Басниев К С : Нефтегазовая гидромеханика

Авторы: К. С. Басниев, Н. М. Дмитриев, Г. Д. Розенберг

Название: Нефтегазовая гидромеханика

Формат: PDF

Размер: 14, 7 Mb

Год издания: 2005

 

На базе основных представлений механики сплошной среды излагаются основы механики жидкости, газа и многофазных сред. Дан вывод законов сохранения в интегральном и дифференциальном виде, изложены элементы гидростатики, рассмотрены различные виды течения идеальных и вязких жидкостей, основные понятия теории турбулентности, теории размерностей и подобия. Рассмотрены вопросы установившегося и неустановившегося течения однофазных и многофазных сред в трубах, основы газовой динамики, теории движения неньютоновских жидкостей. Дана гидродинамическая теория фильтрации жидкостей и газов в однородных и неоднородных, изотропных и анизотропных средах.

Для студентов, обучающихся по направлению "Нефтегазовое дело" , аспирантов и преподавателей нефтяных вузов и факультетов, широкого круга научных работников и инженеров, работающих в нефтегазовой отрасли.

 

Содержание

Предисловие

Введение

Часть I. Основы механики сплошной среды

Глава I. Основные понятия механики сплошной среды

Введение

§ 1. Гипотеза сплошности

§ 2. Методы описания движения сплошной среды

§ 3. Локальная и субстанциональная производная

§ 4. Скалярные и векторные поля

§ 5. Силы и напряжения в сплошной среде. Тензор напряжений

Глава II. Законы сохранения. Интегральные и дифференциальные уравнения сплошной среды

§ 1. Интегральные характеристики сплошной среды и законы сохранения

§ 2. Дифференцирование по времени интеграла, взятого по подвижному объему

§ 3. Уравнение неразрывности (закон сохранения массы)

§ 4. Уравнения движения в напряжениях (закон сохранения количества движения)

§ 5. Закон сохранения момента количества движения. Закон парности касательных напряжений

§ 6. Закон сохранения энергии

§ 7. Теорема об изменении кинетической энергии

§ 8. Уравнение притока тепла

§ 9. Система уравнений движения сплошной среды

 

Глава III. Скорость деформации сплошной среды

§ 1. Скорость деформации малой частицы. Теорема Гельмгольца
§ 2. Тензор скоростей деформаций
§ 3. Физический смысл компонент тензора скоростей деформаций

§ 4. Тензорная поверхность симметричного тензора второго ранга

§ 5. Циркуляция скорости. Потенциальное движение жидкости

Глава IV. Жидкости

§ 1. Математическая модель идеальной жидкости

§ 2. Математическая модель идеальной несжимаемой жидкости

§ 3. Вязкая жидкость. Тензор напряжений в вязкой жидкости

§ 4. Уравнения движения вязкой жидкости

§ 5. Математическая модель вязкой несжимаемой жидкости

§ 6. Работа внутренних сил. Уравнение притока тепла

Глава V. Основы теории размерностей и подобия

§ 1. Системы единиц измерения. Размерность

§ 2. О формуле размерности

§ 3. Величины с независимыми размерностями

§ 4. П-теорема

§ 5. Подобие физических явлений, моделирование

§ 6. Параметры, определяющие класс явлений

§ 7. Примеры на применение П-теоремы

§ 8. Приведение уравнений к безразмерному виду

Часть II. Гидромеханика

Глава VI. Гидростатика

§ 1. Уравнения равновесия жидкости и газа

§ 2. Равновесие жидкости в поле силы тяжести

§ 3. Относительный покой жидкости

§ 4. Статическое давление жидкости на твердые поверхности

§ 5. Элементы теории плавания

Глава VII. Течение идеальной жидкости

§ 1. Уравнения Эйлера в форме Громеко-Ламба

§ 2. Интеграл Бернулли

§ 3. Частные виды интеграла Бернулли

§ 4. Простейшие примеры приложения интеграла Бернулли

§ 5. Интеграл Коши-Лагранжа

§ 6. Теорема Томсона

§ 7. Уравнение Гельмгольца

§ 8. Потенциальное течение несжимаемой жидкости

§ 9. Обтекание сферы

§ 10. Некоторые примеры применения закона сохранения количества движения

Глава VIII. Плоскопараллельное течение идеальной несжимаемой жидкости

§ 1. Комплексный потенциал течения

§ 2. Примеры плоскопараллельных потенциальных течений

§ 3. Конформное отображение потоков

§ 4. Преобразование Жуковского

§ 5. Обтекание профиля произвольной формы

§ 6. Силы, действующие на профиль при стационарном обтекании

Глава IX. Течение вязкой несжимаемой жидкости по призматическим трубам

§ 1. Уравнения прямолинейного движения вязкой несжимаемой жидкости по призматическим трубам

§ 2. Прямолинейное течение между двумя параллельными стенками

§ 3. Прямолинейное течение в осесимметричных трубах

§ 4. Уравнение установившегося кругового движения вязкой несжимаемой жидкости

§ 5. Течение между двумя вращающимися цилиндрами

Глава X. Турбулентное течение жидкости в трубах

§ 1. Опыты О. Рейнольдса

§ 2. Осреднение характеристик турбулентного течения

§ 3. Уравнение Рейнольдса

§ 4. Полуэмпирическая теория турбулентности Л. Прандтля

§ 5. Применение соображений теории размерностей к построению полуэмпирических теорий турбулентности

§ 6. Логарифмический закон распределения скоростей

§ 7. Экспериментальные исследования коэффициента гидравлического сопротивления

Глава XI. Гидравлический расчет трубопроводов

§ 1. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости

§ 2. Виды потерь напора

§ 3. Расчет простых трубопроводов

§ 4. Расчет сложных трубопроводов

§ 5. Трубопроводы, работающие под вакуумом

Глава XII. Истечение жидкости из отверстий и насадков

§ 1. Истечение из малого отверстия

§ 2. Истечение через насадки

§ 3. Истечение жидкости при переменном уровне

Глава XIII. Неустановившееся движение вязкой жидкости в трубах

§ 1. Уравнения неустановившегося движения жидкости по трубам 

§ 2. Уравнения неустановившегося движения слабосжимаемой жидкости по трубам

§ 3. Уравнения неустановившегося движения газа по трубам с малыми дозвуковыми скоростями

§ 4. Интегрирование уравнений неустановившегося движения жидкости и газа методом характеристик

§ 5. Интегрирование линеаризованных уравнений неустановившегося движения с помощью преобразования Лапласа

§ 6. Примеры расчета нестационарных процессов в трубах

§ 7. Гидравлический удар

§ 8. Влияние нестационарности течения на силу трения

Глава XIV. Ламинарный пограничный слой

§ 1. Уравнения пограничного слоя

§ 2. Задача Блазиуса

§ 3. Отрыв пограничного слоя

Глава XV. Одномерные течения газа

§ 1. Скорость звука

§ 2. Закон сохранения энергии

§ 3. Число Маха. Коэффициент скорости

§ 4. Связь между площадью живого сечения трубки тока и скоростью течения

§ 5. Истечение газа через сходящийся насадок

§ 6. Сопло Лаваля

§ 7 Газодинамические функции

§ 8. Ударные волны

§ 9. Расчет газового эжектора

§ 10. Установившееся движение газа в трубах

§ 11. Формула Шухова

Глава XVI. Ламинарное течение неньютоновских жидкостей

§ 1. Простой сдвиг

§ 2. Классификация неньютоновских жидкостей

§3. Вискозиметрия

§ 4. Течение жидкости по бесконечно длинной круглой трубе

§ 5. Вращательное течение жидкости в кольцевом зазоре

§ 6. Интегральный метод в вискозиметрии

§ 7. Коэффициент гидравлического сопротивления

§ 8. Дополнительные замечания о расчете течения неньютоновских жидкостей по трубам

Глава XVII. Двухфазное течение в трубах

§ 1. Уравнения законов сохранения

§ 2. Уравнения движения двухфазной смеси в трубах

§ 3. Преобразование уравнений движения двухфазной смеси в трубах345

§ 4. Режимы течения

§ 5. Свободный дебит газоконденсатной скважины

Часть III. Нефтегазовая подземная гидромеханика

Глава XVIII. Основные определения и понятия фильтрации жидкостей и газов. Опыт и закон Дарси

§ 1. Особенности движения флюидов в природных пластах

§ 2. Исходные модельные представления подземной гидромеханики жидкости и газа

§ 3. Фильтрационно-емкостные свойства пористых сред. Коэффициенты пористости и просветности. Удельная поверхность 

§ 4. Опыт и закон Дарси. Проницаемость. Понятие «истинной» средней скорости и скорости фильтрации

§ 5. Границы применимости закона Дарси. Анализ и интерпретация экспериментальных данных

§ 6. Нелинейные законы фильтрации

§ 7. Структурные модели пористых сред

§ 8. Закон Дарси для анизотропных сред

Глава XIX. Математические модели однофазной фильтрации

§ 1. Вводные замечания. Понятие о математической модели физического процесса

§ 2. Закон сохранения массы в пористой среде

§ 3. Дифференциальное уравнение движения флюида

§ 4. Замыкающие уравнения. Математические модели изотермической фильтрации

§ 5. Модель фильтрации несжимаемой вязкой жидкости по закону Дарси в недеформируемом пласте

§ 6. Модель фильтрации газа по закону Дарси. Функция Л. С. Лей-бензона

§ 7. Модели однофазной фильтрации в недеформируемом пласте при нелинейных законах фильтрации

§ 8. Зависимость параметров флюидов и пористой среды от давления

Глава XX. Одномерная установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости и газа в однородной пористой среде

§ 1. Схемы одномерных фильтрационных потоков

§ 2. Прямолинейно-параллельная фильтрация несжимаемой жидкости

§ 3. Плоскорадиальная фильтрация несжимаемой жидкости

§ 4. Радиально-сферическая фильтрация несжимаемой жидкости

§ 5. Аналогия между фильтрацией несжимаемой жидкости и газа 

§ 6. Фильтрационное одномерное течение совершенного газа 

§ 7. Фильтрационное плоскорадиальное течение реального газа по закону Дарси

§ 8. Плоскорадиальный фильтрационный поток несжимаемой жидкости и газа по двухчленному закону фильтрации

§ 9. Плоскорадиальный фильтрационный поток несжимаемой жидкости и газа по степенному закону фильтрации

Глава XXI. Одномерные фильтрационные потоки по закону Дарси несжимаемой жидкости и газа в неоднородных пластах

§ 1. Основные типы неоднородности пластов

§ 2. Прямолинейно-параллельный поток в слоисто-неоднородном пласте

§ 3. Прямолинейно-параллельный поток в зонально-неоднородном пласте

§ 4. О расчете пластов с непрерывной неоднородностью

§ 5. Плоскорадиальный поток в слоисто-неоднородном пласте

§ 6. Плоскорадиальный поток в зонально-неоднородном пласте

Глава XXII. Плоские установившиеся фильтрационные потоки

§ 1. Основные определения и понятия

§ 2. Потенциал точечного источника и стока на изотропной плоскости. Метод суперпозиции

§ 3. Приток жидкости к группе скважин в пласте с удаленным контуром питания

§ 4. Приток жидкости к скважине в пласте с прямолинейным контуром питания

§ 5. Приток жидкости к скважине в пласте вблизи прямолинейной непроницаемой границы

§ 6. Приток жидкости к скважине, эксцентрично расположенной в круговом пласте

§ 7. Об использовании метода суперпозиции при фильтрации газа

Глава XXIII. Неустановившееся движение упругой жидкости в упругом пласте

§ 1. Упругий режим пласта и его характерные особенности

§ 2. Подсчет упругого запаса жидкости в пласте

§ 3. Математическая модель неустановившейся фильтрации упругой жидкости в упругой пористой среде

§ 4. Вывод дифференциального уравнения фильтрации упругой жидкости в упругой пористой среде по закону Дарси

§ 5. Одномерные фильтрационные потоки упругой жидкости. Точные решения уравнения пьезопроводности. Основная формула теории упругого режима

Глава XXIV. Приближенные методы решения задач теории упругого режима

§ 1. Метод последовательной смены стационарных состояний

§ 2. Метод А. М. Пирвердяна

§ 3. Метод интегральных соотношений

§ 4. Метод «усреднения»

Приложение

Литература