Фильтрационные свойства горных пород – это их способность пропускать через себя флюиды, т.е. жидкости, газы и их смеси [25]. Количественно фильтрационные свойства горных пород характеризуются коэффициентом проницаемости kПР и коэффициентом фильтрации kф.
Коэффициент проницаемости связывает количество жидкости Q в м3, прошедшее расстояние Dl(м) в образце породы с поперечным сечением S(м2) при перепаде давлений DР (Па) за время фильтрации t (с):
, (4.2)
где m - вязкость жидкости, Па×с.
Коэффициент фильтрации kф практически представляет собой скорость фильтрации газа или жидкости через породу.
(4.3)
Коэффициент фильтрации и коэффициент проницаемости связаны между собой соотношением:
(4.4)
где dв – плотность воды; µв - вязкость воды.
Коэффициент фильтрации представляет собой кажущуюся скорость движения подземного потока при гидравлическом градиенте, равном единице.
Коэффициент проницаемости характеризует только структурные особенности горной породы, в то время как, коэффициент фильтрации зависит от структурных свойств среды и от свойств жидкости.
По величине коэффициента фильтрации все горные породы разделяют на водоупорные (kф < 0,1 м/сут), слабопроницаемые (0,1 м/сут £ kф £ 10 м/сут), средне-проницаемые (10 м/сут £ kф £ 500 м/сут) и легкопроницаемые (kф>> 1000 м/сут).
По значениям коэффициента проницаемости породы подразделяют на проницаемые, полупроницаемые и практически непроницаемые.
Проницаемые породы характеризуются величиной knp от 10-2 до нескольких тысяч мкм2. Поровое пространство этих пород занимает 20, 30, 40% и более их объема. К проницаемым породам относятся грубо- и мелкообломочные, такие как гравий, галечники, пески, слабосцементированные песчано-глинистые осадки, кавернозные карбонатные, трещиноватые магматические породы.
Полупроницаемые породы имеют значения knp от 10-4 до 10-2 мкм2. Значительную долю порового пространства этих пород занимают субкапиллярные поры. Содержание связанной воды в них повышенное. Типичные полупроницаемые породы - глинистые пески, некоторые разновидности песчаников и алевролитов, мелкотрещиноватые меловидные известняки и доломиты.
К практически непроницаемым относятся породы с knp<10-4 мкм2. Это глины, аргиллиты, глинистые сланцы, мергели, плотносцементированные песчаники и алевролиты с субкапиллярными порами, плотные мел и известняк, невыветренные кристаллические породы с закрытой пористостью: карбонатные, магматические, метаморфические.
Часть из этих пород, например глины, имеют высокую пористость, до 50%. Однако поры в них субкапиллярные, почти вся вода в них находится в связанном состоянии и препятствует перемещению гравитационной воды. Кристаллические породы, наоборот, при низкой пористости, не превышающей 6-8%, могут иметь высокие значения knp за счет трещинной проницаемости.
