Проницаемость горных пород пласта

Проницаемость горных пород пласта - способность пород пласта пропускать жидкость и газ при перепаде давления.

ИА Neftegaz.RU. Проницаемость пласта - способность пород пласта пропускать жидкость и газ при перепаде давления.

При относительно небольших перепадах давления в многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и т.д.).
Хотя при сверхвысоком давлении 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.

Абсолютная проницаемость

Это проницаемость пористой среды, заполненной лишь одной фазой, инертной к пористой среде. 
Она зависит от размера и структуры поровых каналов, но не зависит от насыщающего , 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:

где

qф - объемный расход флюида (дебит), м3/с;

k - проницаемость пористой среды, м2;

η - динамическая вязкость флюида, Па·с;

ΔP=Р1-Р2 - перепад давления, Па;

L - длина образца пористой среды, м;

F - площадь фильтрации, м2.

Проницаемость определяется как:

Единица проницаемости называемая Дарси (Д), соответствует проницаемости горной породы, через поперечное сечение которой, равное 1 см2, при ламинарном режиме фильтрации, при перепаде давления в 1 атм на протяжении 1 см в 1 сек проходит 1 см3 жидкости, вязкость которой 1 сП.

Физический смысл размерности проницаемости - это площадь сечения каналов пористой среды, через которые идет фильтрация.

Существует несколько типов каналов: 

• субкапиллярные;
• капиллярные; 
• трещины;
• разрывы.

Проницаемость пород, служащих коллекторами, может быть выражена в миллидарси (мД), мкм2 или м2.

Проницаемостью в 1 м2 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.

1 Д =1,02×10-3 мкм2 = 1,02×10-12 м2 = 1000 мД.

Размерность параметров уравнения Дарси в разных системах единиц

Параметры уравнения

Размерность

СИ

СГС

НПГ

Объемный расход флюида (дебит), Q

м3 / сек

см3 / сек

см3 / сек

Площадь фильтрации F

м2

см2

см2

Длина образца горной породы (фильтра), L

м

см

см

Перепад давления, ∆P

Па

дн / см2

атм

Динамическая вязкость жидкости, µ

Па · с

дн · с / см2

спз (сантипуаз)

По величине проницаемости продуктивные пласты делятся на: 

• Низкопроницаемые (от 0 до 100 мД); 
• Среднепроницаемые (от 100 мД до 500 мД); 
• Высокопроницаемые (более 500 мД). 

Существует деление на 5 классов коллекторов (мкм2):

• очень хорошо проницаемые (>1); 
• хорошо проницаемые (0,1 - 1); 
• средне проницаемые (0,01 - 0,1); 
• слабопроницаемые (0,001 - 0,01); 
• плохопроницаемые (<0,001). 

Для классификации коллекторов газовых месторождений используют 1-4 классы коллекторов.

Природные пласты содержат не только нефть и , но также определенное количество воды. При движении флюидов, не смешивающихся между собой, проницаемость для каждого из флюидов в пласте меньше чем абсолютная проницаемость породы.

Фазовая (эффективная) проницаемость

Это проницаемость породы для отдельно взятого флюида при наличии в ней многофазных систем. Фазовая проницаемость зависит от количественного содержания того или иного флюида в пласте, а также от его, их физико-химических свойств.
С практической точки большее значение имеет относительная фазовая проницаемость.

Относительная фазовая проницаемость - отношение эффективной проницаемости к выбранной базовой проницаемости (обычно абсолютной).

На графике показано изменение относительных фазовых проницаемостей.

Если для движения несжимаемой жидкости справедливы уравнения по линейному закону Дарси, то в случае фильтрации газа при перепаде давления объём газа оценивается по закону Бойля-Мариотта: