孔隙率与渗透率计算器

根据孔隙体积计算孔隙率,并利用稳态达西流实验计算固有渗透率。

多孔材料性质
输入体积测量值,以及采用一致 SI 单位的流动试验数据。

关于孔隙率与渗透率

孔隙率与渗透率描述多孔材料的不同性质。孔隙率是孔隙空间占总体积的比例,计算式为 φ = Vvoid / Vtotal,此处以百分比显示。岩石的孔隙率可能很高,但孔隙连通性很差,因此仅凭孔隙率无法判断流体通过的难易程度。体积测量应使用相同单位,因为计算只取决于两者之比。 固有渗透率衡量连通孔隙网络传输流体的能力,与所用流体种类无关。对于一维稳态流,达西定律可改写为 k = QμL / (AΔP),其中 Q 为体积流量,μ 为动力黏度,L 为样品长度,A 为横截面积,ΔP 为样品两端压差。输入采用 SI 单位时,k 以平方米输出。计算器还按一达西等于 9.869233 × 10⁻¹³ 平方米换算为达西。 达西定律假设流体在饱和均质样品中以黏性力主导的层流流动。流量和压差应在达到稳态后测量。压差应尽可能排除管路及夹具损失;面积须垂直于流向,长度须沿流动路径测量。气体实验可能需要压缩性与滑脱修正。多相系统需要相对渗透率,而不是此处计算的单相固有渗透率。 孔隙率测量结果因方法而异。总孔隙率包括孤立孔隙,有效孔隙率仅包括有助于输运的连通孔隙。颗粒体积法、饱和法、成像法和压汞法可探测的孔径范围不同,因此结果可能不同。同样,层状或裂隙介质的渗透率也可能随方向变化。单一标量结果未必能代表各向异性材料的行为。 本计算器适用于石油工程、水文地质、土壤科学、过滤、陶瓷及实验室岩心分析。它直接使用达西流实测数据,而非仅按粒径估计渗透率。应使用校准仪器,并控制温度,因为黏度随温度变化;还应在多个压力梯度下重复试验,确认流量响应呈线性。油藏及岩土工程决策还需考虑应力、饱和度、非均质性、尺度和适用试验标准。

孔隙率与渗透率示例

这些示例说明储存能力与流动能力是不同性质。

样品数据结果解读
总体积 0.01 m³,孔隙体积 0.0025 m³孔隙率 25%总体积的四分之一为孔隙空间。
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 m²单相稳态达西流的计算结果。
几何尺寸和流体相同,Q 5 × 10⁻⁸ m³/sk 5 × 10⁻¹³ m²相同梯度下流量较低,表示渗透率较低。

如何使用计算器

  1. 使用相同体积单位输入总体积和实测孔隙体积。
  2. 以 SI 单位输入稳态体积流量和流体动力黏度。
  3. 输入样品长度、横截面积及样品两端压差。
  4. 点击“计算材料性质”,查看孔隙率,以及以平方米和达西表示的渗透率。

孔隙率与渗透率常见问题

孔隙率和渗透率相同吗?

不同。孔隙率衡量孔隙空间所占比例,渗透率衡量连通孔隙传输流体的能力。若孔隙彼此孤立,材料即使孔隙率很高,也可能几乎不透流体。

什么是达西?

达西是石油工程中广泛使用的传统渗透率单位。一达西约等于 9.869233 × 10⁻¹³ 平方米。

流体黏度会改变固有渗透率吗?

固有渗透率是多孔结构的性质,而非流体性质。黏度会改变实测流量,达西定律将黏度纳入计算,以便单独求出结构本身的性质。

可以用于气体流动吗?

可提供基本的达西估算,但气体可能需要平均压力、压缩性和克林肯伯格滑脱修正。当这些效应显著时,请采用气体专用标准。

为什么孔隙体积必须小于总体积?

孔隙空间是总体积的一部分,其物理占比不能超过一。更大的值说明测量数据或单位不一致。