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渗透率及其测定


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) 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 α i, (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 。 孔 隙 半 径 为 r i 的 每 一 孔 隙 的 分 布 频 率 为 f i ,则 每 设 一 孔 隙 半 径 归 一 化 的 分 布 频 率 密 度 β i, (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 η i 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 γ i, (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 ri 的 体 积 Vi 与 所 有 毛 管 孔 道 体 积 和 Vp 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 RM 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。

——低温冷阱 低温冷阱: 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, 另外, 康塔公司还能提供强排风装置, 强排风装置 以去除环境中可能的汞蒸汽。 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。


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