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.

В монографии на основе физических и механических свойств геоматериалов сформулированы математические модели деформирования и разрушения горных массивов и пластов при добыче газа и нефти, при подземных взрывах и в ходе глубокого бурения, при вибровоздействии и землетрясениях.
Учтены эффекты дилатансионной трещиноватости, расслоенности земной коры, глубинных температур и давлений, нелинейной сейсмики, фазовых переходов, независимой кинематики блоков, тектонических процессов и тепло массопереноса.
Использованы оригинальные научные исследования и курсы лекций по подземной гидродинамики и геомеханике.
Для научных работанков по газонефтепромысловому делу, геологии и геофизике, бурению и экологии, взрыву и строительству.
Может служить учебным пособием для студентов и аспирантов.

Предлагаемая вниманию читателя книга представляет результат многолетних исследований автора о движении природных жидкостей и газов в пористой среде. Первое исследование, посвященное движению воды в пористой среде, принадлежит известному французскому инженеру Дарси и появилось в середине XIX столетия. Метод Дарси был затем применён к решению разнообразных гидротехнических задач.

После издания книги «Основы физики нефтяного пласта»  прошло 20 лет. За это время были выполнены многочисленные теоретические и экспериментальные исследования, посвященные изучению осадочных пород, содержащих нефть, газ и воду. Особенно большое развитие получили исследования свойств карбонатных пород в связи с тем, что за эти годы значительно увеличилось число разрабатываемых залежей нефти и газа, приуроченных к карбонатным коллекторам. Продолжалось дальнейшее изучение терригенных коллекторов, в результате которого наиболее детальное освещение получили структура поровых каналов, водонефтенасыщенность, нефтеотдача, а также связь этих параметров с другими физическими характери стиками гранулярных пород. Значительно продвинулись впереди исследования свойств терригенных и карбонатных пород геофизическими методами. Получены дополнительные данные о движении смешивающихся и несмешивающихся жидкостей в капиллярах, в реальных пористых средах и в моделях трещиноватых коллекторов. Существенно расширились представления о нефтях и о многофазных углеводородных системах в связи с разработкой газоконденсатных месторождений, а также с закачкой сжиженных газов и газов высокого давления в нефтяные залежи. Появились новые, более совершенные методы отбора проб и исследований пластовых .жидкостей. Накоплен богатый материал о химическом составе и физических свойствах глубинных вод нефтяных и газовых месторождений, имеющий большое научное и практическое значение. Особый интерес представляют результаты исследований в области естественного и искусственного тепловых режимов горных пород, чрезвычайно важные для выбора наиболее рациональной системы разработки нефтяных залежей и для изыскания способов увеличения нефтеотдачи. В отличие от исследований прошлых лет изучение поверхностно-молекулярных явлений в нефтяных залежах стало неотъемлемой частью решения гидродинамических задач по вытеснению нефти и газа из коллекторов различными агентами. Таким образом, за истекший период многие разделы физики осадочных пород получили дальнейшее развитие и более глубокое освещение. В последние годы в СССР и за рубежом вышло в свет несколько книг [7, 45, 202, 251], прямо или косвенно относящихся к физике нефтяного и газового пласта и к физике осадочных пород. Но они не охватывают некоторых важных разделов, получивших в последнее время широкое освещение. Это, конечно, не означает, что предлагаемая вниманию читателя книга претендует на исчерпывающую полноту освещения всех вопросов, относящихся к физике осадочных пород земной коры и содержащихся в них жидкостей и газов. Основное внимание здесь обращено на изложение вопросов, которые могут иметь определяющее значение в решении задач рационального использования полезных ископаемых.

Стремительный рост нефтяной и газовой промышленности в нашей стране связан не только с появлением новых районов добычи нефти и газа, но и с открытием новых типов месторождений, дальнейшим совершенствованием и расширением искусственного воздействия на пласты. Поэтому развитие добычи нефти и газа ставит перед наукой о нефтяных и газовых пластах новые задачи. Ввод в действие крупных нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири, на севере Европейской части СССР, в Туркмении и Казахстане требует создания эффективных методов разработки месторождений, содержащих одновременно нефть, газ и легкие углеводороды (конденсат) или высокопарафинистые и высоковязкие нефти. Широкое распространение заводнения нефтяных пластов, увеличение давления нагнетания воды в пласты, открытие залежей нефти и газа на больших глубинах приводят к необходимости дальнейшего изучения явлений деформации пород-коллекторов.

Физика пласта — наука, изучающая физические свойства пород нефтяных и газовых коллекторов; свойства пластовых жидкостей, газов и газоконденсатных смесей; методы их анализа, а также физические основы увеличения нефте- и газоотдачи пластов. В последние годы в Советском Союзе ни одно месторождение не начинают разрабатывать без детального изучения физических свойств пород пласта, пластовых жидкостей и газов — без этого нельзя осуществить научно обоснованную разработку месторождений нефти и газа. Эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсатных залежей связана с фильтрацией огромных масс жидкостей и газов в пористой среде к забоям скважин. От свойств пористых сред, пластовых жидкостей и газов зависят закономерности фильтрации нефти, газа и воды, дебиты скважин, продуктивность коллектора. По мере эксплуатации залежей условия залегания нефти, воды и газа в пласте изменяются. Это сопровождается значительными изменениями свойств пород, пластовых жидкостей, газов и газоконденсатных смесей. Поэтому эти свойства рассматриваются в динамике — в зависимости от изменения пластового давления, температуры и других условий в залежах. Важное место в курсе отводится физике и физико-химии вытеснения нефти и газа из пористых сред вытесняющими агентами. Эти материалы служат теоретической основой современных методов увеличения нефте- и газоотдачи пластов. В новом издании книги значительно расширены разделы, посвященные физике газов, газоконденсатных смесей и газовых коллекторов. Техника лабораторного анализа и аппаратура, используемая для определения свойств пород, пластовых жидкостей и газов, описаны схематично и лишь в объеме, какой, по мнению автора,необходим для пояснения основных положений теории анализа. Подробно техника лабораторных работ излагается в специальных практикумах.

Изложена гидродинамическая теория одно- и многофазной фильтрации жидкостей и газов в однородных и неоднородных пористых и трещиноватых средах. Рассмотрены задачи стационарной и нестационарной фильтрации и способы расчета интерференции скважин. Описаны гидродинамические методы повышения нефтегнзоотдачи. Неизотермическая фильтрация при тепловых методах воздействия на пласт и в естественных термобарических условиях. Для студентов нефтяных вузов и факультетов, обучающихся по специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений». Основоположниками отечественной школы теории фильтрации являются профессор Н.Е. Жуковский, академики Н.Н. Павловский, Л. С. Лейбензон. Исследования этих выдающихся ученых, их многочисленных учеников и последователей стали фундаментальной основой развития теории фильтрации в нашей стране. Н. Е. Жуковский (1847-1921 гг.) в 1889 г. опубликовал первую работу по теории фильтрации «Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод». Им впервые выведены общие дифференциальные уравнения теории фильтрации, показано, что напор как функция координат удовлетворяет уравнению Лапласа, указано на математическую аналогию теплопроводности и фильтрации. Им исследованы также вопросы капиллярного поднятия воды в пористой среде, решен ряд задач о притоке воды к скважинам. Н.Н. Павловскому (1884-1937 гг.) принадлежит определяющая роль в развитии теории фильтрации в гидротехническом направлении. В опубликованной монографии «Теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями и ее основные приложения» изложена разработанная им строгая математическая теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями. Им впервые многие задачи фильтрации воды были сформулированы как краевые задачи математической физики. Н.Н. Павловский впервые обосновал и прдложил применение метода электрогидродинамической аналогии (ЭГДА) для решения фильтрационных задач, что в последующем нашло широкое применение для решения задач фильтрации воды, нефти и газа в неоднородных коллекторах. Н. Н. Павловский впервые предложил использовать параметр Рейнольдса в качестве критерия существования закона Дерси, что имеет важное значение для исследования законов сопротивления при фильтрации. Фундаментальные результаты в развитии теории движения грунтовых вод получены академиком П. Я. Полубариновой-Кочиной. Л.С. Лейбензон (1879-1951 гг.)-основатель советской школы ученых и специалистов, занимающихся развитием теории фильтрации применительно к проблемам разработки нефтяных и газовых месторождений.

Настоящее учебное пособие составлено в соответствии С программой курса «Эксплуатация нефтяных скважин» для учащихся нефтяных техникумов. В нем отражены последние достижения в области развития и усовершенствования техники добычи нефти. Учебное пособие в первом разделе содержит расчетные и справочные материалы (формулы, номограммы, диаграммы, таблицы и др.), необходимые для решения задач по добыче нефти. В пособии приведены также некоторые материалы, формально не входящие в программу курса Эксплуатации нефтяных скважин (расчет насосных штанг, расчет уравновешивания станков-качалок, сбор и транспорт нефти и газа на промыслах и др.), но тесно связанные с вопросами добычи нефти и встречающиеся в комплексных задачах при курсовом и особенно при дипломном проектировании. Во втором разделе учебного пособия в качестве примеров приведено решение ряда типовых и более сложных задач. В книге применена общеупотребительная метрическая система единиц измерения. Для перевода внесистемных единиц измерения в международную систему СИ дана таблица в приложении.

Разработкой нефтяных месторождений называют осуществление научно обоснованного процесса извлечения из недр содержащихся в них углеводородов и сопутствующих им полезным ископаемых. Этот процесс включает разбуривапие месторождений и выработку запасов нефти и газа. Паука о разработке нефтяных месторождений относится к горным наукам. Горное дело — древнейший род занятий человека. Находить полезные ископаемые и пользоваться ими человек начал в каменном и бронзовом веках. Сами названия этих эпох в развитии человечества связаны с добычей и изготовлением орудий из камня и бронзы, т. е. с горным делом. В более позднее время (в конце XIX в.) для добычи нефти стали сооружать скважины. Первая скважина на территории нашей страны была пробурена ударным способом в 1864 г. в долине р. Кудако на Кубани русским предпринимателем А.П.Новосильцевым. В 1871 г. пробурили механическим способом скважину в Бакинском районе. С 70—80-х гг. XIX и особенно с начала XX в. быстро развивается механическое бурение скважин и происходит интенсивное увеличение добычи нефти в России. Однако, несмотря на бурный рост числа разведочных и добывающих нефть скважин и объема добычи нефти, выработка недр в начале XX в. осуществлялась путем нерегулируемой разработки месторождений на естественных режимах. В те годы еще не существовало научных основ добычи нефти, хотя над различными проблемами нефти, начиная с ее происхождения, геологии и разведки до транспорта, переработки и использования, работали многие крупнейшие ученые и инженеры России, в том числе Д.И.Менделеев, А.М.Бутлеров, И.М.Губкин, В.Г.Шухов. Даже в начале 20-х гг. XX в. не были известны или не использовались подавляющее большинство фундаментальных представлений о физике и механике нефтяных пластов и процессах извлечения из них нефти и газа. При этом основной закон фильтрации был открыт французским инженером Анри Дарси еще в 1856 г. при изучении движения воды в фильтрах водоочистных сооружений.