渗透率单位（渗透率单位换算）

　　渗透率单位（渗透率单位换算）
　　渗流是指流体在多孔介质内的流动。渗流现象广泛存在于人造材料和自然界中。如地下水的开发、石油的开发、天然气收集、煤炭的开采等都需要对渗流进行分析研究。
　　渗流力学主要研究流体在多孔介质内的运动规律，是流体力学的一个分支。
　　但同时又与多孔介质理论、表面物理、物理化学、固体力学和生物学等学科交叉渗透，是一门综合的学科。当前的研究主要集中在单相渗流理论、多相渗流理论、双重介质渗流理论、渗流基本定律和多孔介质理论。
　　渗流理论的应用面也很广。如在生物医疗领域、海水入侵，水利水电工程、农林工程、冻土工程等都需要对渗流进行分析。
　　研究渗流区域内水头或地下水位的分布，渗流对建筑物基底的作用力，区域内渗流量，渗流速度以及渗流对多孔结构的影响等。
　　按其应用范围，大致可以划分为地下渗流、工程渗流、生物渗流3个方面。
　　CFD仿真在多孔介质中的运用
　　ANSYS Fluent 中Porous Zone可以分析液体在多孔介质中的流动趋势。
　　本次以简单模型，模拟液体在多孔介质内的流动情况。
　　▲上图阴影区域对应下面视频中的多孔介质区域
　　渗透与渗流
　　实际生活中往往观察到的是液体向固体缝隙内部渗透的现象，为了分析这一现象，我们引入了渗流概念。
　　渗透
　　地下水在岩石孔隙或多孔介质中的运动，液体在弯曲孔隙中流动，速度各不相同。为了研究地下水的整体运动特征，引入渗流的概念。
　　渗流
　　具有实际水流的运动特点（流量、水头、压力、渗透阻力），并连续充满整个含水层空间的一种虚拟水流；是用以代替真实地下水流的一种假想水流。
　　其特点是：
　　（1）假想水流的性质与真实地下水流相同；
　　（2）充满含水层空隙空间和岩石颗粒所占据的空间；
　　（3）运动时所受的阻力与实际水流所受阻力相等；
　　（4）通过任一断面的流量及任一点的压力或水头与实际水流相同。
　　渗流场
　　渗流场是指假想水流所占据的空间区域，包括空隙和岩石颗粒所占的全部空间。
　　多孔介质
　　渗流受多孔介质特性影响。天然和人造的多孔介质普遍具有下列特征：空隙尺寸微小；比表面积数值很大。
　　多孔介质的特征使渗流具有下述特点
　　◆ 表面分子力作用显著，毛细管作用突出；
　　◆ 流动阻力较大，流动速度一般较慢，惯性力往往可忽略不计。
　　多孔介质的性质
　　（1）孔隙性 有效孔隙和死端孔隙
　　◆ 孔隙度：是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比
　　◆ 有效孔隙：是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。
　　◆ 有效孔隙度：是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比。
　　◆ 死端孔隙：是多孔介质中一端与其他孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。
　　（2）连通性 封闭和畅通、有效和无效
　　（3）压缩性 固体颗粒和孔隙的压缩系数推导
　　（4）多相性 固液气三相可共存
　　影响渗流的各种力
　　油、气、水能够在多孔介质中渗流主要受以下几种力的作用：
　　1.流体的重力
　　重力可能是动力也可能是阻力。
　　2.多孔介质的压缩性及流体的弹性力
　　油气存在于地下岩层内，未开采时岩石和流体都处于均衡受压的平衡状态。随着油气的不断开采，油气层内的压力逐渐降低，上覆岩层和油层内压力差逐渐增大，会导致岩石变形，造成岩石孔隙度减小即内部孔隙体积减小，多孔介质内流体逐渐向压力低的方向流动。渗流方向也发生改变。
　　3.毛管力
　　多孔介质可以看成是固体内部存在许多个毛细管，这些毛细管散乱分布，互相连通。发生渗流时一种流体驱替另一种流体，在两种流体交界面上产生压力跳跃，这个压力就称为毛管压力。
　　4.流体的粘性及粘滞力
　　流体在流动时，不同流速的流体间受分子间内聚力的影响会产生相互作用力，使速度低的加速，速度高的受到限制，流体的这种属性称为粘性。
　　流体的粘性与流体的种类温度以及压力相关。
　　在渗流中，粘滞力为阻力，且动力消耗主要用于渗流时克服流体粘滞阻力。
　　渗流的驱动类型
　　渗流的驱动类型主要有：重力水压驱动、弹性驱动、气压驱动、溶解驱动以及重力驱动。
　　◆ 重力水压驱动：利用水深压力或人工注水产生水压来驱动。
　　◆ 弹性驱动：由于一侧压力下降引起的岩石及液体的弹性膨胀。
　　◆ 气压驱动：利用不溶于液体的气体，增加气体压力来驱动。
　　◆ 溶解气驱：当压力低于饱和压力时，不断分离的溶解气驱动油层的方式。
　　◆ 重力驱动：受重力作用引起的流动。
　　渗流过程一般受多种驱动方式作用，一种起主要作用，其他起辅助作用。随着渗流过程的变化，驱动方式也会发展变化。
　　浸润性对渗流的影响
　　浸润
　　指液体与固体接触时，液体会逐渐渗入或附着在固体表面的现象，该种液体相对于此固体为浸润液体。
　　不浸润
　　液固接触时，液体不会沿固体表面附着也不会渗透到固体内部的现象，该液体相对于此固体为不浸润液体。
　　浸润和不浸润主要受分子作用力影响。
　　◆ 如果附着层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子间的作用表现为引力，附着层有收缩的趋势，就像液体表面张力的作用一样，这样液体和固体之间表现为不浸润。
　　◆ 如果附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离，分子间的作用力表现为斥力，附着层有扩展的趋势，液体与固体之间表现为浸润。
　　影响浸润性的因素
　　在一定条件下，浸润性与温度、压力等因素有关。
　　流体的性质等因素也可能影响固体表面的浸润性。例如，含有表面活性物质的流体与固体表面接触后，可能改变后者的浸润性。
　　有些固体表面的浸润性呈现复杂的状态。例如，由于曾经与不同的液体接触，在同一块储油岩石上可能出现亲油表面和亲水表面同时存在的现象。
　　浸润性对技术生产的影响
　　不同的液体固体浸润性不同，流体在多孔介质中运动的规律也不同，进而也会影响工业农业的生产过程。
　　例如，不同地质地矿下储油岩石的浸润性不同，则渗流力学计算方法、油田开发原则和生产控制措施都不同。
　　渗透率
　　渗透率是在渗流力学中用来衡量流动特性的物理量。
　　多孔介质内部存在许多允许流体流过的细小空间的性质称为渗透性，用来衡量渗透性强弱的物理量称为渗透率。
　　举个例子，在能源开采方面，地层渗透率愈大，生产能力及采收率也愈大。有研究表明：岩石的浸润程度对于基质吸渗速度有显著影响。一般亲水性越强，渗透率越高，吸渗排油越快，采油速度也越快。
　　渗透率值计算
　　渗透率值由达西定律计算可得，计量单位为毫达西，符号为mD。渗透率的SI单位制为平方微米。两者的换算系数为1mD=0.0009869平方微米。工程上常用达西和千分达西，即千分之一达西。一般砂岩油层的渗透率为200～1000千分达西。