空氣滲透率測試是讓清潔乾燥的空氣在合適的壓差下通過濾板，測量其壓差和流速，計算出樣品的滲透率。建議一般情況下採用約980Pa的壓差，以保證空氣在層流條件下通過濾板。由於絕對滲透率是與流體性質無關而僅與岩石本身孔隙結構有關的物理參數，因此生產中使用的絕對滲透率一般是用的空氣滲透率測試來測定。
基本介紹
- 中文名：空氣滲透率測試
- 外文名：Air permeability test
- 適用領域：環境生態
- 套用學科：環境工程
- 方法：小柱塞岩樣測定方法等
- 原理：達西定律
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測定原理
滲透率的大小表示了多孔介質，讓流體通過能力的大小，其單位是平方微米（達西）或毫平方微米（毫達西）。粘度為1mPa·s的液體在0.1MPa（1絕對大氣壓）壓力作用下通過截面積為1cm、長度為1cm的岩心，液體的流量為1cm/S時，其滲透率為1um。
氣體在多孔介質中流動時，由氣體的一維穩定滲流達西定律可得到下面的公式：
達西定律的套用必須滿足以下三點：
1）流體流動是層流。
2）流體與岩石無反應。
3）孔隙空間被單相流體完全飽和。
上式中的氣體滲透率是絕對滲透率，是岩心自身的性質，取決於岩石的孔隙結構，在滿足上述三點的條件下，岩心的絕對滲透率與通過的流體性質無關。在實驗室測定時，通常用空氣作為通過岩心的介質，因此，岩心的絕對滲透率又稱作空氣滲透率。其測定原理是氣體的一維穩宗流達西定律。
小柱塞岩樣測定方法
流量計法
① 測定流程
流程包括三部分：
1）壓力計量部分：壓力表、“C”值表、水銀壓力計等；
2）流速計量部分：節流器、皂膜流速計、毛管流量計、孔板流量計等；
3）岩心室：赫斯勒型、范徹爾型或圓盤型岩心夾持器。
② 測定步驟
1）岩心尺寸的測量：對規則岩樣，可用卡尺量出；對不規則樣品，如果兩端面平行，可以測出總體積和長度，計算出平均橫截面積。
2）將待測樣品裝入岩心夾持器（注意岩樣的上、下方向）。
3）測量乾燥氣體通過岩樣的氣體流速，記錄流速及岩心上、下流的壓力，或記錄“C”值、節流器標定流量和測量回壓水柱高度。
③ 注意事項
1） 儀器應經常用標準樣進行檢查、校正；
2） 岩樣在測定前應進行全面檢查，去掉有人為裂縫的樣品；
3） 要保證測樣絕對密封；
4） 需用密封材料密封的樣品，密封材料滲入岩樣的深度不得超過一個砂粒；
5） 嚴防污染岩樣，特別是兩個端面；
6） 壓力穩定後才能記錄讀數。
流量管法
① 原理
將柱塞岩樣推入岩心室中，加壓密封，使岩樣一端通大氣，另一端與插入水槽中的流量管及微型泵連線。用微型泵（或抽空球）抽空，迅速將水槽中的水抽到流量管的某一高度後停止抽空。這時流量管內的液面在靜水壓力作用下降落。由於水柱下降造成了負壓，岩心兩端便建立了壓差，外界空氣就通過岩心進入流量管。進口壓力為大氣壓，出口壓力是一個變數，其大小取決於大氣壓力和流量管內液柱的靜水壓差。水面下降的快慢與岩樣滲透率大小有關，滲透率越高，其流量越大，液面下降也越快，反之越慢。只要測出水面下降通過流量管某段的時間，即可算出岩石的滲透率。
流量管中液面下降的時間與流量成反比，所以液面降落的速度反映了流量的大小；液面下降的高度則反映岩心出口壓力或兩端壓差的變化。
② 儀器設備
1）岩心夾持器；
2）水槽和流量管：流量管垂直插入水槽里，水槽內的靜止水面要在刻度線上；
3）空氣壓縮機：為密封岩樣的橡皮套加壓；
4）壓力調節器：調節密封岩樣的壓力，一般為0.6MPa左右；
5）微型泵（或抽空球）：可以將水槽內的水抽到流量管的任何部位；
6）秒表：記錄時間；
7）溫度計：測量溫度。
③ 測定步驟
1）檢查儀器：首先把鋼製圓柱塞（與所測樣品規格相同）推入岩心室，用0.6～0.7MPa壓力的環壓使之密封，把液面抽到流量管最細的一段。停抽，使流量管與岩心室接通。觀察流量管內水面是否下降。若不下降，證明儀器工作正常，可以開始測量樣品。
2）測定岩樣：按岩心編號的順序，依次將岩樣輕輕推入岩心室，接通進氣閥，加0.6～0.7MPa壓力的環壓，岩樣就可密封。啟動微型泵，把水槽中的水抽到流量管合適的管段。線以上（在水面上升時要注意別讓水進入橡皮套內）。流量管與岩心室接通，開始測定並記錄流量管內水面下降了某一管段的時間，並記錄測定管號、室溫。
④ 空氣滲透率測定的質量要求
1）滲透率大於0.01pm時，允許相對誤差為5%。
2）每批測樣要進行明碼抽查10%或密碼抽查5%。若在相同氣流方向、相同壓差下，抽查樣品有30%不合格，要找出原因並重測。
全直徑岩心滲透率的測定
（1）儀器設備
① 高低滲透率儀；
② 全徑岩心夾持器。
（2）測定步驟
① 將岩樣端面畫成四等份，在其側面也畫成四等份，按1、2、3、4記錄。1、3面與2、4面為兩對進出氣面。測定時，先測1、3面，然後再測2、4面。在報告中將最大滲透率值的測定面記為Kmax，而另一側面的值記為K90，垂直於最大滲透率面。
② 將兩塊相同尺寸的金屬網和相應的弧形金屬板相配合覆蓋於岩心的1、3（或2、4）面上。
③ 將網板固定在岩心待測面上，對夾持器抽真空，然後把岩樣送人夾持器內，使岩心與上下堵頭處於同一中心線上，加圍壓1.4～2.8MPa。為避免紊流，測試氣流速度應小於8cm/s。
④ 測垂向滲透率時，在岩樣上下端面上放置兩塊相應尺寸的隔篩網。
（3）注意事項
① 岩樣長度應大於10cm，否則，應該用與岩樣同直徑的塑膠塊加長岩心。如果測垂向滲透率，塑膠塊中間要鑽一3mm以上的小孔。
② 夾持器內未放入樣品或樣品長不足10cm而又未用塑膠塊填補時，不得加圍壓。
③ 篩網必須按規定放好。
④ 經常檢查乾燥劑。如果失效，應立即更換。
⑤ 上下堵頭之間的橡皮墊要保證密封。
