Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 33
 
djvu / html
 

400
ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОГАЗОДИНАМИКА
Основные понятия и законы. Характерные особенности исследуемых в П. г. фильтрационных потоков связаны с тем, что извилистые и соединяющиеся между собой поровые каналы и мелкие трещины, по к-рым движутся жидкости и газы, имеют не только очень сложную форму, но и весьма большую удельную поверхность (поверхность стенок каналов и трещин, приходящуюся на единицу объёма горной породы). Так, напр., суммарная поверхность песчинок в 1 л*3 среднезернистого песчаного пласта равна нескольким десяткам тысяч квадратных метров. В связи с этим и силы трения между движущейся вязкой жидкостью или газом и стенками поровых каналов и трещин, а также сопротивление движению жидкости и газа в пористой и мелкотрещиноватой среде весьма велики.
Большая удельная поверхность и малые размеры зёрен породы и сечений поровых каналов обусловливают необходимость при решении задач П. г. считаться с молекулярными и электромолекулярными силами и поверхностными явлениями. Следует иметь также в виду, что часто в одних и тех же порах пласта одновременно находятся нефть, газ и вода, причём иногда физико-химич. свойства законтурной воды, окружающей залежи нефти, сильно отличаются от свойств связанной воды, плёнка к-рой обволакивает зёрна породы, содержащей нефть. Движение жидкостей и газов во многих случаях происходит в пластах с высокими температурами, с большим, по непрерывно снижающимся в процессе разработки месторождения пластовым давлением. Поэтому при движении воды, нефти и газа в пласте могут возникать сложные физико-химич. процессы, оказывающие существенное влияние на фильтрационные потоки. При использовании на практике результатов гидро-динамич. исследований приходится в каждом случае оценивать, насколько сильно эти процессы могут изменить свойства фильтрационных потоков по сравнению с теми их свойствами, какие были учтены при гидродинамич. решении соответствующей задачи.
Понятие скорости фильтрации в какой-нибудь точке потока определяется следующим образом. Через выбранную точку проводят малую площадку и, поворачивая, ориентируют её так, чтобы расход жидкости через неё был наибольший. Деля расход AQ жидкости через ориентированную, как указано, площадку на всю её площадь ДР, получим величину скорости фильтрации v в данной точке; направление же скорости фильтрации будет совпадать с нормалью к площадке. Если расход жидкости AQ разделить только на площадь AFn сечений пор на той же малой площадке, то получим среднюю действительную скорость w реального потока в данной точке. Итак,
v = rf-; W
W AFn° ' /
Среднюю действительную скорость w приходится рассматривать вместо истинной скорости частиц жидкости, ибо из-за сложности формы и значительного различия площадей сечений пор истинные скорости в разных сечениях могут очень значительно разниться. Так как AFn < AF, то v 4F = тп (3)
называют «просветностью» или поверхностной пористостью. В теории фильтрации ив П. г. доказы-
вается, что в окрестности одной и той же точки про-светность тп равна пористости т, определяемой как отношение объёма пор в выделенном элементе объёма пористой среды ко всему объёму этого элемента. Поэтому
Л/*1 П * \ /
Скорость фильтрации непосредственно из опытов определить легче, чем среднюю действительную скорость. Замерив, например, расход жидкости через некоторое сечение (перпендикулярное направлению потока) образца пористой среды и площадь этого сечения, по формуле (1) легко определить скорость фильтрации и. Зная скорость фильтрации v и пористость т, по формуле (4) можно подсчитать среднюю действительную скорость w. На каждый элемент объёма фильтрационного потока действуют силы сопротивления, определяющие динамическое воздействие скелета пористой среды. Чем больше скорость потока, тем, при прочих одинаковых условиях, больше силы сопротивления и, следовательно, тем больший напор приходится затрачивать на их преодоление. Основной закон П. г. и связывает скорость фильтрации с градиентом пьезометрического напора. Сущность этого закона легче всего уяснить при исследовании простейшего случая установившегося движения несжимаемой жидкости вдоль наклонного слоя пористой среды (напр., вдоль наклонного пласта). Движение жидкости происходит сверху вниз, причём каждая её частица движется, оставаясь в одной и той же вертикальной плоскости. На рисунке изображено одно из вертикальных сечений потока; границы АВ и CD считаются для жидкости непроницаемыми. Как известно из гидравлики, пьезометрический напор h в точке М фильтрационного потока определяется равенством
h = z + -? , (5)
где f — вес единицы объёма жидкости, z — геометрическая высота (отметка) точки М над выбранной горизонтальной плоскостью отсчёта, р — давление
в точке М, ?-----пьезометрическая высота, т. е.
высота столба жидкости над точкой М в изображённом на рисунке пьезометре (открытой трубке). Приведённое давление р* в точке М будет:
р* = тг + р. (6)
Для точки Л/1, находящейся на расстоянии L от точки М вдоль по потоку, пьезометрический напор и приведённое давление обозначаются соответственно через hl и />!*. Пьезометрический уклон / (величина безразмерная), численно равный градиенту пьезометрического напора, определяется формулой:
Схема простейшего фильтрационного наклонного потока жидкости (вертикальный разрез).
7L
Функциональная зависимость, характеризующая в общем виде закон фильтрации в рассматриваемом простейшем фильтрационном потоке, может быть

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание