Hydrodynamics of Oil and Gas

از مدت‌ها پیش علاقه‌ای به جریان سیالات از طریق آب‌های نفوذپذیر وجود داشته است. به دام انداختن چینه شناسی نفت و گاز توسط تغییرات نفوذپذیری در یک سفره آب و مقدار هیدروکربن های به دام افتاده از نگرانی های اصلی صنعت نفت است. تغییرات عرض و هندسه آبخوان و موقعیت‌های موجود در آبخوان که در آن هیدروکربن‌ها می‌توانند توسط نیروهای هیدرودینامیکی به دام بیفتند، در تعیین شکل و در نتیجه حجم هیدروکربن‌ها کاملاً در هم تنیده شده‌اند. شاید کار مهم در این زمینه توسط مقاله مروری عظیم کینگ هابرت "به دام افتادن نفت تحت شرایط هیدرودینامیکی" منعکس شده باشد (Am. Assoc. Pet. Geol. Bull. 37(8), 1954-2026, 1953) که در آن طیف گسترده ای از اثرات، مانند مویینگی، شناوری، کشش سطحی، و شوری آب، به عنوان عوامل اساسی موثر در موقعیت و شکل دهی توده های هیدروکربنی در سفره های آب زیرزمینی فعال هیدرودینامی گنجانده شده است. در آن روزها، در حالی که فیزیک پایه به راحتی قابل درک بود، توسعه یک درک کمی دقیق از تأثیر متقابل عوامل مختلف در کنترل یا تعدیل اشکال هیدرودینامیکی به شدت توسط توانایی های رایانه محدود شد. در واقع، هاب برت در واقع مدل های فیزیکی را با استفاده از الکل و آب برای نشان دادن مفاهیم اولیه ساخت و از آنها عکس گرفت. درک رفتار هندسه‌های جریان از چنین آزمایش‌هایی دشوار است، زمانی که همه عوامل اجازه دارند به طور همزمان تغییر کنند.

There has long been interest in the flow of fluids through permeable aqui­ fers. Stratigraphic trapping of oil and gas by permeability changes in an aquifer and the amounts of hydrocarbons so trapped are major concerns to the oil industry. The variations of aquifer width and geometry and of the positions in an aquifer where hydrocarbons can be trapped by hydro­ dynamic forces are intimately intertwined in determining the shape, and thus the volume, of hydrocarbons. Perhaps the seminal work in this area is reflected by King Hubbert's massive review paper "Entrapment of Petroleum under Hydrodynamic Conditions" (Am. Assoc. Pet. Geol. Bull. 37(8), 1954-2026, 1953), in which a wide variety of effects, such as capillarity, buoyancy, surface tension, and salinity of water, are incorporated as basic factors influenc­ ing the positioning and shaping of hydrocarbon masses in hydrodynami­ cally active aquifers. In those days, while the basic physics could readily be appreciated, development of a detailed quantitative understanding of the interplay of the various factors in controlling or modulating hydro­ dynamic shapes was severely limited by computer abilities. Indeed, Hub­ bert actually constructed and photographed physical models, using alcohol and water, to illustrate basic concepts. It is difficult to obtain an appreciation of the behavior of flow geometries from such experiments when all factors are permitted to vary simultaneously.