Morris Muskat - Morris Muskat

Morris Muskat
Morris Muskat.jpg
Morris Muskat
narozený(1906-04-21)21.dubna 1906
Riga, Ruská říše
Zemřel20. června 1998(1998-06-20) (ve věku 92)
Pasadena, Kalifornie
Národnostamerický
Známý jakoStanovení řídících rovnic pro vícefázové proudění v ropných nádržích
Vědecká kariéra
InstituceGulf Research & Development Company, Gulf Oil Corporation

Morris Muskat (21. dubna 1906 - 20. června 1998) byl Američan ropný inženýr. Muskat rafinovaný Darcyho rovnice pro jednofázový tok a díky této změně byl vhodný pro ropný průmysl. Na základě experimentálních výsledků, které vypracovali jeho kolegové, Muskat a Milan W. Meres také zobecnili Darcyho zákon, který pokrývá vícefázový tok vody, oleje a plynu v porézním médiu ropné nádrže. Zobecněná rovnice toku poskytuje analytický základ pro inženýrství zásobníků, které existuje dodnes.

Časný život a kariéra

Muskat se narodil v Riga, Ruská říše. Do Spojených států přišel se svou rodinou v roce 1911 a americkým občanem se stal v roce 1914. Muskat se zúčastnil Marietta College a Ohio State University, poté učil fyziku na Bowling Green University. Získal doktorát z fyziky z Kalifornský technologický institut v roce 1929.

Po absolvování CalTech nastoupil Muskat do společnosti Gulf Research & Development Company, kde nastoupil jako výzkumný inženýr a vypracoval se na vedoucího divize fyziky, kterou zastával až do roku 1951. Od roku 2010 si vzal pauzu Zálivu, během druhé světové války, sloužit jako vedoucí Akustické divize Laboratoř námořního arzenálu.

V roce 1951 se stal technickým koordinátorem výrobního oddělení, Gulf Oil Corporation v Pittsburgh, Pensylvánie. Dr. Muskat působil jako místopředseda ropné pobočky AIME (nyní Společnost ropných inženýrů ) v roce 1953. V roce 1961 byl povýšen na technického poradce výkonné skupiny v Gulf Oil, kterou zastával až do svého odchodu do důchodu v roce 1971.

Muskat získal mnoho vyznamenání, včetně Americký ropný institut Osvědčení o uznání (1965) a Special Scroll (1971), Společnost ropných inženýrů Cena Lestera C. Urena (1969), American Institute of Mining, Metalurgical, and Petroleum Engineers Medaile Lucase (1953) a čestné (doživotní) členství (1972), členství v National Academy of Engineering (1983) a CalTech's Alumni Distinguished Service Award (1987). Má také patnáct amerických patentů v různých oblastech vědy a techniky.

V pozdějších letech Muskat ustoupil od profesionálního života a přestěhoval se do Pasadena, Kalifornie, kde zemřel 20. června 1998 ve věku 92 let.

Výzkum a publikace

Muskat vylepšil původní verzi Darcyho rovnice pro tok jednofázové tekutiny (nebo homogenní tekutiny v terminologii Muskat) zavedením viskozity tekutiny do rovnice, jak již dříve zdůraznil Charles Sumner Slichter,[1][2] a nahrazení hydraulické hlavy tlakem a gravitační silou. Konstanta proporcionality porézního média (což byl v laboratorních experimentech jak nekonsolidovaný písek, tak konsolidovaný pískovec) se pomocí nové rafinované rovnice nazývá jednofázová propustnost nebo absolutní propustnost a nyní je čistou horninovou vlastností, protože viskozita kapaliny je explicitní v nové rovnici toku. Tlak a gravitační síla spojují rafinovanou rovnici se základními vlastnostmi fyziky, což vytváří spojení s kapilárním tlakem, a tedy Funkce Leverett J., přímé a zviditelní spojení s hustotou tekutin v nové rovnici. Na základě těchto zdokonalení společnost Muskat stanovila rafinovanou rovnici toku jednofázového toku tekutin, která je platná pro vodu, ropu a plyn, a je tedy vhodná pro použití v ropném průmyslu. Muskat a jeho kolegové novou rovnici ověřili experimenty.

Dalším problémem, kterému čelil Muskat a jeho kolegové, je to, že ropná nádrž má velké horizontální rozměry a jsou po ní rozmístěny produkční vrty. Kam bude proudit olej? Dnes technik nádrže použije numerickou simulaci nádrže k zodpovězení této otázky. Ve třicátých letech neexistovaly žádné počítače, takže Muskat přešel k experimentálním analogům proudění tekutin, jako je tok tepla a elektrický proud. Muskat znovu upřesnil Darcyho rovnici zevšeobecněním na tři rovnice pro tři prostorové dimenze, jak již dříve zdůraznil Philipp Forchheimer.[3] Jednofázová permeabilita byla zobecněna na tenzor 3x3, který je obvykle reprezentován diagonálním tenzorem, kde se vertikální permeabilita liší od dvou horizontálních permeabilit.

V roce 1937 Muskat publikoval Tok homogenních tekutin porézními médii. V této knize Muskat se zaměřil na tok jednofázové tekutiny v porézním médiu a jaký typ diferenciální rovnice lze použít k modelování tohoto chování toku. Velký důraz je kladen na diskusi o výsledcích experimentálních analogů, jako je tepelný tok a elektrický proud. Tato kniha také představuje experimentální nálezy jeho kolegů a odkazuje na ně.

Zásobník oleje má obvykle vodonosná vrstva pod olejovou nohou a někdy také nad plynovou nohou. Protože se ropa vyrábí z ropného ramene, voda a plyn proudí do této zóny, kde stále proudí nějaký olej. Provozující společnost může také vstřikovat vodu nebo plyn do olejové nádrže, aby zvýšila výtěžnost oleje. Rovnice pro dynamiku nádrže proto musí zahrnovat vícefázový tok vody, oleje a plynu. Vzhledem k tomu, že průtok vody zespodu a tok plynu zespodu olejového ramene bude místní směs kapalných fází obvykle pouze dvě fáze.

Muskat za pomoci geofyzika Milana W. Merese (1906-1963) analyzoval výsledky experimentů Ralpha Dewey Wyckoffa a Holbrooka Gorhama Botseta v ustáleném stavu a v experimentech s přechodným tokem.[4] Experimentální výsledky ukázaly, že tok směsi zaznamenal efektivní propustnost, která byla snížena ve srovnání s jednofázovou propustností. Snížená propustnost nelineárně korelovala s objemovým zlomkem druhé fáze a je označen redukční faktor (nebo funkce) relativní propustnost.[4] Formulace je založena na Muskatově teorii, že porézní médium má lokální strukturu makroskopické velikosti, která je definována nasycením nebo objemovými frakcemi kapalné směsi. Muskat zahrnoval nový parametr snižující propustnost do rafinovaných jednofázových tokových rovnic, a vytvořil tak novou diferenciální rovnici, která řídí tok vícefázových tekutin v porézním médiu. Experimentální nálezy Wyckoff a Botset a analyticko-teoretické poznatky Muskat a Meres byly publikovány jako dva koordinované články v roce 1936.

V roce 1949 Muskat publikoval Fyzikální principy těžby ropy, který ve srovnání se svou knihou z roku 1937 pokročil v oblasti dynamiky zásobníků a inženýrství zásobníků a poskytl analytický základ pro inženýrství zásobníků, který existuje dodnes.[5]

Viz také

Vybrané publikace

Knihy

  • Muskat, Morris (1937). Tok homogenních tekutin porézními médii. New York: McGraw-Hill. ISBN  978-0934634168.
  • Muskat, Morris (1949). Fyzikální principy těžby ropy. New York: McGraw-Hill. ISBN  978-0934634076.

Články

  • Muskat M. a Botset, H.G. 1931; Tok plynu porézními materiály; Článek publikovaný v J. Appl. Phys. sv. 1, č. 1, s. 27–47, 1931.
  • Wyckhoff R.D. a Botset H.G. a Muskat M. 1932; Průtok kapalin porézními médii působením gravitace; Článek publikovaný ve Fyzice sv. 3, č. 2, str. 90–113 (srpen 1932); Číslo OCLC 36593762.
  • Wyckoff R.D. a Botset H.G. a Muskat M. 1933; Mechanika porézního proudění aplikovaná na problémy se zaplavením vodou; Článek publikovaný v Transaction of the AIME 103 (1933), str. 219–249.
  • Wyckoff R.D. a Botset H.G. a Muskat M. a Reed D.W. 1934; Měření propustnosti porézních médií; Bulletin of the American Association of Petroleum Geologists vol. 18, č. 2, 1934.
  • Muskat M. 1934; Tok stlačitelných tekutin porézními médii a některé problémy při vedení tepla; Článek publikovaný v J. Appl. Phys. sv. 5, č. 3, s. 71–94, 1934.
  • Muskat M. a Wyckoff R.D. 1935; Přibližná teorie proudění vody při těžbě ropy; Článek publikovaný v Transaction of the AIME 114 (1935).
  • Muskat M. a Meres M.W. 1936; Tok heterogenních tekutin porézními médii; Článek publikovaný v J. Appl. Phys. 7, str. 346–363 (1936); https://dx.doi.org/10.1063/1.1745403
  • Muskat M. a Wyckoff R. D. a Botset H. G. a Meres M. W. 1937; Tok směsí plyn-kapalina přes písky; Publikováno v Transakce AIME 123 (1937), str. 69–96; ID dokumentu SPE-937069-G; https://dx.doi.org/10.2118/937069-G

Reference

  1. ^ Slichter C.S .; Teoretické zkoumání pohybu podzemních vod; US Geol. Surv. (1897-1898), 19. Ann. Zpráva část 2, str. 295-384.
  2. ^ Americký geologický průzkum; Pobočka podzemní vody (1899). Americký geologický průzkum. 19. výroční zpráva 1897-98, pt. 2. Washington D.C .: Národní vládní publikace. str. 295–384. OCLC  21271918.
  3. ^ Forchheimer P. 1914; Hydraulik; Kniha vydaná B.G. Teubner, Leipzig und Berlin, 1914, s. 437.
  4. ^ A b Wyckoff, R. D .; Botset, H. G. (1936). „Tok směsí plyn-kapalina nekonsolidovaným pískem“. Fyzika. 7 (9): 325. doi:10.1063/1.1745402. ISSN  0148-6349.
  5. ^ Barenblatt, G.I .; Patzek, T. W.; Silin, D.B. (2013). „Matematický model nerovnovážných účinků na výtlak vody a oleje“. SPE Journal. 8 (4): 409–416. doi:10.2118 / 87329-PA. ISSN  1086-055X.

externí odkazy