Проницаемость – фильтрационное-емкостное свойство горной породы, характеризующее ее способность пропускать флюиды (нефть, газ и воду) при наличии градиента давления.
Проницаемость выводится из линейного закона фильтрации (линейный закон Дарси, открыт в 1856 г.):
Q – объемный расход флюида (м3/с)
F – площадь фильтрации (м2)
P1 – давление на входе (Па)
P2– давление на выходе (Па)
μ – динамическая вязкость флюида (Па·с)
L– длина изучаемого образца (м)
Коэффициент пропорциональности k в уравнении Анри Дарси и есть проницаемость пористой среды.
Формула расчета абсолютной проницаемости:
Единица проницаемости в системе СИ – квадратный метр (м²). На практике наиболее удобно использовать единицу дарси (darcy) (1 Д ≈ 10-12 м²). С физической точки зрения, проницаемость характеризует площадь сечения каналов в пористой среде, обеспечивающих фильтрацию при заданном давлении.
Тем не менее многие породы (например, глины, сланцы и т.д.) в результате незначительности размеров сообщающегося между собой порового пространства и низких давлениях фильтрации, оказываются практически непроницаемыми для флюидов.
Для большинства пород нефтяных и газовых пластов проницаемость изменяется от нескольких миллидарси до нескольких сотен милидарси, причем ннизкопроницаемыми пластами считаются пласты с проницаемостью 0 – 100 мД, среднепроницаемыми – 100 – 500 мД и высокопроницаемыми – пласты с проницаемостью более 500 мД.
При проведении экспериментов по замеру проницаемости также следует учитывать анизотропию проницаемости:
- Горизонтальная проницаемость для большинства коллекторов больше, чем вертикальная (длинные и плоские стороны зерен отлагаются горизонтально)
Дарси в м2 – Калькулятор
Вы можете воспользоваться калькулятором для перевода значений Дарси в м2:
Проницаемость: м2
Типы проницаемости
По типам проницаемости можно определять:
- Абсолютную
- Эффективную (фазовую)
- Относительную
Абсолютная проницаемость
Абсолютная проницаемость горной породы – это проницаемость, измеренная при фильтрации одной фазы (флюида) через исследуемый образец. Причем данная фаза должна быть инертна к пористой среде. Данный тип проницаемости является характеристикой физических свойств самой породы и зависит от размера и структуры поровых каналов.
Как правило, данный тип проницаемости определяется по при фильтрации газа (азота) через образец породы с вводом поправок Клинкенберга, а эксперимент проводится на полностью проэкстрагированном и очищенном образце.
Важно понимать, что в реальности пласты коллекторы содержат не только нефть и газ, но также некоторое количество остаточной воды, которая всегда присутствует в породах коллекторах до начала миграции в них нефти из нефтематеринских пород.
При движении нескольких не смешивающихся между собой флюидов, проницаемость для каждого из флюидов будет меньше значения абсолютной проницаемости.
Фазовая (эффективная) проницаемость
Фазовая (эффективная) проницаемость – проницаемость образца для отдельно взятого флюида при наличии в ней как минимум одного другого флюида (фазы). Она зависит от насыщения породы тем или иным флюидом (количественного содержания флюида), а также от физико-химических свойств этих флюидов и возникающих капиллярных сил.
Относительная фазовая проницаемость
Относительная фазовая проницаемость (ОФП) – отношение эффективной проницаемости к абсолютной для того же образца.
Понятие ОФП было введено для нормализации значений фазовой проницаемости по значению абсолютной проницаемости для того же образца.
Немаловажный момент – как при малых так и при больших скоростях фильтрации закон Дарси перестает быть линейным.
В случае малых скоростей, проявляются неньютоновские свойства фильтрующихся жидкостей, а также другие физико-химические эффекты (действие межфазных и межмолекулярных сил). Для учета возникающих эффектов вводится поправка Клинкенберга.
В случае больших скоростей фильтрации, силы инерции фильтрующихся жидкостей становятся соизмеримыми с силами трения. Для учета данных эффектов используется закон Форхгеймера.
При проведении эксперимента по определению проницаемости также зачастую проводится и измерение пористости образцов.
