Morris Muskat

Morris Muskat
Morris Muskat
Född	( 1906-04-21 ) 21 april 1906 Riga , ryska imperiet
dog	20 juni 1998 (1998-06-20) (92 år) Pasadena, Kalifornien
Nationalitet	amerikansk
Känd för	Fastställande av styrande ekvationer för flerfasflöde i petroleumreservoarer
Vetenskaplig karriär
institutioner	Gulf Research & Development Company, Gulf Oil Corporation

Morris Muskat (21 april 1906 – 20 juni 1998) var en amerikansk petroleumingenjör . Muskat förfinade Darcys ekvation för enfasflöde, och denna förändring gjorde den lämplig för petroleumindustrin. Baserat på experimentella resultat utarbetade av hans kollegor, generaliserade Muskat och Milan W. Meres också Darcys lag för att täcka flerfasflöde av vatten, olja och gas i det porösa mediet i en petroleumreservoar. Den generaliserade flödesekvationen ger den analytiska grunden för reservoarteknik som existerar till denna dag.

Tidigt liv och karriär

Muskat föddes i Riga , ryska imperiet . Han kom till USA med sin familj 1911 och blev amerikansk medborgare 1914. Muskat gick på Marietta College och Ohio State University , sedan undervisade han i fysik vid Bowling Green University . Han tog sin doktorsexamen i fysik från California Institute of Technology 1929.

Efter examen från Caltech gick Muskat till Gulf Research & Development Company där han började som forskningsingenjör och arbetade sig upp för att få tjänsten som chef för fysikdivisionen, en position han hade fram till 1951. Han tog ett års uppehåll från Gulf, under andra världskriget, för att tjäna som chef för akustikavdelningen vid Naval Ordnance Laboratory .

1951 blev han teknisk koordinator för produktionsavdelningen, Gulf Oil Corporation i Pittsburgh, Pennsylvania . Dr Muskat fungerade som vice ordförande för Petroleum Branch av AIME (nu Society of Petroleum Engineers ) 1953. 1961 befordrades han till teknisk rådgivare till Executive Group of Gulf Oil , en position som han innehade fram till sin pensionering 1971 .

Muskat fick många utmärkelser, inklusive American Petroleum Institutes Certificate of Appreciation (1965) och Special Scroll (1971), Society of Petroleum Engineers Lester C. Uren Award (1969), American Institute of Mining, Metallurgical och Petroleum Engineers Lucas Medal (1953) och hedersmedlemskap (livslängd) (1972), medlemskap i National Academy of Engineering (1983) och Caltechs Alumni Distinguished Service Award (1987). Han har också femton amerikanska patent inom olika områden av vetenskap och ingenjörsvetenskap.

Under sina senare år drog Muskat sig tillbaka från yrkeslivet och flyttade till Pasadena, Kalifornien , där han dog den 20 juni 1998, 92 år gammal.

Forskning och publikationer

Muskat förfinade den ursprungliga versionen av Darcys ekvation för enfas vätskeflöde (eller homogen vätska i Muskat-terminologi) genom att införa vätskeviskositet i ekvationen, som påpekats tidigare av Charles Sumner Slichter, och ersätta hydraulhuvudet med tryck och gravitationskraft . Proportionalitetskonstanten för det porösa mediet (som var både okonsoliderad sand och konsoliderad sandsten i laboratorieexperimenten), med den nya raffinerade ekvationen, kallas enfas permeabilitet eller absolut permeabilitet, och är nu en ren stenegenskap eftersom vätskeviskositeten är explicit i den nya flödesekvationen. Trycket och gravitationskraften kopplar den förfinade ekvationen till grundläggande egenskaper inom fysiken, vilket gör kopplingen till kapillärtrycket, och därmed Leverett J-funktion , direkt och gör kopplingen till vätskedensitet synlig i den nya ekvationen. Genom dessa förbättringar har Muskat etablerat en förfinad flödesekvation för enfas vätskeflöde som är giltig för vatten, olja och gas, och därför är lämplig för användning inom petroleumindustrin. Muskat och hans kollegor verifierade den nya ekvationen genom experiment.

Ett annat problem som Muskat och hans kollegor stod inför är att en oljereservoar har stora horisontella dimensioner och produktionsbrunnar är utspridda över hela den. Vart kommer oljan att flöda? Idag kommer reservoaringenjören att använda numerisk reservoarsimulering för att svara på den frågan. På 1930-talet fanns det inga datorer, så Muskat vände sig till experimentella analoger till vätskeflöde som värmeflöde och elektrisk ström. Återigen förfinade Muskat Darcys ekvation genom att generalisera till tre ekvationer för de tre rymddimensionerna, som påpekats tidigare av Philipp Forchheimer . Enfaspermeabiliteten generaliserades till att vara en 3x3 tensor som vanligtvis representeras av en diagonal tensor där den vertikala permeabiliteten skiljer sig från de två horisontella permeabiliteterna.

År 1937 publicerade Muskat The Flow of Homogeneous Fluids Through Porous Media . I den här boken fokuserade Muskat på flödet av enfasvätska i ett poröst medium, och vilken typ av differentialekvation som kan användas för att modellera detta flödesbeteende. Stor vikt läggs vid att diskutera resultat av experimentella analoger som värmeflöde och elektrisk ström. Denna bok presenterar och hänvisar också till experimentella fynd som gjorts av hans kollegor.

En oljereservoar har vanligtvis en akvifer under oljebenet, och ibland även ett gaslock ovanför oljebenet. När olja produceras från oljebenet kommer vatten och gas att flöda in i denna zon där en del olja fortfarande strömmar. Verksamhetsbolaget kan även injicera vatten eller gas i oljereservoaren för att öka oljeutvinningen. Ekvationerna för reservoardynamik måste därför inkludera flerfasflöde av vatten, olja och gas. Eftersom vatten strömmar underifrån och gasflöde ovanifrån oljebenet, kommer den lokala blandningen av vätskefaser vanligtvis endast att vara två faser.

Muskat, med hjälp av geofysikern Milan W. Meres (1906-1963), analyserade resultat från steady-state och de transienta flödesexperimenten av Ralph Dewey Wyckoff och Holbrook Gorham Botset. De experimentella resultaten visade att flödet av en blandning upplevde en effektiv permeabilitet som var reducerad jämfört med enfaspermeabiliteten. Den reducerade permeabiliteten korrelerade icke-linjärt med volymfraktionen av den andra fasen, och reduktionsfaktorn (eller funktionen) betecknas relativ permeabilitet . Formuleringen är baserad på Muskats teori att det porösa mediet har en lokal struktur av makroskopisk storlek som definieras av mättnaderna, eller volymfraktionerna, av vätskeblandningen. Muskat inkluderade den nya permeabilitetsreducerande parametern i de raffinerade enfasflödesekvationerna och etablerade därmed en ny differentialekvation som styr flödet av flerfasvätskor i porösa medier. De experimentella fynden av Wyckoff och Botset och de analytiska/teoretiska fynden av Muskat och Meres publicerades som två samordnade artiklar 1936.

År 1949 publicerade Muskat Physical Principles of Oil Production , som avancerade området för reservoardynamik och reservoarteknik, jämfört med hans bok från 1937, och gav den analytiska grunden för reservoarteknik som existerar till denna dag.

Se även

• Hydrogeologi
• Hydrauliskt huvud

Utvalda publikationer

Böcker

•   Muskat, Morris (1937). Flödet av homogena vätskor genom porösa medier . New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0934634168 .
•   Muskat, Morris (1949). Fysiska principer för oljeproduktion . New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0934634076 .

Artiklar

• Muskat M. och Botset, HG 1931; Flöde av gas genom porösa material; Uppsats publicerad i J. Appl. Phys. vol. 1, nr. 1, s. 27–47, 1931.
• Wyckhoff RD och Botset HG och Muskat M. 1932; Flöde av vätskor genom porösa medier under inverkan av gravitationen; Artikel publicerad i Physics vol 3, nr 2, s 90–113 (augusti 1932); OCLC-nummer 36593762.
• Wyckoff RD och Botset HG och Muskat M. 1933; Mekaniken för poröst flöde som tillämpas på vattenöversvämningsproblem; Artikel publicerad i Transactions of the AIME 103 (1933), s 219–249.
• Wyckoff RD och Botset HG och Muskat M. och Reed DW 1934; Mätning av permeabilitet hos porösa medier; Bulletin från American Association of Petroleum Geologists vol. 18, nr. 2, 1934.
• Muskat M. 1934; Flödet av komprimerbara vätskor genom porösa medier och vissa problem vid värmeledning; Uppsats publicerad i J. Appl. Phys. vol. 5, nr. 3, s 71–94, 1934.
• Muskat M. och Wyckoff RD 1935; En ungefärlig teori om vattenkoning i oljeproduktion; Artikel publicerad i Transactions of the AIME 114 (1935).
• Muskat M. och Meres MW 1936; Flödet av heterogena vätskor genom porösa medier; Uppsats publicerad i J. Appl. Phys. 7, sid. 346-363 (1936); https://dx.doi.org/10.1063/1.1745403
• Muskat M. och Wyckoff RD och Botset HG och Meres MW 1937; Flöde av gas-vätskeblandningar genom sand; Publicerad i Transactions of the AIME 123 (1937), s 69–96; Dokument-ID SPE-937069-G; https://dx.doi.org/10.2118/937069-G

externa länkar

• "MORRIS MUSKAT ." National Academy of Engineering. Memorial Tributes: National Academy of Engineering , volym 14. Washington, DC: The National Academies Press, 2011. doi:10.17226/12884.