Подземная гидромеханика углеводородов - нефть

Перечень вопросов для подготовки к зачёту (5 семестр)
1. Предмет и задачи подземной гидромеханики углеводородов. Иерархия геологогидродинамических моделей.
2. Цифровые геологические модели месторождений и их особенности.
3. Цифровые фильтрационные (гидрогазодинамические) модели месторождений.
Метод интегрированного проектирования. Функциональные требования к интегральной
модели.
4. 0D модели и их особенности. Метод материального баланса. Способы
интерпретации уравнения материального баланса.
5. Уравнение материального баланса в символах инжиниринга резервуаров.
6. Элементы строения нефтегазовой залежи (ВНК, ГНК, внешний и внутренний
контуры нефтегазоносности, ВНЗ). Основные типы пластовых вод.
7. Классификация режимов работы залежей, условия существования режимов,
доминирующие формы потенциальной пластовой энергии.
8. Закон Дарси. Фильтрационные и емкостные характеристики коллекторов. Способы
представления проницаемости.
9. Капиллярные и упругие свойства коллекторов.
10. Основные уравнения термодинамики.
11. Фазовые диаграммы. Свойства летучей и нелетучей нефти (модель «black-oil»),
газоконденсата, жирного и сухого газа, воды.
12. Дифференциальные уравнения изотермической фильтрации. Вывод уравнения
неразрывности (баланса массы) фильтрационного потока. Дифференциальные уравнения
движения. Основное уравнение фильтрации сжимаемой жидкости. Уравнения состояния.
Начальные и граничные условия.
13. 1D модели и их особенности. Радиальный и нерадиальный режимы течения
жидкости и газа в пласте. Характеристики пластовых потоков, их анализ.
14. Математическое описание стационарного притока однокомпонентной жидкости к
вертикальной скважине (формула Дюпюи и её зарубежные аналоги).
15. Вывод формулы Дюпюи из закона Дарси.
16. Псевдостационарный
плоскорадиальный
поток
несжимаемой
жидкости.
Математическое описание псевдостационарного притока нефти к вертикальной скважине.
17. Основные виды макронеоднородности пластов. Характеристики прямолинейнопараллельного фильтрационного потока, их анализ: а) в слоисто-неоднородном пласте; б) в
зонально-неоднородном пласте. Характеристики плоскорадиального фильтрационного
потока, их анализ: а) в слоисто-неоднородном пласте; б) в зонально-неоднородном пласте.
18. Характеристики прямолинейно-параллельного и плоскорадиального потока
несжимаемой жидкости при нелинейных законах фильтрации. Индикаторная диаграмма и
продуктивность скважины в модели нелетучей нефти («black-oil»).
19. Гидродинамический принцип суперпозиции и способы учета интерференции
скважин. Приток жидкости к группе скважин в пласте с удаленным контуром питания.
2
20. Метод отображения источников-стоков. Вывод уравнения притока к скважине,
расположенной: а) вблизи прямолинейного контура питания; б) вблизи непроницаемой
границы.
21. Принцип электрогидродинамической аналогии (ЭГДА) и метод эквивалентных
фильтрационных сопротивлений Ю.П.Борисова. Определение дебитов многорядной системы
нефтяных скважин.
22. Моделирование притока жидкости к горизонтальной скважине методом
эквивалентных фильтрационных сопротивлений.
23. Численное моделирование работы горизонтальной скважины (ГС). Номограмма
для определения продуктивности ГС и её анализ.
24. Геометризация области дренирования горизонтальной скважины. Уравнения
стационарного притока жидкости к ГС.
25. Работа горизонтальной скважины в ограниченном пласте.
26. Основные параметры трещиновато-пористой среды. Дифференциальные уравнения
фильтрации углеводородов в трещиноватых и трещиновато-пористых средах.
27. Математическое описание стационарной и нестационарной фильтрации нефти и
газа в трещиновато-пористой среде. Определение дебитов многорядной системы скважин в
трещиноватом коллекторе.
28. Теория укрупнённой скважины (аквифера) Ван-Эвердингена и Херста.
29. Виды гидродинамического несовершенства скважин. Уравнения притока жидкости
к несовершенным скважинам. Скин-фактор как количественная мера несовершенства
скважин. Приведённый радиус скважины.
30. Составляющие скин-фактора (скин-фактор кольматации, частичного вскрытия
пласта, отклонения ствола по вертикали, перфорации). Влияние нелинейности закона
фильтрации. D-фактор.
31. Расчёт параметров нестационарной однокомпонентной фильтрации нефти для
элемента пласта с вертикальной скважиной.
32. Расчёт параметров нестационарной однокомпонентной фильтрации нефти для
группы вертикальных скважин в однородном пласте.
33. Исследование нефтяных скважин на нестационарном режиме фильтрации.
Способы интерпретации кривых восстановления давления (КВД) на основе решения
обратных задач подземной гидромеханики.
34. Функция Л.С.Лейбензона. Аналогия между установившейся фильтрацией
идеального газа и несжимаемой жидкости.
35. Уравнение состояния идеального газа. Характеристики прямолинейнопараллельного и плоскорадиального установившихся фильтрационных потоков идеального
газа, их анализ. Индикаторная диаграмма газовой скважины.
36. Плоскорадиальный фильтрационный поток идеального газа по двучленному закону
фильтрации.
3
37. Уравнение состояния реального газа. Коэффициент сверхсжимаемости.
Плоскорадиальный фильтрационный поток реального газа: а) приток к совершенной
скважине по линейному и нелинейному законам фильтрации; б) приток к несовершенной
скважине.
38. Неустановившееся движение газа в пористой среде. Дифференциальное уравнение
Л.С.Лейбензона. Линеаризация уравнения Л.С.Лейбензона и его точное решение.
39. Аналогия между неустановившейся фильтрацией идеального газа и упругой
жидкости. Основная формула неустановившейся фильтрации идеального газа.
40. Принцип суперпозиции в задачах неустановившейся фильтрации идеального газа.
41. Решение задачи о притоке газа к скважине методом ПССС. Уравнение истощения
(материального баланса) газовой залежи.
Перечень вопросов для подготовки к экзамену (6 семестр)
1. Сущность «поршневого» вытеснения нефти водой. Кинематические условия на
подвижной границе раздела при взаимном вытеснении жидкостей.
2. Схема прямолинейно-параллельного «поршневого» вытеснения нефти водой.
Характеристики потока и их анализ.
3. Схема
плоскорадиального
«поршневого»
вытеснения
нефти
водой.
Характеристики потока и их анализ.
4. Сравнительный
анализ
характеристик
прямолинейно-параллельного
и
плоскорадиального «поршневого» вытеснения нефти водой.
5. Устойчивость движения границы раздела двух жидкостей (учет различия
вязкостей).
6. Устойчивость движения границы раздела двух жидкостей (учет различия
плотностей).
7. Конусообразование. Расчет предельного безводного дебита скважины. Влияние
анизотропии пласта на фильтрацию подошвенных вод.
8. Сущность «непоршневого» вытеснения нефти водой. Уравнение неразрывности
двухфазного течения. Уравнения движения.
9. Сущность «непоршневого» вытеснения нефти водой. Вывод уравнения
насыщенности.
10. Сущность «непоршневого» вытеснения нефти водой. Решение уравнения
насыщенности и его анализ.
11. Сущность «непоршневого» вытеснения нефти водой. «Скачок» насыщенности.
12. Расчет показателей разработки протяжённого элемента пласта на основе решения
Бакли-Леверетта.
13. Модель вытеснения Рапопорта-Лиса.
14. Сущность «непоршневого» вытеснения нефти водой. Обобщенный закон
фильтрации Дарси. Влияние смачиваемости породы на вид кривых ОФП.
15. Псевдоотносительные фазовые проницаемости.
4
16. Режим растворенного газа и его особенности. Закон Дарси, газовый фактор,
функция Христиановича. Кривые Викоффа-Ботсета и их анализ.
17. Способы определения функции Христиановича.
18. Приближение Вогеля. Композитная индикаторная диаграмма Вогеля.
Индикаторные кривые Фетковича. Результаты Вогеля с аналитической точки зрения.
19. Обобщённый закон Дарси трёхфазной фильтрации. Дифференциальные
уравнения трёхфазной фильтрации.
20. Модель Маскета-Мереса. Фильтрация многокомпонентных смесей с учётом
фазовых превращений.
21. Механизм химических методов увеличения нефтеотдачи пластов. Активные
примеси и их свойства. Уравнение баланса массы активной примеси.
22. Активные примеси и их свойства. Дифференциальные уравнения двухфазной
фильтрации с активной примесью.
23. Активные примеси и их свойства. Движение «скачков» насыщенности и
концентрации в случае сильной адсорбции примеси породой.
24. Активные примеси и их свойства. Движение «скачков» насыщенности и
концентрации в случае слабой адсорбции примеси породой.
25. Активные примеси и их свойства. Графоаналитическое решение уравнений
движения «скачков» насыщенности и концентрации.
26. Активные примеси и их свойства. Сравнительный анализ движения «скачков»
насыщенности и концентрации при сильной и слабой адсорбции примеси.
27. По какому принципу рассчитывается время формирования оторочки водного
раствора активной примеси?
28. Как влияет интенсивность адсорбции / десорбции на формирование оторочки
активной примеси?
29. Вывод дифференциального уравнения баланса массы активной примеси на стадии
формирования оторочки в элементе площадной системы разработки с центральной
нагнетательной скважиной.
30. Вывод дифференциального уравнения баланса массы активной примеси в
плоскорадиальном потоке жидкости на стадии проталкивания оторочки по пласту водой.
31. Вывод уравнения, описывающего распределение концентрации активной примеси
в плоскорадиальном потоке жидкости на стадии формирования оторочки.
32. Вывод уравнения, описывающего распределение концентрации активной примеси
в плоскорадиальном потоке жидкости на стадии проталкивания оторочки по пласту водой.
33. Сущность «непоршневого» вытеснения нефти водой. Функция Леверетта и ее
производная. Влияние соотношения вязкостей воды и нефти на эффективность заводнения.
34. Способы моделирования температурного поля пласта при нагнетании
теплоносителя. Определение температуры на забое нагнетательной скважины с учетом
потерь теплоты в окружающие породы. Расчет глубины прогрева пласта для линейного и
радиального типов течения по способу Ловерье.
5
35. Классификация неньютоновских жидкостей. Свойства и кривые течения вязкопластичных, дилатантных, псевдопластичных жидкостей.
36. Структурная организация и модели нефтяных дисперсных систем.
37. Особенности процесса структурообразования в нефти. Зависимость фильтрации
от насыщенности нефти парафином. Температура насыщения нефти парафином и способы ее
оценки.
38. Особенности процесса структурообразования в нефти. Нефтяные смолы и
асфальтены. Влияние асфальтено-смолистых компонентов на процесс кристаллизации
парафинов.
39. Кривые течения вязко-пластичной нефти, их анализ. Критические напряжения
сдвига. Факторы, влияющие на вязкость нефти с неразрушенной структурой.
40. Предельное динамическое напряжение сдвига (ПДНС) вязко-пластичной нефти.
Последовательность расчёта ПДНС.
41. Кривая зависимости скорости фильтрации вязко-пластичной нефти от градиента
давления. Критические градиенты давления. Градиент динамического давления сдвига
(ГДДС).
42. Модели фильтрации вязко-пластичной нефти.
43. Градиент динамического давления сдвига (ГДДС) вязко-пластичной нефти.
Последовательность расчёта ГДДС.
44. Определение положения и размеров зон проявления вязко-структурных свойств
нефти в пласте.
45. Характеристики плоскорадиального стационарного фильтрационного потока
жидкости с начальным (статическим) напряжением сдвига: распределение давления в пласте,
дебит скважины, учёт неоднородности пласта.
46. Нестационарное течение упругой вязко-пластичной жидкости с начальным
(статическим) напряжением сдвига в упругой пористой среде.
47. Вывод уравнения стационарного притока нелинейно-вязкопластичной жидкости к
скважине. Индикаторная диаграмма скважины при фильтрации неньютоновской нефти.
48. Исследование скважин при неустановившихся режимах фильтрации вязкопластичной нефти.
49. Влияние перерывов в фильтрации вязко-пластичной нефти на показатели
разработки. Тиксотропные свойства структурированных жидкостей.
50. Релаксационные свойства вязкоупругих систем и их влияние на процесс
фильтрации.
51. Учёт нестационарного поведения неньютоновских сред в рамках структурнокинетического подхода.
52. Модели фильтрации вязкоупругой («тяжёлой») нефти.
53. Неравновесные эффекты при фильтрации вязкоупругих систем.
54. Уравнение материального баланса для вязкоупругой («тяжёлой») нефти.
6
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Каневская Р.Д., Максимов В.М. Подземная
гидромеханика: Учебник для вузов. – М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований,
2005. – 496 с.
2. Алиев З.С., Бондаренко В.В. Исследование горизонтальных скважин: Учебное
пособие. – М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2004. – 300 с.
3. Дэйк Л.П. Практический инжиниринг резервуаров. - М.-Ижевск: Институт
компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. – 668 с.
4. Уолш М., Лейк Л. Первичные методы разработки месторождений углеводородов. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая
динамика», 2008. – 672 с.
5. Уиллхайт Г. Пол. Заводнение пластов. - М.-Ижевск: Институт компьютерных
исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009. – 788 с.
6. Подземная гидромеханика. Учеб пособ. / В.А.Ольховская; Самар. гос. техн. ун-т,
Самара, 2007. – 177 с.
7. Ольховская В.А. Подземная гидромеханика. Фильтрация неньютоновской нефти:
Учеб. пособ. – М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2011. – 224 с.
8. Кременецкий М.И., Ипатов А.И. Гидродинамические и промысловотехнологические исследования скважин: Учебное пособие. – М.: МАКС Пресс, 2008. – 476 с.
9. Использование моделей пониженной размерности в прикладных задачах
подземной гидромеханики: учеб. пособие / В.А.Ольховская. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т,
2011. – 105 с.
10. Дмитриев Н.М. Кадет В.В. Введение в подземную гидромеханику //Интерконтакт
Наука. 2003 Электронная нефтегазовая библиотека РГУ нефти и газа им. Губкина
11. Раинкина Л.Н. Гидромеханика., 2005//Электронная нефтегазовая библиотека
РГУ нефти и газа им. Губкина
Дополнительная литература
1. Лапук Б.Б. Теоретические основы разработки месторождений природных газов. - М.Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. – 296 с.
2. Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. – М.Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 416 с.
3. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных
пластах. - М.: Недра, 1984. - 207 с.
4. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Исследование нефтяных и газовых скважин и пластов.
– М.: Недра, 1984. – 269 с.
7
5. Вяхирев Р.И., Коротаев Ю.П. Теория и опыт разработки месторождений природных
газов. – М.: ОАО «Газпром», 1999. – 409 с.
6. Данилов В.Л., Кац Р.М. Гидродинамические расчеты взаимного вытеснения
жидкостей в пористой среде. - М.: Недра, 1980. - 264 с.
7. Желтов Ю.П. Механика нефтегазоносного пласта. – М.: Недра, 1975. – 216 с.
8. Закиров С.Н. Разработка газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных
месторождений. - М.: «Струна», 1998. - 628 с.
9. Закиров С.Н., Лапук Б.Б. Проектирование и разработка газовых месторождений. –
М.: Недра, 1974. – 376 с.
10. Каневская Р.Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов
разработки месторождений углеводородов. – М.-Ижевск, Институт компьютерных
исследований, 2003. – 140 с.
11. Мирзаджанзаде А.Х., Кузнецов О.Л., Басниев К.С., Алиев З.С. Основы технологии
добычи газа. – М.: ОАО «Издательство «Недра», 2003. – 880 с.
12. Многомерная и многокомпонентная фильтрация: Справ.пособие / С.Н.Закиров,
Б.Е.Сомов, В.Я.Гордон и др. - М.: Недра, 1988. - 335 с.
13. Наказная Л.Г. Фильтрация жидкости и газа в трещиноватых коллекторах. - М.:
Недра, 1972. - 184 с.
14. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. – М.: Недра, 1996. – 447 с.
15. Николаевский В.Н., Басниев К.С., Горбунов А.Т., Зотов Г.А. Механика насыщенных
пористых сред. – М.: Недра, 1970. – 336 с.
16. Розенберг М.Д., Кундин С.А. Многофазная многокомпонентная фильтрация при
добыче нефти и газа. – М.: Недра, 1976. – 335 с.
17. Тер-Саркисов Р.М. Разработка месторождений природных газов. – М.: Недра, 1999. –
660 с.
Методические указания и материалы
1. Исследование стационарного течения несжимаемой жидкости на насыпной модели
пласта: метод. указ. / Сост. В.А. Ольховская, В.Е. Ханжина. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т,
2012. – 25 с.
2. Изучение закономерностей фильтрации несжимаемой жидкости в пористой среде:
Метод. указ. к лабораторным работам. Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар. гос.
техн. ун-т, 2012. – 23 с.
3. Изучение закономерностей фильтрации идеального газа в пористой среде: Метод.
указ. к лабораторным работам. Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар. гос. техн. ун-т,
2012. – 23 с.
4. Изучение закономерностей фильтрации газированной жидкости в пористой среде.
Метод. указ. к лабораторной работе. Составители В.А. Ольховская, Н.Р. Сивков / Самара:
СамГТУ, 2012. – 19 с.
5. Пластовое давление и карты изобар в добыче нефти. Метод. указ. Составитель
Сивков Н.Р. / Самара: СамГТУ, 2010.
8
6. Исследование прямолинейно-параллельного «поршневого» вытеснения нефти водой.
Метод. указ. Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар. гос. техн. ун-т, кафедра
РиЭНиГМ, 2012.
7. Изучение совместной фильтрации двух несмешивающихся флюидов. Метод. указ.
Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар. гос. техн. ун-т, кафедра РиЭНиГМ, 2012.
8. Моделирование процесса извлечения нефти с использованием модифицированных
относительных проницаемостей. Метод. указ. Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар.
гос. техн. ун-т, кафедра РиЭНиГМ, 2012.
9. Исследование фильтрации водных растворов активных примесей. Метод. указ.
Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар. гос. техн. ун-т, кафедра РиЭНиГМ, 2012.
10. Плоскорадиальная фильтрация структурированной нефти. Определение положения и
размеров зон проявления вязко-структурных свойств нефти в процессе разработки пласта.
Метод. указ. Составитель В.А.Ольховская / Самара: Самар. гос. техн. ун-т, кафедра
РиЭНиГМ, 2012.
11. Расчет текущей нефтенасыщенности и удельных запасов нефти с использованием
гидродинамических характеристик. Метод. указ. Составитель В.А.Ольховская / Самара:
Самар. гос. техн. ун-т, кафедра РиЭНиГМ, 2012.