Настоящая книга представляет первую научную монографию, в которой изложены теоретические основы рациональной разработки месторождений природных газов. Разработка залежей природных газов в нашей стране дело совер шенно новое. Опыта проектирования такой разработки у наших инженеров и геологов еще достаточно не накопилось. Вот почему необходимо всячески приветствовать и поддерживать научную теорию, позволяющую сделать это рационально, т. е. с наименьшими материальными затратами и с гарантией определенной добычи в течение известного числа лет. В основе теоретических исследований Б.Б.Лапука лежат общеизвестные законы изменения состояния газа и твердо установленный закон движения газа в пористой среде, проверенный на многочисленных экспериментах, проведенных в Советском Союзе. Я рассматриваю работу Б.Б.Лапука как крупное достижение нашей отечественной науки в области теории фильтрации. Благодаря установленному им важному фактору, что в случае радиальной фильтрации средневзвешенное по объему давление практически равно контурному давлению, до крайности упрощается трудное математическое исследование нелинейной задачи движения газа через пористую среду а. Автору удалось с помощью элементарного анализа исследовать и решить все основные задачи, возникающие при разработке оконтуренного газового месторождения в условиях газового режима. Вопрос о водонапорном режиме автором не рассматривается, но может быть исследован при помощи тех же методов. Книга изложена настолько просто и ясно, что она может быть прочтена всяким вдумчивым инженером и геологом, работающим в газовой промышленности. Работа состоит из XVI глав, из которых шестая глава, содержащая основное положение автора, является центральной. В ней автор доказывает основное положение, что в условиях радиального потока среднее давление с достаточной точностью может быть заменено в уравнениях фильтрации контурным давлением. Особенно важно отметить, что автор вводит в главе VII новое граничное условие постоянства скорости фильтрации в призабойной зоне. В остальных главах освещено очень подробно влияние разнообразных факторов, имеющих место при разработке газового месторождения. Автор уделяет значительное внимание роли турбулентного движения газа, которое может наблюдаться в призабойной зоне, и показывает, что, несмотря на небольшие размеры зоны турбулентности, влияние ее на дебит скважины весьма велико. Заслуживают внимания детальные исследования одноразмерного движения газа в пористой среде, что имеет практическое значение. Чрезвычайно ценным является то, что автор свои теоретические выводы подверг тщательному сравнению с экспериментальными данными и получил полное подтверждение своих теоретических выводов. Следует отметить, что автор не пожалел труда на доведение работы до такой степени числовой разработки, что ею можно воспользоваться при практическом проектировании рациональной разработки гаэовой залежи. Главы XIV и XV книги посвящены основным вопросам, возникающим при проектировании рациональной разработки нефтяных месторождений в условиях гравитационного режима и режима растворенного газа. Оказалось, что к решению этих задач можно приложить те же самые методы автора. Капитальная работа Б. Б. Лапука представляет ценный вклад в молодую науку о рациональной разработке газовых месторождений и принесет большую пользу нашему народному хозяйству.

Социалистическое развитие народного хозяйства СССР и перспективы дальнейшего роста нефтяной промышленности поставили перед научными и промышленными кадрами нефтяников задачу создания научных основ разработки нефтяных месторождений. Огромный опыт, накопленный предприятиями и обобщенный министерствами нефтяной промышленности, обеспечил успешное разрешение этой задачи. Публикуемый труд является завершением определенного этана развития советской научной мысли в области разработки нефтяных месторождений. Он подводит итог большим теоретическим исследованиям, проведенным по заданию промышленности в Московском ордена Трудового Красного Знамени нефтяном институте имени акад. И. М. Губкина в 1940—1947 гг. Непосредственная связь теории и практики, возможная лишь в условиях социалистического хозяйства, позволила всесторонне решать научные и прикладные задачи разработки нефтяных месторождений, проверяя и уточняя теоретические и методические положения в промысловой практике. Своеобразие публикуемого труда заключается в комплексном применении трех научных дисциплин — промысловой геологии, подземной гидродинамики и отраслевой экономики — к разработке такой единой целостной проблемы, как проблема рациональной эксплоатации нефтяного месторождения- В результате создается стройная теория разработки, основные контуры которой четко намечены в труде.

Увеличение потребности в энергии и связанные с этим экологические проблемы вызвали рост интереса к методам повышения нефтеотдачи пласта. Поэтому были проведены серьезные исследования, посвященные выяснению вклада этих методов в увеличение мировой добычи нефти. Сегодня термические методы увеличения нефтеотдачи, помимо методов заводнения, рассматриваются как единственная реализуемая на промышленном уровне альтернатива. К сожалению, термическим методам присущи определенные ограничения, препятствующие их широкому распространению.

Фазовые превращения систем природных углеводородов определяют массообменные процессы, протекающие при разработке и эксплуатации месторождений природных газов и нефтей. Знание закономерностей фазовых превращений, умение их прогно зировать и анализировать необходимо для квалифицированного подсчёта извлекаемых запасов, проектирования разработки залежей, промысловой обработки, заводской переработки и транспортировки добываемого сырья, развития методов повышения конденсато- и нефтеотдачи пластов. Методы прогнозирования и анализа фазовых превращений природных газов и нефтей базируются на комплексном использовании результатов промысловых измерений, лабораторных исследований и математического описания соответствующих процессов. Читатель получит полноценное представление о теоретических основах современных методов исследования фазовых превращений природных газов и нефтей. Научной основой изучения фазовых превращений флюидов является применение термодинамического метода. Термодинамический метод состоит в изучении свойств системы взаимодействующих тел на основе анализа первращений энергии в этой системе. Данный метод, в отличие от статистического, не связан с конкретными представлениями о внутреннем строении тел и характере движения образующих их частиц.

Книга содержит материалы специального научного симпозиума, посвященного геологии и генезису магматических рудных месторождений и происходившего в университете Стенфорда в США в 1966 г. В перевод включены те из них, которые представляются наиболее содержательными и интересными для геологов нашей страны. Читатели будут иметь возможность познакомиться с фактическими данными по важнейшим магматическим месторождениям и с представлениями исследователей о существенных сторонах процессов, определяющих условия формирования этих месторождений.

В книге освещаются месторождения знаменитого магматического комплекса Бушвельд в Южной Африке, месторождения хромитовых руд, титаномагнетитов и сульфидные магматические месторождения.

Наша страна располагает уникальными магматическими месторождениями, и информация о геологии и генезисе их классических зарубежных аналогов способна содействовать прогрессу в изучении и освоении этих исключительных природных образований. Книга представит несомненный интерес для геологов широкого профиля.

Рассмотрены результаты изучения подземного химического стока в горноскладчатом и плетформенном регионах. Проведен термодинамический анализ процессов взаимодействия между подземными водами и минеральным веществом горных пород, приводящих к переходу химических элементов из твердой в жидкую фазу. Рассмотрена подземная химическая денудация и ее роль как важнейшего энергетического фактора седименто-литогенеза. Показана возможность решения ряда практических вопросов: оценки скорости развития современного карстового процесса, определения   естественных  ресурсов  термоминеральных   вод,  охраны  окружающей среды.

Для широкого круга геологов — специалистов в областях геохимии, литологии, гидрогеологии и инженерной геологии.

Общепринята точка зрения, согласно которой неоднородность пористой среды оказывает существенное влияние на фильтрационные процессы. Известно также, что это влияние может не только в значительной степени определять количественные характеристики процесса фильтрации, но и менять в какой-то мере его «качество». Поэтому интерес к задачам о фильтрационных течениях в неоднородных средах постоянен на протяжении всей истории развития теории фильтрации. И хотя давно осознано, что естественные пористые среды обычно весьма неоднородны и структурно нерегулярны, тем не менее отсутствие адекватного аппарата на первых стадиях исследования приводило к анализу относительно простых ситуаций, когда принималось, что среды кусочно-однородные, областей сравнительно немного и они имеют простую форму. Такова, например, задача о течении в области с включением, проводимость которого отлична от проводимости области. Появление аналоговых вычислительных устройств, ЭВМ и развитие численных методов решения задач фильтрации позволили существенно увеличить возможности изучения течений в неоднородных средах. Прогресс в этом направлении при современных темпах роста вычислительных возможностей представляется в

перспективе нелимитированным, однако и здесь имеются принципиальные трудности, если ограничиться непосредственным расчетом течений в средах достаточно сложной структуры. Положение начинает существенно изменяться по мере того, как при исследовании фильтрации в неоднородных средах используются статистический подход и трактовка пористых сред и фильтрационных процессов как случайных полей [5, 29, 35, 36, 27, 30, 45]. Прежде всего статистическая интерпретация позволяет применять эффективные методы описания нерегулярных структур при помощи характеристик, аккумулирующих всю или наиболее важную информацию о полях, например функции распределения, моменты, спектры и т. д. Под решением гидродинамической задачи в этом случае понимается установление связи между характеристиками заданных и искомых полей. Конечно, статистическая интерпретация ставит совсем нетривиальные задачи определения статистических характеристик пористых сред, трактуемых как случайные поля. Возникают трудности интерпретации случайного решения, особенно в прикладных задачах. Эти вопросы, а также некоторые относительно простые задачи фильтрации в средах со случайными неоднородностями рассмотрены в работе [35]. Развитие исследований показало, что любые традиционные задачи гидродинамической теории фильтрации.

Течение жидкостей и газов через пористые или трещиноватые породы рассматривается в подземной гидравлике как изотермический процесс [28, 96, 104]. Во многих практических случаях постулирование постоянной температуры подземных потоков не приводит к серьезным последствиям. Это было показано в 1939 г. Б.Б.Лапуком [31,32], который впервые рассматривал подземное течение как дроссельный процесс. С тех пор, как вытекает из монографии А.Э.Шейдеггера [104], в которой освещаются материалы по проблеме течения в пористой среде за последнее двадцатилетие, температурные режимы потоков в пористой среде ни в Советском Союзе, ни за рубежом по существу не изучали. По мере развития техники глубинных измерений (в частности, с повышением точности и чувствительности глубинных дистанционных термометров) подземные температурные процессы оказались доступными для непосредственных наблюдений. Открылись реальные возможности для существенного расширения информации о процессах, происходящих в нефтяных и газовых месторождениях. Практика показала высокую разрешающую способность температурных кривых и в этой связи, естественно, возрос практический интерес к теории термодинамических явлений в условиях пористой среды. Первые температурные исследования земных недр проводились геофизиками и ограничивались изучением естественного теплового поля Земли. Итоги этих исследований излагаются во многих работах, например в монографиях В.Н.Дахнова и Д.И.Дьяконова [И], Д.И.Дьяконова [16], в более общем плане в монографии Б.Гутенберга [10] и др. Вопросам конвективного нагревания пористой среды уделялось относительно много внимания в последнее десятилетие в связи с разработкой различных методов теплового воздействия на пласт с целью повышения нефтеотдачи [69]. К первым теоретическим работам в этой области можно отнести работы И.А.Чарного [75], Э.Б.Чекалюка [82], Л.П.Рубинштейна [61] и др. Аналогичные задачи, связанные с охлаждением пласта при нагнетании воды в скважину,рассматривали Э.Б.Чекалюк [91], М.А.Пудовкин [60] и др.

По подземной газо-нефтяной гидродинамике — теории фильтрации нефти, газа и воды — быстро растущей и развивающейся дисциплине — существует обширная литература в виде все возрастающего количества журнальных статей и время от времени появляющихся отечественных и переводных монографий. Можно также указать периодические сборники трудов, выпускаемые многими нефтегазовыми научно-исследовательскими институтами и высшими учебными заведениями. Начиная с классических работ акад. Л. С. Лейбензона — основателя гидродинамической теории фильтрации нефти и газа, относящихся к 30-м годам нашего века, — к настоящему времени имеется большое количество работ, как обобщающих, так и посвященных отдельным вопросам и проблемам этой важной прикладной науки. Основной учебной литературой для нефтяных и нефтегазовых институтов являются книги В. Н. Щелкачева и Б. Б. Ланука «Подземная гидравлика» (Гостоптехиздат, 1949), И. А . Чарного «Основы подземной гидравлики» (Гостоптехиздат, 1956), А. М. Пирвердяна «Нефтяная подземная гидравлика» (Азнефтеиздат, Баку, 1956). а также более поздняя книга Г. Б. Пыхачева «Подземная гидравлика» (Гостоптехиздат, 1961). Для студентов тех университетов, где читаются специальные курсы по нефтяной подземной гидрогазодинамике с изложением разделов, требующих большей математической подготовки, нежели во втузах, подходящая учебная литература по этому предмету почти полностью отсутствует и студенты вынуждены обращаться к конспектам своих лекций и оригинальным работам. В связи с этим может оказаться полезным появление настоящей: книги, в основе которой лежат лекции, прочитанные автором для студентов и аспирантов механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова и МИНХ и ГП им. И. М. Губкина в период 1956—1959 гг., а также предыдущие книги автора «Подземная гидромеханика» (Гостехтеориздат, 1948), указанная выше «Основы подземной гидравлики» и изданный в 1960 г. в МИНХ и ГП краткий литографированный курс «Основы гидродинамической теории фильтрации нефти, газа и воды».

В книге в едином изложении даны исходные понятия и основные представления механики деформируемых пористых сред, используемые в нефтегазо-промысловом и в горном деле, а также в строительстве, акустике, химической промышленности и других областях техники, где приходится иметь дело с многофазными средами. Оригинальные результаты авторов дополнены подробным обзором  мировой   литературы.

Приводятся вывод фундаментальных уравнений движения, реологии и термодинамики многофазных сред. Рассмотрены особенности сейсмических и ударных волн в насыщенных жидкостью породах, механизм уплотнения (консолидации) земляных масс, механика квазистационарных процессов в нефтегазовом пласте. Проанализированы свойства горных пород и флюидов под давлением, даны уравнения упругого режима фильтрации нефти и газа и расчеты важнейших типов фильтрационных потоков. Уделено внимание учету аффектов трещиноватости, прогиба кровли пластов (нелокально-упругих эффектов), изменений проницаемости пласта, двучленного закона фильтрации и т. д. Предложены рекомендации но расшифровке наблюдений за установившимися и нестационарными режимами работы нефтяных и газовых скважин.

Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занимающихся механикой горных пород, нефтегазовых пластов и грунтов, расчетами взрывов в горных породах, сейсмикой и звуковым каротажем, исследованиями нефтяных и газовых скважин, проектированием разработки нефтегазовых месторождений, расчетами в строительном деле и химической технологии и  т. д.