這臺儀器是基于達(dá)西定律設(shè)計的。

設(shè)有一橫截面積為A,，長度為L的巖石，將其夾持于巖心夾持器中,，如圖⑴所示,，使粘度為µ的流體在壓差△P下通過巖心,，測得流量Q,。實驗證明單位時間通過巖心的體積流量Q與壓差△P巖心橫截面積A成正比,，與巖心的長度L和流體的粘度成反比：

這就是所謂的“達(dá)西方程",，從式中看出A、L是巖石的幾何尺寸,，△P是外部條件，當(dāng)外部條件,、幾何尺寸、流體性質(zhì)都一定時,，流體通過量Q的大小就取決于反映巖石可滲性的比例常數(shù)K的大小，我們把K稱為巖石的滲透率,；式⑴可改寫成為：

此式便可計算巖石的滲透率,。

前面討論的都是以下不可壓縮流體（液體）為基礎(chǔ)的，我們設(shè)計的氣體滲透率是以氣體作為介質(zhì),，因為氣體是壓縮流體,，所以達(dá)西方程式需要修正才能應(yīng)用。

可壓縮的氣體最大特點是當(dāng)壓力增加流體能被壓縮,；當(dāng)壓力降低時，流體就發(fā)生膨脹；當(dāng)溫度一定時，流體的膨脹服從玻義爾定律,。如果以的平面線滲流考慮，設(shè)進(jìn)口壓力P₁,，出口壓力為P₂,。顯然，當(dāng)壓力從P₁變化到P₂時，氣體的體積必然變化,，故流速也變化,。因此，必須考慮用平均體積流量Q代入達(dá)西方程,。

若把氣體膨脹視為等溫過程,，按玻義爾定律：

式中：

平均壓力，MPa,；

平均壓力下的平均體積流量,，mL/s；

P₀大氣壓力,，MPa,；

Q₀大氣壓力下的氣體流量，mL/s;

從上面分析得出對可壓縮流體的達(dá)西公式的修正只把流量用平均流量代入即可：

式中：µg氣體的粘度,；

也就是說,，用氣體測定滲透率時，氣體的體積流量要用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積Q₀值,，不是用Q₁,，也不是用Q₂值。

三,、儀器結(jié)構(gòu)及各部件說明

本儀器可安裝在任何試驗臺（桌）上,，最好臺面防震，并離開門遠(yuǎn)一點,，以免溫度發(fā)生突變,，做到這一點即可測得穩(wěn)定的結(jié)果，見圖2：

1. 環(huán)壓壓力傳感器      2. 上流壓力傳感器     3. 巖心夾持器     . 壓力調(diào)節(jié)器

5. 干燥器     6. 放空閥    7. 環(huán)壓閥    9. 氣源閥    10.轉(zhuǎn)子流量計

圖2：氣體滲透率儀流程圖

儀器有下列部件：

⑴．帶有調(diào)節(jié)器的高壓鋼瓶一個,，瓶內(nèi)壓力約15MPa,，用它來作儀表的氣源。

⑵．巖心夾持器：這是在測定滲透率時裝巖心用的,，這個夾持器也可用來連接孔隙儀,，以測定巖心孔隙體積。

⑶．環(huán)壓壓力傳感器：用它來指示橡皮筒外部所加的壓力值,。

⑷．上流壓力傳感器：在測定滲透率時,，用它來指示巖心的上流壓力值P₁；

⑸．壓力調(diào)節(jié)器：這個閥是用來調(diào)節(jié)氣源進(jìn)入的氣體并減壓控制巖心上流端所需要的操作壓力值,；

⑹．放空閥：打開此閥放掉環(huán)壓,，使橡皮筒的壓力達(dá)到常壓。

⑺．巖心閥：打開此閥,，使高壓氣體進(jìn)入巖心夾持器與橡皮筒之間的環(huán)形空間,，使橡皮筒緊貼住巖樣及夾持器的上下端塞,。

⑻.氣源閥：供給滲透率儀調(diào)節(jié)器低于1MPa的氦氮氣，再通過調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)纳狭鲏毫Α?/span>

⑼.高壓閥：打開此閥,，提供高的上流壓力,。

⑽.低壓閥：打開此閥，提供低的上流壓力,。

⑾.中間閥：打開此閥,，用水銀壓力計測壓力。

⑿.干燥器：使進(jìn)入巖樣前的氣體進(jìn)行干燥,，然后再進(jìn)入巖心,。

⒀.皂膜流量計：用它來計量巖樣出口端氣體的流量。

四,、測試準(zhǔn)備

1．樣品準(zhǔn)備

⑴．樣品加工：將待測樣品用鉆床鉆成直徑為25mm,，長為20～70mm，兩端面磨平并與樣品軸垂直,。

⑵．樣品處理：含油樣品先洗油,，然后用105℃在烘箱中烘干（時間長短可視具體情況而定），然后放入干燥器中冷至室溫待測,。

2．儀器準(zhǔn)備

按照流程連接好以后，經(jīng)過檢漏,，關(guān)閉面板上的全部閥門與調(diào)節(jié)器,，關(guān)閉流量計的針形閥。

⑴．上流檢漏：用肥皂涂于各個接頭處,，如果有漏,，可看見肥皂泡，檢查各個接頭與閥門及管線,。

⑵．下流檢漏：巖樣下端絕對不能許可有泄漏,，如果發(fā)現(xiàn)漏氣，應(yīng)立即進(jìn)行檢修,。

⑶．巖心夾持器檢漏：巖心夾持器系統(tǒng)的檢漏,，可按下述方式進(jìn)行：

①．巖心夾持器中放一塊孔隙與與滲透率都很大的樣品，夾持器橡皮筒中加壓1MPa,，該樣品的長度必須是夾持器能測試最大的樣品長度,；

②．關(guān)掉環(huán)壓閥，橡皮筒中壓力下降時,，環(huán)壓表壓力就會顯示出來,。這就表示有泄漏處。如果檢查有關(guān)管線與接頭不泄漏,，就判斷是夾持器有泄漏處,，可按下述方式檢查泄漏的位置：

用夾子夾住通向巖心夾持器的上流塑料管子,，并打開流量計的針形閥，如果流量計有顯示,，說明巖心夾持器橡皮筒有小孔泄漏,，必須重新更換一個橡皮筒。

如果不是巖心夾持器的橡皮筒漏氣,，就緊一下夾持上下螺母,，擰緊后還是漏，就用肥皂液找出泄漏處,，進(jìn)行合理的修理,。

五、測試步驟

⑴．從干燥器取出適合夾持器直徑的巖樣,，用游標(biāo)卡尺量出巖樣的長度和直徑計算其橫截面積A,，幾何尺寸必須在進(jìn)行測定之前量出。如果為了保持巖心端面干凈,，而需要將巖心的一部分切掉之后,，應(yīng)重新取其長度。

⑵．先檢查面板上各閥門與夾持器上的手輪是否關(guān)死,。

⑶．?dāng)Q松巖心夾持器兩邊固定托架的手輪后,，下降托架，卸出夾持器內(nèi)的加壓鋼柱塞,。

⑷.將測量幾何尺寸的巖樣裝進(jìn)巖心夾持器的橡皮筒內(nèi),，用加壓鋼柱塞將巖樣向上頂，直到巖樣兩端被夾持器上端頭與加壓鋼柱塞貼緊為止,，擰緊手輪,。

⑸.打開放空閥，關(guān)放空閥,。

⑹.打開高壓氣瓶閥,，將氣瓶上的壓力表調(diào)到1MPa，開巖心閥,，使環(huán)壓表顯示到1MPa,，關(guān)巖心閥。

⑺.調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器Q261（一般壓力由小到大調(diào)節(jié)）,調(diào)至所需要的上流壓力至0.2MPa左右,，若需要的上流壓力低,，通過定值器調(diào)節(jié)。

⑻.選擇量計,，在不同上流壓力下讀取流量（氣體滲透率儀上裝有三支流量計,，其量程是不同的，在使用時應(yīng)根據(jù)流量的大小不同,，選擇適當(dāng)量程的流量計,，在滿足要求的情況下盡量選用小量程的流量計,，流量計的使用與流量校正請參見流量計使用說明書），要求每塊巖樣應(yīng)測4個點以上不同壓差下的流量,。

⑼.調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器,，使上流壓力降至零，開放空閥,，使環(huán)壓降至零,，重復(fù)步驟，取出巖樣,。

⑽.如果要繼續(xù)測試,，再重復(fù)步驟4～10；如果實驗結(jié)束將加壓柱塞推進(jìn)夾持器中,，擰緊手輪,，關(guān)閉所有閥門，測試完畢,。

⑾.記錄數(shù)據(jù)：

①.記錄當(dāng)天的大氣壓力,；

②.記錄所有氣體類別；

③.記錄上流壓力,；

④.記錄流量,；

⑤.記錄巖樣號、長度,、直徑,。

⑿.上述測定的參數(shù)填入原始數(shù)據(jù)記錄表格（見附表）

⒀.注意事項：

①．巖樣兩端面必須垂直于巖樣的軸線，并且兩端應(yīng)互相平行,，巖樣端面不規(guī)則時，可能使橡皮筒折皺或劃破,。

②．巖心夾持器中未放樣品時,，絕對不能加環(huán)壓，否則就會損壞橡皮筒,。

③．巖樣直徑比巖心夾持器直徑小1－1.5mm時,，放入夾持器中不會損壞橡皮筒，如果更小,，就應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒右蕴幚?，使之不會損壞橡皮筒。

④．在測定氣體流量時,，用1只流量計,，其它流量計的針形閥必須關(guān)死。

六,、數(shù)據(jù)處理

1．由于單相流體通過巖樣,，其滲流規(guī)律也不總是服從達(dá)西定律,，只有在壓力梯度較小、流速較低時,，單相流體在多孔介質(zhì)中的流動才服從達(dá)西線性滲流,。當(dāng)壓力梯度超過某一極限值時，就不再服從達(dá)西定律,，而是服從非線性滲流規(guī)律,。

為此需要作－△P/L曲線來驗證達(dá)西定律。

2．取－△P/L直線段的點子,，按下式分別計算氣體滲透率Kg：

式中：Kg氣體滲透率,，µm²

      µ氣體的粘度，MPa·s（根據(jù)所用的溫度查表而來）,，其它符號同前,。

3．根據(jù)1/ ＝1/?（P1+P2），計算1/ 的值,。

4．將測試點得到的Kg和1/ 繪制成Kg～1/曲線,，又根據(jù)直線外推在縱坐標(biāo)上的截距，得到巖心的真實絕對滲透率（又稱等值液體滲透率）,。

儀器主要技術(shù)參數(shù)

1．測試巖心直徑：φ25mm,；

2．測試巖心長度：20～70mm；

3．工作介質(zhì)：氮氣

4．儀器配套：高壓鋼瓶一只

             氣壓表一只                 （用戶自備）

             游標(biāo)卡尺一把               （用戶自備）

             干燥器一個（存放巖樣用）   （用戶自備）

5．測試范圍：0.01×10^-3µm²～6µm²

6．測量誤差：K<10×10^-3µm²  相對誤差≤5%

             K>10×10^-3µm²  相對誤差≤5%