. Уравнение неразрывности потока.
10. Уравнения состояния флюидов.
11. Дифференциальные уравнения фильтрации.
12. Установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости:
- распределение давления в пласте;
- дебит галереи (скважины);
- коэффициент продуктивности скважины;
- закон движения частицы в пласте;
- средневзвешенное по объему пластовое давление.
13. Слоистая и зональная неоднородность пласта по проницаемости.
14. Приток жидкости к скважине, работающей в пласте с прямолинейным контуром
питания.
15. Приток жидкости к скважине, эксцентрично размещенной на круговой залежи.
16.Дебит скважины, работающий в кольцевой батарее.
17. Коэффициенты взаимодействия и суммарного взаимодействия скважин.
Вопросы для проведения контроля по 2 модулю.
1. Движение жидкости со свободной поверхностью.
2. Установившееся движение газированной жидкости.
3. Функция С.А.Христиановича.
4. Коэффициент пъезопроводности.
5. Коэффициент упругоемкости.
6. Упругий запас жидкости.
7.
Уравнение истощения залежи.
8. Дифференциальное уравнение неустановившейся фильтрации упругой жидкости.
9. Основная формула теории упругого режима.
10. Взаимодействие скважин при упругом режиме пласта.
11. Неустановившаяся фильтрация газа.
12. Приближенные методы решения задач неустановившейся фильтрации жидкости и
газа.
13. Взаимное вытеснение нефти водой.
14. Функция Баклея-Леверетта.
15. Уравнение неразрывности фильтрационного потока в трещиновато-пористом пласте.
16. Дифференциальное уравнение движения жидкости и газа в трещиновато-пористом
пласте.
17. Установившаяся фильтрация жидкости и газа в трещиноватом и трещиновато-
пористом пласте.
Вопросы для подготовки к проведению итогового контроля (экзамен).
1. Пористость, коэффициент пористости.
2. Вязкость жидкости.
3. Коэффициент фильтрации.
4. Коэффициент проницаемости.
5. Скорость фильтрации.
6. Дебит скважины.
7. Режимы пластов.
8. Простейшие фильтрационные потоки.
9. Закон Дарси.
10. Индикаторная диаграмма.
11. Коэффициент продуктивности скважин.
12. Коэффициент суммарного взаимодействия скважин.
13. Установившаяся фильтрация.
14. Коэффициент взаимодействия скважин.
15. Коэффициент упругоемкости.
16. Коэффициент пьезопроводности.
17. Функция Лейбензона.
18. Функция Христиановича.
19. Уравнение неразрывности потока.
20. Дифференциальное уравнение фильтрации несжимаемой жидкости.
21. Плоско-параллельная установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости.
Распределение давления.
21.1 Скорость фильтрации, дебит галереи.
21.2 Закон движения частицы.
21.3 Средневзвешанное по объему пластовое давление.
22. Плоскорадиальная установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости.
22.1 Распределение давления.
22.2 Дебит скважины. Скорость фильтрации.
22.3 Закон движения частицы.
22.4 Средневзвешенное по объему пластовое давление.
23. 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.
Плоско-параллельный поток несжимаемой жидкости в неоднородных пластах.
24.1 Слоисто-неоднородный пласт.
24.2 Зонально-неоднородный пласт (№, зон)
24.3 Распределение давления в пласте состоящем из ….
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 (№, 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 жидкостей к группе скважин в пласте с удаленным КП.
31. Приток жидкости к скважине в пласте с прямолинейным контуром питания.
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. Плоско-параллельный фильтрационный поток идеального газа.
37. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеального газа.
38. Подсчет упругого запаса жидкости в пласте.
39. Дифферанциальное уравнение неустановившейся фильтрации упругой жидкости.
40. Прямолинейно-параллельный фильтрационный поток упругой жидкости.
40.1 При заданном P
г
= конст.
40.2 При заданном Q = конст.
41. Плоско-радиальный 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.
Наименование тем лекционных занятий и их содержание.
Лекция №1.
Вводная лекция.
Подземная гидромеханика-теоритическая основа разработки нефтяных, газовых и
газоконденсатных месторождений. Краткая характеристика важнейших этапов ее развития и
современного состояния.
Лекция № 2.
Основные понятия и законы нефтегазовой подземной гидромеханики.
Физические основы макроскопического описания фильтрации нефти, газа, воды и их смесей.
Макроскопические характеристики пластов и насыщающих их флюидов. Скорость
фильтрации и ее связь со средней скоростью движения.
Лекция № 3.
Закон Дарси-линейный закон фильтрации. Дифференциальная форма закона Дарси.
Причины нарушения закона Дарси и пределы его применимости.
Лекция № 4.
Нелинейные законы фильтрации, степенной и двучленный законы. Законы фильтрации
неньютоновской жидкости.
Лекция № 5.
Основные уравнения подземной гидромеханики.
Вывод уравнения неразрывности для однофазного и многофазного флюида.
Лекция № 6.
Системы дифференциальных уравнений подземной гидромеханики. Замыкание системы
уравнений. Уравнение состояния флюидов и пористой среды.
Лекция № 7.
Основные типы начальных и граничных условий и их физический смысл.
Лекция № 8.
Установившееся движение несжимаемой жидкости по закону Дарси.
Дифференциальное уравнение установившейся фильтрации несжимаемой жидкости.
Лекция № 9.
Расчет основных гидродинамических характеристик одномерных фильтрационных потоков;
прямолинейно-параллельного, плоско-радиального и радиально-сферического.
Лекция № 10.
Обобщение расчетных формул на случай слоисто-неоднородных и зонально-неоднородных
пластов.
Лекция № 11.
Понятие об интерференции скважин. Потенциалы точечных стоков и источников на
плоскости и в пространстве. Метод отображения источников и стоков. Приток жидкости к
группе скважин в пласте с удаленным контуром питания.
Лекция № 12.
Приток жидкости к скважине, эксцентрично расположенной в круговом пласте. Приток к
круговой батарее скважин.
Лекция № 13.
Приток жидкости к гидродинамически несовершенным скважинам. Виды несовершенства
скважин. Коэффициент совершенства и приведенный радиус скважины. Приток жидкости к
скважине, несовершенной по степени и характеру вскрытия.
Лекция № 14.
Установившееся движение газа в пористой среде.
Дифференциальные уравнения установившейся фильтрации упругой жидкости и газа по
закону Дарси.
Лекции № 15.
Аналогия между установившейся фильтрацией сжимаемой и несжимаемой жидкости.
Лекция № 16.
Расчет одномерных фильтрационных потоков газа (идеального и реального). Индикаторная
линия. Средневзвешенное по объему пластовое давление газа и его связь с контурным
давлением. Приток газа к скважине по двучленному и степенном законам фильтрации.
Лекция № 17.
Установившееся движение неоднородных жидкостей в пористой среде.
Установившаяся фильтрация газированной жидкости по закону Дарси. Функция С.А.
Христиановича. Аналогия между установившейся фильтрацией несжимаемой жидкости и
газированной жидкости.
Лекция № 18.
Неустановившееся движение упругой жидкости в упругой пористой среде.
Характерные особенности проявления упругого режима. Определение упругого запаса
жидкости. Дифференциальное урувнание неустановившейся фильтрации упругой жидкости.
Начальные и граничные условия.
Лекция № 19, 20.
Интерференция скважин в условиях упругого режима. Метод суперпозиции при решении
задач неустановившейся фильтрации упругой жидкости.
Лекция № 21.
Приближенные методы решения задач теории упругого режима. Метод последовательной
смены стационарных состояний.
Лекция № 22.
Метод А.М. Пирвердяна.
Лекция № 23.
Неустановившееся движение газа в пористой среде.
Дифференциальное уравнение Л.С.Лейбензона неустановившейся фильтрации газа. Методы
линеаризации и сведение задачи неустановившейся фильтрации газа к задаче фильтрации
упругой жидкости.
Применение метода суперпозиции при решении задач неустановившейся фильтрации газа.
Лекции №24,25.
Приближенные методы решения задач неустановившейся фильтрации газа.
Лекция № 26.
Взаимное вытеснение жидкостей и газов.
Постановка задачи о вытеснении одной жидкости другой с подвижной границей раздела.
Кинематические условия на подвижной границе раздела. Вывод уравнения движения
границы раздела.
Лекция № 27.
Определение характеристик потока при прямолинейно-параллельном и плоско-радиальном
вытеснении.
Лекции № 28.
Двухфазное течение несмешивающихся жидкостей. Одномерные модели двухфазных
потоков. Теория Баклея-Леверетта.
Лекция № 29.
Фильтрация жидкости и газа в трещиноватых и трещиновато-пористых пластах.
Вывод дифференциальных уравнений фильтрации жидкости и газа в трещиновато-пористых
пластах.
Лекция № 30.
Точные решения дифференциального уравнения упругого режима в случаях прямолинейно-
параллельно и плоско-радикального потоков.