Calculateur de Porosité et Perméabilité

Propriétés des Roches et Physique de l'Écoulement des Fluides

Calculez la porosité et la perméabilité des roches en utilisant la loi de Darcy et l'équation de Kozeny-Carman. Essentiel pour l'ingénierie pétrolière, la géologie et la compréhension de l'écoulement des fluides à travers les milieux poreux.

Exemples

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Réservoir de Grès

sandstone

Propriétés typiques des roches de grès pour la caractérisation des réservoirs pétroliers.

Volume Total: 100 cm³

Volume des Vides: 20 cm³

Débit: 0.005 cm³/s

Différence de Pression: 5000 Pa

Viscosité: 0.001 Pa·s

Longueur: 10 cm

Section Transversale: 10 cm²

Taille des Grains: 0.2 mm

Tortuosité: 1.5

Formation Calcaire

limestone

Propriétés des roches carbonatées avec porosité modérée et perméabilité faible.

Volume Total: 100 cm³

Volume des Vides: 15 cm³

Débit: 0.001 cm³/s

Différence de Pression: 10000 Pa

Viscosité: 0.001 Pa·s

Longueur: 8 cm

Section Transversale: 12.5 cm²

Taille des Grains: 0.05 mm

Tortuosité: 1.8

Roche Argileuse

shale

Roche sédimentaire à grains fins avec faible porosité et très faible perméabilité.

Volume Total: 100 cm³

Volume des Vides: 5 cm³

Débit: 0.0001 cm³/s

Différence de Pression: 20000 Pa

Viscosité: 0.001 Pa·s

Longueur: 5 cm

Section Transversale: 20 cm²

Taille des Grains: 0.01 mm

Tortuosité: 2.0

Calcul de Porosité Seulement

porosity-only

Calcul simple de porosité sans mesures de perméabilité.

Volume Total: 100 cm³

Volume des Vides: 30 cm³

Autres titres
Comprendre la Porosité et la Perméabilité : Un Guide Complet
Explorez les propriétés fondamentales des roches qui déterminent l'écoulement des fluides à travers les milieux poreux, essentielles pour l'ingénierie pétrolière et la géologie.

Qu'est-ce que la Porosité et la Perméabilité ?

  • Les Propriétés Fondamentales
  • Pourquoi Elles Comptent en Géologie
  • Applications en Ingénierie Pétrolière
La porosité et la perméabilité sont deux propriétés critiques qui caractérisent la capacité des roches à stocker et transmettre les fluides. Ces propriétés sont fondamentales pour comprendre l'écoulement des fluides à travers les milieux poreux et sont essentielles en ingénierie pétrolière, hydrogéologie et sciences de l'environnement.
Porosité : La Capacité de Stockage
La porosité (φ) est définie comme le rapport du volume des vides au volume total d'un échantillon de roche. Elle représente le pourcentage de la roche qui consiste en espaces vides ou pores. Mathématiquement, la porosité s'exprime comme : φ = Vvides / Vtotal, où Vvides est le volume des vides et Vtotal est le volume total de l'échantillon de roche.
Perméabilité : La Capacité d'Écoulement
La perméabilité (k) est une mesure de la facilité avec laquelle les fluides peuvent s'écouler à travers un milieu poreux. Elle est indépendante des propriétés du fluide et ne dépend que de la géométrie des espaces poreux. La perméabilité est généralement mesurée en unités Darcy (1 Darcy = 9,87 × 10⁻¹³ m²) ou millidarcies (mD).

Concepts Clés :

  • La porosité varie de 0% (roche solide) à 100% (aucun matériau solide)
  • La perméabilité peut varier de 10⁻²⁰ m² (argile) à 10⁻¹² m² (gravier)
  • Une forte porosité ne signifie pas toujours une forte perméabilité

Guide Étape par Étape pour Utiliser le Calculateur de Porosité et Perméabilité

  • Comprendre Vos Entrées
  • Choisir les Bons Paramètres
  • Interpréter les Résultats
Ce calculateur vous aide à déterminer à la fois la porosité et la perméabilité des échantillons de roche en utilisant des équations de physique établies. Suivez ces étapes pour obtenir des résultats précis pour votre application spécifique.
1. Mesurer les Paramètres de Volume
Commencez par mesurer le volume total de votre échantillon de roche et le volume des vides. Le volume total inclut à la fois le matériau solide et les espaces poreux, tandis que le volume des vides représente seulement les espaces vides. Ces mesures sont généralement effectuées en utilisant des méthodes de déplacement ou la porosimétrie au mercure.
2. Conduire des Expériences d'Écoulement
Pour le calcul de la perméabilité, vous devez mesurer l'écoulement de fluide à travers l'échantillon de roche. Enregistrez le débit, la différence de pression à travers l'échantillon, la viscosité du fluide, la longueur de l'échantillon et la section transversale. Ces paramètres sont utilisés dans les calculs de la loi de Darcy.
3. Considérer les Paramètres Supplémentaires
Pour une estimation plus précise de la perméabilité, incluez la taille des grains et le facteur de tortuosité. La taille des grains affecte le calcul de perméabilité de Kozeny-Carman, tandis que la tortuosité tient compte de la complexité des chemins d'écoulement à travers le milieu poreux.
4. Analyser Vos Résultats
Le calculateur fournit à la fois la porosité (sous forme décimale et pourcentage) et la perméabilité (en unités Darcy et millidarcy). Comparez ces valeurs avec les plages typiques pour votre type de roche pour valider vos mesures.

Valeurs Typiques :

  • Grès : 10-30% de porosité, 1-1000 mD de perméabilité
  • Calcaire : 5-25% de porosité, 0,1-100 mD de perméabilité
  • Argile : 1-10% de porosité, 0,001-1 mD de perméabilité

Applications Réelles de la Porosité et Perméabilité

  • Ingénierie Pétrolière
  • Hydrogéologie
  • Sciences de l'Environnement
Les mesures de porosité et perméabilité sont cruciales dans de nombreuses applications à travers la géologie, l'ingénierie et les sciences de l'environnement. Comprendre ces propriétés aide à prédire le comportement des fluides dans les systèmes souterrains.
Exploration Pétrolière et Gazière
En ingénierie pétrolière, la porosité détermine la quantité de pétrole ou de gaz qui peut être stockée dans un réservoir, tandis que la perméabilité contrôle la facilité avec laquelle ces fluides peuvent être extraits. Les roches à forte porosité et forte perméabilité font d'excellents réservoirs, tandis que les roches à faible perméabilité peuvent nécessiter des techniques de récupération améliorée.
Études des Eaux Souterraines
Les hydrogéologues utilisent la porosité et la perméabilité pour modéliser l'écoulement des eaux souterraines, prédire le transport des contaminants et concevoir des systèmes de remédiation. Ces propriétés déterminent la rapidité avec laquelle les eaux souterraines se déplacent à travers les aquifères et comment les contaminants se propagent.
Capture et Stockage du Carbone
La porosité et la perméabilité sont critiques pour les projets de capture et stockage du carbone (CSC). Les formations de stockage appropriées doivent avoir une porosité suffisante pour stocker le CO₂ et une perméabilité adéquate pour permettre l'injection et la surveillance.

Applications :

  • Simulation de réservoir et prévision de production
  • Modélisation de contamination des eaux souterraines
  • Extraction d'énergie géothermique

Idées Fausses Courantes et Méthodes Correctes

  • Confusion Porosité vs Perméabilité
  • Erreurs de Mesure
  • Erreurs d'Interprétation
Plusieurs idées fausses existent sur la porosité et la perméabilité qui peuvent mener à des interprétations incorrectes et à une mauvaise prise de décision dans les applications géologiques et d'ingénierie.
Porosité et Perméabilité Ne Sont Pas les Mêmes
Une idée fausse courante est qu'une forte porosité signifie automatiquement une forte perméabilité. Bien qu'il y ait souvent une corrélation, ce n'est pas toujours vrai. Une roche peut avoir une forte porosité mais une faible perméabilité si les pores ne sont pas bien connectés, ou une faible porosité mais une forte perméabilité si les quelques pores sont grands et bien connectés.
L'Échelle de Mesure Compte
La porosité et la perméabilité peuvent varier considérablement avec l'échelle de mesure. Les mesures de laboratoire sur de petits échantillons peuvent ne pas représenter les propriétés à l'échelle du champ en raison de l'hétérogénéité et des fractures. Des techniques de mise à l'échelle sont souvent nécessaires pour relier les mesures de laboratoire aux propriétés à l'échelle du réservoir.
Les Propriétés du Fluide Affectent les Mesures de Perméabilité
Bien que la perméabilité soit une propriété de la roche, la valeur mesurée peut dépendre du fluide utilisé dans l'expérience. Les mesures de perméabilité au gaz peuvent différer de la perméabilité au liquide en raison des effets de glissement du gaz, surtout dans les roches à faible perméabilité.

Corrections :

  • Utilisez des techniques de mesure appropriées pour votre type de roche
  • Considérez les effets d'échelle lors de l'interprétation des résultats
  • Tenez compte des propriétés du fluide dans les mesures de perméabilité

Dérivation Mathématique et Exemples

  • Dérivation de la Loi de Darcy
  • Équation de Kozeny-Carman
  • Calculs Pratiques
Les relations mathématiques gouvernant la porosité et la perméabilité sont basées sur des principes de physique fondamentaux. Comprendre ces équations aide à une mesure et une interprétation appropriées des propriétés des roches.
Loi de Darcy
La loi de Darcy décrit l'écoulement de fluide à travers les milieux poreux : q = -kA(ΔP/μL), où q est le débit volumique, k est la perméabilité, A est la section transversale, ΔP est la différence de pression, μ est la viscosité du fluide, et L est la longueur de l'échantillon. Cette équation forme la base de la mesure de perméabilité.
Équation de Kozeny-Carman
L'équation de Kozeny-Carman relie la perméabilité à la porosité et à la taille des grains : k = (φ³d²)/(180(1-φ)²), où φ est la porosité, d est le diamètre des grains, et le facteur 180 tient compte de la géométrie des pores et de la tortuosité. Cette équation est utile pour estimer la perméabilité à partir des données de porosité et de taille des grains.
Relations Porosité-Perméabilité
Bien qu'aucune relation universelle n'existe entre la porosité et la perméabilité, des corrélations empiriques ont été développées pour des types de roches spécifiques. Ces relations sont utiles pour les estimations initiales mais doivent être validées par des mesures directes.

Équations :

  • Porosité : φ = V_vides / V_total
  • Loi de Darcy : q = -kA(ΔP/μL)
  • Kozeny-Carman : k = (φ³d²)/(180(1-φ)²)