油层物理25 第五节 储层岩石的渗透性
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不与岩石发生任何物理化学反应的不可压缩流体， 100%饱和岩心后，在线性渗流条件下测得的岩石渗 透率为岩石的绝对渗透率。
K QL 1
Ap 10
K与Q成线性：K大→Q大，岩石允许流体通过的
能力大;
K 可定量评价岩石渗透性的大小
一定压差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，岩石允许流体通过的性质
6
二、岩石绝对渗透率K(permeability)
υc
1
非达西流 达西流
2
11
三、达西定律的适用条件
线性渗流的流速限制
流体的渗流速度＜临界流速
线性渗流的判断
作图法：Q —△P为过原点直线，则为线性流；
雷诺数Re法
• 据卡佳霍夫公式可算出Re ：
Re
v K 17.53/
2
• 一般砂岩储层的临界Rec为0.2－0.3
• 若实际Re＜Rec，则为线性流动（层流）
第五节 储层岩石的渗透性
储层岩石的渗透性是油气
流体得以开采的基础和关
键。
P1
L
用孔隙度可评价储层的储
集性，
饱和度可评价储层中的含
油气性，
而渗透率则可评价油层中
油气开采的难易程度及开
采效果。
渗透率(permeability)可 表征岩石让流体通过的能 力。是油气田开发、油藏 工程动态分析的关键储层 物性参数。
件下难以严格满足。例：
油测时：物理吸附→孔隙表面形成油膜→孔隙空间↓→ 岩石K↓；
水测时：水敏性矿物膨胀→岩石K↓ 气测时：气体膨胀、流量变化→达西公式不能用
气体在低压下分子扩散→岩石K↑
依据达西公式，用任何流体测定岩石K 都存在误差。
4
Darcy定律
注意： 矿场常用混合单位制，即：△P用at，不用MPa。
（1at＝0.0981Mpa， 1at≈0.1MPa）
混合制：
SI制：
达西定律是流体渗流的基本定律,对单相和多相渗流都 适用；
达西定律适用于各种多孔介质中的流体渗流，如松散 砂柱，胶结砂岩及其它多孔介质。
5
二、岩石绝对渗透率K(permeability)
P2
A
Q1
A
Q2
1
一、达西定律及岩石绝对渗透率
Darcy定律描述流体在多孔介质中的宏
观流动规律，是油气藏工程计算的核
心定律。岩石的绝对渗透率是指岩石
让流体通过的能力。
1、Darcy实验及Darcy定律
1856年法国人
亨利-菲利贝尔-加斯帕德·达西
装置：如图
条件：单相流
目的：考察影响流量的因素
(1cm 3/s)1cP1cm 1D 1cm 21atm
1.02108cm 2108cm 21μm 2
K QL
Ap
→1D＝1μm2，岩石K 具“面积”因次。 8
渗透率的单位
实用单位
CGS
PERM
SI
L
cm
cm
ft
cm
A
cm2
cm2
ft2
cm2
ΔP
atm
dyn/cm2
psia
渗 透 性 一 般
10～ 1
渗 透 性 差
＜ 1
渗 透 性 极 差
10
三、达西定律的适用条件
达西定律有一定的适用条件，当渗流速度增大到一定值 之后，除产生粘滞阻力外，还会产生惯性阻力，此时流量 与压差不再是线性关系，这个渗流速度值就是达西定律的 临界渗流速度（图曲线1）。若超过此临界渗流速度，流 动由线性渗流转变为非线性渗流，达西定律也不再适用。 图中压力梯度超过b，则为非达西流。
2
Darcy实验
达西通过实验发现：
水通过等粒径填砂柱时，水流量与：
• 砂柱截面积（A）成正比 • 砂柱两端进出口压差（△p）成正比； • 砂柱长度（L）成反比； • 流体粘度（m）成反比（流体不同时）。即：
Q Ap
L
改变填砂柱的粒径，则流体流量不同，
→在上式中引入比例系数K，建立了达西定律
7
渗透率的单位
岩石绝对渗透率K 的单位
岩石K 法定计量单位：D（达西）
矿场常用mD（毫达西），1D＝1000mD
★储层岩石的渗透率一般为5～1000mD
1达西单位的定义：
孔隙介质允许粘度为1cp的流体，在压力梯度为 1atm/cm的作用下，通过横截面积为1 cm2的流量为1 cm3/s，此时，孔隙介质的渗透率称为1D达西。
注意： 满足达西定律的应用条件时，对同一岩心，K 的大小 是与液体性质无关的常数。 对不同孔隙结构的岩心，K值不同。因此，K仅 仅是取决于岩石孔隙结构的参数，而与所通过 流体的性质无关，故把这一系数称为岩石的绝 对渗透率。 渗透率的大小主要取决于岩石孔喉的大小、形 状及连通情况，亦即与孔隙结构有密切关系。 在对一个区域或一个油层来评价渗透率时，还 要考虑岩石具有各向异性，即渗透率具有方向 性。
12
三、达西定律的适用条件
对于低渗致密岩石，在低速渗流时，由于流体与 岩石之间存在吸附作用，或在粘土矿物表面形成 水化膜，当压力梯度很低时，流体不流动，因而 存在一个启动压力梯度（图中a点）。
υc
1
非达西流 达西流
2
a
13
四、气测渗透率
岩石渗透率的测定条件 据达西定律，测定K必须满足三个条件： ① 流体不可压缩，单相、稳定流：
Q k Ap
L
3
Darcy定律
单位时间内流体通过多孔介质的流量Q与加在多孔介质两端的 压力差△p和介质的截面积A成正比，与多孔介质长度L和液体粘
度μ成反比。当其他条件相同时，粒径不同其流量也不同。
Q K
Ap
L
比例系数，达西(D)。只与多孔介质结构有 关，而与流体性质无关，称其为多孔介质的渗 透率， K 大→Q 大，岩石允许流体通过的能力 大。即： K 可定量评价岩石渗透性的大小。
• 在岩心各断面处有稳定的体积流量
② 流体性质稳定：
• 不与岩石表面发生物理、物理化学反应
③ 流体为线性流动：
• Q～△P呈线性关系
只有严格满足上述三个条件测得的渗透率才为岩 石的绝对渗透率。
14
四、气测渗透率
理论上：油、气、水都可作K的测定流体。 实际上：除③线性流动外，条件①②在实验室条
MPa
μ
cp
p
cp
mpa.s
Q
cm3/s
cm3/s
bbl/day
cm3/s
K
darcy
cm2
perm
μm2
9
储层岩石的渗透率一般为5～1000mD
级别 1 2 3 4 5
储 层 渗 透 率 评 价
K× 10-3μm2
储层评价
>1000
渗 透 性 极 好
1000～ 100
渗 透 性 好
100～ 10
K QL 1
Ap 10
K与Q成线性：K大→Q大，岩石允许流体通过的
能力大;
K 可定量评价岩石渗透性的大小
一定压差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，岩石允许流体通过的性质
6
二、岩石绝对渗透率K(permeability)
υc
1
非达西流 达西流
2
11
三、达西定律的适用条件
线性渗流的流速限制
流体的渗流速度＜临界流速
线性渗流的判断
作图法：Q —△P为过原点直线，则为线性流；
雷诺数Re法
• 据卡佳霍夫公式可算出Re ：
Re
v K 17.53/
2
• 一般砂岩储层的临界Rec为0.2－0.3
• 若实际Re＜Rec，则为线性流动（层流）
第五节 储层岩石的渗透性
储层岩石的渗透性是油气
流体得以开采的基础和关
键。
P1
L
用孔隙度可评价储层的储
集性，
饱和度可评价储层中的含
油气性，
而渗透率则可评价油层中
油气开采的难易程度及开
采效果。
渗透率(permeability)可 表征岩石让流体通过的能 力。是油气田开发、油藏 工程动态分析的关键储层 物性参数。
件下难以严格满足。例：
油测时：物理吸附→孔隙表面形成油膜→孔隙空间↓→ 岩石K↓；
水测时：水敏性矿物膨胀→岩石K↓ 气测时：气体膨胀、流量变化→达西公式不能用
气体在低压下分子扩散→岩石K↑
依据达西公式，用任何流体测定岩石K 都存在误差。
4
Darcy定律
注意： 矿场常用混合单位制，即：△P用at，不用MPa。
（1at＝0.0981Mpa， 1at≈0.1MPa）
混合制：
SI制：
达西定律是流体渗流的基本定律,对单相和多相渗流都 适用；
达西定律适用于各种多孔介质中的流体渗流，如松散 砂柱，胶结砂岩及其它多孔介质。
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二、岩石绝对渗透率K(permeability)
P2
A
Q1
A
Q2
1
一、达西定律及岩石绝对渗透率
Darcy定律描述流体在多孔介质中的宏
观流动规律，是油气藏工程计算的核
心定律。岩石的绝对渗透率是指岩石
让流体通过的能力。
1、Darcy实验及Darcy定律
1856年法国人
亨利-菲利贝尔-加斯帕德·达西
装置：如图
条件：单相流
目的：考察影响流量的因素
(1cm 3/s)1cP1cm 1D 1cm 21atm
1.02108cm 2108cm 21μm 2
K QL
Ap
→1D＝1μm2，岩石K 具“面积”因次。 8
渗透率的单位
实用单位
CGS
PERM
SI
L
cm
cm
ft
cm
A
cm2
cm2
ft2
cm2
ΔP
atm
dyn/cm2
psia
渗 透 性 一 般
10～ 1
渗 透 性 差
＜ 1
渗 透 性 极 差
10
三、达西定律的适用条件
达西定律有一定的适用条件，当渗流速度增大到一定值 之后，除产生粘滞阻力外，还会产生惯性阻力，此时流量 与压差不再是线性关系，这个渗流速度值就是达西定律的 临界渗流速度（图曲线1）。若超过此临界渗流速度，流 动由线性渗流转变为非线性渗流，达西定律也不再适用。 图中压力梯度超过b，则为非达西流。
2
Darcy实验
达西通过实验发现：
水通过等粒径填砂柱时，水流量与：
• 砂柱截面积（A）成正比 • 砂柱两端进出口压差（△p）成正比； • 砂柱长度（L）成反比； • 流体粘度（m）成反比（流体不同时）。即：
Q Ap
L
改变填砂柱的粒径，则流体流量不同，
→在上式中引入比例系数K，建立了达西定律
7
渗透率的单位
岩石绝对渗透率K 的单位
岩石K 法定计量单位：D（达西）
矿场常用mD（毫达西），1D＝1000mD
★储层岩石的渗透率一般为5～1000mD
1达西单位的定义：
孔隙介质允许粘度为1cp的流体，在压力梯度为 1atm/cm的作用下，通过横截面积为1 cm2的流量为1 cm3/s，此时，孔隙介质的渗透率称为1D达西。
注意： 满足达西定律的应用条件时，对同一岩心，K 的大小 是与液体性质无关的常数。 对不同孔隙结构的岩心，K值不同。因此，K仅 仅是取决于岩石孔隙结构的参数，而与所通过 流体的性质无关，故把这一系数称为岩石的绝 对渗透率。 渗透率的大小主要取决于岩石孔喉的大小、形 状及连通情况，亦即与孔隙结构有密切关系。 在对一个区域或一个油层来评价渗透率时，还 要考虑岩石具有各向异性，即渗透率具有方向 性。
12
三、达西定律的适用条件
对于低渗致密岩石，在低速渗流时，由于流体与 岩石之间存在吸附作用，或在粘土矿物表面形成 水化膜，当压力梯度很低时，流体不流动，因而 存在一个启动压力梯度（图中a点）。
υc
1
非达西流 达西流
2
a
13
四、气测渗透率
岩石渗透率的测定条件 据达西定律，测定K必须满足三个条件： ① 流体不可压缩，单相、稳定流：
Q k Ap
L
3
Darcy定律
单位时间内流体通过多孔介质的流量Q与加在多孔介质两端的 压力差△p和介质的截面积A成正比，与多孔介质长度L和液体粘
度μ成反比。当其他条件相同时，粒径不同其流量也不同。
Q K
Ap
L
比例系数，达西(D)。只与多孔介质结构有 关，而与流体性质无关，称其为多孔介质的渗 透率， K 大→Q 大，岩石允许流体通过的能力 大。即： K 可定量评价岩石渗透性的大小。
• 在岩心各断面处有稳定的体积流量
② 流体性质稳定：
• 不与岩石表面发生物理、物理化学反应
③ 流体为线性流动：
• Q～△P呈线性关系
只有严格满足上述三个条件测得的渗透率才为岩 石的绝对渗透率。
14
四、气测渗透率
理论上：油、气、水都可作K的测定流体。 实际上：除③线性流动外，条件①②在实验室条
MPa
μ
cp
p
cp
mpa.s
Q
cm3/s
cm3/s
bbl/day
cm3/s
K
darcy
cm2
perm
μm2
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储层岩石的渗透率一般为5～1000mD
级别 1 2 3 4 5
储 层 渗 透 率 评 价
K× 10-3μm2
储层评价
>1000
渗 透 性 极 好
1000～ 100
渗 透 性 好
100～ 10