渗透率及其测定

渗透率及其测定

渗透率：

英文：intrinsic permeability

释文：压力梯度为1时,动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度。量纲为[[L2]。是表征土或岩石本身传导液体能力的参数。其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关,而与在介质中运动的液体性质无关。渗透率（k）用来表示渗透性的大小。

在一定压差下,岩石允许流体通过的性质称为渗透性；在一定压差下，岩石允许流体通过的能力叫渗透率。

分类：

油藏空气渗透率/(m D) 气藏空气渗透率/(m D)

特高≥1 000 ≥500

高≥500～＜1 000 ≥100～＜500

中≥50～＜500 ≥10～＜100

低≥5～＜50 ≥1.0～＜10

特低＜5 ＜1.0

绝对渗透率

用空气测定的介质渗透率叫绝对渗透率，也叫空气渗透率。它反映介质的物理性质。有效渗透率（相渗透率）

英文：Effective permeability

释文：在非饱和水流运动条件下的多孔介质的渗透率。

多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的渗透率叫该项流体的有效渗透率，又叫相渗透率。

相对渗透率

多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的相渗透率与该介质的绝对渗透率的比值叫相对渗透率，用百分数表示。

孔隙渗透率是单根孔隙的渗透率,地层渗透率是孔隙渗透率折算到整个地层截面积之上的渗透率。孔隙渗透率通常很大,但地层渗透率却不大。地层渗透率是岩石孔隙特性的综合反映。孔隙半径、孔隙密度和孔喉比对地层渗透率均产生影响。孔喉比对渗透率的影响很大,喉道大小是制约渗透率的重要因素。

压汞仪是测定岩心孔径分布及计算渗透率等参数最便捷有效的工具。从压汞仪软件上可以直接得到以下数据：

•累积孔体积－压力或孔直径曲线

•累积比表面积－压力或孔直径曲线

•微分的孔体积－压力或孔直径曲线

•孔分数－压力或孔直径：孔径分布图

•颗粒大小分布（MS和SS理论）

•孔曲率

•渗透率

•孔喉比

•分形维数（表面粗糙度的指标）

还可以计算得出以下孔隙结构特征参数：

为了对不同类型的岩心的孔隙结构进行定量分析，根据恒速压汞实验结果，结合国内外近十年来恒速压汞的应用成果，我们对相关孔隙结构特征参数的定义如下。2.2.1平均喉道(throat)半径:

设喉道半径为r i的每一喉道的分布频率为f i,则每一喉道半径归一化的分布频率密度αi，

(2-1) 平均喉道半径为：

(2-2)

2.2.2平均孔隙(pore)半径

定义为孔隙半径加权平均值。设孔隙半径为r i的每一孔隙的分布频率为f i,则每一孔隙半径归一化的分布频率密度βi，

(2-3) 平均孔隙半径为：

(2-4)

2.2.3孔喉半径比平均值

定义为孔隙/喉道半径比的加权平均值。设孔隙/喉道半径比为ηi的分布频率为

f i,则每一孔隙/喉道半径比的归一化分布频率密度γi，

(2-5) 平均孔隙/喉道半径比为：

(2-6)

2.2.4平均毛管(tube)半径

建立在毛管束模型基础之上。任一毛管孔道r i的体积V i与所有毛管孔道体积和V p的比值相当于该毛管孔道在总毛管系统中的饱和度。

(2-7)

(2-8)

2.2.5 喉道半径方均根值：

(2-9)

2.2.6 单个喉道对渗透率的贡献率

在泊谡叶公式的基础上，推导出单根喉道对整个岩心的贡献率公式：

(2-10)

式中Si的定义见（2-7）。比较（2-9）得：

(2-11)

2.2.7主流喉道半径

采用喉道对渗透率累积贡献率达80%以前喉道半径的加权平均值，因为对于低渗透油藏，有效渗流能力随驱替动力增加而增加，只有当驱替动力达到一定值时，有效渗流能力趋于稳定。其转折点处的压力梯度很大，油藏开发时不可能达到如此大的压力梯度。因此取渗透率贡献率达到80%时喉道的加权平均值。

主流喉道半径R M定义如下：

(2-12)

（2-13）

2.2.8主流喉道半径下限

为喉道对渗透率累积贡献率达80%时的喉道半径。

(2-14)

2.2.9微观均质系数a

定义为各喉道半径对最大喉道半径的总偏离度。a值越大，组成样品的喉道半径越接近最大喉道半径，样品的喉道分布越均匀。

(2-15)

2.2.10分选系数

也叫标准偏差，是喉道半径的方差。反映喉道的分选程度，分选越好，其数值越小。δ为分选系数：

(2-16)

美国康塔仪器公司是连续扫描法全自动压汞仪的发明者，目前提供的2005年最新款式，是孔分析范围最宽的，汞蒸汽防护最完善并唯一具有液压油循环过滤系统的压汞仪。其GT系列是唯一具有高压开启/关闭助力系统的仪器。他们也是唯一提供中文说明书和完善的售后服务的公司。

与其它公司产品相比：康塔仪器的PoreMaster 33具有以下鲜明特点：

1．扫描范围宽：从1mm-6nm

2．做样速度快：自动扫描是该公司发明的

3．汞安全防护措施好：具有防止汞蒸汽挥发的冷阱装置

4．运行成本低：具有液压油循环过滤系统，节约了运行成本，节约了废油处置费用

5．自动化程度高：高压站自动排除系统内空气，无需手动判断排气

6．样品体积分辨率高：使用2种管颈规格的样品管即可满足全范围工作需要，减少了实验失败的次数。

7．准确度高：因为不需要再样品管上镀膜，所以可以施加较大的电场，提高灵敏度；也不会产生因镀膜划上，导电系数改变而使结果失真。

8．具有中压传感器：可以准确测量0.1 -10微米的孔径。（其它仪器不具备）

9．两个低压站独立：可以及时供给高压仓样品进行实验，而不需要更多的低压站。

汞蒸汽防护装置——低温冷阱:

压汞仪最重要的是考虑汞在使用中的安全性。汞的接触途径有两种：1。直接触及汞滴；2。吸入挥发的汞蒸汽。

对于汞滴的防护，一般仪器都设有汞阱，自动回收多余汞或溢出汞滴。对于高压下的操作，均为液压油密封操作。但对真空状态下的汞挥发，只有康塔公司的PoreMaster系列采取了有效防护。

康塔公司简单实用的附加的冷阱，可以去除汞蒸汽，汞蒸汽将被冷凝在冷阱中玻璃管内壁。长时间使用后，可观察到在玻璃管进口内壁有一层灰色膜，而出口则无膜附着沉淀。如果无冷阱，同样的汞蒸汽将进入真空泵，污染泵油。无论分成几个真空隔室，都会存在汞蒸汽。冷阱是去除汞蒸汽唯一之路。

另外，康塔公司还能提供强排风装置，以去除环境中可能的汞蒸汽。

安全性是压汞仪使用中最需要考虑的重要方面。康塔公司仪器除了

具有能清除管路中汞蒸汽的冷阱外，现在还推荐一款实验室环境中

汞蒸汽强力吸附过滤清楚装置（如图）。这是康塔应用实验室中装备

的，它使得压汞仪能像普通仪器一样置于仪器室中。原理：因为汞

蒸汽比重大，沉于接近地面的空间，该滤器接于压汞仪后面板，上

部具有强力排风装置，使得压汞仪周边空气被吸入过滤器过滤。

所以，推荐使用美国康塔仪器公司（Quantachrome）的PoreMaster 33产品测定孔隙率等参数。