Действия

Водопроницаемость — различия между версиями

Материал из Недро.вики - горная энциклопедия

(Новая страница: «'''Проницаемость грунтов''' — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт гра…»)
 
м (→‎Закономерности проницаемости)
 
(не показаны 2 промежуточные версии этого же участника)
Строка 1: Строка 1:
 
'''Проницаемость грунтов''' — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.
 
'''Проницаемость грунтов''' — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.
  
−
==Абсолютная проницаемость==
+
== Закономерности проницаемости ==
−
Проницаемость образца керна, насыщенного одним флюидом, инертным по отношению к породе, зависит целиком и полностью от свойств породы, а не от насыщающего флюида. Как правило, абсолютной проницаемостью называют проницаемость керна по азоту или по воздуху.
+
Закономерности фильтрации воды в водонасыщенных грунтах при ламинарном режиме течения описываются законом Дарси: v = k<sub>ф</sub>∙ gradI, где v — линейная скорость фильтрации, см/с; k<sub>ф</sub> — коэффициент фильтрации, см/с; gradI — градиент напора, равный отношению величины падения напора (ΔH) к длине пути фильтрации (L), т.е. gradI = ΔH/L. Коэффициент фильтрации является основной характеристикой водопроницаемости грунтов и измеряется в см/c или м/сут.
  
−
==Газопроницаемость (Проницаемость по воздуху, гелию, азоту и т.д)==
+
Для объёмной скорости фильтрации (v<sub>об</sub>), измеряемой в см<sup>3</sup>/c (или в м<sup>3</sup>/сут), закон Дарси имеет вид: v<sub>об</sub> = k<sub>ф</sub>∙S∙gradI = k<sub>п</sub>∙ρ<sub>w</sub>S∙gradI /η , где k<sub>п</sub> — коэффициент проницаемости грунта, в дарси (Д); S — площадь поперечного сечения, см<sup>2</sup>; ρ<sub>w</sub> — плотность воды, г/см<sup>3</sup>; η — вязкость воды, спз.
−
Проницаемость образца керна при пропускании через него газа зависит от давления. При высоких давлениях газопроницаемость приближается к значению абсолютной проницаемости, при низких - иногда значительно (на 50% и более) превышает её, что происходит из-за эффекта Клинкенберга - проскальзывания газа при низких давлениях.
 
  
−
==Эффективная (фазовая) проницаемость==
+
Коэффициент проницаемости (k<sub>п</sub>) имеет размерность площади и в системе СИ измеряется в м<sup>2</sup>, а в СГС — в см<sup>2</sup>. На практике чаще используется другая единица измерения коэффициента проницаемости — дарси (Д); 1 Д = 1,02∙10<sup>−12</sup> м<sup>2</sup> = 1,02∙10<sup>−8</sup> см<sup>2</sup>. Соотношение между k<sub>ф</sub> и k<sub>п</sub> следует из выражения: k<sub>ф</sub> = k<sub>п</sub>∙ρ<sub>w</sub>/η. Уравнение Дарси в простой форме справедливо лишь в определенных пределах скоростей фильтрации, определяемых диапазоном числа Рейнольдса Re = 1 — 10.
−
Проницаемость породы для отдельно взятого флюида (K<sub>o</sub>, K<sub>w</sub>) при числе присутствующих в породе фаз, большем единицы. Эффективная проницаемость зависит от степени насыщения флюидами(флюидонасыщенностей) и их физико-химических свойств.
 
  
−
==Эффективная газопроницаемость==
+
==Факторы проницаемости==
−
Как правило под эффективной газопроницаемостью понимают газопроницаемость породы при остаточной флюидонасыщенности (водонасыщенности). Определяется на образцах с остаточной водонасыщенностью также как и обычная газопроницаемость, с одним условием - при определении должны поддерживаться такие перепады давления, при которых не происходит вытеснения остаточного флюида.
+
Проницаемость грунтов зависит от большого числа факторов. Наиболее существенно на k<sub>ф</sub> влияют структурно-текстурные особенности грунта: гранулометрический состав, его однородность, форма и размер пор, ширина раскрытия трещин и т.п. В зависимости от этих факторов коэффициент фильтрации различных грунтов меняется в очень широких пределах. Увеличение геостатического давления приводит к уплотнению грунтов, уменьшению их пор, следствием чего является общее снижение k<sub>ф</sub> грунтов с глубиной. Наличие защемлённых газов уменьшает k<sub>ф</sub>. На величину k<sub>ф</sub> также влияют и особенности фильтрующейся жидкости, а также условия фильтрации. Среди внешних факторов наибольшее влияние на k<sub>ф</sub> оказывает температура: с её ростом происходит увеличение k<sub>ф</sub>.
−
 
 
−
==Источники данных о проницаемости==
 
−
* гидродинамические исследования, данные эксплуатации,
 
−
* лабораторные исследования на образцах пористой среды (керна), в условиях максимально приближённых к пластовым,
 
−
* использование данных о схожем пласте,
 
−
* математические модели (эмпирические зависимости, прямое численное моделирование),
 
−
* корреляционные зависимости по данным ГИС.
 
  
 
[[Категория: Горная азбука]]
 
[[Категория: Горная азбука]]

Текущая версия на 12:41, 17 января 2020

Проницаемость грунтов — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.

Закономерности проницаемости

Закономерности фильтрации воды в водонасыщенных грунтах при ламинарном режиме течения описываются законом Дарси: v = kф∙ gradI, где v — линейная скорость фильтрации, см/с; kф — коэффициент фильтрации, см/с; gradI — градиент напора, равный отношению величины падения напора (ΔH) к длине пути фильтрации (L), т.е. gradI = ΔH/L. Коэффициент фильтрации является основной характеристикой водопроницаемости грунтов и измеряется в см/c или м/сут.

Для объёмной скорости фильтрации (vоб), измеряемой в см3/c (или в м3/сут), закон Дарси имеет вид: vоб = kф∙S∙gradI = kп∙ρwS∙gradI /η , где kп — коэффициент проницаемости грунта, в дарси (Д); S — площадь поперечного сечения, см2; ρw — плотность воды, г/см3; η — вязкость воды, спз.

Коэффициент проницаемости (kп) имеет размерность площади и в системе СИ измеряется в м2, а в СГС — в см2. На практике чаще используется другая единица измерения коэффициента проницаемости — дарси (Д); 1 Д = 1,02∙10−12 м2 = 1,02∙10−8 см2. Соотношение между kф и kп следует из выражения: kф = kп∙ρw/η. Уравнение Дарси в простой форме справедливо лишь в определенных пределах скоростей фильтрации, определяемых диапазоном числа Рейнольдса Re = 1 — 10.

Факторы проницаемости

Проницаемость грунтов зависит от большого числа факторов. Наиболее существенно на kф влияют структурно-текстурные особенности грунта: гранулометрический состав, его однородность, форма и размер пор, ширина раскрытия трещин и т.п. В зависимости от этих факторов коэффициент фильтрации различных грунтов меняется в очень широких пределах. Увеличение геостатического давления приводит к уплотнению грунтов, уменьшению их пор, следствием чего является общее снижение kф грунтов с глубиной. Наличие защемлённых газов уменьшает kф. На величину kф также влияют и особенности фильтрующейся жидкости, а также условия фильтрации. Среди внешних факторов наибольшее влияние на kф оказывает температура: с её ростом происходит увеличение kф.