Что такое относительная проницаемость
Проницаемость горных пород – формула расчета
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.):
Линейный закон Дарси
Q – объемный расход флюида (м 3 /с)
F – площадь фильтрации (м 2 )
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:
Типы проницаемости
По типам проницаемости можно определять:
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.
С этой статьей также читают:
Неправильность форм песчаных зерен и частиц карбонатного материала не позволяет обеспечивать их идеальное прилегание друг…
Отбор шлама разбуриваемых пород целесообразно проводить либо вместо отбора керна – при бескерновом бурении, либо…
При проведении гидроразрыва пласта (ГРП) применяются различные по своим физическим свойствам жидкости, материалы и добавки.…
Нефть, Газ и Энергетика
Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам
Проницаемость горных пород-коллекторов нефти и газа
Проницаемость горных пород-коллекторов нефти, газа и воды. Категории проницаемости, методы определения их размерности, области применения
Проницаемость горных пород в случае линейной фильтрации определяется по закону Дарси.
Согласно которому объемный расход жидкости проходящей сквозь породу при ламинарном движении прямо пропорционально коэффициенту проницаемости, площади поперечного сечения этой породы, перепаду давления, и обратно пропорционально вязкости жидкости и длине пройденного пути
В случае фильтрации газа коэффициент проницаемости рассчитывается по формуле: 
Источник
Проницаемость горных пород пласта
При относительно небольших перепадах давления в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и т.д.).
Хотя при сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы.
Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, глины с массивной пакетной упаковкой, алевролиты.
Плохо проницаемыми породами являются: глины, с упорядоченной пакетной упаковкой, глинистые сланцы, песчаники с глинистой цементацией, мергели.
Различают также абсолютную, фазовую и относительную проницаемости.
Она зависит от размера и структуры поровых каналов, но не зависит от насыщающего флюида, т.е. характеризует физические свойства породы.
Обычно абсолютную проницаемость определяют при фильтрации азота через породу.
Для оценки проницаемости горных пород применяется открытый в 1856 г линейный закон фильтрации Дарси, который установил зависимость скорости фильтрации жидкости от градиента давления.
Абсолютную проницаемость определяют на основании закона Дарси по уравнению:
Проницаемость определяется как:
Существует несколько типов каналов:
Проницаемостью в 1 м 2 соответствует проницаемости горной породы при фильтрации через образец площадью 1 м2 длиной 1 м и при перепаде давления 1 Па, при которой расход жидкости вязкостью 1 Па*с составляет 1 м3.
Размерность параметров уравнения Дарси в разных системах единиц
Проницаемость
Содержание
Абсолютная проницаемость
Проницаемость образца керна, насыщенного одним флюидом (водой или нефтью), инертным по отношению к породе, зависит целиком и полностью от свойств породы, а не от насыщающего флюида.
Проницаемость по воздуху
Эффективная (фазовая) проницаемость
Проницаемость породы для отдельно взятого флюида (Ko, Kw), при числе присутствующих в породе фаз, большим единицы. Эффективная проницаемость зависит от флюидонасыщения (степени насыщенности флюидов и их ).
Относительная проницаемость
Отношение эффективной проницаемости (Ko, Kw) к эффективной проницаемости по нефти, замеренной в породе, насыщенной только связанной водой (KoSwir).
Kro = Ko / KoSwir
Krw = Kw / KoSwir
Источники данных о проницаемости
Лабораторные методы определения проницаемости
Проницаемость породы определяется при фильтрации флюидов через керн. Для оценки пользуются линейным законом фильтрации Дарси, по которому скорость фильтрации флюида в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна вязкости:
V = Q / F = K × ΔP / μ × L
K = Q × μ × L / ΔP × F, где
Полезное
Смотреть что такое «Проницаемость» в других словарях:
Проницаемость — Свойство (способность) грунта пропускать жидкость или газ под действием перепада давления или напора Источник: ГОСТ 23278 78: Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости оригинал документа 26 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ПРОНИЦАЕМОСТЬ — • ПРОНИЦАЕМОСТЬ (обозначение m), в физике отношение плотности МАГНИТНОГО ПОТОКА в теле ко внешнему МАГНИТНОМУ ПОЛЮ, порождающему этот поток. Магнитная проницаемость вакуумного пространства называется магнитной постоянной (обозначается m0) и равна … Научно-технический энциклопедический словарь
Проницаемость — горных пород (a. permeability of rocks; н. Gesteinspermeabilitat; ф. permeabilite des roches; и. penetrabilidad de rocas, permeabilidad de rocas) способность горн. пород пропускать через себя жидкости и газы при гидростатич. давлениях;… … Геологическая энциклопедия
ПРОНИЦАЕМОСТЬ — ПРОНИЦАЕМОСТЬ, способность перегородки или мембраны пропускать растворенные вещества. Если мембрана, пропуская одни вещества, задерживает другие, она называется полупроницаемой. Обычно полупроницаемые мембраны пропускают растворитель (напр. воду) … Большая медицинская энциклопедия
ПРОНИЦАЕМОСТЬ — ПРОНИЦАЕМОСТЬ, проницаемости, мн. нет, жен. (книжн.). отвлеч. сущ. к проницаемый. Магнитная проницаемость. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
проницаемость — светопроницаемость, негерметичность, пропускаемость Словарь русских синонимов. проницаемость сущ., кол во синонимов: 4 • негерметичность (2) • … Словарь синонимов
проницаемость — ПРОНИ АЕМЫЙ, ая, ое; аем. Пропускающий сквозь себя что н. П. для света. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
проницаемость — Способность пористой среды, пропускать однофазную жидкость или газ, зависящая от количества, размеров и конфигураций поровых каналов. [ГОСТ 16887 71] Тематики фильтрование, центрифугирование, сепарирование … Справочник технического переводчика
проницаемость — Способность горных пород или почв пропускать воду или воздух … Словарь по географии
Проницаемость — Permeability Проницаемость. (1) Показатель диффузии (или коэффициент проникновения) газа, пара, жидкости или твердого вещества через материал (часто пористый) без физического или химического воздействия на него; мера потока жидкости или газа… … Словарь металлургических терминов
Нефть, Газ и Энергетика
Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам
Виды проницаемости горных пород
Проницаемость абсолютная (физическая) – это проницаемость пористой среды для газа или однородной жидкости при выполнении следующих условиях:
1. 1. Отсутствие физико-химического взаимодействия между пористой средой и этим газом или жидкостью.
2. 2. Полное заполнение всех пор среды этим газом или жидкостью.
Для продуктивных нефтяных пластов эти условия не выполняются.
Проницаемость фазовая (эффективная) – это проницаемость пористой среды для данного газа или жидкости при одновременном наличии в порах другой фазы (жидкости или газа) или системы (газ-нефть, нефть-вода, вода-газ, газ-нефть-вода).
При фильтрации смесей коэффициент фазовой проницаемости намного меньше абсолютной проницаемости и неодинаков для пласта в целом.
Относительная проницаемость – отношение фазовой проницаемости к абсолютной.
Проницаемость горной породы зависит от степени насыщения породы флюидами, соотношения фаз, физико-химических свойств породы и флюидов.
Фазовая и относительная проницаемости для различных фаз зависят от нефте-, газо- и водонасыщенности порового пространства породы, градиента давления, физико-химических свойств жидкостей и поровых фаз.
Насыщенность – ещё один важный параметр продуктивных пластов, тесно связанный с фазовой проницаемостью: водонасыщенность ( S в ), газонасыщенность ( S г ), нефтенасыщенность ( S н ).
Предполагается, что продуктивные пласты сначала были насыщены водой. Водой были заполнены капилляры, каналы, трещины.
При миграции (аккумуляции) углеводороды, вследствие меньшей плотности, стремятся к верхней части пласта, выдавливая вниз воду. Вода легче всего уходит из трещин и каналов, из капилляров вода плохо уходит в силу капиллярных явлений. Таким образом, в пласте остаётся связанная вода.
Чтобы определить количество углеводородов, содержащихся в продуктивном пласте, необходимо определить насыщенность порового пространства породы водой, нефтью и газом.
Водонасыщенность S В – отношение объёма открытых пор, заполненных водой к общему объёму пор горной породы. Аналогично определение нефте- и газонасыщенности:
Для месторождений параметр насыщенности нормирован и равен единице ( S насыщ = 1) или 100%. То есть, для нефтяных месторождений справедливо следующее соотношение:
Для газонефтяных месторождений:
Остаточная водонасыщенность, обусловленная капиллярными силами, не влияет на основную фильтрацию нефти и газа. На практике насыщенность породы определяют в лабораторных условиях по керновому материалу (см. раздел лаборат. практикума).
Фазовая (эффективная), относительная проницаемости, насыщенность горных пород определяются экспериментально. На рисунке 1.11 представлены результаты экспериментального исследования газо-водо-нефтяного потока при одновременном содержании в пористой среде нефти, воды и газа. Опытами установлено, что в зависимости от объёмного насыщения порового пространства различными компонентами возможно одно-, двух- и трёхфазное движение. Результаты исследования представлены в виде треугольной диаграммы (рис. 1.11).
Вершины треугольника соответствуют стопроцентному насыщению породы одной из фаз; стороны, противолежащие вершинам, – нулевому насыщению породы этой фазой. Кривые, проведённые на диаграмме, ограничивают возможные области одно-, двух-, и трёхфазного потока.
Рис. 1.11. Области распространения одно-, двух- и трёхфазного потоков:
1. – 5% воды; 2. – 5% нефти; 3. – 5% газа.
При водонасыщенности до 25% нефте- и газонасыщенность пород максимальная: 45-75%, а относительная фазовая проницаемость для воды равна нулю. При увеличении водонасыщенности до 40%, фазовая проницаемость для нефти и газа уменьшается в 2-2,5 раза. При увеличении водонасыщенности до 80% фильтрация газа и нефти в пласте стремится к нулю.
При газонасыщенности меньше 10% и нефтенасыщенности меньше 23% в потоке будет практически одна вода. При газонасыщенности меньше 10% движение газа не будет происходить. При содержании в породе газа свыше 33 –35% фильтроваться будет один газ.
При нефтенасыщенности меньше 23% движение нефти не будет происходить. При содержании воды от 20 до 30% и газа от 10 до 18% фильтроваться может только одна нефть.
Заштрихованные промежуточные области, примыкающие к сторонам треугольника, отвечают двухфазным потокам: газ – вода, газ – нефть, вода – нефть.
Область совместного движения в потоке всех трех фаз выделена двойной штриховкой. Для несцементированных песков она находится в следующих пределах насыщенности: нефтью от 23 до 50%, водой от 33 до 64%, газом от 14 до 30%.