Porozitate și permeabilitate

Porozitate și permeabilitate

Hits: 37

Pentru că în articolul anterior vorbeam despre fluidele din pori, respectiv presiunea acestora, se impune acum să aruncăm o privire și asupra spațiului în care „locuiesc” acele fluide…

Ce numim „porozitatea” rocilor?

Daa…, cunosc, toată lumea știe ce e aia porozitate… Este prima reacție a multora dintre noi. Și totuși (mai mereu, eu activez traducerea automată în română! 😆 ):

Un dicționar de specialitate, Petro-Sedim, definește porozitatea astfel:

Porozitate
porozitate, (engl.= porosity) caracter structural al rocilor prin care se apreciază volumul golurilor (Vg) în raport cu volumul total al rocii (Vb), după relația: P = Vg/Vb. Golurile pot fi izolate sau pot comunica între ele. „Coeficientul de p. sau porozitatea” poate fi: p. absolută (Pa) – raportul dintre volumul tuturor porilor (Vp) și volumul brut al rocii (Vb), conform relației: Pa = Vp/Vb și p. efectivă (Pe) – raportul dintre suma volumelor tuturor spațiilor goale care comunică între ele (Vl) și volumul brut al rocii, conform relației: Pe = Vl/Vb. P. dinamică permite aprecierea volumului porilor prin care se realizează o deplasare efectivă a fluidelor într-o rocă. P. poate fi primară sau remanentă (exprimă – în cazul rocilor sedimentare detritice – spațiile rămase după acumularea clastelor) și secundară sau postdepozițională (apărută ca efect al dizolvării selective a cristalelor constituente ale liantului dintre granule). P. unui sediment scade progresiv cu adâncimea de îngropare a acestuia; ea variază în limite largi, în funcție de natura mineralogică a sedimentului. Sedimentele și rocile argiloase au p. între 25-90%, nisipurile între 30-50%, pietrișurile slab sortate între 25-35%, loessul între 40-60% etc.

Permeabilitatea

Strâns legată de proprietatea porozitate, permeabilitatea e definită astfel de același dicționar de specialitate:

Permeabilitate
permeabilitate, (engl. = permeability) proprietatea unui mediu poros de a lăsa să treacă prin el unul sau mai multe fluide. P. este o funcție directă a porozității dinamice a rocilor. În cazul deplasării laminare a unui fluid monofazic, care nu reacționează cu constituenții și care, de regulă, saturează roca, se vorbește de p. absolută. P. efectivă (de fază) se referă la mobilitatea simultană a mai multor faze fluide și este o funcție a caracterelor fizice ale mediului poros, natura fluidelor (gaz-apă, apă-țiței, gaz-țiței etc.) și caracterul curgerii (laminare sau turbulente). Raportul dintre p. efectivă și p. absolută determină p. relativă. P. rocilor este influențată de compoziția granulometrică (este mai accentuată în depozitele grosiere decât în cele fine), de gradul de sortare, caracterele morfometrice ale granulelor, natura mineralogică a granulelor și a liantului, gradul de saturație etc. P. depozitelor detritice determină caracterul de roci magazin pentru hidrocarburi și migrarea acestora.

Cele două noțiuni-proprietăți sunt strâns legate

Măsurarea permeabilității și porozității rocilor:

Așadar, porozitatea este una dintre proprietățile importante ale rocii și este o măsură a volumului porilor într-o rocă. Porozitatea (ɸ) este exprimată matematic ca un raport dintre spațiul gol total al unei roci și volumul total al rocii:

\phi = \dfrac {V_p} {V_t} \times {100},

unde V_p = volumul porilor, iar V_t = volumul total al rocii.

Se va reține faptul că porozitatea va fi exprimată procentual, fiind o mărime adimensională.

Măsurarea porozității

Există mai multe metode pentru determinarea porozitatea, așa cum sunt:

  • metode directe: măsurare prin „spălarea” probei cu fluid sau aer;
  • metode indirecte: cu instrumente de investigare geofizică a sondelor (densitate, neutroni și sonic)

Porozitatea (ɸ) poate fi clasificată în mai multe tipuri pe baza criteriilor:

  • porozitate primară: aceasta este porozitatea rocii care s-a format în timpul sedimentării; porozitatea primară depinde de mai mulți factori, cum ar fi mediul de depozitare, dimensiunea și forma granulelor, distribuția bobului de nisip, cimentarea dintre particule, etc.;
  • porozitate secundară: aceasta se formează în timpul diagenezei rocilor; reacțiile chimice dizolvă particule de rocă, rezultând spații goale în interiorul acesteia;
  • porozitate absolută: este un raport dintre spațiul total al porilor și volumul total al rocii; aceasta nu va ține cont de golurile care nu se conectează cu alte spații goale;
  • porozitate efectivă: este reprezentată de o rație de spații poroase interconectate dintr-un volum de rocă; aceasta este o cifră adecvată folosirii în calculul volumului de fluid dintr-un zăcământ.

Exemplu de calcul

Fie un eșantion probă de 5 cm lungime și 3 cm diametru. În laborator, în vid, este extras din porii probei un volum de 3,52 cm3 aer.

  1. Care este volumul total (Vtot) al eșantionului de bază?
    V_{tot} = \dfrac{\pi}{4} \times Diametru^2 \times Lungimea = \dfrac{\pi}{4} \times 3^2 \times 5 = 35,34 {~} cm^3
  2. Care este volumul porilor?
    Este volumul de aer aspirat, respectiv spațiul porilor este de 3,52 cm3.
  3. Care este porozitatea rocii?
    \phi = \dfrac {V_p} {V_{tot}} \times {100} =\dfrac {3,52} {35,34} \times 100 \cong 10\%
  4. Este vorba despre porozitatea efectivă sau despre porozitatea totală?
    Aceasta este o porozitate efectivă, deoarece măsoară volumul de aer care poate fi îndepărtat din probă.

Noțiunea de permeabilitate merită un alt articol dedicat special…

Eh, cum trecut-au anii... După ce în 1984 am absolvit IPG-ul din Ploiești, următorii patru ani am trecut prin Șantierele de foraj ale Schelei de Foraj Tg. Ocna, din zona Matca-Buciumeni a județului Galați. Apoi, anul 1988 mi-a adus (cu eforturi) un transfer la Mediaș, ca proiectant de foraj al sondelor, în cadrul a ceea ce se numea atunci “Centrul de Cercetare și Proiectare”, care ținea pe vremea aceea de Institutul de la Câmpina. Apoi, lucrurile au luat altă turnură, după anii ‘90, când centrul a trecut sub tutela Romgaz-ului... Ulterior, activitatea de proiectare foraj și ingineria de zăcământ a rămas la Romgaz, iar activitatea de proiectare conducte și altele a trecut la Transgaz. Iar eu am rămas devotat activității de proiectare a forajului sondelor, activitate care iată, cel puțin formal, se apropie de final... Dar pentru că forajul sondelor este un domeniu pasionant, și pentru că scopul unui om în viață ar trebui să fie acela de a evita plictiseala, cred că voi mai rămâne un pic în acest domeniu. Chiar cred că aș avea câte ceva de transmis celor ce vin din urmă... Și pentru că în ultima perioadă am descoperit validitatea filosofiei stoice, nu voi evita subiecte asociate. Ca să nu mai vorbim de faptul că printre alte subiecte pe care le consider de interes se numără evenimentele de tip „lebădă neagră” (cu probabilitate mică de apariție, dar cu impact major), sau problematica automatelor celulare...

Lasă un comentariu