Permeabilitet i geologi

Permeabiliteten eller gjennomtrengingsevna til eit porøst materiale er eit mål for evna materialet har til å transportere væske eller gass.

Permeabiliteten er ein materialeigenskap som måler konnektiviteten til porene i materialet. Eigenskapen er uavhengig av kva væske som strøymer i materialet, så lenge dette er ei newtonsk væske med laminær straum. Material med gode transporteigenskapar vert sagt å vere (høg)permeable, medan eit materiale som ikkje transporterer væske vert kalla impermeabelt.

Dimensjonen til permeabilitet er lengde² eller areal, og SI-eininga er m². Mykje nytta er òg eininga darcy.

Vanleg brukt symbol for permeabiliteten er $K$ eller $k$.

Bakgrunn

Permeabiliteten er definert frå Darcylova for væskestraum gjennom eit porøst materiale:

$q=-{\frac {K}{\mu }}\nabla p$

Her er $K$ permeabiliteten, $q$ er volumfluksen, $\mu$ er væskeviskositeten og $\nabla p$ er gradienten til væsketrykket.

I eit anisotropt materiale vil permeabiliteten kunne vere ulik i ulike retningar, og $K$ slik han inngår i Darcylova vil vere ein tensor. Arbeidet til Lars Onsager viser at tensoren er symmetrisk.

Eigenskapar

Generelt er det ingen samanheng mellom porøsitet og permeabilitet i eit materiale. Store porer med liten konnektivitet kan gje opphav til høg porøsitet, men låg permeabilitet. Romleg variasjon i eitt og same materiale vil likevel ofte vere korrelert, slik at høgare porøsitet svarar til høgare permeabilitet.

I sedimentære bergarter er permeabilitet i vertikal retning som oftast vesentleg lågare enn i den horisontale retninga.

Måling

Eit mini-permeameter kan nyttast til å gje hurtige estimat av permeabiliteten til eit materiale. Dette er basert på å måle trykkfall over ein gasstraum gjennom materialet, basert på bruk av luft, nitrogen eller helium. Ei måling kan utførast i løpet av få sekund.

Meir nøyaktige målingar må utførast ved hjelp av strøymningseksperiment i eit laboratorium. Dette kan gjennomførast både med gass eller væske. Ved bruk av gass må ein korrigere for Klinkenbergeffekten.

I oljereservoar vert det utført storskala brønntestar for å estimere permeabiliteten i eit større område rundt brønnen. Ein slik test krev vanlegvis ei til to veker å få gjennomført.

Permeabiliteten kan òg estimerast indirekte ved korrelasjonar mot andre materialeigenskapar. I oljereservoar kan ulike brønnloggar nyttast som utgangspunkt for å estimere permeabiliteten.

Modell for permeabilitet

Ein enkel modell for samanhengen mellom permeabiliteten $K$ og mikroskopiske poreparametrar er gjeven ved

$K=C\cdot d^{2}$

hvor

$C$ er ein dimensjonslaus konstant relatert til konfigurasjon av strøymingsvegar

$d$ er ein gjennomsnittleg effektiv porediameter.

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «Permeabilitet (geologi)» frå Wikipedia på bokmål, den 16. mai 2010.
  • Wikipedia på bokmål oppgav desse kjeldene:
• Bear, Jacob, 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media, Dover. — ISBN 0-486-65675-6

Bakgrunnsstoff

• http://techalive.mtu.edu/meec/module06/Permeability.htm