渗透率计算公式达西

达西定律里的渗透算公式达渗透率,说白了就是率计流体穿过多孔介质时“好不好走”的量化指标。公式本身不复杂:\( Q = \frac{ k A \Delta P}{ \mu L} \),渗透算公式达其中 \( Q \) 是率计流量,\( A \) 是渗透算公式达截面积,\( \Delta P \) 是率计压差,\( \mu \) 是渗透算公式达流体黏度,\( L \) 是率计长度,而 \( k \) 就是渗透算公式达渗透率。把它单独拎出来,率计\( k = \frac{ Q \mu L}{ A \Delta P} \)。渗透算公式达单位通常是率计达西(D)或毫达西(mD),1 D 大约等于 \( 9.87 \times 10^{ -13} \,渗透算公式达 \text{ m}^2 \)。

我第一次对这个公式有实感,率计是渗透算公式达在实验室测岩心渗透率。一块直径 2.5 厘米、长 5 厘米的砂岩柱,夹在岩心夹持器里,用氮气以稳定流量打进去。入口压力 0.3 MPa,出口通大气,压差就是 0.3 MPa。流量计读数 12 毫升/分钟,氮气黏度约 0.0178 毫帕·秒。套进公式算出来,渗透率大概 80 毫达西。这个数放在致密气藏里算“能喘气”,放在高渗砂岩里就是“堵得慌”。

注意一个细节:达西定律成立有前提。流速不能太高,雷诺数得小,流体和岩石之间不能有化学反应,流动得是单相、稳态。一旦流速上去,惯性力开始捣乱,流量和压差不再成正比,公式就飘了。这时候得用非达西修正,加一个惯性项。现场做试井分析的人最怕这个,数据一偏,解释出来的渗透率能差出几倍。

还有单位换算的坑。现场常用毫达西,但压力给的是兆帕,长度给的是厘米,黏度给的是厘泊。直接代公式,量纲能把你绕晕。我习惯先把所有量换成 SI 单位:帕、米、帕·秒、立方米每秒。算完再乘 \( 1.013 \times 10^{ 12} \) 换成达西。别嫌麻烦,错一次就得重来。

渗透率不是岩石的固有常数。同一块岩心,测气体和测液体,结果可能差很多。气体有滑脱效应,低压下分子和孔壁碰撞,测出来偏高。液体呢,如果岩石表面亲水,水膜会占掉一部分孔隙,测出来偏低。所以做气测渗透率时,要用克林肯伯格校正,外推到无穷大平均压力,才得到等效液体渗透率。这个校正曲线我画过几十条,斜率跟岩石比表面有关,泥质含量高的斜率就大。

实际油藏里,渗透率还有方向性。垂直渗透率和水平渗透率经常差一个数量级。页岩这种层状结构,水平方向能到微达西级别,垂直方向基本不渗。布井的时候不考虑这个,压裂裂缝延伸方向跟最大水平主应力方向跑,跟渗透率各向异性一配合,采收率能差出百分之十几。

最后说个现场案例。某致密油区块,岩心渗透率平均 0.05 mD,用达西公式算,自然产能每天不到 0.1 吨。压裂后裂缝导流能力做到 200 D·cm,等效渗透率提到 5 mD 以上,单井日产油跳到 8 吨。公式没变,变的是 \( A \) 和 \( \Delta P \) 的分布。渗透率这东西,本质上是岩石给流体让路的效率指标,路宽路窄,公式一算就清楚。