Калькулятор пористости и проницаемости

Рассчитайте пористость по объему пор и собственную проницаемость по данным стационарного опыта с потоком Дарси.

Свойства пористого материала
Введите измеренные объемы и данные фильтрационного опыта в согласованных единицах СИ.

О пористости и проницаемости

Пористость и проницаемость описывают разные свойства пористого материала. Пористость — доля общего объема, занятая пустотами. Она рассчитывается как φ = Vvoid / Vtotal и здесь выводится в процентах. Порода может иметь высокую пористость, но плохую связь между порами, поэтому одной пористости недостаточно для оценки легкости движения флюида. Объемы следует измерять в одинаковых единицах, поскольку важно лишь их отношение. Собственная проницаемость характеризует способность связанной сети пор пропускать флюид независимо от его вида. Для одномерного стационарного потока закон Дарси можно записать как k = QμL / (AΔP), где Q — объемный расход, μ — динамическая вязкость, L — длина образца, A — площадь сечения, ΔP — перепад давления на образце. При вводе в СИ k получается в квадратных метрах. Калькулятор также переводит результат в дарси, принимая один дарси равным 9.869233 × 10⁻¹³ квадратных метров. Закон Дарси предполагает ламинарное течение с преобладанием вязких сил через насыщенный однородный образец. Расход и перепад давления следует измерять после установления стационарного режима. По возможности исключайте из перепада потери в трубках и крепежной оснастке. Площадь измеряется перпендикулярно потоку, длина — вдоль его пути. Опыты с газом могут требовать поправок на сжимаемость и проскальзывание. Для многофазных систем нужна относительная проницаемость, а не рассчитываемое здесь однофазное собственное значение. Измеренная пористость зависит от метода. Общая пористость включает изолированные пустоты, а эффективная — только связанные поры, участвующие в переносе. Методы объема зерен, насыщения, визуализации и ртутной порометрии могут давать разные значения, поскольку охватывают разные размеры пор. Проницаемость слоистых или трещиноватых сред также может зависеть от направления. Один скалярный результат не всегда описывает поведение анизотропного материала. Калькулятор полезен в нефтяной инженерии, гидрогеологии, почвоведении, фильтрации, керамике и лабораторном анализе керна. Он непосредственно использует измеренные данные потока Дарси, а не оценивает проницаемость только по размеру зерен. Используйте калиброванные приборы, контролируйте температуру из-за ее влияния на вязкость и повторяйте опыты при нескольких градиентах давления, чтобы проверить линейность расхода. При решениях по пластам и геотехнике также учитывайте напряжения, насыщенность, неоднородность, масштаб и применимые стандарты испытаний.

Примеры пористости и проницаемости

Примеры показывают, что емкость хранения и способность пропускать поток — разные свойства.

Данные образцаРезультатыИнтерпретация
Общий объем 0.01 m³, поры 0.0025 m³Пористость 25%Четверть общего объема занимает поровое пространство.
Q 1 × 10⁻⁶ m³/s, μ 0.001 Pa·s, L 0.1 m, A 0.01 m², ΔP 1000 Pak 1 × 10⁻¹¹ m²Результат для однофазного стационарного потока Дарси.
Q 5 × 10⁻⁸ m³/s при той же геометрии и том же флюидеk 5 × 10⁻¹³ m²Меньший расход при том же градиенте означает меньшую проницаемость.

Как пользоваться калькулятором

  1. Введите общий объем и измеренный объем пор в одинаковых единицах объема.
  2. Введите стационарный объемный расход и динамическую вязкость флюида в единицах СИ.
  3. Введите длину образца, площадь сечения и перепад давления на образце.
  4. Нажмите «Рассчитать свойства», чтобы увидеть пористость и проницаемость в квадратных метрах и дарси.

Частые вопросы о пористости и проницаемости

Пористость и проницаемость — одно и то же?

Нет. Пористость показывает долю пустот, а проницаемость — насколько хорошо связанные поры пропускают флюид. Если поры изолированы, материал может быть высокопористым, но почти непроницаемым.

Что такое дарси?

Дарси — традиционная единица проницаемости, широко используемая в нефтяной инженерии. Один дарси приблизительно равен 9.869233 × 10⁻¹³ квадратных метров.

Меняет ли вязкость флюида собственную проницаемость?

Собственная проницаемость — характеристика пористой структуры, а не флюида. Вязкость меняет измеренный расход и учитывается в законе Дарси, чтобы выделить свойство структуры.

Можно использовать калькулятор для потока газа?

Он дает базовую оценку по Дарси, но для газов могут потребоваться усреднение давления и поправки на сжимаемость и проскальзывание Клинкенберга. При существенных эффектах используйте стандарт для газовых испытаний.

Почему объем пор должен быть меньше общего объема?

Поры являются частью общего объема, поэтому их физическая доля не может превышать единицу. Большее значение указывает на несовместимые измерения или единицы.