油气层渗流力学

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出版者:石油大学出版社
作者:张建国
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2001-01-01
价格:19.5
装帧:平装
isbn号码:9787563611034
丛书系列:
图书标签:
  • 油气层渗流
  • 渗流力学
  • 油藏工程
  • 石油工程
  • 多相流
  • 数值模拟
  • 岩石物理
  • 储层评价
  • 油气开发
  • 非常规油气
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具体描述

《地下流体动力学:岩石介质中的多相流动与界面现象》 本书简介 本书聚焦于地下岩石介质内部流体运动的复杂性,深入剖析了在多孔和多裂隙结构中,不同相流体(如水、油、气)如何相互作用、如何受控于岩石骨架的物理特性,以及这些流动现象对资源勘探与环境保护所产生的深远影响。全书内容侧重于理论模型的构建、数值模拟方法的应用,以及对实际工程问题的解决思路。 第一部分:岩石骨架的微观结构与宏观渗透性 本部分是理解地下流体行为的基础。我们首先从岩石的孔隙结构入手,详细讨论了孔隙度、孔隙几何形态(如球形孔隙、不规则孔道)对流体流动的影响。不同于宏观尺度的均匀假设,本书强调了孔隙网络模型(Pore Network Models, PNM)在描述连通性、喉道尺寸分布和弯曲度方面的优势。 随后,深入探讨了渗透率的概念。渗透率不仅是描述流体通过岩石难易程度的参数,更是一个受岩石类型、有效应力、流体性质共同制约的复杂函数。我们详细阐述了达西定律的适用范围及其局限性,并引入了修正的达西定律来描述低速流动和高孔隙度介质中的非线性行为。特别地,书中详细分析了岩石的各向异性渗透性——在构造应力作用下,岩石内部裂缝的张开或闭合如何导致渗透率在不同方向上产生显著差异。我们还引入了孔隙结构的数字化表征方法,如X射线CT扫描和电子显微镜成像,以量化孔隙尺度的不均一性。 第二部分:多相流体的界面现象与毛细作用 地下环境很少是单一流体占主导的,油、水、气共存是常态。本部分的核心在于解析流体之间的界面行为。毛细现象是多相流动的关键驱动力之一,它决定了在特定压力梯度下,哪些流体能够被捕获或驱替。 书中详细介绍了润湿性理论,包括接触角、界面张力和毛细压力(Pc)的概念。我们系统梳理了Laplace-Young方程在描述弯月面形状中的应用,并阐述了毛管滞后效应(Hysteresis)——即流体在推进和撤退过程中,毛细压力表现出依赖于流动历史的现象。这对于理解油藏中残余油的分布至关重要。 此外,我们探讨了多孔介质中的夸张毛细作用,即在微小孔隙或裂隙中,液体可能在没有宏观压力梯度的情况下发生迁移。书中包含了描述多相流体饱和度分布的经典模型,如Brooks-Corey和van Genuchten模型,并讨论了如何通过实验数据(如毛细管压力曲线和相对渗透率曲线)来校准和验证这些模型。 第三部分:渗流过程的动力学与非线性方程组 本部分进入到描述流体运动的控制方程层面。我们将达西定律与质量守恒定律结合,推导出了非均质、非饱和多相流动的连续性方程。这套偏微分方程组(PDEs)构成了渗流理论的核心数学框架。 重点分析了流动的驱动力,包括粘性力、重力(浮力)和毛细力。书中详细讨论了在不同尺度下,这些力的相对重要性。例如,在小尺度(如微米级孔隙)中,毛细力占据主导;而在大尺度(如油藏工程)中,粘性力与重力的平衡决定了流体的宏观运移路径。 我们引入了流动稳定性分析的概念,探讨了在驱替过程中可能出现的指进现象(Fingering)——当一种流体驱替另一种流体时,由于粘度差异或毛细不稳定,驱替前缘可能发生不稳定的、指状的突进。书中分析了Saffman-Taylor不稳定性,并介绍了如何通过添加聚合物或表面活性剂来稳定界面,实现更均匀的驱替。 第四部分:数值模拟与工程应用 理论模型的求解往往需要依赖强大的数值方法。本书系统介绍了在岩石介质中求解渗流方程组的主要数值技术,包括有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)。重点讲解了如何处理多相流动的复杂性,特别是饱和度方程和压力方程的耦合求解策略,如隐式和显式时间步进方案的选择。 在工程应用方面,本书结合了实际案例,展示了如何将这些理论和模型应用于: 1. 地下水文与污染迁移: 模拟污染物在含水层中的扩散、对流和吸附过程,预测污染羽的长期演变,为污染场地修复提供科学依据。 2. 地热能开发: 评估地层热流体在复杂裂缝系统中的循环效率和热量损失机制。 3. 地下能源存储与封存: 分析二氧化碳(CO2)在深层地层中的注入、迁移和长期封存潜力,重点关注围岩的应力响应和封堵能力的评估。 本书旨在为地下流体力学、水文地质学、石油工程及环境工程等领域的科研人员和高级工程技术人员提供一套严谨、深入的理论基础和实用的分析工具。读者在阅读后,将能够独立建立和分析地下复杂流体运动的数学模型。

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读后感

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《油气层渗流力学》这本书,是一次将抽象的科学理论转化为生动图景的奇妙体验。我一直对地下世界充满好奇,而石油和天然气作为地球深藏的宝藏,它们的形成和开采过程对我而言一直充满了神秘感。这本书就像一把钥匙,为我打开了探索这个神秘世界的大门。我尤其欣赏作者在介绍“驱替”概念时的细致。在油气开采过程中,我们常常会通过向油藏中注入水或者气来“驱赶”原油,使其流动到井筒附近。但这个过程并非简单的“推挤”,而是涉及到流体界面张力、润湿性、孔隙通道的几何形状以及流体本身的粘度等多种因素的复杂相互作用。作者通过对这些因素的深入分析,让我理解了为什么选择不同的驱替介质(水或气)、注入方式(直线推进或波浪推进)会对最终的采收率产生如此大的影响。书中对于“采收率”的讨论,也让我对油气开发的目标有了更清晰的认识。它不仅仅是把地下的油气“挖”出来,更重要的是如何尽可能高效、经济地将油气从岩石中“驱赶”出来,从而最大化地利用这些宝贵的资源。这本书为我展示了,在看似简单的“开采”行为背后,蕴含着多么深刻的科学原理和工程智慧。它让我对能源的获取过程有了更深的理解和敬意。

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一本好的科学著作,往往能在看似晦涩的专业领域里,挖掘出引人入胜的故事,而《油气层渗流力学》恰恰是这样一本让我着迷的书。我一直对地下世界的奥秘充满好奇,尤其是在地球深处,石油和天然气是如何在高压环境下,在复杂的岩石孔隙中穿梭并被开采出来的,这个过程对我来说就像一个等待解开的谜团。翻开这本书,我首先被它严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。作者并没有直接抛出复杂的公式和理论,而是循序渐进地从最基础的物理概念讲起,比如流体在多孔介质中的流动原理,渗透率、孔隙度这些基本属性是如何影响流动的。阅读的过程,仿佛是走进了一个地下实验室,我能清晰地“看到”流体在岩石毛细管中的运动轨迹,感受到不同岩性对流动阻力的影响。作者巧妙地运用了大量的图示和实例,将抽象的数学模型具象化,让即使是初次接触这个领域的读者,也能迅速抓住核心概念。我特别欣赏的是,书中对于一些关键问题的探讨,比如如何准确描述非均质储层的渗流特性,以及如何模拟复杂的地质结构下的油气运移,这些都是现实油气勘探开发中面临的巨大挑战。作者通过对经典渗流理论的梳理,并结合现代数值模拟技术的发展,为我们展示了如何将理论应用于实践,如何通过科学的手段预测储层行为,优化开采方案。整本书读下来,我不仅对油气层渗流力学有了系统而深刻的认识,更重要的是,它激起了我对这个领域更深层次的探索欲望,仿佛打开了一扇通往更广阔知识海洋的大门。

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从一个普通读者的角度来看,《油气层渗流力学》这本书,提供了一个极其详尽且富有逻辑的关于“流动”的叙事。我一直对“流体”这个概念非常着迷,无论是我们呼吸的空气,还是生活中使用的水,亦或是那些深埋地下的石油和天然气,它们都遵循着一套共通的物理规律,但又在不同的环境下呈现出独特的行为。这本书将我的注意力聚焦到了“油气层”这个特殊的介质上。它不是一个简单的空腔,而是一个由无数细小的孔隙、通道和裂缝组成的复杂网络。作者在书中对“多孔介质”这个概念的引入,以及对孔隙结构(如孔隙度、喉道半径、连通性)的详细描述,让我对油气藏的物理基础有了全新的认识。我了解到,油气并不是像水龙头里流出的水那样,直接在管道中畅通无阻地流动,而是要在这样一个复杂的“迷宫”中,克服各种阻力,才能最终被开采出来。书中关于“束缚水”的讨论,尤其让我印象深刻。我之前可能从未想过,即使在油层中,也会有一定量的水被“束缚”在孔隙中,无法轻易被采出。作者通过对毛管力、界面张力等因素的分析,解释了束缚水的存在原理,以及它如何影响着油的流动和最终的采收率。这种对细节的深入挖掘,让我对油气开发过程的复杂性有了更深刻的理解,也对科学家和工程师们所付出的努力充满了敬意。

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对我而言,《油气层渗流力学》这本书,与其说是一本知识的载体,不如说是一种思想的启迪。它不仅仅在于传授专业知识,更在于培养一种对事物深入探究的精神。在阅读的过程中,我被书中对于“非均质性”和“各向异性”这两个概念的深入探讨所深深吸引。在我过去的认知里,岩石总是被想象成一种相对均匀的介质,但这本书却揭示了地下油气藏的复杂性和多样性。作者通过大量的图表和数据分析,展示了不同地质时期、不同沉积环境形成的岩石,其孔隙结构、渗透率分布都可能存在巨大的差异。这种非均质性,就像是给油气流动设置了无数的“迷宫”和“捷径”,使得流体在地层中的流动路径变得异常复杂。更令我印象深刻的是,书中关于“裂缝性储层”的渗流分析。在许多情况下,油气不仅仅是在岩石的孔隙中流动,更是沿着岩石中的微小裂缝进行运移。作者对裂缝的几何特征、连通性以及裂缝对整体渗流的影响进行了详细的阐述,这让我认识到,在评估和开发裂缝性油藏时,仅仅依靠宏观的孔隙度数据是远远不够的。我还需要理解裂缝的分布规律和对流体流动的贡献。这种对细节的关注,以及对复杂现象的精妙解释,让我对科学研究的严谨性和深度有了更深的体会。这本书让我意识到,即使是看似简单的“流动”,在地下油气层这样一个复杂的体系中,也蕴含着无穷的奥秘。

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在我看来,《油气层渗流力学》这本书最大的亮点之一,在于它将复杂的流体力学和多孔介质物理学概念,以一种相对易于理解的方式呈现出来。我虽然不是专业的石油工程师,但对地球科学和工程技术一直抱有浓厚的兴趣,所以选择阅读这本书,是希望能对油气能源的勘探开发有一个更宏观的认识。一开始,我确实有些担心书中会出现太多难以理解的数学公式和物理概念,但事实证明我的担忧是多余的。作者在介绍每一个概念时,都辅以清晰的定义和生动的比喻。比如,在解释“渗透率”这个核心概念时,作者就将其类比为“岩石的通透性”,就像一块海绵的吸水能力一样,渗透率越高,流体在其中越容易流动。这种类比不仅降低了理解门槛,也让我能迅速抓住概念的本质。书中对“孔隙度”和“渗透率”之间关系的探讨,更是让我大开眼界,原来储层的孔隙度并不总是与渗透率成正比,这其中涉及到许多复杂的物理机制,比如孔隙的连通性、喉道的形态等等。通过阅读,我了解到这些微观的岩石结构特征,是如何深刻影响着宏观的流体流动行为。此外,书中对于毛管力、扩散等概念的讲解,也让我对流体在储层中的“攀爬”和“扩散”有了更直观的认识。整体而言,这本书为我提供了一个扎实的基础,让我能够更好地理解油气藏的形成、分布以及开采过程中的一系列物理化学现象。

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《油气层渗流力学》这本书,是一次穿越时空的旅程,它让我得以窥见地球深处那些无声的“河流”。我一直觉得,石油和天然气作为地球赋予我们的宝贵财富,它们能够从遥远的地下被开采出来,背后一定隐藏着一套极其精妙的物理规律。这本书正是解开这些规律的钥匙。我特别喜欢书中对于“毛管力”和“润湿性”的阐述。这些概念可能听起来有些抽象,但在作者的笔下,却变得生动而具体。我了解到,在岩石的微小孔隙中,流体之间以及流体与岩石表面之间存在着一种“粘附力”,这就是毛管力。而岩石对于不同流体(如油、水)的“亲近程度”,也就是润湿性,更是直接影响着流体在孔隙中的分布和流动行为。例如,如果岩石更倾向于被水润湿,那么在油水混合流动时,水就会优先占据岩石表面的孔隙,而油则会被“挤”到孔隙的中心,这就会影响油的流动能力,也解释了为何在某些油藏中,即使有大量的油存在,但油的采收率却不高。作者通过大量的实验数据和理论推导,为我们揭示了这些微观层面的相互作用,如何最终影响着宏观的油气生产。我感觉自己仿佛置身于一个微观的岩石世界,亲眼见证着油滴和水滴在孔隙中的“舞动”,以及它们之间复杂的相互作用。这本书的价值,不仅在于它所传授的知识,更在于它所激发的想象力和对未知世界的探索热情。

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作为一名长期在工程一线工作的技术人员,《油气层渗流力学》这本书给我的感觉,与其说是一本教科书,不如说是一位经验丰富的导师在循循善诱。我最看重的是它在理论深度和实用性之间的平衡。很多专业书籍可能过于偏重理论的推导,读起来枯燥且难以与实际工作联系起来,但这本书却不然。它在讲解渗流基本原理的同时,非常注重这些原理在实际油气藏开发中的应用。例如,书中关于多相流渗流的章节,详细阐述了油、气、水在储层中相互作用的复杂机制,以及如何通过数学模型来描述这些相互作用。这对于我们理解和解决开发过程中的一些棘手问题,比如产量递减、水侵、气顶等,提供了非常有力的理论支持。我尤其喜欢书中对不同渗流模型(如达西渗流、非达西渗流)的对比分析,以及它们各自的适用条件和局限性。这让我能够更准确地选择适合特定储层情况的分析方法。此外,书中还涉及了许多重要的工程参数的计算方法和影响因素,比如相对渗透率、束缚水饱和度等等,这些都是我们在进行油藏数值模拟和生产预测时不可或缺的基础数据。作者在讲解这些内容时,往往会穿插一些案例分析,将理论知识与实际工程问题相结合,使得学习过程更加生动和有效。我感觉自己不仅是在学习理论,更是在学习一种解决问题的思路和方法。

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《油气层渗流力学》这本书,给我的感觉就像是一部关于“地下能量流动”的编年史,它记录了流体在地层中的每一次“迁徙”和“争夺”。我一直对地质学和石油工程领域抱有浓厚的好奇心,而这本书无疑满足了我对这些领域探索的渴望。我尤其欣赏作者在阐述“渗流机理”时所展现出的循序渐进的风格。从最基础的流体性质,比如粘度、密度,到岩石的渗透率、孔隙度,再到流体与岩石之间的相互作用,作者一步步地构建起一个完整的理论框架。让我印象深刻的是,书中对“非达西渗流”的讨论,它打破了我原有的“流体在多孔介质中总是遵循达西定律”的简单认知。作者指出,在某些极端条件下,比如高速流动或者高粘度流体通过低渗透性介质时,传统的达西定律可能不再适用,需要引入更复杂的数学模型来描述。这让我意识到,科学研究的进步,往往就是不断挑战和修正原有理论的过程。此外,书中关于“储层评价”和“采油方法”的联系,也让我对油气工程的实际应用有了更直观的理解。我了解到,对储层渗流特性的准确评估,是选择何种采油方法、如何优化生产参数的关键。这本书为我揭示了,从地下的油气聚集,到最终的能量输送,每一个环节都充满了科学的智慧和严谨的计算。

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《油气层渗流力学》这本书,为我打开了一个全新的视角,去审视那些我们日常生活中习以为常却又至关重要的能源——石油和天然气。我常常想象,在遥远的地下深处,那些黑色的油花和无色的气泡,是如何在数亿年的地质变迁中,被封存在那些看似坚硬的岩石之中,又是如何在高压力的作用下,如同拥有生命一般,在岩石的细微孔隙和裂缝中流动。这本书就像一位向导,带领我深入到这个微观而又宏大的世界。我尤其赞赏作者在介绍“渗流”这个核心概念时,所展现出的耐心和细致。从最基础的分子运动,到宏观的流体宏观运动规律,作者层层剥离,深入浅出。书中对于“达西定律”的介绍,让我理解了流体在多孔介质中流动的基本规律,以及压力梯度、渗透率和流体粘度这些关键因素是如何相互作用的。更让我感到惊喜的是,书中并没有止步于理论的陈述,而是将这些理论与实际的油气开采联系起来。例如,作者在讲解“油水相对渗透率”时,就深入分析了油水在多孔介质中竞争流动时,各自的流动能力是如何随着饱和度的变化而变化的,以及这对油气采收率有什么直接影响。这种理论与实践的结合,让我能更深刻地理解为何在油田开发中,我们需要不断调整注水或者排水的策略。阅读这本书,让我对“地下流动”这一概念有了全新的认识,它不再是模糊的想象,而是可以通过严谨的科学原理来解释和预测的。

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在我看来,《油气层渗流力学》这本书,不仅仅是一本关于石油和天然气流动规律的专业著作,更像是一次深入了解地球内部运作机制的探险记。我一直对地球科学的魅力充满向往,尤其是在能源勘探开发这个充满挑战的领域。这本书为我提供了一个极其专业的视角,让我能够更深入地理解油气是如何在复杂的地质环境中运动并最终被人类获取的。我非常喜欢书中关于“井筒流”的讲解。我之前可能只知道钻井,但并不知道井筒内流体流动也是一个复杂的课题。作者详细阐述了流体在井筒中的压力分布、流速变化以及可能出现的各种现象,比如“节流效应”和“气液两相流”。这些内容让我对油气从地下流向地面的过程有了更全面的认识。同时,书中也提到了“试井分析”这一重要的油藏评价技术。我了解到,通过对油井产量和压力的动态监测,可以反推出油藏的渗流参数,比如渗透率、产能等。这种“间接观测”的方式,让我对科学研究的智慧和方法论有了更深的敬佩。作者在介绍这些技术时,往往会结合实际的工程案例,将理论知识与工程实践紧密地联系起来,使得学习过程既严谨又生动。这本书为我揭示了油气勘探开发过程中,那些隐藏在地下的复杂物理过程,以及科学家和工程师们如何运用智慧和知识去理解和驾驭它们。

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