Предлагаемая вниманию читателя книга представляет результат многолетних исследований автора о движении природных жидкостей и газов в пористой среде.
Первое исследование, посвященное движению воды в пористой среде, принадлежит известному французскому инженеру Дарси и появилось в середине XIX столетия. Метод Дарси был затем применен к решению разнообразных гидротехнических задач. Другое крупное исследование по теории фильтрации принадлежит американскому инженеру Слихтеру и появилось в конце XIX столетия.
Мощное развитие нефтяной и газовой промышленности в 20-х годах текущего столетия привлекло наше внимание к еще более сложным вопросам движения природных газов и нефтей в пористой среде. Эти вопросы имеют первостепенное значение для рационализации разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. В последнее время теория движения газов в пористой среде нашла применение в каменноугольной промышленности — в вопросах о газообильности шахт и в вопросах подземной газификации. Теория движения газов в пористой среде должна получить значение и при геофизических исследованиях, связанных с вопросом о движении ювенильного газа из подкорового пространства и центрального ядра земли.
В первой главе книги мы даем краткий очерк о методах исследования движения несжимаемой жидкости через пористую среду, предложенных различными авторами. При этом мы широко используем понятие проницаемости пористой среды, введенное американскими авторами. Это важное понятие позволяет составить общие уравнения движения жидкостей и газов в пористой среде,
В следующих главах мы излагаем созданные нами теорию ламинарного и турбулентного движения газа в пористой среде, теорию движения газированной жидкости в пористой среде и основы нашей теории гидравлического режима. При этом мы приводим результаты замечательных опытных исследований над движением воздуха в песке, произведенных нашим учеником Д.С. Вилькером в Гидродинамической лаборатории имени Н.Е. Жуковского Московского Государственного Университета. Опыты Д.С. Вилькера подтверждают предложенную нами теорию движения газа в пористой среде, для которой известны проницаемость и пористость. Мы приводим также результаты известных нам опытных исследований некоторых американских авторов над движением газированной жидкости. Сравнение наших теоретических выводов с этими опытами также подтверждает нашу теорию.
Наши исследования послужили основой для ряда работ Д.С. Вилькера, П.Я. Кочиной, Б.Б. Лапука, М.Д. Миллионщикова, И.П. Москалькова, И.А. Чарного, В.Н. Щелкачева и других. В результате был создан новый отдел прикладной гидромеханики, посвященный теории движения газа и газированной жидкости в пористой среде и ее техническим приложениям.
Необходимо также указать на выдающиеся работы русских ученых Н.Е. Жуковского и Н.Н. Павловского по вопросам фильтрации подземных вод.
Автор выражает свою благодарность проф. В.Н. Щелкачеву за ценную помощь по общему редактированию настоящей книги.