油水在多孔介质中的运动理论和实践

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出版者:
作者:Shen Pingping
出品人:
页数:181
译者:
出版时间:2004-7
价格:50.00元
装帧:
isbn号码:9787502143534
丛书系列:
图书标签:
  • 多孔介质
  • 油水两相流
  • 流体流动
  • 数值模拟
  • 岩石物理
  • 油藏工程
  • 地下水
  • 传质
  • 相渗
  • 毛细管力
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具体描述

Extract of Preface

For decades, natural or artificial waterflooding process has been the mostly applied technique worldwide in the recovery of oil and gas in porous media. In China, waterflooding process also has been employed for several decades to develop onshore oilfields, most of which is of continental sediments, and exhibits strong heterogeneities. At macroscopic scale, the heterogeneities are characterized vertically by multi-layered and multi-rhythmic (positive, negative or composite) as well as unevenly distributed reservoir formations, while heterogeneities of similar severity are presented in horizontal direction, where the distribution of physical properties are controlled by varieties of sedimentary facies. Moreover, considerable variation in the oil-water viscosity ratio exists in these fields. At microscopic scale, meanwhile, significant variations can be observed in many properties, such as the pore size and between oil and water, and the salinity of formation water. These macroscopic and microscopic factors make the oil-water flow complicated and lead to varieties of fluid flow characteristics in different reservoir formations. To understand and validate these fluid flow behaviors is undoubtedly important in the recovery of oil and gas in porous media.

For more than thirty year, I have been engaged in oil and gas development, primarily in the area of the theoretic research and field practice of oil and water flow.……

《油水在多孔介质中的运动:基础理论与前沿应用》 本书深入探讨了油水在多孔介质中复杂运动的科学原理,并将其理论知识与丰富的实践应用相结合,为读者提供了一套全面而系统的理解框架。本书聚焦于多孔介质这一关键载体,详细解析了油水两相流体在其内部渗透、流动、驱替以及相变等一系列基本过程。 理论基石: 在理论层面,本书首先系统梳理了多孔介质的微观结构特性,包括孔隙大小分布、连通性、孔喉形状以及岩石骨架的性质等,这些因素对流体流动行为具有决定性影响。接着,深入阐述了毛细管力、黏性力、惯性力以及有效应力等关键物理概念,并在此基础上详细介绍了Darcy定律及其适用范围,以及为描述非Darcy流动行为而发展的修正模型。 本书着重分析了油水两相在多孔介质中的流动机制。读者将了解到,相间界面张力、润湿性以及相对渗透率等参数如何影响油水的相对运动速度和分布状态。书中详细介绍了各种描述两相流动的数学模型,包括饱和度方程、达西-菲尔德方程组(Darcy-Feldman equations)以及更复杂的数值模拟方法,如有限差分法、有限元法和格子玻尔兹曼方法。通过对这些模型的介绍,读者能够掌握如何量化和预测油水在不同条件下的流动行为。 此外,本书还探讨了影响油水运动的多种因素,包括流体的物性参数(如黏度、密度、表面张力),驱动压力梯度,以及多孔介质的非均质性和各向异性。特别地,书中对多孔介质的毛管数、流体性质数以及其他无量纲参数在表征流动机理中的作用进行了深入分析。 实践之翼: 在理论武装的基础上,本书将目光投向了油水在多孔介质中运动的广泛实践应用。 石油工程领域是本书论述的重中之重。书中详尽分析了三次采油(Enhanced Oil Recovery, EOR)技术,如蒸汽驱、化学驱(聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱)、气体驱(CO2驱、氮气驱)以及微生物驱等。对于每一种EOR方法,本书都深入解析了其作用机理,即如何通过改变流体性质、界面性质或孔隙结构来提高原油采收率。例如,在蒸汽驱部分,会详细讲解蒸汽的传热传质过程,以及其如何降低原油黏度、提高原油流度。在化学驱部分,会探讨表面活性剂如何降低界面张力,聚合物如何提高注入液的黏度以改善波及效率,以及碱如何与原油酸性组分发生反应产生原位表面活性剂。 地下水科学与环境工程是本书另一重要应用方向。书中阐述了污染物在土壤和地下水中的迁移转化过程,以及修复技术(如抽出-处理、原地修复、生物修复)的原理。例如,对于油类污染物,会分析其在土壤中的吸附、挥发、降解以及在地下水中的溶解和对流扩散过程。书中还会介绍如何利用多孔介质流动理论来设计地下水修复方案,控制污染物羽流的扩散,以及评估修复效果。 其他相关领域也得到了体现。例如,在地热能开发中,书中会讨论热流体(如水或蒸汽)在岩石孔隙中的流动和热量传递问题。在二氧化碳地质储存(CCS)领域,本书会涉及CO2在地下储层中的注入、迁移和封存的机理,以及与地层水和岩石的相互作用。在农业灌溉与土壤水分运移方面,本书也会触及水分在土壤孔隙中的渗透、蒸发和蒸腾等过程。 前沿探索与展望: 为了体现学科的动态发展,本书的最后部分将目光投向了前沿研究和未来趋势。这包括纳米颗粒在强化采油中的作用,微观尺度下油水界面行为的精确描述,以及新兴的智能材料在多孔介质强化中的应用潜力。此外,对复杂地质条件(如裂缝-孔隙介质)下的油水流动行为,以及多物理场耦合(如热-力-化耦合)的模拟方法,也进行了探讨。 总而言之,《油水在多孔介质中的运动:基础理论与前沿应用》是一本集科学性、系统性和实用性于一体的专业著作,旨在为石油工程师、环境科学家、水文学家以及相关领域的研究人员和学生提供扎实的理论基础和广阔的实践视野,帮助他们解决实际工作中遇到的复杂问题,并推动相关学科的进步。

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读后感

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用户评价

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我曾有幸参加过一个关于油藏工程的研讨会,其中一位专家就曾提及,理解油水在多孔介质中的运动规律是油藏工程师的核心竞争力之一。这句话让我对这一领域产生了极大的兴趣,而这本书的出现,则是我系统学习的开端。我非常喜欢作者在书中对于“驱动力”和“阻力”的系统性阐述。他将导致油水运动的各种力,如重力、毛细力、黏性力,以及它们之间的相互作用,都做了非常清晰的梳理。同时,他也深入分析了多孔介质对流体运动产生的阻碍作用,包括孔隙结构的阻碍,以及流体间的相互阻碍。这种对“力”的深刻理解,为我分析油藏渗流提供了全新的视角。书中的案例分析也非常具有代表性,作者选取了不同类型的油藏,例如低渗透油藏、稠油油藏,并分析了在这些特殊条件下,油水运动规律的独特性。这让我明白,理论知识需要与实际情况相结合,才能发挥出最大的价值。我尤其对书中关于“强化采油”的章节印象深刻,它详细介绍了各种提高采油率的技术,如注水、注气、化学驱等,并从流体运动的理论角度解释了这些技术的机理。

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这本书的语言风格非常独特,它既有严谨的学术论文的精确性,又不失科普读物的可读性。作者在介绍复杂的数学模型时,总是会先用通俗易懂的语言解释模型背后的物理意义,然后再逐步引入公式。例如,在讲解扩散方程时,他会先从“味道分子在空气中扩散”的比喻入手,让我们直观理解扩散的本质,然后再给出偏微分方程。这种“先易后难,循序渐进”的教学方法,极大地减轻了我的学习压力。而且,作者在书中融入了大量的历史故事和科学家的轶事,让我在阅读理论知识的同时,也能感受到科学探索的趣味性和人文情怀。例如,在介绍Darcy定律的起源时,他详细讲述了Darcy为了测量巴黎市供水系统的流量而进行的实验,这让枯燥的定律变得生动起来。书中的插图也非常精美,很多插图都经过了精心设计,能够清晰地展示出复杂的物理过程,例如不同孔隙结构下的流体分布,以及油水界面在流动中的演变。我感觉作者是一位非常有经验的教育者,他知道如何才能让读者既学到知识,又能享受学习的过程。

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我一直对地下水的运动规律感到着迷,尤其是当油和水这两种性质迥异的流体同时存在于岩石的缝隙中时,那种复杂的相互作用更是充满了挑战。这本书的出现,恰好满足了我对这一领域深度探索的渴望。开篇就系统地梳理了多孔介质的几何特征,从孔隙度、渗透率到孔径分布,这些基础概念的阐述严谨而详尽,每一个定义都配有清晰的图示和数学模型,让我能够迅速建立起对微观介质结构的直观认识。随后,作者深入讲解了毛细管力在油水界面行为中的关键作用,用生动的语言和丰富的实验数据揭示了表面张力、接触角等因素如何影响着流体的迁移和分布。我特别喜欢作者在讲解浸润性时,通过类比不同材料在水中的表现,将抽象的物理概念具象化,极大地降低了理解门槛。此外,书中还引入了多种描述多孔介质渗透性的理论模型,并对比了它们的适用范围和优缺点,这对于选择合适的模型来分析实际问题至关重要。我感觉作者不仅仅是在介绍理论,更是在引导读者如何思考,如何从纷繁复杂的现象中抓住本质。这本书的章节设计也很有条理,从基础到进阶,层层递进,让我在学习过程中不会感到茫然。

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这本书的章节结构安排得非常有逻辑性,从最基础的概念入手,逐步深入到复杂的理论和应用。例如,在讲解“影响油水运动的因素”这一章节时,作者首先从流体本身的性质,如粘度、密度、表面张力入手,然后深入到多孔介质的结构特性,如孔隙度、渗透率、连通性,最后才讨论到外部因素,如压力梯度、温度等。这种由内而外的分析方法,让我能够系统地理解影响油水运动的各个方面。而且,作者在讲解每个概念时,都会给出明确的定义,并辅以相应的数学公式和图表。我特别喜欢作者在讲解“界面张力”时,通过一个非常形象的比喻,来解释为什么流体表面会存在一种“收缩”的趋势,从而产生界面张力。这种生动的讲解方式,让我能够轻松地理解抽象的物理概念。此外,书中还专门设置了一个章节,讲解了“油水在多孔介质中运动的数值模拟方法”,这对于我这种需要进行数值计算的研究生来说,无疑是一份宝贵的财富。作者详细介绍了有限元法、有限差分法等常用的数值模拟技术,并结合具体的算例,展示了如何利用这些方法来预测油水在复杂地层中的运动轨迹。

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我对这本书最深刻的印象,是它在宏观理论与微观机制之间的巧妙平衡。作者在探讨宏观现象,如油藏的采收率,油水界面的推进速度时,总是能够追溯到微观层面的物理机制,例如流体在孔隙中的润湿行为,以及孔隙网络的连通性。他运用了多种理论工具,从经典的连续介质力学,到统计物理和随机过程,来解释这些复杂的相互作用。我尤其欣赏他在“多相流渗流”这一章节中,对相对渗透率概念的深入分析。作者不仅给出了相对渗透率的定义和常用模型,还详细解释了相对渗透率曲线的形状与岩石微观结构、流体饱和度等因素之间的关系。他通过一系列的实验数据和模拟结果,直观地展示了在不同饱和度下,油相和水相的流动能力如何发生变化。这种对微观机制的深刻理解,对于我们优化开发方案,提高采收率至关重要。我感觉,这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养一种分析问题、解决问题的思维方式,这对于我们在实际工作中应对各种复杂情况非常有帮助。

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我最初是被这本书的书名所吸引,因为“油水在多孔介质中的运动”这个课题,一直是我心头萦绕的一个难题。而这本书,却以一种非常系统和全面的方式,将这个难题的各个方面都呈现了出来。我尤其喜欢作者在讲解“渗流理论”时,对Darcy定律的追溯和拓展。他不仅详细介绍了Darcy定律的提出背景和实验依据,还深入探讨了Darcy定律的局限性,以及后人如何对其进行修正和推广,以适应更复杂的情况。这让我明白,科学理论并非一成不变,而是在不断发展和完善的。书中对于“压力和饱和度的耦合关系”的讲解也给我留下了深刻的印象。作者通过一系列的数学模型和图表,清晰地展示了压力梯度如何驱动流体运动,以及流体的饱和度如何影响其渗透能力。这种对耦合关系的理解,对于进行油藏数值模拟至关重要。我感觉,这本书是一本“厚积薄发”的书,它融合了前人的智慧,也展现了作者自己深刻的见解。它不仅仅是一本技术手册,更是一部关于科学探索和知识传承的篇章。

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作为一名长期在科研一线工作的工程师,我深知理论与实践脱节的危害。而这本书,恰恰在理论构建与工程应用之间架起了一座坚实的桥梁。作者在阐述油水在多孔介质中运动的经典理论的同时,并没有回避实际工程中遇到的各种难题。例如,在讲解两相流渗流模型时,他不仅介绍了Darcy定律及其推广形式,还重点讨论了在非均质、各向异性多孔介质中的适用性,以及如何通过数值模拟来解决复杂地质条件下的流动问题。让我尤为赞赏的是,书中大量引用了实际油田开发、水库注水、地下水回灌等工程案例,并详细分析了模型如何指导这些实践,以及实践反馈如何促进理论的完善。这种“从实践中来,到实践中去”的研究方法,正是我们在工程领域最需要的。书中的图表丰富,很多图表都直接来源于实际数据,这使得理论分析更具说服力。此外,作者在探讨阻力系数、相对渗透率等关键参数时,也提供了多种经验公式和半经验公式,并分析了它们在不同条件下的准确性。这为我们进行工程估算和方案设计提供了宝贵的参考。

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这本书的阅读体验,与其说是阅读一本教材,不如说是在与一位经验丰富的导师进行一次深入的交流。作者在讲解过程中,总是会提出一些发人深省的问题,引导读者去思考,去探索。例如,在讨论“多孔介质的非均质性”时,他会问我们,如果我们知道一块岩石的平均渗透率,但不知道其内部结构的变化,我们会如何预测流体的运动?这个问题让我开始思考,宏观参数的局限性以及如何通过更精细的微观模型来弥补。书中对“油水界面动力学”的讲解更是让我耳目一新。他不仅仅是描述了界面的存在,更是深入分析了界面在流动中的演变,例如界面的变形、破裂,以及新的界面是如何产生的。这些微观层面的动力学过程,对于理解油藏的最终采收率有着至关重要的影响。我感觉,作者对这个领域有着近乎“艺术”的理解,他能够将复杂的物理过程描绘得如此生动和深入。这本书为我打开了一个全新的研究视野,让我对未来的工作充满了信心。

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我对这本书的理解,已经从最初的好奇,发展到一种深深的敬意。作者在书中展现出的,不仅仅是对多孔介质中油水运动规律的深刻洞察,更是一种对科学研究方法论的精湛运用。他反复强调了实验与理论的协同作用,并在多个章节中穿插了对经典实验的详细介绍,例如对多孔介质渗透性测量的早期实验,以及对毛细管现象的观察。这些实验不仅奠定了我们对该领域认识的基础,也为后续的理论发展提供了宝贵的依据。书中对不同实验技术和方法的介绍,也让我受益匪浅,例如对核磁共振技术在多孔介质可视化研究中的应用,以及对X射线成像技术在多相流研究中的作用。这些现代化的实验手段,为我们提供了前所未有的观测能力,能够更深入地揭示微观层面的物理过程。作者在分析数据时,也展现出了极强的批判性思维,他会引导读者去思考数据的局限性,以及模型在不同条件下的适用性。我感觉,这本书不仅仅是一本教科书,更是一本关于如何进行科学研究的指南,它教会我如何提出问题,如何设计实验,如何分析数据,以及如何构建理论。

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这本书的封面设计就透着一股沉稳和专业,深蓝色为主调,点缀着金色的油滴和水滴的抽象图形,隐约可见多孔介质的微观结构。翻开扉页,我立刻被序言里作者那股严谨的学术态度所吸引。他深情地回顾了自己在油水在多孔介质中运动研究领域几十年的探索历程,字里行间流露出对科学真理的不懈追求。我尤其欣赏他在序言中强调的,理论的生命力在于其指导实践的能力,而实践的突破也必然会反哺理论的革新。这种辩证统一的视角,为我阅读接下来的章节打下了坚实的基础。尤其让我印象深刻的是,作者在序言中引用了达芬奇关于流体运动的观察,虽然是古老的智慧,却和现代的多孔介质理论有着某种奇妙的契合,这让我对这本书的深度和广度充满了期待。我迫不及待地想知道,在作者精妙的理论框架下,如何解释那些看似复杂甚至违背直觉的油水界面行为。这本书的出版,对于我这样一名石油工程专业的学生来说,无疑是一份珍贵的礼物,它将引导我深入理解地下流动的奥秘,为未来的科研工作提供坚实的理论支撑和丰富的实践启示。我期待着书中对毛细现象、渗流规律、多相流阻力等核心概念的深入剖析,以及作者如何将其与实际的油气藏开发、地下水污染治理等工程问题联系起来。

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