Теория пористых сред

Применение элементарных расчетов теории вероятностей и ряда простейших молекулярных аналогий несмотря на простоту кажется нам перспективным при решении некоторых задач в теории пористых сред. Это само напрашивается, если мы станем на путь вероятностного описания последних. [c.280]

Н. Е. Жуковский (1847-1921 гг.) в 1889 г. опубликовал первую работу по теории фильтрации Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод . Им впервые выведены общие дифференциальные уравнения теории фильтрации, показано, что напор как функция координат удовлетворяет уравнению Лапласа, указано на математическую аналогию теплопроводности и фильтрации. Им исследованы также вопросы капиллярного поднятия воды в пористой среде, решен ряд задач о притоке воды к скважинам. [c.4]

Стабильный конденсат при стандартных условиях (0,1 МПа и 20 °С) состоит только из жидких углеводородов (С5 + высшие) и используется как сырье для переработки на топливо или получения химических продуктов. Отметим, что в учебнике не представляется возможным изложить достаточно полно теорию фильтрации газоконденсатных смесей в пористых средах с учетом происходящих при этом фазовых превращений. Однако рассмотренные случаи многофазной многокомпонентной фильтрации в больщинстве случаев описывают и этот процесс. [c.8]

Это позволяет в качестве исходного допущения теории фильтрации, так же как и в гидродинамике принять, что пористая среда и насыщающие ее флюиды образуют сплошную среду, т.е. заполняют любой выделенный элементарный объем непрерывно. Это накладывает определенные ограничения на понятие элементарного объема порового пространства. Под элементарным объемом в теории фильтрации понимают такой физически бесконечно малый объем, в котором заключено большое число пор и зерен, так что он достаточно велик по сравнению с размерами пор и зерен породы. Для такого элементарного объема вводятся локальные усредненные характеристики системы флюид - пористая среда. В применении к меньшим объемам выводы теории фильтрации становятся несправедливыми. [c.11]

Для вывода основных дифференциальных уравнений фильтрации упругой жидкости в упругой пористой среде необходимо воспользоваться уравнением неразрывности потока, уравнениями состояния пористой среды и насыщающей ее жидкости и уравнениями движения. При этом используем подход, развитый в гл. 2, в соответствии с которым в качестве уравнения состояния среды и жидкости используются упрощенные эмпирические соотношения. Как показывают результаты лабораторных экспериментов на образцах пород-коллекторов, а также опыт разработки месторождений, в ряде случаев наряду с изменением пористости вследствие происходящих деформаций существенны изменения проницаемости пластов. Особенно это относится к глубокозалегающим нефтяным и газовым месторождениям. Это вызывает необходимость учета в фильтрационных расчетах как при упругом, так и при других режимах фильтрации изменений проницаемости с изменением пластового давления (см. гл. 2). Развитию теории упругого режима с учетом этого фактора посвящено большое число исследований. Однако изложение этого раздела в более общей постановке, предусматривающей также введение в уравнения фильтрации зависимости проницаемости от давления, заметно усложнит изложение, поэтому авторы считают целесообразным, сохранив традиционный подход, рекомендовать читателям обратиться к монографиям, посвященным этому вопросу. [c.134]

Основы теории движения газа в пористой среде были разработаны основателем советской школы нефтегазовой гидромеханики академиком Л. С. Лейбензоном. Он впервые получил дифференциальные уравнения неустановившейся фильтрации совершенного газа в пласте по закону Дарси Полученное им нелинейное дифференциальное уравнение параболического типа впоследствии было названо уравнением Лейбензона. [c.181]

Топологические модели пористых сред. Одним из методов моделирования пористых сред является теория случайных решеток — достаточно универсальный метод для описания процессов в многофазных средах. В этом методе принятая топологическая модель случайной решетки обычно сочетается с одной из геометрических моделей, описывающих строение реальной пористой среды. [c.136]

Характерной особенностью рандомизированных решеток является существование наряду со связной системой элементов несвязных комплексов (кластеров) из конечного числа элементов, моделирующих закрытые поры. В большинстве других применяемых в настоящее время моделей пористых сред явно или косвенно предполагается полная связанность порового пространства и доступность всех его участков, что зачастую не соответствует действительности. Пористость рандомизированной решетки может быть вычислена по формуле е = (1 — др) в- Рандомизированные решетки успешно применяются для анализа взаимного распределения фаз в пористых средах. Наиболее распространенным методом моделирования процессов в пористых средах является теория перколяции, возникшая из задачи о просачивании жидкости в пористой среде [49]. В перколяционной модели пространство пор представляется в виде бесконечной капиллярной решетки, в которой проницаемой для жидкости является только часть пор. Возможны два типа рассмотрения перколяция по связям (все узлы решетки проницаемы, а связи делятся на проницаемые и непроницаемые) или перколяция по узлам (все связи считаются проницаемыми, а узлы делятся на проницаемые и непроницаемые). Возможность бесконечного распространения жидкости в перколяционной решетке обусловлена наличием связных областей порового пространства. Если связность порового пространства невысока, то просачивания не происходит. Таким образом, существует минимальное значение связности решетки Су, необходимое для образования бесконечной связной системы. Оно определяется топологией решетки и называется порогом перколяции [50]. [c.137]

Попытка описания собственной топологии фазы, распределенной в пористой среде, приводит снова к теории доступности отдельных ее областей. Топология распределенной фазы оказывается при этом существенно зависящей от предыдущих этапов распределения жидкости в пористой среде. Обычно топология таких структур описывается в терминах нулевых, первых и вторых групп Бетти, однако, например, для случаев попеременного увлажнения и высушивания пористого материала, возможно возникновение многосвязных вложенных топологических структур, [c.137]

Трудности полного соблюдения условий подобия при постановке экспериментов по вытеснению нефти из пористой среды являются непреодолимыми. Так, исходя из общих положений теории подобия, необходимо наряду с другими выполнение и таких условий [c.176]

Фильтрационные течения многокомпонентных смесей, возникающие в различных процессах разработки нефтяных, нефтегазовых или нефтегазоконденсатных залежей, сопровождаются комплексом физико-химических микропроцессов, от понимания и учета которых зависят способы осуществления и управления процессом, разработки, степень извлечения углеводородов из пластов. Исследования многих из этих процессов вызывают необходимость создания общей теории движения многокомпонентных систем, учитывающей физико-химические микропроцессы в пористых средах. [c.3]

Законы очистки топлива основаны на общей теории фильтрации жидкостей в пористой среде. Фильтрующие перегородки фильтров представляют собой пористую среду, содержащую поры, прежде всего сквозные (рис. 19). [c.34]

При математическом описании работы газового электрода приходится прибегать к различным моделям пористого тела, в основу которых положены такие структурные единицы, как частицы твердого тела (модель уложенных сфер) или поры (различные капиллярные модели). При макроскопическом описании пористой среды иногда удобно рассматривать ее как гомогенную с некоторыми эффективными значениями различных параметров (эффективным коэффициентом диффузии, эффективной электропроводностью и т. д.). Для правильного описания процессов в пористой среде большое значение имеет теория капиллярного равновесия, которая позволяет оценить степень заполнения среды газом при данном перепаде давления и ответить на вопрос, является ли заполнение среды газом и жидкостью равномерным или же изменяется по толщине электрода. При определенных допущениях [c.226]

При математическом описании работы газового электрода приходится прибегать к различным моделям пористого тела, в основу которых положены такие структурные единицы, как частицы твердого тела (модель уложенных сфер) или поры (различные капиллярные модели). При микроскопическом описании пористой среды иногда удобно рассматривать ее как гомогенную с некоторыми эффективными значениями различных параметров (эффективным коэффициентом диффузии, эффективной электропроводностью и т. д.). Для правильного описания процессов в пористой среде большое значение имеет теория капиллярного равновесия, которая позволяет оценить степень заполнения среды газом при данном перепаде давления и ответить на вопрос, является ли заполнение среды газом и жидкостью равномерным или же изменяется по толщине электрода. При определенных допущениях о форме частиц или пор можно установить распределение пор по размерам и рассчитать суммарный периметр пор, освобожденных от электролита под действием перепада давления между газом и электролитом в гидрофильных электродах или в результате введения гидрофобизатора в гидрофобизированных электродах. [c.241]

Работы по созданию топливных элементов дали толчок развитию двух теоретических направлений современной электрохимии теории пористых электродов и электрокатализу. Пористый электрод представляет собой совокупность контактирующих друг с другом твердых частиц с электронной проводимостью и пустот между частицами (пор). Применение пористых электродов позволяет сосредоточить в небольшом объеме сравнительно большую поверхность для протекания электродных реакций. При подаче газообразных окислителя или восстановителя электрохимические процессы протекают на таких участках пористых электродов, которые доступны как для реагирующего вещества, так и для раствора. Эффективность работы газового пористого электрода зависит, таким образом, от распределения электролита и газа в порах. Теория пористого электрода описывает кинетику процессов в пористых средах с учетом транспортных и непосредственно электрохимических или химических стадий для выбора оптимальной структуры электрода. [c.220]

В существующей теории моделирования [131, 129, 130] предлагаются безразмерные параметры, учитывающие влияние только первых трех факторов. Для учета структурных особенностей порового пространства и его смачивающей характеристики рекомендуется в экспериментальных исследованиях пользоваться реальными пористыми средами. Однако использование реальных образцов нефтесодержащей породы в качестве моделей пористой среды в лабораторных опытах связано с большими трудностями. Реальные горные породы содержат в себе различные примеси, которые, как цементирующие материалы, при экстрагировании образца либо выносятся из порового пространства, либо растворяются. Наряду с изменениями структуры порового пространства изменяется также смачивающая характеристика твердой фазы. [c.145]

Известно, что между движением фильтрационного потока в пористой среде и движением электрического тока в проводящей среде существует физическая аналогия. Аналогом пьезометрического напора или давления является электрический потенциал, г расхода жидкости — сила тока. Соответственно аналогом фильтрационного сопротивления является электрическое сопротивление проводника. Используя аналогию между движением жидкости в пористой среде и тока в проводящей среде, можно решать многие вопросы теории разработки. [c.101]

Для определения абсолютной, динамической и капиллярной скоростей движения жидкости в пористой среде воспользуемся методами теории вероятностей [II. Тогда [c.92]

На основе теории вероятности в статье получена интегральная функция распределения истинной скорости движения жидкости в пористой среде. По виду вероятностный закон распределения скорости движения жидкости в пористой среде совпадает с вероятностным законом распределения проницаемости, установленным Саттаровым. [c.171]

Подавляющее большинство гидродинамических моделей нефтяного пласта базируется на классической теории двухфазной фильтрации, в соответствии с которой под действием градиента давления происходит совместное течение двух фаз нефти и воды. Принимая обе фазы и пористую среду несжимаемыми, можно получить замкнутую систему дифференциальных уравнений двухфазной фильтрации. [c.166]

На рис. 30 приведен фракционный состав взвесей в пробах воды, нагнетаемой в девонские пласты Ромашкинского месторождения. Большая часть взвешенных частиц имеет размеры до 5—10 мк, однако 10% всего количества взвешенных частиц имеют размер выше 20 мк. Размер норовых каналов пористых девонских песчаников колеблется в пределах 5—30 мк, при среднем размере 10—15 мк. Из теории фильтрации известно, что для свободного прохождения твердых частиц в потоке по капилляру в условиях ламинарного движения диаметр частиц должен быть в 5—10 раз меньше диаметра капилляра. Отсюда видно, что лишь небольшая часть взвешенных частиц, содержащихся в нагнетаемой воде, способна свободно фильтроваться в песчанике вместе с потоком воды. Основная масса частиц задерживается в пористой среде вблизи от фильтрующей поверхности и препятствует дальнейшему [c.221]

Вытеснение нефти из пластов водными растворами высокополимеров. Из теории вытеснения несмешивающихся жидкостей из пористых сред известно, что коэффициент вытеснения зависит от отношения подвижностей вытесняемой и вытесняющей н<идкостей. Подвижностью жидкости при ее движении в пористой среде называют отношение проницаемости пористой среды для данной жидкости к вязкости этой жидкости где к — проницаемость (х — вязкость. [c.231]

Курбанов А. К. Об уравнениях движения двухфазных жидкостей в пористой среде//Теория и практика добычи нефти. — М. Недра, 1968, е. 281—286. [c.58]

Вследствие подобия течений в пористых средах и течений вязких жидкостей следует ожидать, что вблизи нагретых плоских вертикальных поверхностей может возникнуть тонкий вертикальный тепловой пограничный слой. Различные экспериментальные исследования и численные расчеты подтверждают указанное предположение. Это позволяет при решении использовать аппроксимации типа пограничного слоя, аналогичные тем, которые применяются в классической теории пограничного слоя. Такого рода предположения справедливы в общем случае для течений с высоким числом Рэлея Ка = (/д —ца. В резуль- [c.367]

Простейшей идеализированной геометрической схемой, соответствующей этому случаю, является пространство, заключенное между двумя бесконечными параллельными плоскими поверхностями. Это пространство можно рассматривать как прямоугольную полость, когда либо высота Я, либо ширина й достаточно велики. Расположение этой полости может быть горизонтальным, вертикальным или наклонным. Горизонтальная полость, т. е. случай Н/й- О, фактически представляет собой конфигурацию Бенара в пористой среде. Для исследования начала конвекции в работах [47, 57] использовалась линейная теория устойчивости аналогично тому, как это делалось в гл. 13 при расчете течений в непористых средах. Соответствующие переменные в этом случае также представлялись в виде суммы исходных величин и возмущений. Температуры поверхностей принимались равными 1 и 2 ( 1 > 2) при л = 0 и Я соответственно. Таким образом, [c.379]

Подземная гидромеханика - наука о движении жидкостей, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах. Она является той областью гидромеханики, в которой рассматривается не движение жидкостей и газов вообще, а особый вид их движения-фильтращ1я, которая имеет свои специфические особенности. Она служит теоретической основой разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Вместе с тем методами теории фильтрации решаются важнейшие задачи гидрогеологии, инженерной геологии, гидротехники, химической технологии и т.д. Расчет притоков жидкости к искусственным водозаборам и дренажным сооружениям, изучение режимов естественных источников и подземных потоков, расчет фильтрации воды в связи с сооружением и эксплуатацией плотин, понижением уровня грунтовых вод, проблемы подземной газификации угля, задачи о движении реагентов через пористые среды и специальные фильтры, фильтрация жидкостей и газов через стенки пористых сосудов и труб-вот далеко не полный перечень областей широкого использования методов теории фильтрации. [c.3]

Первые теоретические исследования порового пространства проводили при помощи идеализированных моделей грунта, называемых идеальным и фиктивным грунтом. Под идеальным грунтом понимается модель пористой среды, норовые каналы которой представляют пучок тонких цилиндрических трубок (капилляров) с параллельными осями. Фиктивным грунтом называется модель пористой среды, состоящей из шариков одинакового диаметра. В конце прошлого столетия американский гидрогеолог Ч. Слихтер развил упрощенную теорию фильтрации, позволяющую сравнивать движение жидкости по норовым каналам с течением жидкости по цилиндрическим трубкам. Основываясь на модели фиктивного грунта, он рассмотрел также гeoмeтpичe кy o задачу, позволяющую связать пористость с углами, образованными радиусами соприкасающихся шаров, моделирующих пористую среду, при их различной упаковке. [c.12]

Отметим, что коэффициент пьезопроводности и определен здесь через проницаемость системы трещин и упругоемкость блоков р параметр т имеет размерность времени и называется временем запаздывания. Этот параметр имеет больщое значение в теории неустановивще-гося движения жидкости в трещиновато-пористой среде он характеризует отставание процесса перераспределения давления в трещиновато-пористой среде по сравнению с пористым пластом с пьезопроводностью и. Это отставание объясняется наличием обмена жидкостью между системой пористых блоков и системой трещин. Время запаздывания т можно записать по-другому т = лРг/Яо = = /V(ax2) [c.363]

Аравин В.Н., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде.-М. Гестехтеориздат, 1953.-616 с. [c.398]

При наличии в пористой среде значительных неоднородностей квазигомогенное приближение, получаемое формальным осреднением микроскопических характеристик по представительному объему пористой среды, может оказаться недостаточным. Более широкую область применимости имеет псевдотурбулентный подход, который переходит в квазигомогенный при пренебрежимой малости отношения масштаба макронеоднородностей среды к масштабу процесса. В этом подходе для нахождения крупномасштабных псевдотурбулентных полей по заданным геометрической моделью характеристикам поля случайных неоднородностей пористой структуры используются методы теории турбулентности (например, [38, 48]). [c.139]

Радушкевии Л.В. Попытки статистического описания пористых сред/Физические проблемы теории физической адсорбции. М. Наука, 1970. С. 270—286. [c.198]

И менее точен, но зато значительно проще, чем метод Тизелиуса. На полоску фильтровальной бумаги, увлажненной буферным раствором, наносят в форме поперечной черточки или пятна исследуемый биоколлоидный раствор. Полоску помещают в горизонтальном положении в закрытое пространство, а концы ее погружают в буферный раствор, где находятся электроды. После подключения источника электродвижущей силы электрическое поле вызывает движение компонентов, находящихся в черточке или пятне, вдоль полоски. Скорость перемещения компонентов зависит от их электрофоретической подвижности. Через некоторое время электрофорез прекращают, бумагу высушивают и погружают в раствор красителя, который на биоколлоиде адсорбируется сильнее, чем на бумаге. По полученному изображению видно положение компонентов в конце электрофореза, и можно судить об их числе и электрофоретической подвижности. Из сказанного выше видно, что бумага играет роль пористой среды, препятствующей растеканию компонентов и их конвективному перемешиванию со средой, в которой протекает электрофорез . В последнее время вместо бумаги используют гелеобразные среды (агар-агар, желатин), которые дают более резко очерченные зоны. Электрофорез на бумаге (и в других средах) сопровождается побочными явлениями, такими, например, как перенос вещества, вызываемый миграцией испаряющегося буфера (Машбёф, Ребейрот и др., 1953 г.). Кроме того, было установлено (Шелудко, Константинов, Цветанов, 1959 г.), что, например, в желатине не только сама электрофоретическая подвижность некоторых красителей меньше, чем в воде или водных растворах, но и соотношение между подвижностями компонентов в этом случае совсем иное. Эти особенности метода еще не до конца изучены. Поскольку рассматриваемый метод имеет важное практическое значение, различные проблемы создаваемой в настоящее время теории электрофореза в пористых и гелеобразных средах п разнообразные методы его использования являются предметом многих научных трудов. Некоторое представление о них читатель может получить из монографии [6 1. [c.158]

Определение параметров опыта (минимальная длина образца и минимальный период давления) проводили согласно теории приближенного моделирования вытеснения нефти водой Д.А. Эффса, когда при значениях я < 0,5 и я > 0,5-10 процесс вытеснения в однородной пористой среде мало зависит от величины этих параметров, т.е. достаточно, чтобы они находились в указанных пределах. [c.159]

Для вывода соответствующих зависимостей конечной нефтеотдачи от физических свойств пористой среды и насыщающих ее жидкостей, а также от параметров вытеснения нефти водой обратимся еще раз к теории фильтрации двух несме-шивающихся жидкостей Бакклея — Леверетта. [c.27]

Из-за неизученности количественных характеристик, которые бы позволили учесть влияние химического состава нефти и вытесняющей жидкости, в теории моделирования вообще отсутствует соответствующий параметр подобия. Это связано с тем, что на процесс вытеснения нефти из пористой среды и на конечный коэффициент вытеснения нефти водой оказывают существенное влияние многие свойства нефти, которые, как правило, проявляются одновременно. Значительное влияние на коэффициент вытеснения оказывают вязкость нефти, содержание в ней поверхностно-активных компонентов, количество растворенного газа, поверхностное натяжение на границе нефть — вытесняющая жидкость, структурно-механические свойства нефти и др. [c.145]

Последние выводы и умозаключения можно расценивать как чисто качественные условия эффективного вытеснения нефти из пористой среда. Согласно теории Бабаляна и его учеников, для [c.38]

В другом предельном случае для высоких тонких полостей прямоугольной формы, заполненных пористой средой, Вебер [75] в отличие от теории Гилла [43] для течений в таких полостях с непористой средой сделал предположение о существовании вблизи вертикальных стенок течения типа пограничного слоя. Используя также допущение об устойчиво стратифицированном центральном ядре, он получил решения типа пограничного слоя, которые затем срастил с решениями в центральной зоне. Число Нуссельта при этом оказалось равным [c.387]

Лит Адамсов А, Физичеош хямна поверхностей, пер с англ, М, 1979, Современна теория ипшииряостн, Л, 1980, Хейфец Л И, Ней-марг Л В, Многофазные процессы в пористых средах, М, 1982. Дера-гин Б В, Чураев Н В, Муллер В М, Поверхностные силы, М, 1985 [c.308]