Permeabilitet (geologi)

Permeabiliteten til et porøst materiale er et mål for evnen materialet har til å transportere væske eller gass, gjennomstrømmeligheten.

Permeabiliteten er en materialegenskap som måler konnektivitet til porene i materialet. Egenskapen er uavhengig av hvilken væske som strømmer i materialet, så lenge dette er en newtonsk væske med laminær strøm. Materialer med gode transportegenskaper sies å være (høy)permeable, mens et materiale som ikke transporterer væske kalles impermeabelt.

Dimensjonen til permeabilitet er lengde² eller areal, og SI-enheten er m². Mye brukt er også enheten darcy.

Vanlig brukt symbol for permeabiliteten er  eller .

Bakgrunn 

Permeabiliteten er definert fra Darcys lov for væskestrøm gjennom et porøst materiale:

Her er  permeabiliteten,  er volumfluksen,  er væskeviskositeten og  er gradienten til væsketrykket.

I et anisotropt materiale vil permeabiliteten kunne være ulik i ulike retninger, og  slik den inngår i Darcys lov vil være en tensor. Arbeidet til Lars Onsager viser at tensoren er symmetrisk.

Egenskaper 
Generelt er det ingen sammenheng mellom porøsitet og permeabilitet i et materiale. Store porer med liten konnektivitet kan gi opphav til høy porøsitet, men lav permeabilitet. Romlig variasjon i ett og same materiale vil likevel ofte være korrelert, slik at høyere porøsitet svarer til høyere permeabilitet.

I sedimentære bergarter er permeabilitet i vertikal retning som oftest vesentlig lavere enn i den horisontale retningen.

Måling 
Et mini-permeameter kan brukes til å gi hurtige estimat av permeabiliteten til et materiale. Dette er basert på å måle trykkfall over en gasstrøm gjennom materialet, basert på bruk av luft, nitrogen eller helium. En måling kan utføres i løpet av sekunder.

Mer nøyaktige målinger må utføres ved hjelp av strømningseksperiment i et laboratorium. Dette kan gjennomføres både med gass eller væske. Ved bruk av gass må en korrigere for Klinkenbergeffekten.

I oljereservoar utføres storskala brønntester for å estimere permeabiliteten i et større område rundt brønnen. En slik test krever vanligvis fra en til to uker å gjennomføre.

Permeabiliteten kan også estimeres indirekte ved korrelasjoner mot andre materialegenskaper. I oljereservoar kan ulike brønnlogger brukes som utgangspunkt for å estimere permeabiliteten.

Modell for permeabilitet 

En enkel modell for sammenhengen mellom permeabiliteten  og mikroskopiske poreparametre er gitt ved

hvor
 er en dimensjonsløs konstant relatert til konfigurasjon av strømningsveier.
 er en gjennomsnittlig effektiv porediameter.

Litteratur
Bear, Jacob, 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media, Dover. — ISBN 0-486-65675-6

Eksterne lenker
 http://techalive.mtu.edu/meec/module06/Permeability.htm

Geologi
Materialegenskaper