آدرس ایمیل:

M.torkaman@scu.ac.ir

مرتبة علمی:  استادیار

نام و نام خانوادگی استاد:  محمد ترکمان

نیمسال تحصیلی:  دوم

گروه: مهندسی شیمی

دانشکده: مهندسی

تعداد واحد: 3

نام درس:  پدیده انتقال در محیط متخلخل

 دورة تحصیلی: کارشناسی ارشد

جایگاه درس در برنامه درسی دوره:

درس پدیده انتقال در محیط متخلخل یکی از دروس انتخابی کارشناسی ارشد مهندسی نفت گرایش حفاری است. این درس با بهره­ گیری از دروس اصلی مهندسی نفت در مقطع کارشناسی به بررسی میکروسکوپیک  و ماکروسکوپیک جریان تک فازی و چندفازی در مخازن نفتی و گازی می پردازد.

هدف کلی:

هدف اصلی این درس آشنایی با پدیده های انتقال شامل انتقال مومنتوم،  انتقال حرارت و  انتقال جرم در محیطهای متخلخل و معادلات حاکم بر آن هاست بگونه ای که دانشجویان بتوانند با بکارگیری این معادلات، توزیع فشار، دما و غلظت را بدست آورند. از دیگر اهداف این دوره درک کامل خصوصیات فیزیکی محیط متخلخل و سیالات موجود در آن است که از این طریق مکانیزم هایی که جریان سیال را در محیط متخلخل هدایت می کنند به درستی شناخته خواهند شد. بنابراین از دانشجویان حفاری انتظار می رود با استفاده از مطالب فراگرفته حرکت سیال  حفاری در دهانه چاه را مورد تحلیل و بررسی قرار داده و راهکارهای متناسب جهت حل مشکلات بوجود آمده را ارائه نمایند.

اهداف یادگیری:

دانشجویان پس از اتمام این دوره باید موارد زیر را فراگرفته باشند:

• مفاهیم و تعاریف اساسی محیطهای متخلخل
• مکانیزم های آشام و تخلیه و نقش آن ها در بحث حرکت سیال
• حرکت تک فازی (معادله پیوستگی - معادله دارسی)
• حرکت دوفازی (ترشوندگی-تراوایی نسبی-فشار موئینگی)
• مدلهای مربوط به محیطهای متخلخل (Bundle of tubes – pore network modeling)
• اشباع باقیمانده و مکانیزم های به تله افتادن سیالات
• نیروهای حاکم بر حرکت سیال و گروههای بدون بعد، مشابه سازی فیزیکی و ریاضی حرکت سیال
• حرکت سیالات غیرنیوتنی در محیط متخلخل
• پراکندگی و نفوذ در محیط متخلخل
• تعیین توزیع فشار در محیط متخلخل با استفاده از معادله مومنتوم
• تعیین توزیع دما در محیط متخلخل با بکارگیری معادله انرژی
• تعیین توزیع غلظت در محیط متخلخل با  بکارگیری معادله پیوستگی 

رفتار ورودی:

دانشجو باید بر دروس کارشناسی مهندسی نفت شامل خواص سنگهای مخزن، خواص سیالات مخزن و کاربرد ریاضیات در مهندسی نفت تسلط داشته باشد بطوریکه با مفاهیم محیط متخلخل و مدلسازی  ریاضی آشنایی کافی داشته باشد.

مواد و امکانات آموزشی:

1. پاورپوینت و ویدئو پروژگتور

2. نرم افزار  MATLAB

3. نرم افزارهای  Eclipse و CMG

روش تدریس:

در این درس سعی می­شود با پرسش و پاسخ به منظور ایجاد تعامل در کلاس مفاهیم پایه ­ای تدریس شوند. در ادامه با ارائه مسائل کاربردی  و مشارکت دادن دانشجویان تلاش می­شود که دانش تئوری آن­ها در حل مسائل سنجیده شده و نقاط ضعف موجود برطرف گردند. علاوه بر این سعی می شود هرجلسه یکی از مباحث چالشی تدریس شده به یکی از دانشجویان سپرده شود که هفته آینده با جزئیات موضوع  مطرح شده را برای همکلاسی های خود ارائه نماید.

وظایف دانشجو:

• حضور مستمر و فعال در کلاس
• انجام تکالیف تعیین شده و تحویل آن­ها در بازه زمانی مشخص
• انجام پروژه  شامل گزارش کتبی و ارائه آن در کلاس
• شرکت در ارزشیابی­ های مشخص شده

شیوه آزمون و ارزیابی:

کوییزها و تکالیف: 1 نمره

پروژه: 3 نمره

امتحان میان­ترم: 6 نمره

امتحان پایان­ترم: 10 نمره

منابع درس:

• R. E. Collins, "Flow of Fluids Through Porous Materials", PennWell Publishing Company, 1961.
• F. A. L. Dullien, "Porous Media-Fluid Transport & Pore Structure", Academic Press, 1992.
• Z. E. Heinemann, "Fluid Flow In Porous Media", Volume 1, Textbook Series, 2005.
• Bear, J., "Dynamics of Fluids in Porous Media", Dover Publications, 1972.
• M. K. Das, P. P. Mukherjee, K. Muralidhar, "Modeling Transport Phenomena in Porous Media with Applications", Springer, 2018.
• R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, "Transport Phenomena", 2^nd Edition, John Wiley & Sons, 2002.

هفتة یکم

(22/06/99 تا 28/06/99)

Porosity 

• General Aspects and Definition
• Determination of Porosity
• Compaction
• Classification of Porosity

هفتة دوم

(29/06/99 تا 04/07/99)

Specific surface area

• Definition
• Measurement of  Specific surface area

Saturation

هفتة سوم

(05/07/99 تا 11/07/99)

Wettability

• Classification of Reservoir Rocks based on Wettability
• Measurement of Wettability
• Contact Angle Measurement
• Amott Method
• USBM Wettability Index

هفتة چهارم

(12/07/99 تا 18/07/99)

Capillary Pressure

• Definition
• Measurement of Capillary Pressure in a Porous Medium
• Method of Centrifuge
• Mercury Injection (Purcell Method)
• Conversion of Laboratory Data

هفتة پنجم

(19/07/99 تا 25/07/99)

The Leverett Function

Pore Size Distribution

Vertical Equilibrium

هفتة ششم

(26/07/99 تا 02/08/99)

Permeability

• Darcy’s Law
• Definition and Units of Permeability
• Measurements of Permeability
• Klinkenberg Effect
• Analogies between the Laws of Darcy, Ohm and Fourier
• Filtration Velocity
• Quadratic Equation of Filtration

هفتة هفتم

(03/08/99 تا 09/08/99)

Relative Permeabilities

• Definition of Relative Permeability
• Definitions of End-Point Saturations
• Relative Permeability Measurements
• The HASSLER method
• PENN-STATE-Method
• Welge-Method
• Saturation Distribution and Relative Permeability

هفتة هشتم

(10/08/99 تا 16/08/98)

Solutions of the Single-Phase Equation of Filtration

Steady State Filtration

• Steady State Filtration of Low Compressibility Fluid
• Steady State Filtration in a Radial System
• Steady State Gas Filtration

Non-Steady State Filtration in Infinite Acting Systems

• Radial Systems with Constant Production Rate
• Properties of the Ei-Function
• Pressure Drop in Space and Time
• The Spatial Distribution of Flow

هفتة نهم

(17/08/99 تا 23/08/99)

Solutions of the Single-Phase Equation of Filtration

• Steady State Filtration of Low Compressibility Fluid
• Dimensionless Variables
• The Infinite Radial System with Constant Pressure at the Interior Boundary
• Non-Steady State Filtration in a Finite System
• Constant Production Rate
• Closed Exterior Boundary
• Boundary with Constant Pressure
• Constant Pressure at the Interior Boundary and Closed Exterior Boundary

هفتة دهم

(24/08/99 تا  30/08/99)

Solutions of the Single-Phase Equation of Filtration

Non-Steady State Filtration in Linear System

• Linear Flow with Constant Production Rate

The Principle of Superposition

• The First Law of Superposition
• The Second Law of Superposition
• Calculation of Multi-Well Problems
• Single Well with Variable Production Rates
• Pressure Build-up of Shut-In Well
• Method of Image
• Pressure Buildup Test Near No Flow Boundary
• Constant Pressure Boundary

هفتة یازدهم

(01/09/99 تا 07/09/99)

Two-Phase Filtration

• The Equation of Two-Phase Filtration
• Vertical Two-Phase Filtration of Incompressible Fluids
• The BUCKLEY-LEVERETT Solution
• The Welge-Method
• Influence of Gravity and Capillary Force
• Influence of Gravity
• Influence of the Capillary Force
• The Capillary End-Effect
• Imbibition

هفتة دوازدهم

(08/09/99 تا 14/09/99)

Conservation law of Momentum

• Equation of Momentum

هفتة سیزدهم

(15/09/99 تا 21/09/99)

Conservation law of Energy

• Application of momentum equation in porous media

هفتة چهاردهم

(22/09/99 تا 28/09/99)

Conservation law of Energy

• Energy Equation

هفتة پانزدهم

(29/09/99 تا  05/10/99)

Conservation law of Energy

• Application of energy equation in porous media

هفتة شانزدهم

(06/10/99 تا 12/10/99)

Conservation law of Mass

• Continuity Equation
• Application of continuity equation in porous media