NOMBRE: Física de Medios POROSOS
CLAVE: O
CICLO: 2-3 SEMESTRE
PERFIL DEL DOCENTE: DOCTOR EN CIENCIAS (FÍSICO/MATEMÁTICAS)
HRS./SEM.: 4 (4 hrs. en el Aula)
Objetivo: Que el alumno conozca los resultados fundamentales del flujo de fluidos en medios porosos y sea capaz de aplicarlos a fenómenos naturales en acuíferos, reservorios geotérmicos, hidrocarburos y en biología. El estudiante podrá construir modelos simples, para geometrías idealizadas de flujo, y también podrá plantear modelos numéricos para flujos no-isotérmicos en dos y tres dimensiones.
1.-
Los conceptos fundamentales del flujo en medios porosos.
1.1. Parámetros de la roca: Porosidad. Permeabilidad. Transmisibilidad y almacenamiento.
1.2. Volúmenes del Poro, del Sólido y Estructural. Compresibilidades.
1.3. Ley de Darcy para flujo monofásico e isotérmico. Soluciones fundamentales.
1.4. Aplicación a flujos ligeramente compresibles. Ecuación parabólica de conducción de flujo.
1.5. Geometrías de Flujo simplificadas: lineal, radial, esférica, elíptica.
2.- Propiedades Físicas y Matemáticas del Fluido.
2.1. Viscosidad, Conductividad Térmica y Calor Específico del Fluido.
2.2. Flujo en dos fases. Adsorción y Capilaridad. Permeabilidades Relativas.
2.3. Histéresis, Imbibición y Drenaje en yacimientos de aceite y gas.
2.4. Fluidos no isotérmicos: ecuaciones integrales de la masa y de la energía.
2.5. Generalización de la ley de Darcy para flujos multifásicos no isotérmicos.
2.6. Ecuación general de estado del agua para usos geotérmicos e industriales.
3.- Modelos Matemáticos del flujo en medios porosos con aplicaciones.
3.1. El Modelo de Advonin. El Modelo de Donaldson. El modelo de Warren y Root.
3.2. Análisis de Pruebas de Presión en Pozos productores de fluido.
3.3. Modelo Compuesto de Doble Porosidad-Permeabilidad.
3.4. Modelo general para el transporte de masa y energía en medios de múltiple porosidad.
3.5. Uso del simulador numérico TRAMER3 en código FORTRAN.
4.- Fenómenos Acoplados en medios porosos fracturados.
4.1. El concepto de termo-poroelasticidad. Deformación Poroelástica de la Roca.
4.2. Ecuaciones de la Poroelasticidad Lineal Acopladas al Flujo de Fluidos Isotérmicos.
4.3. Sistemas multiporosos y multipermeables. Ejemplos en México.
4.4. Cálculo de Parámetros Promedio en las Interfaces del Sistema Roca-Fluido.
4.5. El Colapso de Fracturas en Reservorios con Poco Fluido.
4.6. Turbulencia y Aplicación de la Ley de Forchheimer.
BIBLIOGRAFÍA
[1]. Abramowitz, M., Stegun, I. (1972). Handbook of Mathematical Functions. Dover, New York, 1046 págs.
[2]. Advonin,N. (1964). Some Formulas for Calculating the Temperature Field of a Stratum Subject to Thermal
Injection. Neft'i
Gaz, Vol.3 (pp. 37-41).
[3]. Assens,
G.E. (1976). Derivation, by Averaging of
the Equations of Heat, Mass and Momentum Transfer
in a Geothermal Reservoir. Proceedings of the 2nd Workshop on
Geothermal Reservoir Engineering,
Stanford University, (pp. 1-26), December
1-3, 1976, Stanford, California.
[4]. Bear,
J. (1988). Dynamics of Fluids in Porous
Media. 1rst Ed. Dover, (764 págs.), Nueva York.
[5].
Bear, J. and Bachmat, Y. (1984). Transport Phenomena in Porous Media - Basic
Equations. (3-61), en
Fundamentals of Transport Phenomena
in Porous Media. Bear,J.
y Corapcioglu, Y.,editores, Vol. 82,
(1003 págs.) NATO ASI Series E: Applied
Sciences, M. Nijhoff Publishers, Dordrecht.
[6]. Bundschuh, J. and Suárez, M.C. Introduction to the Numerical Modeling of
Groundwater and Geothermal Systems: Fundamentals of Mass, Energy and Solute
Transport in Poroelastic Rocks, 525 pp., Vol. 2 Multiphysics Modeling series,
ISBN: 978-0415-401678,
2010.
[7]. Smith, G.D. (1978). Numerical Solution of Partial Differential Equations: Finite Difference Methods. 2nd
Edition, (304 pp.). Clarendon Press - Oxford.
[8]. Suárez,
M.C. (2000). Flujo de Fluidos
No-Isotérmicos en Reservorios Fracturados con Porosidad y
Permeabilidad Múltiples. Tesis de Doctorado (295 pp.), Facultad
de Ingeniería, División de Estudios de
Posgrado
- UNAM.
Técnicas
de enseñanza sugeridas
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Exposición
oral |
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X |
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Exposición
audiovisual |
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Ejercicios
dentro de clase |
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Seminarios |
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Lecturas
obligatorias |
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Trabajos
de investigación |
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X |
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Prácticas
en taller o laboratorio |
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Prácticas
de campo |
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Otras:
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Elementos
de evaluación sugeridos
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Exámenes
parciales |
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Exámenes
finales |
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Trabajos
y tareas fuera del aula |
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X |
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Participación
en clase |
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X |
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Asistencia
a prácticas |
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Otras: |
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