|
Проницаемость ‑
это свойство породы, характеризующее возможность перемещения флюидов через
сообщающиеся поры (эффективную пористость) без нарушения и смещения слагающих
ее частиц; иными словами, проницаемость служит мерой флюидной
проводимости породы и, очевидно, является наиболее важным параметром
коллектора. В геологии нефти и газа проницаемость трактуется не как
абсолютная, а как относительная величина; порода называется проницаемой, если
за короткое время (например, в течение часа) она может пропустить заметное
количество флюидов, и непроницаемой, если скорость фильтрации в ней ничтожна.
Однако следует признать, что в масштабе геологического времени и по отношению
к газам и жидкостям с малой вязкостью почти все породы обладают некоторой
проницаемостью.
Единица измерения проницаемости пород в системе CGS была названа дарси, по имени Анри Дарси [6], который в 1856 г. исследовал фильтрацию жидкостей в пористой среде. Закон Дарси выражается уравнением
где q ‑
объемный расход жидкости (в единицу времени) в см3/сек
при горизонтальном течении, k
‑ постоянная проницаемости в дарси, А ‑ площадь
поперечного сечения в см2, µ ‑ вязкость жидкости в сантипуазах
и dp/dx ‑ гидравлический градиент, или разница в давлении (р)
в направлении течения (х), в атм/см. Это уравнение полностью
характеризует вязкое или ламинарное течение гомогенных флюидов в пористых
средах с однородной упаковкой частиц и постоянным поперечным сечением¹.
Таким образом, при заданном значении к скорость фильтрации флюидов через блок
пористой породы прямо пропорциональна перепаду давления, а также площади
поперечного сечения блока и обратно пропорциональна вязкости флюидов
протяженности пути фильтрации.
Американский нефтяной институт дает следующее
произвольное определение единицы дарси в системе CGS:
«Пористая среда обладает проницаемостью в 1 дарси, если однофазный
флюид с вязкостью в 1 сантипуаз, полностью насыщающий пустоты среды,
фильтруется через нее в условиях вязкого течения со скоростью 1 см/сек
при площади поперечного сечения среды 1 см2 и при давлении
или соответствующем гидравлическом градиентом 1 атм/см (76,0 см ртутного столба)» [7]. В «условиях вязкого течения» скорость потока настолько низка,
что становится прямо пропорциональной гидравлическому градиенту. Дарси
является коэффициентом пропорциональности между этими величинами, а
определенное числовое значение проницаемости – свойством и характерной
особенностью только пропускающей флюид среды, но не самого флюида.
Проницаемость средних пород-коллекторов колеблется в
пределах 5-1000 миллидарси. Чтобы получить представление о том, что
такое один дарси, рассмотрим кубический блок песка с длиной стороны в 1 фут. Если песок будет иметь проницаемость в 1 дарси (1000 миллидарси), то этот
кубический блок песка за сутки и при перепаде давления в 1 фунт (0,45 кг) должен пропускать около 1 барреля (160 л) нефти. В промышленных количествах нефть и газ иногда получают и из пород, проницаемость
которых не превышает 0,1 миллидарси, однако в таком случае эти породы,
очевидно, должны обладать высокопроницаемыми системами трещин, которые не
могут быть обнаружены стандартными методами лабораторных анализов. В средних
коллекторах проницаемость вместе с пористостью претерпевает сильные
изменения, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Типичные
примеры большинства подобных коллекторов (из Чили и Техаса) показаны на 4-3 и
4-4. Порода-коллектор, проницаемость которой не превышает 5 миллидарси,
называется непроницаемым песком или плотным известняком в зависимости от ее
состава. Ниже приводится грубая полевая оценка проницаемости (в миллидарси):
Средняя……………………….1,0-10
Хорошая………………………10-100
Очень хорошая……………….100-1000
|