Геометрическая и физико-химическая характеристики проницаемости

Заметим, что природа фильтрационных аномалий при ультрамалых скоростях фильтрации еще встречает весьма различные толкования, причем имеются и негативные данные о реальном проявлении начального градиента фильтрации.

Для выявления связи проницаемости с геометрией пористой среды рассмотрим простейшую ее модель в виде пучка капиллярных трубок с одинаковым радиусом.

Используя для скорости течения в таких трубках формулу Пуазейля и учитывая извилистость течения в пористой среде коэффициентом, можно получить формулу для коэффициента фильтрации.

Сложный и сравнительно слабо изученный характер имеет зависимость проницаемости пород от физико-химической обстановки, существенно влияющей на структуру пористой среды и проницаемость песчано-глинистых пород. Экспериментальные исследования, проведенные В. М. Гольдбергом и Н. П. Скворцовым, показали, что их проницаемость зависит не только от содержания, но и от состава глинистых частиц, причем влияние монтмориллонитовой глины оказывается заметно большим, чем гидрослюдистой, что объясняется большей обменной емкостью первой, активно развивающей свои гидратно-ионные диффузные слон. Во всех случаях наименьшей получается проницаемость для пресной воды, с увеличением же концентрации раствора проницаемость меняется сначала довольно резко, а затем практически стабилизируется. Экспериментами также установлено, что проницаемость для кислых растворов больше, чем для основных.

Коэффициент проницаемости глинистых пород существенно возрастает (в несколько раз и на порядок) с увеличением температуры. Рост проницаемости отличается как для пресных, так и для минерализованных (хлоридных и сульфатных) вод. При переменном по величине и направленности температурном режиме фильтрации (смена нагревания породы охлаждением) отмечаются значительные остаточные изменения проницаемости глин, т. е. своего рода температурной гистерезис.

Под совместным влиянием роста температуры и концентрации хлоридных растворов и в зависимости от минералогического типа глин коэффициент проницаемости может увеличиться на один-два порядка.