Morris Muskat (21 de abril de 1906 - 20 de junio de 1998) fue un ingeniero petrolero estadounidense . Muskat refinó la ecuación de Darcy para el flujo monofásico, y este cambio lo hizo adecuado para la industria del petróleo. Basado en resultados experimentales elaborados por sus colegas, Muskat y Milan W. Meres también generalizaron la ley de Darcy para cubrir el flujo multifásico de agua, petróleo y gas en el medio poroso de un yacimiento de petróleo. La ecuación de flujo generalizada proporciona la base analítica para la ingeniería de yacimientos que existe hasta el día de hoy.
Morris Muskat | |
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Nació | |
Fallecido | 20 de junio de 1998 | (92 años)
Nacionalidad | americano |
Conocido por | Establecimiento de ecuaciones que rigen el flujo multifásico en yacimientos de petróleo |
Carrera científica | |
Instituciones | Compañía de Investigación y Desarrollo del Golfo , Gulf Oil Corporation |
Vida temprana y carrera
Muskat nació en Riga , Imperio Ruso . Llegó a los Estados Unidos con su familia en 1911 y se convirtió en ciudadano estadounidense en 1914. Muskat asistió a Marietta College y Ohio State University , luego enseñó física en Bowling Green University . Obtuvo su doctorado en física en el Instituto de Tecnología de California en 1929.
Después de graduarse de CalTech, Muskat se unió a Gulf Research & Development Company, donde comenzó como ingeniero de investigación y se abrió camino hasta obtener el puesto de Jefe de la División de Física, cargo que ocupó hasta 1951. Se tomó un descanso de un año de Gulf, durante la Segunda Guerra Mundial, para servir como jefe de la División de Acústica del Laboratorio de Artillería Naval .
En 1951 se convirtió en coordinador técnico del Departamento de Producción de Gulf Oil Corporation en Pittsburgh, Pensilvania . El Dr. Muskat se desempeñó como Vicepresidente de la Rama de Petróleo de AIME (ahora Sociedad de Ingenieros de Petróleo ) en 1953. En 1961 fue ascendido a Asesor Técnico del Grupo Ejecutivo de Gulf Oil , cargo que ocupó hasta su jubilación en 1971. .
Muskat recibió muchos honores, incluido el Certificado de Apreciación del Instituto Americano del Petróleo (1965) y el Pergamino Especial (1971), el Premio Lester C. Uren de la Sociedad de Ingenieros de Petróleo (1969), el Instituto Americano de Minería, Metalúrgica y Medalla Lucas de ingenieros de petróleo (1953) y membresía honoraria (vitalicia) (1972), membresía en la Academia Nacional de Ingeniería (1983) y Premio al Servicio Distinguido de Alumnos de CalTech (1987). También tiene quince patentes estadounidenses en varios campos de la ciencia y la ingeniería.
En sus últimos años, Muskat se retiró de la vida profesional y se trasladó a Pasadena, California , donde murió el 20 de junio de 1998, a la edad de 92 años.
Investigaciones y publicaciones
Muskat refinó la versión original de la ecuación de Darcy para el flujo de un fluido monofásico (o fluido homogéneo en la terminología de Muskat) introduciendo la viscosidad del fluido en la ecuación, como señaló anteriormente Charles Sumner Slichter , [1] [2] y reemplazando la cabeza hidráulica por presión y fuerza de gravedad. La constante de proporcionalidad del medio poroso (que eran tanto arena no consolidada como arenisca consolidada en los experimentos de laboratorio), utilizando la nueva ecuación refinada, se llama permeabilidad monofásica o permeabilidad absoluta, y ahora es una propiedad pura de la roca, ya que la viscosidad del fluido es explícito en la nueva ecuación de flujo. La presión y la fuerza de gravedad vinculan la ecuación refinada con propiedades básicas en física, lo que hace que la conexión con la presión capilar y, por lo tanto , la función J de Leverett , sea directa y hace que la conexión con la densidad del fluido sea visible en la nueva ecuación. Mediante estos refinamientos, Muskat estableció una ecuación de flujo refinada para el flujo de fluido monofásico que es válida para agua, petróleo y gas y, por lo tanto, es adecuada para su uso en la industria del petróleo. Muskat y sus colegas verificaron la nueva ecuación mediante experimentos.
Otro problema al que se enfrentaron Muskat y sus colegas es que un depósito de petróleo tiene grandes dimensiones horizontales y los pozos de producción están repartidos por todos lados. ¿Dónde fluirá el aceite? Hoy, el ingeniero de yacimientos utilizará la simulación numérica de yacimientos para responder a esa pregunta. En la década de 1930 no había computadoras, por lo que Muskat recurrió a análogos experimentales del flujo de fluidos, como el flujo de calor y la corriente eléctrica. Nuevamente Muskat refinó la ecuación de Darcy generalizando a tres ecuaciones para las tres dimensiones espaciales, como señaló anteriormente Philipp Forchheimer . [3] La permeabilidad monofásica se generalizó para ser un tensor de 3x3 que generalmente está representado por un tensor diagonal donde la permeabilidad vertical difiere de las dos permeabilidades horizontales.
En 1937 Muskat publicó El flujo de fluidos homogéneos a través de medios porosos . En este libro, Muskat se centró en el flujo de un fluido monofásico en un medio poroso y en qué tipo de ecuación diferencial se puede utilizar para modelar este comportamiento de flujo. Se pone gran énfasis en discutir los resultados de análogos experimentales como el flujo de calor y la corriente eléctrica. Este libro también presenta y hace referencia a los hallazgos experimentales realizados por sus colegas.
Un depósito de petróleo generalmente tiene un acuífero debajo del brazo de petróleo y, a veces, también una tapa de gas por encima del brazo de petróleo. A medida que se produce petróleo a partir de la rama de petróleo, el agua y el gas fluirán hacia esta zona donde todavía fluye algo de petróleo. La empresa operadora también puede inyectar agua o gas en el depósito de petróleo para aumentar la recuperación de petróleo. Por lo tanto, las ecuaciones para la dinámica del yacimiento deben incluir el flujo multifásico de agua, petróleo y gas. Como el agua fluye desde abajo y el gas fluye desde arriba del brazo de petróleo, la mezcla local de fases fluidas generalmente solo será de dos fases.
Muskat, con la ayuda del geofísico Milan W. Meres (1906-1963), analizó los resultados del estado estacionario y los experimentos de flujo transitorio de Ralph Dewey Wyckoff y Holbrook Gorham Botset. [4] Los resultados experimentales mostraron que el flujo de una mezcla experimentó una permeabilidad efectiva que se redujo en comparación con la permeabilidad monofásica. La permeabilidad reducida se correlacionó de forma no lineal con la fracción de volumen de la otra fase, y el factor de reducción (o función) se denota como permeabilidad relativa . [4] La formulación se basa en la teoría de Muskat de que el medio poroso tiene una estructura local de tamaño macroscópico que se define por las saturaciones, o fracciones de volumen, de la mezcla fluida. Muskat incluyó el nuevo parámetro de reducción de la permeabilidad en las ecuaciones de flujo monofásico refinadas y, por lo tanto, estableció una nueva ecuación diferencial que gobierna el flujo de fluidos multifase en medios porosos. Los hallazgos experimentales de Wyckoff y Botset y los hallazgos analíticos / teóricos de Muskat y Meres se publicaron como dos artículos coordinados en 1936.
En 1949 Muskat publicó Physical Principles of Oil Production , que avanzó en el campo de la dinámica de yacimientos y la ingeniería de yacimientos, en comparación con su libro de 1937, y proporcionó la base analítica para la ingeniería de yacimientos que existe hasta el día de hoy. [5]
Ver también
Publicaciones Seleccionadas
Libros
- Muskat, Morris (1937). El flujo de fluidos homogéneos a través de medios porosos . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0934634168.
- Muskat, Morris (1949). Principios físicos de la producción de petróleo . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0934634076.
Artículos
- Muskat M. y Botset, HG 1931; Flujo de gas a través de materiales porosos; Artículo publicado en J. Appl. Phys. vol. 1, no. 1, págs. 27–47, 1931.
- Wyckhoff RD y Botset HG y Muskat M. 1932; Flujo de líquidos a través de medios porosos bajo la acción de la gravedad; Artículo publicado en Physics vol 3, no 2, págs. 90-113 (agosto de 1932); Número de OCLC 36593762.
- Wyckoff RD y Botset HG y Muskat M. 1933; La mecánica del flujo poroso aplicada a los problemas de inundación de agua; Documento publicado en Transactions of the AIME 103 (1933), págs. 219–249.
- Wyckoff RD y Botset HG y Muskat M. y Reed DW 1934; Medición de la permeabilidad de medios porosos; Boletín de la Asociación Americana de Geólogos del Petróleo, vol. 18, no. 2, 1934.
- Muskat M. 1934; El flujo de fluidos compresibles a través de medios porosos y algunos problemas en la conducción de calor; Artículo publicado en J. Appl. Phys. vol. 5, no. 3, págs. 71–94, 1934.
- Muskat M. y Wyckoff RD 1935; Una teoría aproximada del cono de agua en la producción de petróleo; Artículo publicado en Transactions of the AIME 114 (1935).
- Muskat M. y Meres MW 1936; El flujo de fluidos heterogéneos a través de medios porosos; Artículo publicado en J. Appl. Phys. 7, págs. 346–363 (1936); https://dx.doi.org/10.1063/1.1745403
- Muskat M. y Wyckoff RD y Botset HG y Meres MW 1937; Flujo de mezclas gas-líquido a través de arenas; Publicado en Transactions of the AIME 123 (1937), págs. 69–96; ID de documento SPE-937069-G; https://dx.doi.org/10.2118/937069-G
Referencias
- ^ Slichter CS; Investigación teórica del movimiento de las aguas subterráneas; US Geol. Surv. (1897-1898), decimonovena Ann. Informe Parte 2, págs. 295-384.
- ^ Servicio Geológico de Estados Unidos; Rama de agua subterránea (1899). Estudio geológico de EE. UU. 19o informe anual 1897-98, pt. 2 . Washington DC: publicación del gobierno nacional. págs. 295–384. OCLC 21271918 .
- ^ Forchheimer P. 1914; Hydraulik; Libro publicado por BG Teubner, Leipzig und Berlín, 1914, p 437.
- ^ a b Wyckoff, RD; Botset, HG (1936). "El flujo de mezclas gas-líquido a través de arenas no consolidadas". Física . 7 (9): 325. doi : 10.1063 / 1.1745402 . ISSN 0148-6349 .
- ^ Barenblatt, GI; Patzek, TW; Silin, DB (2013). "El modelo matemático de los efectos del desequilibrio en el desplazamiento agua-aceite". SPE Journal . 8 (4): 409–416. doi : 10.2118 / 87329-PA . ISSN 1086-055X .
enlaces externos
- "MORRIS MUSKAT". Academia Nacional de Ingeniería. Homenajes conmemorativos: Academia Nacional de Ingeniería , Volumen 14. Washington, DC: The National Academies Press, 2011. doi: 10.17226 / 12884.