2-5岩石渗透率详解
岩石中两相流体相对渗透率测定方法-最新国标
岩石中两相流体相对渗透率测定方法1 范围本文件描述了岩石中两相流体相对渗透率测定方法的基本原理、规定了测定步骤与技术要求、计算方法及计量仪器的技术指标。
本文件适用于砂岩岩样中两相流体相对渗透率的测定，其他类型多孔介质参照执行。
文件中包括稳态和非稳态两种测定相对渗透率方法，稳态法油-水相对渗透率测定适用于空气渗透率大于50mD的岩样，稳态法水-气相对渗透率测定适用于空气渗透率大于0.5mD的岩样。
非稳态法油-水相对渗透率测定适用于空气渗透率大于5mD的岩样，非稳态法气-油相对渗透率测定适用于空气渗透率大于1mD的岩样，非稳态法气-水相对渗透率测定适用于空气渗透率大于0.01mD的岩样。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 29172 岩心分析方法SY/T 5153 油藏岩石润湿性测定方法SY/T 6490 岩样核磁共振参数实验室测量规范3 术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。
4 油-水相对渗透率测定稳态法油-水相对渗透率测定4.1.1 原理稳态法测定油-水相对渗透率的基本理论依据是一维达西渗流理论，假设两相流体不互溶、不可压缩，并且忽略毛管压力和重力作用。
试验时在总流量不变的条件下，将油水按一定流量比例同时恒速注入岩样。
当进口、出口压力及油、水流量稳定时，岩样含水饱和度不再变化，此时油、水在岩样孔隙内的分布是均匀的，达到稳定状态，油和水的有效渗透率值是常数。
因此利用测定岩样进口、出口压力及油、水流量，由达西定律直接计算出岩样的油、水有效渗透率及相对渗透率值。
用称重法、物质平衡法或CT法计算出岩样相应的平均含水饱和度。
改变油水注入流量比例，就能够得到一系列不同含水饱和度时的油、水相对渗透率值，并由此绘制出岩样的油-水相对渗透率曲线。
岩石物理实验渗透率
岩石物理实验—渗透率
图1.1 气测渗透率装置
二、实验测量渗透率
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测量流程
测量岩心长度、直径 面板检查
取出岩心
岩心顶入岩心夹持器 关闭放空阀 打开测试阀 调节压力阀
关闭进气阀 记录流量及时间
挤肥皂泡成膜
岩石物理实验—渗透率
一、定义 二、实验方法测量 三、渗透率影响因素 四、特殊渗透率测量
三、渗透率影响因素
1、岩石自身特性
气测渗透 率的基础
克林肯伯格效应
图3.1气体在空 隙中的流动
气体渗透率：
K
2 P 0Q 0 LL
A(P12 P02 )
图3.2液体在空 隙中的流动
岩石物理实验—渗透率
一、定义 二、实验方法测量 三、渗透率影响因素 四、内容小结
二、实验测量渗透率
1、测量装置
1、氦气气源 2、岩心夹持器 3、环压表 4、压差表 5、阀门 6、压差调节旋钮 7、体积测量试管
岩石物理实验—渗透率
一、定义 二、实验方法测量 三、渗透率影响因素 四、内容小结
一、定义
1、渗透性
储层的渗透性是指在一定的压差下，岩石 允许流体通过其连通孔隙的性质，即岩石 对流体的传导性能。
图1.1 接触式胶结
图1.2 渗流通道示意图
一、定义
2、渗透率—渗透性能的定量描述
Q K AP
L
K QL
沉积作用
分选性差 粒度较细
渗透率K
成岩作用 构造作用
胶结作用 溶蚀作用
形成断裂 形成裂缝
渗透率K 渗透率K
渗透率K
三、渗透率影响因素
2、外部条件
上覆压力 增大
压实变形
岩石渗透率讲解课件
高压高温环境下岩石渗透率的测量技术
实验设备与技术
介绍用于测量高压高温环境下岩 石渗透率的实验设备和技术，包 括岩石样品准备、实验操作流程
和数据处理方法。
数值模拟方法
概述基于物理定律和数值方法的 岩石渗透率测量模拟研究，解释 如何建立数学模型、选择合适的
算法和边界条件。
对比与验证
比较实验测量与数值模拟方法的 结果，分析误差和不确定性，提 出改进方案，为高压高温环境下 岩石渗透率的精确测量提供参考
地层水性质对岩石渗透率的影响
地层水性质是影响岩石渗透率的间接 因素。地层水的化学成分、温度、压 力等条件可以改变岩石的物理性质和 孔隙结构，从而影响渗透率的值。
地层水的化学成分可以影响岩石的溶 解性和膨胀性，从而改变岩石的孔隙 结构和渗透率。例如，富含二氧化碳 的水可以溶解碳酸盐岩中的部分矿物 ，扩大其孔隙结构，提高其渗透率； 而富含有机质的水可以在部分粘土矿 物中产生膨胀作用，堵塞原有的孔隙 结构，降低其渗透率。
案例三
总结词
滑坡灾害是某地区常见的自然灾害之一，岩石渗透率 的变化对滑坡的发生和发展具有重要影响。通过对岩 石渗透率的影响因素进行分析，有助于深入了解滑坡 灾害的形成机制。
详细描述
在某地区的滑坡灾害中，岩石渗透率的变化是影响灾害 发生和发展的重要因素之一。科研人员通过对该地区的 地质条件、气候条件、地形地貌等影响因素进行深入分 析，得出了岩石渗透率的变化规律。同时，科研人员还 利用数值模拟方法，模拟了不同因素对岩石渗透率的影 响程度和影响方式，进一步揭示了滑坡灾害的形成机制 。这些研究成果对于预防和减缓滑坡灾害的发生具有重 要意义。
地层水的温度和压力条件也可以影响 岩石的渗透率。在高温高压条件下， 部分矿物，部分粘土矿物 会脱水收缩，扩大原有的孔隙结构， 提高岩石的渗透率。
第三章(渗透率)
Q dr K = • dp 2πh r µ
dL = −dr
dZ =0 dL
Q re dr K ∫rw r = µ 2πh
∫
pe
pw
dp
dp v=+ • µ dr
Q Q = =v A 2πrh
K
Q K ln(re rw ) = ( pe − pw ) 2πh µ
Q=
2πKh( pe − pw ) µ ln(re rw )
三、达西定律的适用范围
对大多数油田开发实践中，油气渗流一般服从达西定 对大多数油田开发实践中， 律，但对于高速流动的流体，尽管边界条件不变，但流型 但对于高速流动的流体，尽管边界条件不变， 会变得瞬息万变，会产生涡旋， 会变得瞬息万变，会产生涡旋，这种流速变大而导致的流 型改变的转换可用“临界点”来加以描述。流速在该点以 型改变的转换可用“临界点”来加以描述。 下时，流体以定常流的型式流动，称为层流， 下时，流体以定常流的型式流动，称为层流，当流速超过 “临界点”时，流线会变成非定向，不规则的流动型式， 临界点” 流线会变成非定向，不规则的流动型式， 称为“紊流” 或湍流）。这二种不同的流动型式具有不 称为“紊流”（或湍流）。这二种不同的流动型式具有不 ）。 同的渗流特性。 同的渗流特性。
h2 Z2 Z1 h1
代入达西折算压力公式：
A∆ Pr KA（Pr1 − Pr2 ） = Q=K µL µL ] （ − KA[ P1 + ρgZ 1）（P2 + ρgZ 2） = µL ] KA[ P1 − P2） ρg（Z 1 − Z 2） （ − = µL
当ΔZ=0时，即流体为水平流动时
达西定律的 一般表达式
在该项实验中，其边界条件如下：
第三章 岩石密度、孔隙度和渗透率
第三章岩石密度、孔隙度和渗透率3.1岩石的密度密度是岩石的一种固有性质。
岩石密度是决定重力场的一个基本物理参数。
密度又对岩石的其它许多物性有着重要影响，如弹性波速度、岩石强度、导电性和孔隙度等。
岩石密度是重力法勘探和地震勘探中一个主要参数。
在地壳中由于所经历的地质作用不同，所形成的岩石，其密度也具有相应变化。
因此岩石密度不但是地球物理学研究的基本参数，也是研究地质问题的很重要信息。
3.1.1密度的有关定义有关岩石密度的术语和定义，由于测试方法的不同，在不同的文献中的表述有所不同，所定义密度概念不一样。
有一些密度定义在测量时容易实现，而且也能表示岩石密度特征。
常见的概念如下：1）真密度岩石的质量/（岩石体积-孔隙度体积），即单位体积岩石的质量，体积中不包含任何孔隙体积。
其量纲为g/cm3,T/m3。
2）真比重岩石的质量/（同体积蒸馏水的质量），即岩石质量与同等体积水质量的比值，岩石体积中不包含任何孔隙体积。
3）视密度岩石在空气中的重量/（岩石体积-孔隙体积），即单位体积岩石的重量，体积中不包含任何孔隙体积。
其量纲为g/cm3,T/m3。
4）视比重岩石在空气中的重量/同体积蒸馏水的重量（空气中干重-浸在水中的重量），即岩石重量与同等体积水重量的比值，岩石体积中不包含任何孔隙体积。
5）体密度岩石在空气中的重量/（包括全部空隙在内的体积），即单位体积岩石的重量，此时的单位体积中包含各种孔隙的体积。
6）体比重岩石在空气中重量/同体积水的重量（饱和重量-浸在水中重量），即岩石重量与同等体积水重量的比值，岩石此时的体积中包含各种孔隙的体积。
7）粒密度对于粒状结构的岩石，可用粒密度来定义，即单位体积颗粒的质量，颗粒的总质量/颗粒的总体积，如下式表示：∑==ni ii v1ρρ8）堆密度对于松散堆积物可用堆密度来定义，即岩石（或矿物）颗粒自然堆积后单位体积的质量。
3.1.2岩石密度的主要影响因素1）岩石中矿物成分岩石中矿物种类及含量是影响岩石密度的重要因素。
岩石渗透性分级
渗透性等级
标准
岩体特征
土类
渗透系数k
（cm/s）
透水率q
（Lu）
极微透水
K<10-6
q<0.1
完整岩石，含等价开度<0.025mm裂隙的岩体
粘土
微透水
10-6≤K<10-5
0.1≤q<1
含等价开度0.025～0.05mm裂隙的岩体
粘土－粉土
弱透水
10-5≤K<10-4
1≤q<10
帷幕。
砂砾石层坝基的防渗帷幕，设于心墙、斜墙或铺盖之下。
(2)防渗墙和铺盖
当砂砾石透水层不厚时，可挖出梯形糟回填粘土成为截水槽。当透水层厚时可用板桩、混凝土连锁管柱和混凝土防渗墙等垂直防渗措施截断透水层。用大直径钻孔造圆孔或槽孔，然后回填混凝土与不透水层相接，各孔相互搭接成为连续的横河防渗墙，效果较好(图2-14) 。当透水层很厚时，则宜在坝上游采用粘土铺盖。
现场试验也是逐级升压，逐级稳定，并经历试验与逐级减压两个阶段。 一般在每级压力下要稳定2～3h，所以试验历时较长。试验结束，绘制流量与压力关系曲线或1gI~1gv关系曲线，以曲线转折点求出I。（图2-12）
（5）确定允许水力坡降。临界水力坡降除以安全系数即为允许水力坡降。安全系数在1.5—3.0之间选取，这要考虑到工程的等级、水文工程地质条件，试验成果的代表性和精度等因素。把允许水力坡降与实际水力坡降相比较，如果实际水力坡降小于允许水力坡降则是安全的，否则是危险的。当预测到有发生渗透变形危险时，为保证坝基稳定，应采取加长渗流途径和排水减压措施，以降低水力坡降，以及在渗流出口处设置反滤层等措施。
①多循环系统共存 这是岩溶介质渗流最突出的特点之一。如一个泉眼可能是一个循环系统的排泄点，也可能是几个循环系统的排泄点。同时，单个系统在空间上可以相互交叉。
1.4 储层岩石的渗透率详解
第四节 储层岩石的渗透率
教学目的：
掌握达西定律、岩石绝对渗透率的定义、计算、 测定；气体滑脱效应、平均渗透率的计算。
教学重点和难点：
达西定律，岩石的绝对渗透率，气体滑脱效应。
八、岩石渗透率的确定
1．直接测定法 1）常规小岩心液体渗透率测定
恒速泵
液体容器
岩心夹持器
2）气测渗透率方法
K
2Q0 P0uL A(P12 P22 )
3）垂直管流量计法
K BuL 103 TA
2．间接测定法
1）利用渗透率和孔隙半径的关系计算
K r2 8 2
2）利用测井资料估算
K
C a
S
b wi
1）、并联（多层纵向不均一）地层的总渗透率 A.直线渗流
K Kihi hi
B．平面径向渗流
Q K 2 h(Pe Pw )
u ln Re / Rw
K Kihi
h i
2） 串联地层的总渗透率（多层横向不均匀） A．直线渗流：
P1
P2
Q
K1
K2
K3
P1
P2
P3
W
L1
L2
L3
Qh
L
P P1 P2 P3
② 多孔介质中只存在一种流体，即岩石 100%的饱和某一种流体;
③ 流动必须是在层流范围之内.
例题：设有一块砂岩岩心，长度 L=3cm，截面积A=2
cm2，其中只有粘度为1cp的水通过，在压差△P=2atm 下通过岩石的流量Q=0.5cm3/s，根据上面所讲的达西 定律得:
油气藏分析之储层岩石渗透率分析介绍课件
油气藏开发效果预测
01
01
储层岩石渗透率分析是油气藏 开发的重要依据
02
02
预测油气藏开发效果，为开发 方案制定提供依据
03
03
储层岩石渗透率分析有助于优 化开发方案，提高开发效果
04
04
储层岩石渗透率分析有助于降 低开发成本，提高经济效益
谢谢
演讲人
油气藏分析之储层岩石渗透率分析介 绍课件
目录
01. 储层岩石渗透率分析的重要性 02. 储层岩石渗透率分析方法 03. 储层岩石渗透率分析应用
储层岩石渗透率分析 的重要性
影响油气藏开发效果
01
储层岩石渗透率分析是油气藏开
发的关键因素之一
02
渗透率分析结果直接影响油气藏
的开发方案和开采效率
高油气产量
4
储层岩石渗透率分 析可以降低油气藏 开发过程中的风险 和成本，提高经济
效益
提高油气藏开发效益
1
2ห้องสมุดไป่ตู้
3
4
5
储层岩石渗透率 分析是油气藏开
发的关键环节
准确的渗透率分 析有助于优化油
气藏开发方案
提高油气藏开 发效益，减少
环境污染
提高油气藏开 发效益，降低
开发成本
提高油气藏开 发效益，保障
能源安全
储层岩石渗透率分析 方法
实验室测试方法
01
02
03
04
05
06
岩心分析法： 通过岩心样 品测试，获 取岩石渗透
率数据
压汞法：利 用汞的渗透 性，测量岩 石的渗透率
核磁共振法： 气体扩散法：
利用核磁共 通过气体扩
振技术，测 散实验，测
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。
岩石渗透率资料课件
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环境地质评价与工程中的应用
地质灾害防治 岩石渗透率的资料可以帮助评估地质灾害的风险和可能性， 如滑坡、泥石流等，从而为防治地质灾害提供科学依据。
岩土工程设计 在岩土工程设计中，岩石渗透率的资料可以帮助设计者了 解土壤的力学性质和地下水的流动规律，从而更好地设计 工程的方案。
环境保护 岩石渗透率的资料可以帮助评估地下水对环境污染的影响， 如污染物迁移、地下水污染等问题的研究，从而为环境保 护提供科学依据。
06
岩石渗透率资料获取与处理方法
岩石渗透率资料获取方法
实验室测量
通过专门的渗透试验设备，模拟地下条件，测定 岩石的渗透率。
现场测试
利用钻孔或地下水位观测井，通过水位降深或压 力降等方法测定岩石的渗透率。
间接方法
利用地球物理勘探方法，如电阻率法、声波测井 等，推断岩石的渗透率。
资料处理与解释流程
渗透率对开发效果的影响
渗透率对油气藏的开发效果有重要影响，主要体 现在以下几个方面
渗透率影响开发成本。低渗透率的油气藏开发成 本高，而高渗透率的油气藏则具有较低的开发成本。
渗透率影响采油速度和采收率。低渗透率的油气 藏采油速度慢，采收率低，而高渗透率的油气藏 则具有较高的采油速度和采收率。
渗透率影响环境保护。低渗透率的油气藏开采难 度大，采油速度慢，对地层破坏较小，有利于环 境保护，而高渗透率的油气藏则具有较大的地层 破坏和环境污染风险。
Hagen-Poiseuille模型
该模型考虑慢 的渗透率的计算。
03
岩石渗透率的分类与特点
低渗透性岩石
定义
低渗透性岩石是指渗透能力较弱 的岩石，其渗透率通常小于10^-
7 m^2。
25岩石渗透率讲解
在岩石长度L的每一断面的压力不同，气体体积流量
在岩石内各点上是变化的，是沿着压力下降的方向不 断膨胀。
第五节 油藏岩石的渗透性
玻义尔— 马略特定律
QP Q0 P0 Q1P1 Q2 P2 常数
则：
Q Q0 P0 P
Q Kg A dP
dx
分离变量并积分，则：
K气g 测渗Q0透AP0率 的PddxP 计算公式
次生孔隙通道规则性差 孔喉比增加
孔道曲折性增加 孔隙内表面粗糙度增加
溶蚀对岩石渗透率的影响不太显著 一般使其变大
第五节 油藏岩石的渗透性
3.构造(地应力)作用
储层岩石在地下应力场的作用下,会形成断裂和微裂缝。
K f 0.085b2r
低渗,特低渗储层
第五节 油藏岩石的渗透性
4.流体—岩石系统的相互作用
第五节 油藏岩石的渗透性
达西实验的条件：
★岩石孔隙100%为某种流体饱和； ★流体在岩石孔隙中的渗流保持为层流； ★流体与岩石不发生反应。
K是仅与岩石自身性质有与关所的通参过数的,流 它只决定于岩石的孔隙结体构性。质无关
K为岩石的绝对渗透率
第五节 油藏岩石的渗透性
（1）水平线性稳定渗流的达西公式
Q kA dp
dx
分离变量并积分得：
Q K AP1 P2
L
或
K
QL
AP1 P2
第五节 油藏岩石的渗透性
（2）垂直线性稳定渗p 流 的g达h 西L公 式
p gL
p gh
关键：确定 p1-p2
第五节 油藏岩石的渗透性
（3）平面径向渗流的达西公式：
r
c— 比例系数；
岩石渗透系数及渗透率区别及联系
某些岩石的渗透系数值2 渗透率2.1渗透率的定义渗透率:压力差为1pa 时,动力黏滞系数为lpa.s 的渗流液体，渗流通过面积为12m 长度为1m 的多孔介质，体积流量为13m 时，多孔介质的渗透率定义为12m 。
实际中采用2m μ为实用单位。
定义式为=10QL k A p μ∆，其中，各参量与以上的参量相同 2.2渗透率的物理意义及影响因素渗透率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。
2.3渗透率的评价渗透率的评价级别平方微米（2m μ） 评价 1>1.0 渗透性极好 20.1—1.0 渗透性好 30.01—0.1 渗透性一般 4 0.001—0.1渗透性差5 测定步骤5．1 试件描述试件干燥前，核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入附录B。
5．2 测量试件尺寸对试件描述后，应核对编号，并测量尺寸。
在其高度方向的中部两个相互垂直的方向上测量直径，在过端面中心的两个相互垂直的方向上测量高度，将其平均值以及试件编号和试件轴线与层理方向的关系(⊥，//)，填入附录B。
5．3 压力选择5．3．1 入口端渗透气体压力视试件致密程度进行调节，一般为0．06～0．09MPa。
5．3．2 围压一般为0．4～0．5MPa。
5．4 皂膜流量计选择视试件渗透率的大小选用不同直径的皂膜流量计。
预计渗透率大的可选较大直径的皂膜流量计。
5．5 测定系统检验每次测定前用直径25mm、高径比1：1的实心钢柱代替试件，按图1装入试件夹持器，检验测定系统，测定系统如图2。
开动空气压缩机，顺序加围压和渗透压力至选定值，保持5min不漏气，确认系统完好。
图1 试件夹持器示意图1—上端盖；2、7—压片；3—橡胶套；4—夹持器外壳；5—试件(或钢柱)；6—下端盖；8—钢柱图2 渗透率测定系统示意图3 渗透系数与渗透率的区别与联系渗透系数和渗透率是两个完全不同的概念。
渗透率
克林贝格提出了对这一现象的解释。按照气体 动力学理论，可以把分子看成是直径约为万分之一 微米的微球，在大气压力下，这些微球之间的距离， 大约是它们自身直径的十倍。这些分子在十分高的 速度下运动(大约是声速)，并且用任意的方式碰撞。 其自由运动的平均长度与压力成反比。对于稀薄气 体，其平均自由行程的数值是很大的。
连通孔隙度是指岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总体 积之比。
岩石的有效(含烃)孔隙度是指岩石中烃类体积与岩石总 体积之比。岩石的有效(含烃)孔隙度仅是连通孔隙度中含 烃类的哪一部分。
流动孔隙度是指岩石中能够在一般压差下流动 的哪一部份液体体积与岩石总体积之比。可随压 差不同而改变。
连通孔隙度称为有效孔隙度，这两个名词在一 般情况下是具有相同意义，但对于气层或稠油储 层，“连通”和“有效”则不能相提并论。
Q K A pr
L
上式称为达西公式（1856年，法国），式中各参数及 单位分别为：
Q—通过砂层的渗流流量，cm3/s； K—砂层渗透率，它反映液体渗过砂层的通过能力，m2； A—渗滤横截面积，cm2； △pr—两渗流面截间的折算压力差，物理大气压（注： 在俄文文 献中采用1公斤/厘米，即工程大气压）； µ—液体粘度，mPa·s； △L—两渗流截面间的距离，cm。
（ 2）混合制单位
由于使用CGS制单位时，渗透率的单位是[厘米2]， 对于油气储集岩来说是过大的，为了避免用分数数值， 因而采用比较实用的混合制单位。
在混合制单位中，流量Q的单位是厘米3／秒，粘度 μ的单位是厘泊，面积A的单位是厘米2，长度L的单 位是厘米，压力P的单位是大气压。亦即，渗透率K 等于
2.Purcell方法
式中Ka＝气测渗透率，10-3μm2；φ＝孔隙度， 分数；p＝1/2(p1十p 2)，平均测定压力，0.lMPa； C＝常数。
油层物理2-5 第五节 储层岩石的渗透性
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：
A p Q 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 Ap Q k L
气体性质较稳定，不易变化； 不与岩石表面作用而改变孔隙大小； 气体测岩石K的误差容易校正：
• 气体膨胀→流量不稳定校正； • 气体分子扩散→气体滑脱效应校正。
16
四、气测渗透率
17
气测K公式推导
① 设在微单元dL上，气体具稳定的体积流量 在dL上用达西公式的微分式：
A dp Q K dL
24
气测渗透率时，由于气-固间的分子作用力远比液 固间的分子作用力小，在管壁处的气体分子仍有 部分处于运动状态；另一方面，相邻层的气体分 子由于动量交换，可连同管壁处的气体分子一起 沿管壁方向作定向流动，管壁处流速不为零，形 成了所谓的“气体滑动效应”。 克林肯贝格(Klinkenberg)发现了气体在微细 毛管孔道中流动时的滑动效应，故称“克氏效 应”。
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。
15
四、气测渗透率
方法：行业标准规定使用气体测量岩石K，即： 在低压下，用干燥空气或氮气气体等温通过岩 心，测定岩石绝对渗透率K。
• 在岩心各断面处有稳定的体积流量
② 流体性质稳定：
油层物理实验报告
油层物理实验报告目录实验一岩石孔隙度的测定 (3)实验二岩石比面的测定 (6)实验三岩心流体饱和度的测定 (9)实验四岩石碳酸盐含量的测定 (12)实验五岩石气体渗透率的测定 (14)实验六压汞毛管力曲线测定 (17)实验一岩石孔隙度的测定一．实验目的1．巩固岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理；2．掌握测量岩石孔隙度的流程和操作步骤。
二．实验原理根据玻义尔-马略特定律，在恒定温度下，岩心室体积一定，放入岩心室岩样的固相(颗粒)体积越小，则岩心室中气体所占体积越大，与标准室连通后，平衡压力越低；反之，当放入岩心室内的岩样固相体积越大，平衡压力越高。
绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力，据标准曲线反求岩样固相体积。
按下式计算岩样孔隙度：式中，Φ－孔隙度，％； Vs－岩样固相体积，cm3；Vf－岩样外表体积，cm3。
三.实验流程与设备（a）流程图（b）控制面板图1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪仪器由下列不见组成：①气源阀：供给孔隙度仪调节低于10kpa的气体，当供气阀开启时，调节器通过常泄，使压力保持恒定。
②调节阀：将10kpa的气体压力准确的调节到指定压力（小于10kpa）。
③供气阀：连接经调节阀调压后的气体到标准室和压力传感器。
④压力传感器：测量体系中气体压力，用来指示准确标准室的压力，并指示体系的平衡压力。
⑤样品阀：能使标准室内的气体连接到岩心室。
⑥放空阀：使岩心室中的初始压力为大气压，也可使平衡后岩心室与标准室的气体放入大气。
四．实验步骤1．用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度（为了便于区分，将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4），并记录在数据表中；2．将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T形转柄，使之密封。
打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体为大气压；3．关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。
调节调压阀，将标准室气体压力调至某一值，如560kPa。
2-5岩石渗透率讲解
P P
2 1
2 2
0
200
第五节
油藏岩石的渗透性
五、渗透率的影响因素
1.沉积作用
(1)岩石结构和构造特征
岩石结构
C d a K
K Cd e
2 1.35 a
— 常系数,具体数值与岩石粒度有关； — 岩石平均颗粒直径,μm； — 岩石颗粒的标准偏差； — 岩石渗透率, × 10-3μm2。
Klinkenbeger实验结果
等价液体渗透率 或
Klinkenberg渗透率
第五节
油藏岩石的渗透性
Klinkenberg渗透率： K
式中
Kg 1 b / P
b— 与岩石孔隙结构及气体分子平均自由程有关的系数,亦称 Klinkenberg系数。
4c P b r
c— 比例系数； λ— 气体分子平均自由程； r— 岩石孔隙半径； P — 平均气体压力。
流体的渗流速度过高
第五节
油藏岩石的渗透性
六、油藏岩石渗透率的评价
储层渗透率评价
级 别 K × 10 -3μ m 2 储 层 评 价
1
2 3 4 5
>1000
1000 ～ 100 100 ～ 10 10 ～ 1 ＜1
渗透性极好
渗透性好 渗透性一般 渗透性差 渗透性极差
第五节
油藏岩石的渗透性
七、非均质储层渗透率的计算
在距井轴半径为r，宽度 为dr，厚度为h的微元上，由 定义得：
kA dP k 2rh dp Q dr dr
p r rw pw 边界条件 p p r r e e
第五节
2KhPe Pw Q lnre rw
岩石渗透率的概念
岩石渗透率岩石渗透性的好坏，以渗透率的数值大小来表示，有绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率三种表示方式。
在一定压差下，岩石允许流体通过的性质称为岩石的渗透性。
在一定压差下，岩石允许流体通过的能力叫岩石渗透率（k），是表征岩石本身传导液体能力的参数，是用来表示岩石渗透性的大小。
物理意义是：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。
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。
1、绝对渗透率岩石的绝对渗透率是岩石孔隙中只有一种流体(单相)存在，流体不与岩石起任何物理和化学反应，且流体的流动符合达西直线渗滤定律时，所测得的渗透率。
2、有效渗透率（相渗透率）多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一相流体的渗透率叫该相流体的有效渗透率，又叫相渗透率。
相渗透率不是岩石本身的固有性质，它受岩石孔隙结构、流体性质、流体饱和度等因素的影响，因此它不是一个定值。
在不同的条件下，相渗透率千变万化。
为了找到它们的规律，也便于与绝对渗透率相比较，因此引入了相对渗透率的概念。
3、相对渗透率多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一相流体在该饱和度下的渗透率与岩石绝对渗透率的比值叫相对渗透率，是无量纲量。
与有效渗透率一样,相对渗透率的大小与液体饱和度有关。
同一多孔介质中不同流体在某一饱和度下的相对渗透率之和永远小于1。
相对渗透率虽然也受诸多因素的影响，但在岩石孔隙结构、流体性质一定时，它主要是流体饱和度的函数，因此通常用相对渗透率曲线来表示它。
4、相对渗透率曲线根据测得的不同饱和度下的相对渗透率值绘制的相对渗透率与饱和度的关系曲线,称相对渗透率曲线。
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意义：孔喉的大小和孔隙结构的复杂程度对渗透率 的影响远远大于孔隙度的影响。
第五节
油藏岩石的渗透性
包含在Carman-Kozeny 公式中的τ系数中
岩石孔隙内表面的粗糙度：
孔隙内表面粗糙程度不同,当流体经过时对
流体的滞留和拖曳作用不同,流体所受的阻力也
不同。
第五节
油藏岩石的渗透性
2. 成岩作用
压实作用 ◆压实作用 胶结作用 溶蚀作用
第五节
油藏岩石的渗透性
达西实验的条件：
★岩石孔隙100%为某种流体饱和； ★流体在岩石孔隙中的渗流保持为层流； ★流体与岩石不发生反应。
与所通过的流 K是仅与岩石自身性质有关的参数 , 体性质无关 它只决定于岩石的孔隙结构。
K为岩石的绝对渗透率
第五节
油藏岩石的渗透性
（1）水平线性稳定渗流的达西公式
二、气测渗透率
Q
K g A dP
dx
在岩石长度L的每一断面的压力不同，气体体积流 量在岩石内各点上是变化的，是沿着压力下降的方向 不断膨胀。 第五节 油藏岩石的渗透性
玻义尔— 马略特定律
QP Q0 P0 Q1P1 Q2 P2 常数
则：
Q
K g A dP
dx
Q0 P0 Q P Q0 P0 dx K g 气测渗透率的 A PdP
岩石渗透率与平 均颗粒直径的平方 成正比，与颗粒的 标准偏差成反比。
砂岩的粒度分布范围越广,颗粒分选性越差,胶结物质 含量来自多,其渗透率就越低。第五节
油藏岩石的渗透性
构造特征 层理和纹理的发育程度,沉积旋回、韵律等。
●层理的方向性、递变性等构造,导致砂岩渗透率的方向性。
渗透率方向性是指岩石渗透率在水平方向上和 垂直方向上的差异。
第五节
油藏岩石的渗透性
在孔道中心的液体分子比靠近孔道 液 壁表面的分子流速要高；而且,越靠 体 近孔道壁表面,分子流速越低；
气 靠近孔壁表面的气体分子与孔道中 体 心的分子流速几乎没有什么差别。
气体滑动效应示意图
a-孔道中的液体流动； b-同一孔道中气体流动
滑动效应 或 Klinkenberg效应
第五节
油藏岩石的渗透性
3.构造(地应力)作用
储层岩石在地下应力场的作用下,会形成断裂和微裂缝。
K f 0.085b r
Klinkenbeger实验结果
等价液体渗透率 或
Klinkenberg渗透率
第五节
油藏岩石的渗透性
Klinkenberg渗透率： K
式中
Kg 1 b / P
b— 与岩石孔隙结构及气体分子平均自由程有关的系数,亦称 Klinkenberg系数。
4c P b r
c— 比例系数； λ— 气体分子平均自由程； r— 岩石孔隙半径； P — 平均气体压力。
K K 0e
αk——
ak P P0
渗透率变化系数。
渗透率随上覆压力增加而降低。
第五节
油藏岩石的渗透性
◆胶结作用
胶结物质的沉淀和胶结作用
岩石的孔隙通道变小 喉道变细 孔隙曲折性增加 孔隙内表面粗糙度增大
岩石渗透率显著降低
第五节
油藏岩石的渗透性
◆溶蚀作用
溶蚀作用
岩石孔隙度增大
次生孔隙通道规则性差 孔喉比增加 孔道曲折性增加 孔隙内表面粗糙度增加 溶蚀对岩石渗透率的影响不太显著 一般使其变大
P P
2 1
2 2
0
200
第五节
油藏岩石的渗透性
五、渗透率的影响因素
1.沉积作用
(1)岩石结构和构造特征
岩石结构
C d a K
K Cd e
2 1.35 a
— 常系数,具体数值与岩石粒度有关； — 岩石平均颗粒直径,μm； — 岩石颗粒的标准偏差； — 岩石渗透率, × 10-3μm2。
第五节 油藏岩石的渗透性
一、达西定律
1856年、法国人、享利· 达西 未胶结砂充填模型 水流渗滤试验
h Q K A L
达西实验装置
通用达西公式
渗透率
QL K AP1 P2
渗透率单位的物理意义为：
粘度为1mPa· s的流体,在0.1MPa的压差下,通过 截面积为1cm2,长为1cm的岩石,当流量为1cm3/s时, 该岩石的渗透率为1μm2。
●沉积旋回、韵律特征导致岩石渗透率在纵向上的差异。
一般正韵律沉积的砂岩其渗透率明显上低下高， 而反韵律沉积刚好与之相反。
第五节
油藏岩石的渗透性
(2)岩石孔隙结构
主要作用
岩石的孔隙可分成孔隙和喉道两部分。
Carman-Kozeny公式
r2 K 2 8
φ—— 岩石孔隙度,小数； r—— 孔喉半径,μm； τ—— 迂曲度,表示孔道的曲折程度,τ=1.5～5.5。
kA dp Q dx
分离变量并积分得：
AP QL 1P 2 QK 或 K L AP 1P 2
第五节 油藏岩石的渗透性
p g h L （2）垂直线性稳定渗流的达西公式
p gL
p gh
关键：确定 p1-p2
第五节 油藏岩石的渗透性
（3）平面径向渗流的达西公式：
在距井轴半径为r，宽度 为dr，厚度为h的微元上，由 定义得：
kA dP k 2rh dp Q dr dr
p r rw pw 边界条件 p p r r e e
第五节
2KhPe Pw Q lnre rw
油藏岩石的渗透性
气体渗透率大于液体渗透率的根本原因
第五节
油藏岩石的渗透性
第五节
油藏岩石的渗透性
四、储层岩石渗透率的求取
实验室方法测定
*测井方法或油藏工程方法测定
CQor hw L K 200 A
式中 C——称“C值”,为该仪器上读数；
★常规小岩心渗透率测定 ★全直径岩心渗透率测定 ★径向渗透率测定
C
2Q0 P0 L Kg A P12 P22 Q h 2000Pa Q or w
计算公式
分离变量并积分，则：
P2
P1
K g PdP
L
0
Q0 P0 dx A
2Q0 P0 L Kg 2 2 A P1 P2
第五节
油藏岩石的渗透性
三、克林肯柏格效应
实践发现：同一岩石，气测渗透率总比液测渗透率高。
(1)不同平均压力下测得 的气体渗透率不同； (2)不同气体测得的渗透 率不同； (3)不同气体测得渗透率 和平均压力呈直线关系， 当平均压力趋于无穷大时， 交纵坐标于一点。