Что такое проницаемость? Связь ее с пористостью пород.

Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Почти все без исключения осадочные породы обладают проницаемостью. Однако такие породы, как глины, доломиты, некоторые известняки, несмотря на сравнительно большую пористость, имеют заметную проницаемость только для газа. Это объясняется малым размером пор, преимущественно субкапиллярного характера, в котором даже движение газа при реально существующих в пластах перепадах давления затруднено.

Под абсолютной проницаемостью принято понимать проницаемость горной породы, которая определена по жидкостям или газам, полностью насыщающим пустотное пространство породы и химически инертным по отношению к ней.

Количественной характеристикой проницаемости служит ко­эффициент проницаемости, являющийся коэффициентом про­порциональности в линейном законе фильтрации — законе Дарси. Согласно этому закону скорость фильтрации v прямо пропорциональна градиенту давления (перепаду давле­ния, действующему на единицу длины) в пористой среде и обратно пропорциональна динамической вязкости µ фильтрую­щегося газа или жидкости

,

где n - скорость фильтрации;

Q — объемный расход жидкости или газа (объем жидкости или газа, проходящий через пористую среду в единицу време­ни);

F — площадь фильтрации;

к – коэффициент проницаемости;

m- вязкость жидкости;

DР- перепад давления;

l- длина образца.

Размерность коэффициента проницаемости k легко получить, учитывая размерность физических величин в законе Дарси. В СИ единицей давления является паскаль (Па = Н/м²), длины — метр (м); динамической вязкости — паскаль-секунда (Па^.с=Н^.с/м²). Тогда из закона Дарси следует

.

Итак, в СИ за единицу проницаемости в 1 м² принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 м², длиной 1 м и перепаде давле­ния 1 Па расход жидкости вязкостью 1 Па^.с составляет 1 м³/с.

Закон Дарси используется для определения как абсолютной, так и фазовой проницаемости горных пород. Он справедлив в широком диапазоне условий и нарушается лишь при высоких скоростях фильтрации. На практике с нарушением линейного закона фильтрации встречаются при фильтрации газа в пласте, в этом случае пользуются более сложным законом.

Очень часто породы, обладая довольно большой пористостью, например, глины (пористость которых достигает иногда 40-50%), практически лишены проницаемости, вследствие чего не могут отдавать содержащиеся в их порах нефть и газ. Поэтому для оценки практической значимости коллекторов и их коллекторских свойств необходимо иметь сведения не столько о пористости, сколько о проницаемости.