Проницаемость, как характеристика горных пород.

Проницаемость горных пород обычно определяется по линейному закону фильтрации Дарси, по которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости:

(1)

где Q - объемный расход жидкости в единицу времени; - скорость линейной фильтрации; F - площадь фильтрации; - динамическая вязкость жидкости; Р - перепад давления; L - длина пористой среды; k - коэффициент пропорциональности, который из (1) определяется следующим образом;

(2)

В международной системе СИ за единицу проницаемости (1 м²) принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 м² и длиной 1 м при перепаде давления 1 Н/м² расход жидкости составляет 1 м³/сек.

Единица проницаемости 1 дарси (1 д) представляет собой проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 см² и длиной 1 см при перепаде давлений 1 кгс/см² расход жидкости вязкостью 1 сПз составляет 1 см³/сек.

При измерении проницаемости по газу в выражении (2) следует в качестве Q записать средний расход газа в условиях образца - , приведенный к среднему давлению в образце. Такая замена вызвана непостоянством объемного расхода газа при естественном уменьшении давления по длине образца. В результате вместо (2) имеем для определения газопроницаемости:

(3)

При малых длинах используемых образцов имеем следующую формулу для определения газопроницаемости пород:

(4)

Формула (1) соответствует закону Дарси при линейном потоке. В радиальной фильтрации идкости и газа (случай скважинной фильтрации) пользуются несколько иными формулами. При фильтрации жидкости проницаемость определяется по формуле:

(5)

а при фильтрации газа:6

(6)

где Q_ж - расход жидкости; Q_r, - расход газа при атмосферном и среднем давлении в образце; - вязкости жидкости и газа; Р_н и Р_в - давление у наружной и внутренней поверхностей цилиндрического образца; r_н и r_в - наружный и внутренний радиусы цилиндра; h - высота цилиндра.

2.Лабораторные методы определения проницаемости пород.

Для определения абсолютной проницаемости горных пород существуют разнообразные приборы. Однако принципиальные схемы их устройства большей частью одинаковы. Все они содержат одинаковые основные элементы: кернодержатель, позволяющий фильтровать жидкости и газы через пористую среду, приборы для измерения давления на входе и выходе из керна, расходомеры и приспособления, создающие и поддерживающие постоянный расход жидкости или газа через образец породы. Разница между ними определяется различием рабочих давлений. Кроме того, одни приборы предназначаются для определения проницаемости по воздуху, другие по жидкости.