- •Федеральное агентство по образованию
- •«Томский политехнический университет»
- •Подземная гидромеханика
- •1.1. Понятие о моделировании
- •1.2. Модели фильтрационного течения, флюидов и коллекторов
- •1.2.1. Модели фильтрационного течения
- •1.2.2. Модели флюидов
- •1.2.3. Модели коллекторов
- •1.2.4. Характеристики коллекторов
- •2. Дифференциальные уравнения фильтрации
- •2.1. Скорость фильтрации
- •2.2. Общая система уравнений подземной гидромеханики
- •2.3. Закон Дарси (линейный закон фильтрации)
- •2.3.1. Пористая среда
- •2.3.2. Трещинная среда
- •2.4. Уравнения потенциального движения для пористой среды
- •2.5. Уравнения фильтрации для трещинно-пористой среды
- •2.6. Начальные и граничные условия
- •2.6.1. Начальные условия
- •2.6.2. Граничные условия
- •2.7. Замыкающие соотношения
- •2.7.1. Зависимость плотности от давления
- •2.7.2. Зависимость вязкости от давления
- •2.7.3. Зависимость пористости от давления
- •2.7.4. Зависимость проницаемости от давления
- •3. Установившаяся потенциальная одномерная фильтрация
- •3.1. Виды одномерных потоков
- •3.1.1. Прямолинейно-параллельный поток
- •3.1.2. Плоскорадиальный поток
- •3.1.3. Радиально-сферический поток
- •3.2. Исследование одномерных течений
- •3.2.1. Задача исследования
- •3.2.2. Общее дифференциальное уравнение
- •3.2.3. Потенциальные функции
- •3.2.4. Анализ основных видов одномерного течения
- •3.2.5. Анализ одномерных потоков при нелинейных законах фильтрации
- •3.3. Фильтрация в неоднородных средах
- •3.4. Приток к несовершенным скважинам
- •3.4.1. Виды и параметры несовершенств скважин
- •3.4.2. Исследования притока жидкости к несовершенной скважине
- •3.5. Влияние радиуса скважины на её производительность
- •4. Нестационарная фильтрация упругой жидкости и газа
- •4.1. Упругая жидкость
- •4.1.1. Понятия об упругом режиме пласта
- •4.1.2. Основные параметры теории упругого режима
- •4.1.3. Уравнение пьезопроводности
- •4.1.4. Приток к скважине в пласте неограниченных размеров
- •4.1.5. Приток к скважине в пласте конечных размеров в условиях упруговодонапорного и замкнутоупругого режимов
- •4.1.7. Определение коллекторских свойств пласта по данным исследования скважин нестационарными методами
- •4.2. Неустановившаяся фильтрация газа в пористой среде
- •4.2.1. Уравнение Лейбензона
- •5.Основы теории фильтрации многофазных систем
- •5.1. Связь с проблемой нефтегазоотдачи пластов
- •5.2. Основные характеристики многофазной фильтрации
- •5.3. Исходные уравнения многофазной фильтрации
- •5.4. Потенциальное движение газированной жидкости
- •5.5. Фильтрация водонефтяной смеси и многофазной жидкости
- •5.6. Одномерные модели вытеснения несмешивающихся жидкостей
- •5.6.1. Задача Баклея Леверетта и ее обобщения
- •5.6.2. Задача Рапопорта – Лиса
- •6.Основы фильтрации неньютоновских жидкостей
- •6.1. Реологические модели фильтрующихся жидкостей и нелинейные законы фильтрации
- •6.2. Одномерные задачи фильтрации вязкопластичной жидкости
- •6.3. Образование застойных зон при вытеснении нефти водой
- •7. Установившаяся потенциальная плоская (двухмерная) фильтрация
- •7.1. Метод суперпозиции (потенциалов)
- •7.1.1. Фильтрационный поток от нагнетательной скважины к эксплуатационной
- •7.1.2. Приток к группе скважин с удаленным контуром питания
- •7.1.3. Приток к скважине в пласте с прямолинейным контуром питания
- •7.1.4. Приток к скважине, расположенной вблизи непроницаемой прямолинейной границы
- •7.1.5. Приток к скважине в пласте с произвольным контуром питания
- •7.1.6. Приток к бесконечным цепочкам и кольцевым батареям скважин
- •7.2. Метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений (метод Борисова)
- •7.3. Интерференция несовершенных скважин.
- •7.3.1. Взаимодействие скважин в анизотропном пласте
- •7.3.2. Взаимодействие скважин при нестационарных процессах
- •8. Решение плоских задач фильтрации методами теории функций комплексного переменного
- •8.1.Общие положения теории функций комплексного переменного
- •8.2. Характеристическая функция, потенциал и функция тока
- •8.3. Характеристические функции некоторых основных типов плоского потока
- •8.4. Характеристическая функция течения при совместном действии источника и стока
- •8.5. Характеристическая функция течения для кольцевой батареи скважин
- •9. Основы численного моделирования
- •8.1. Сущность математического моделирования
- •9.2. Основные проблемы гидродинамического моделирования
- •Глава 1
- •Глава 2,3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 9
- •3.1.1. Прямолинейно-параллельный поток 37
8.4. Характеристическая функция течения при совместном действии источника и стока
Рис.
8.5. Схема расположения источника 01
и стока 02
Сохраняя прежние обозначения и придерживаясь рис. 8.5, получим на основании формул (8.27) и (8.28) характеристическую функцию течения от нагнетательной скважины к эксплуатационной
. (8.29)
где r1 и r2– расстояния некоторой точки М до источника 01 и стока 02 , соответственно, θ1 и θ2 – соответствующие полярные углы; М – модуль массового дебита стока и источника.
Отделяя в (8.29) действительную часть от мнимой, получим
, (8.30)
Отсюда:
, (8.31)
Из (8.31) следует, что уравнение семейства изобар запишется в виде
,
где С – постоянное.
Уравнение линий тока получается из второй формулы (8.31):
θ1-θ2=С*, (8.32)
где С* – постоянное.
Рассмотрим уравнение (8.32). Выразим θ1 и θ2 через координаты точки М (х, у) в соответствии с рис. 8.23.
.
Подставив значения θ1 и θ2 в уравнение (8.32) и учитывая, что а2-a1=2a, будем иметь после несложных алгебраических преобразований:
(8.33)
где С** - новая постоянная.
Из (8.33) видно, что центры окружностей имеют координаты . Так как абсцисса центров окружностей не зависит от С**, то она одинакова для всех окружностей и, следовательно, все окружности расположены на прямой , То есть на прямой,параллельной оси 0у, делящей расстояние между стоком и источником пополам. Радиус окружностей .
Рис.
8.4. Фильтрационное поле источника и
стока
то есть линии тока проходят через сток и источник.
Таким образом, линии тока представляют собой окружности, проходящие через центры обеих скважин, и ортогональны окружностям - изобарам. Центры всех этих окружностей расположены на прямой (эквипотенциальной линии), делящей расстояние между скважинами пополам (рис. 8.6).
8.5. Характеристическая функция течения для кольцевой батареи скважин
Характеристическую функцию для п стоков представим в виде:
. (8.34)
Согласно формуле (8.28), можно записать
. (8.35)
Здесь аj – комплексное число, определяющее положение стока за номером j.
В соответствии с формулой (8.14) комплексное число аj можно представить в тригонометрической форме, заменив в (8.14) z на аj, r на а (радиус батареи). Тогда формулу (8.35) можно переписать для кольцевой батареи из n скважин в следующем виде:
(8.36)
где .
Целая рациональная функция вида хп - 1 может быть представлена в виде
. (8.37)
Выражение, сходное с правой частью формулы (8.37) имеется под знаком логарифма в (8.36). Таким образом, можно представить характеристическую функцию F (z) (8.36) в виде:
. (8.38)
Согласно формулам (8.9) и (8.38) находим модуль массовой скорости фильтрации :
, (8.39)
где z = rei; r1, r2, ..., rn – расстояния точки пласта от стоков O1, О2 , ...Оn– соответственно.
В центре кольцевой батареи r = 0. Из (8.39) следует, что скорость фильтрации u здесь равна нулю. Эти точки фильтрационного поля называются точками равновесия. При разработке залежей нефти в окрестностях таких точек образуются «застойные области» – «целики нефти».
Зная положения точек равновесия в пласте, можно находить рациональные приемы для своевременной ликвидации целиков нефти. Одним из таких приемов является изменение режима работы скважин, заставляющее нефть целика прийти в движение в нужном направлении.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Уравнения Коши-Римана.
Потенциальная функция и функция тока.
Характеристическая функция течения (комплексный потенциал).
Связь проекций массовой скорости с потенциалом и функцией тока.
Физический смысл функции тока.
Характеристическая функция прямолинейно-параллельного потока.
Характеристическая функция плоскорадиального потока.
Характеристическая функция эксценnрично расположенной скважины.
. Характеристическая функция группы скважин.
. Характеристическая функция источника и стока.
Характеристическая функция для кольцевой батареи скважин.