煤層滲透檢測方法

『壹』 煤層氣測井

7.3.1 煤層氣地層評價的測井資料

測井是指井中的一種特殊測量，這種測量作為井深的函數被記錄下來。它常常作為井深函數的一種或多種物理特性的測量，然後從這些物理特性中推斷出岩石特性，從而獲得井下地質信息。但是，測井結果也並非僅限於岩石特性的測量，其他類型的測井方法有泥漿、水泥固結質量、套管侵蝕等。

測井一般可分為藉助電纜傳輸進入井內儀器獲得信息的電纜測井和無電纜的測井，如泥漿測井（鑽井泥漿特性）、鑽井時間測井（鑽頭鑽進速率）等，本節重點介紹電纜測井。在煤層氣工業中，要評價煤層的產氣潛力，首先應了解煤的儲層特性和力學特性，這些特性的獲得主要有3種途徑：①鑽取煤心做室內測試；②利用測井進行數據分析；③進行試井等。評價煤層特性的資料來源見表7.1和表7.2。

表7.1 評價儲層特性的主要非測井資料來源

表7.2 評價儲層特性的測井資料來源

煤心、測井和試井數據的綜合運用可以增加數據可靠性，提高資源評價精度。煤層厚度、煤質（工業分析）、吸附等溫線、含氣量和滲透率，對以儲層模擬為基礎的產量預測有重大影響。取自煤心的分析通常用來確定吸附等溫線、含氣量和煤質；測井數據用來確定煤層厚度；確定煤層滲透率的最可靠的方法則是通過試井作業的試驗數據分析。這些方法通常被看做是確定儲層特性的基礎或「依據准則」。但是，由於某些煤心和試井帶來的誤差，煤心測試程序缺乏標准化，特別是取心和試井費用昂貴，人們希望能有一種確定每個儲層特性的替代方法。通過這種替代方法獲得測定關鍵儲層的特性，並校正那些不一致的或錯誤的試驗數據。目前，測井作業被認為是最具前途的一種手段。一旦用煤心數據標定了測井記錄數據，技術人員就可以單獨利用測井記錄數據精確估計補充井的儲層特性（表7.3）。據Olszewski等對40口井開發項目地層評價費用的估算，使用標定的測井方法可以比現行的地層評價方法降低約16% 的費用。因此，測井在煤層氣工業中正發揮著愈來愈重要的作用。

表7.3 用於煤層氣地層評價的測井資料

續表

①建議只用於煤評價；②用於煤和砂層評價；③用於取心時；④用於原地應力評價。

7.3.2 從測井資料獲得儲層特性

測井資料的價值取決於井孔作業者的目的，而測井信息與其他來源的信息（如煤心、試井）相結合，可使技術人員逐步獲得某一礦區所有鑽井全部潛在目標煤層的關鍵儲層特性，以達到最佳的產量決策，這比單獨考慮測井、煤心或試井獲得的儲層特性更為可靠。再者，利用經過選擇的煤心和試井數據來標定測井數據，可以建立起礦區特有的測井曲線解釋模型。然後再利用測井曲線模型獲取以測井記錄為基礎的儲層特性。這一方法顯得尤為重要，可以根據每個鑽井的測井記錄和少數選定的「標准」井的煤心和試井數據，得出關鍵儲層特性的綜合估計。可以看出，隨著開發深度的增加，測井記錄和其他數據來源之間的關系更多地依賴於測井資料。

7.3.2.1 含氣量

含氣量是指煤中實際儲存的氣體含量，通常以m³/t來表示，它與實驗室測得的吸附等溫線確定的含氣量不同，煤的實際含氣量通常包括3個分離的部分：逸散氣、解吸氣和殘余氣。目前，實際含氣量往往通過現場容器解吸試驗測得，精確確定含氣量需要採用保壓岩心。

間接計算含氣量可使用Kim方程的修正形式，它是由Kim提出的計算煙煤含氣量的經驗方法，即

煤成（型）氣地質學

煤成（型）氣地質學

煤成（型）氣地質學

式中：G_daf為乾燥無灰基氣體儲集能力，cm³/g；α為灰分，質量百分比；w_c為水分，%；d為樣品深度，m；x_fc為固定碳，%；x_vm為揮發分，%。

另一種間接計算含氣量的方法是體積密度測井校正法，該方法是根據由岩心實測含氣量和灰分的關系進行計算的，因為氣體只吸附於煤體上，所以岩心中氣體含量和灰分存在反比關系。從數學角度看，岩心灰分含量與高分辨體積密度測井數據有關，因為灰分含量嚴重影響煤儲層的密度。因此，若有了代表性的原地含氣量收集數據，就可由體積密度測井數據計算含氣量。

由於煤心灰分與含氣量有關，亦與密度測井數據有關，因此有可能根據高分辨整體密度測井資料精確估算含氣量（圖7.4），並推斷灰分含量為多少時預測的含氣量可忽略不計。

圖7.4 由測井獲得的含氣量與實測含氣量之對比

（據蘇現波等，2001）

用測井數據合理估計煤中含氣量需要滿足3個條件：①由測井數據導出的等溫線是正確的（包括水分、灰分和溫度校正）；②煤被氣體飽和；③溫度和壓力可以准確估計。

7.3.2.2 吸附等溫線

如前所述，煤中氣體主要儲存於煤基質的微孔隙中，這與常規油氣儲層中觀察到的孔隙截然不同。煤中孔隙更小，要使氣體產出，氣體必須從基質中擴散出來，進入割理到達井筒。氣體從孔隙中遷出的過程稱為解吸，按照氣體解吸特性描述的煤的響應性曲線稱為吸附等溫線。目前，吸附等溫線是根據單位質量的煤樣在儲層溫度下，儲層壓力變化與吸附或解吸氣體體積關系的實驗數據而繪制的曲線，壓力逐漸增加的程序稱為吸附等溫線，壓力逐漸降低的程序稱為解吸等溫線，在沒有實驗誤差的條件下，這兩種等溫線是相同的。

等溫線用於儲層模擬的輸入量，採用兩個常數組，即Langmuir體積和壓力。由於缺乏工業標准，許多已有的等溫線數據出現不一致現象，而且在許多情況下不適用於儲層模擬。不同水分和溫度條件會導致煤心測定的等溫線有大的波動，煤層吸附氣體的能力隨水分含量的增加而降低，直至達到臨界水分含量為止；溫度對煤吸附氣體能力的影響在許多文獻中已有報道，溫度增加會降低煤對氣體的吸附能力。因此，強調用煤心測定等溫線時，必須將溫度嚴格限定在儲層溫度下，避免因溫度波動引起的數據誤差。溫度和水分的綜合影響，連同其他煤心取樣或測試的不一致，往往產生與圖7.5 所示相似的數據組。

圖7.5 美國聖胡安盆地某礦區水果地組煤的吸附等溫線

（據蘇現波等，2001）

測井數據能幫助解釋用煤心確定的吸附等溫線精度。現在已導出了用測井數據估計乾燥基煤的吸附等溫線的一般關系式，它採用Langmuir方程，在該方程中由固定碳與揮發分的比率導出Langmuir常數，並按溫度和水分加以校正。圖7.4 提供了由測井數據確定等溫線的實例，該等溫線與新採集的煤心數據在標准程序下測定的等溫線相一致。

實踐證明，以測井數據為基礎的煤的等溫線估計，對確認煤心等溫線測試結果和解決因取樣或實驗不一致而造成的煤心等溫線數據中的誤差極為有用。但是，由於研究程度有限，加上水分和溫度估計中的誤差，對以測井數據為基準的等溫線計算有很大影響，所以，目前尚不能確信測井數據能夠獨立應用於等溫線確定，確認這項技術的准確性，還需要有更多的數據組做進一步研究。

7.3.2.3 滲透率

試井是確定滲透率的最准確方法，但試井費用很高（一次約7000～15000美元），若為多煤層則其成本更高。這一方法在處理多煤層、兩相流和氣體解吸時還易受推斷的影響。現已證明，自然電位、微電阻率和電阻率曲線的測井數據可用於估算煤層滲透率。

一種用測井數據確定裂隙滲透率變化的方法是由Sibbit等提出的，它更適用於常規儲層裂隙。煤層滲透率取決於煤的裂隙系統，裂隙系統占煤體孔隙度的絕大部分。裂隙孔隙度是裂隙頻率、裂隙分布和孔徑大小的組合。因此，裂隙孔隙度直接與煤的絕對滲透率有關，是滲透率量級的決定性因素，也是控制煤層氣產率、採收率、生產年限以及設計煤層氣採收計劃的主要因素。雙側向測井（DLL）對裂隙系統的響應，為滲透率的確定提供了依據。

Sibbit等提出的技術是用來確定裂隙寬度的，假定縱向裂隙和岩層電阻率比泥漿電阻率大得多，用下式表示：

煤成（型）氣地質學

式中：Δc為淺側向測井與深側向測井的電導率差值（Δc＝CLIS－CLLD），mS/m；c_m為侵入流體（泥漿）的電導率，S/m；ε為開啟裂隙寬度，μm。

模擬顯示Δc對於裂隙寬度為ε的單一裂隙與裂隙寬度為ε的多重裂隙組合是相同的。因此，式中ε也可用於表示多重裂隙的組合寬度。

模擬還揭示出這樣一種現象，即它能應用於幾乎垂直的裂隙（75°～90°），而這種裂隙在鑽穿煤層的井孔中常見。Hoyer將Sibbit的DLL模擬數據應用於煤層裂隙評價，並用交繪圖技術證實了用DLL確定煤層裂隙孔隙度指數的可行性，得出如下方程：

煤成（型）氣地質學

式中：CLLD為深側向測井電導率，mS/m；VFRAC為裂隙寬度，μm；c_m為泥漿電導率，S/m；c_b為基質塊電導率，mS/m。

該方法排除了在裂隙未擴展、無嚴重侵入或電阻性泥漿侵入情況下的判讀誤差，圖7.6為這一技術的具體應用實例。

圖7.6 由測井顯示的低、中、高裂隙孔隙度

（據蘇現波等，2001）

GR—自然伽馬；CALI—井徑；MCRD—微電阻；LLD—深側向測井；LLS—淺側向測井；VFRAC—裂隙寬度；RHOB—體積密度；NPHI—中子孔隙度；S DCOND—淺側向測井與深側向測井電導率之差

受人關注的微電阻率裝置（MGRD、MLL、MSFL或PROX，取決於電極排列）常使用DLL來記錄，並用於映射煤層的裂隙孔隙度。微電阻率裝置具有極好的薄層解譯能力，與VFRAC亦存在線性關系（圖7.7），但應注意，微電阻率裝置可能受井孔粗糙度影響。

圖7.7 井中裂隙寬度與微電阻率關系

（據蘇現波等，2001）

確定煤層滲透率變化的另一種方法是依靠微電極測井。微電極測井歷來用於識別常規儲層中的滲透性岩層。微電極測井儀是一種要求與井壁接觸的極板式電阻率儀，微電極儀記錄微電位電阻率（探測深度10.2cm）和微梯度電阻率（探測深度3.8cm），微電極測井的多種探測深度使這種設備可用於滲透率指示儀。隨鑽井泥漿侵入滲透性岩層，在入口前方形成泥餅，泥餅對淺探測微梯度電阻率影響比深探測微電位電阻率影響要大，這種泥餅效應引起兩種電阻率測值的差異，進而表明滲透性岩層的存在。盡管微電極測井也常常作為煤層滲透率指標，但由於在不同鑽井中泥漿特性有變化和泥漿侵入程度有變化，所以微電極測井的定量解釋是困難的，目前煤中裂隙定量評價的唯一方法仍是使用DLL測井技術來實現。

7.3.3 測井資料的計算機模擬

某些煤特性必須用測井資料通過計算機模擬得出，因為不同測井設備對煤的響應程度不同，且隨煤特性不同有所變化。因此，很難利用各類測井儀器響應同時界定或識別某些煤特性。有了計算機這一技術，特殊煤特性可由測井響應加以推斷而無需測定。例如，當某種測井記錄出現特定數據組時，可能顯示灰分存在。類似的測井技術（不同測井系列）還可用於確定煤階，識別常見礦物，如方解石常常沉積於煤的割理之中，是一種重要礦物，可作為割理的指示礦物之一。含氣量、煤階、灰分含量及礦化帶等與測井響應之間的關系，可通過計算機模擬來實現。

圖7.8 煤岩組分、礦物、灰分和工業分析的計算

（據蘇現波等，2001）

圖7.9 通過計算機模擬計算出的煤的特性參數

（據蘇現波等，2001）

計算機模擬的第一階段是利用測井響應推斷煤岩成分、灰分百分比、灰成分、礦化物和煤階（圖7.8）。目前，已建立的計算機模型中採用的煤岩組分是鏡質組、類脂組和惰性組。將這些參數與附加的測井響應一起用於模擬的第二階段，進行含氣量和割理指數推斷（圖7.9）。含氣量與灰分含量關系密切，且與煤階有關，割理的存在可通過識別方解石、煤階、某種煤岩組分、灰分含量進行推斷。近期有證據表明，薄煤層或灰分層增加了割理存在的可能性，因此必要時可使用計算機增強高分辨處理。計算機模擬的第三階段是融合含氣量、割理指數推斷產量指數（圖7.9）。盡管預測每個煤層的絕對產率非常困難，但在同一井內預測每一煤層與其他煤層相比時的相對產量指數，對完井決策很有價值。具有最大潛力的煤層是完井的首選對象，而其餘煤層可作為第二階段的生產計劃。

另外，計算機模擬還能提供一種稱為「自由水」的曲線，這種曲線對預測初始水產率十分有用。為推遲水產量，可讓相對無水的煤層首先生產。

計算機模擬的優點是，可以觀察到某種煤特性（一定區域內）與某種測井響應之間有良好的相關性，這為在減少所需測井設備數量的同時、最大限度地獲得有價值的煤層信息奠定了基礎。更為先進的測井程序，可僅用於那些與質量控制有關的關鍵井孔。

『貳』 煤層瓦斯壓力測定儀如何操作

瓦斯壓力測定儀是用於各類礦井，不同岩層條件測定煤層瓦斯壓力的一種儀器。採用兩組膠圈封孔，並向兩組封孔膠圈之間注入壓力始終高於瓦斯壓力的粘液。壓力粘液滲入鑽孔周圍的微裂隙，因形成了膠圈封粘液，粘液封瓦斯的封孔系統。從而嚴密地封閉了鑽孔防止了瓦斯的泄漏，測定出真實的煤層瓦斯壓力。
3 測定原理
通過鑽孔揭露煤層，安設測定儀表並密封鑽孔，利用煤層中瓦斯的自然滲透原理測定在鑽孔揭露處達到平衡的瓦斯壓力。
4 方法分類
4.1 按測壓方式分
4.1.1 主動測壓法
鑽孔封完孔後，通過鑽孔向被測煤層充入補償氣體達到瓦斯壓力平衡而測定煤層瓦斯壓力的測壓方法。補償氣體可選用高壓氮氣(N2)，高壓二氧化碳氣體(CO2)或其他惰性氣體。補償氣體的充氣壓力應略高於預計煤層瓦斯壓力。
4.1.2 被動測壓法
鑽孔封完孔後，通過被測煤層瓦斯的自然滲透，達到瓦斯壓力平衡而測定其瓦斯壓力的測壓方法。
4.2 按封孔材料分
4.2.1 黃泥、水泥封孔測壓法
封孔材料為黃泥，水泥或黃泥水泥混合物，封孔方式為手工操作，主要適用於石門揭煤的瓦斯壓力測定。
4.2.2 膠囊—密封粘液封孔測壓法
封孔材料為膠囊、密封粘液，封孔方式為手工操作。適用於松軟岩層或煤巷瓦斯壓力測定。
4.2.3 注漿封孔測壓法
封孔材料為膨脹不收縮水泥漿加粘液，封孔方式為壓氣注漿器或泥漿泵注漿封孔。適用於井下各種條件下的瓦斯壓力測定，特別適用於近距離煤層群分煤層的瓦斯壓力測定。
5 設備材料、儀表及工具
5.1 鑽孔設備：
打鑽孔用的鑽機可根據實際情況選用，其能力必須應滿足測壓鑽孔長度的要求，鑽頭直徑選用φ650～90mm。
5.2 材料：
木楔，壓力表聯接頭，密封墊，密封帶以及真空密封膏。
5.3 儀表：
壓力表 量程為預計煤層瓦斯壓力的1.5倍，准確度優於1.5級，必須符合JJG 52的規定。
5.4 工具：
管鉗，扳手，剪刀，皮尺，水桶，螺絲刀，手工封孔送料管。
5.5 用黃泥、水泥封孔測壓法時，還需：
黃泥 將質地緻密可塑性好的粘土製成兩端頭呈球狀，通過陰干，烤或曬，使其外皮半干，裡面濕軟;
水泥 不低於425#;
黃泥水泥混合物 由黃泥和水泥按適當比例混合;
速凝水泥 凝結時間≤20min;
管材φ6×1 mm紫銅管，φ6mm尼龍管，φ3mm鐵管，以及相應聯接頭;其他 木塞，擋板，鐵絲，肥皂。
5.6 用膠囊—密封粘液封孔測壓法時，還需：密封粘液;
密封粘液罐和壓力水罐 用於預計的煤層瓦斯壓力小於5 MPa時的封孔，液壓和水壓由液態CO2提供;封孔器組件 進液管、進水管、測壓管、膠囊及測定儀表。
5.7 用注漿封孔測壓法時，還需:手搖注液泵;壓氣注漿器 用於測壓鑽孔長度小於20m時的封孔注漿，其容量應大於封20m鑽孔所需的水泥漿容量，動力為井下壓縮空氣;泥漿泵 宜用柱塞泥漿泵，其流量為20～50L/min，壓力為3～4MPa;密封粘液 密封粘液由骨料、填料和粘液混合而成。密封粘液(封堵間隙為不大於4 mm)的配方為：化學漿糊粉(澱粉+防腐劑)與水的比例(質量比)1：16製成粘液，骨料與粘液的比例(體積比)為1：8，填料與粘液的比例(體積比)為1：16。其中骨料由粒度為0.5～1.0，1.0～2.5，2.5～5.0mm的爐渣按體積比1：2：3混合而成;填料由0.25～0.5，0.5～1，1.0～2.5 mm的鋸末按體積比1：1：1均勻混合而成;膨脹不收縮水泥漿 由膨脹不收縮水泥與水(井下清潔水)按一定比例製成;測壓管、注漿管(φ13 mm鐵管)及附件。
5.8 用主動測壓法時，還需：
高壓儲氣罐 必須符合勞動部《氣瓶安全監察規程》的要求;
充氣聯接裝置 必須聯接方便、可靠;
補償氣體 高壓N2，高壓CO2氣體或其他惰性氣體。
6 瓦斯壓力測定工藝
6.1 測定地點的選擇
6.1.1 同一地點應打兩個測壓鑽孔，鑽孔口距離應在其相互影響范圍外，其見煤點的距離除石門測壓外應不小於20m。石門揭煤瓦斯壓力測定按《防治煤與瓦斯突出細則》(簡稱《細則》)的有關規定進行。
6.1.2 除在煤巷中測定本煤層瓦斯壓力外，測定地點應選擇在石門或岩巷中。
6.1.3 鑽孔應避開地質構造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動影響范圍。
6.1.4 測定煤層原始瓦斯壓力的見煤點應避開地質構造裂隙帶、巷道、采動及抽放等的影響范圍。
6.1.5 選擇瓦斯壓力測定地點應保證有足夠的封孔深度。
6.1.6 瓦斯壓力測定地點宜選擇在進風系統，行人少且便於安設保護柵欄的地方。
6.2 測定方法的選擇
6.2.1 測壓處岩石堅硬、少裂隙，可採用黃泥、水泥封孔測壓法。
6，2.2 在松軟岩層及煤巷中測定煤層的瓦斯壓力時：
鑽孔長度≤15m時應採用膠囊—密封粘液封孔測壓法;
鑽孔長度>15m時應採用注漿封孔測壓法。
6.2.3 豎井揭煤可採用注漿封孔測壓法。
石門揭煤的測壓，按《細則》的有關規定進行。
6.2.4 測定鄰近煤層的瓦斯壓力或煤層群分層測壓應採用注漿封孔測

『叄』 滲透探傷操作有哪幾個基本步驟

滲透探傷的優點是1、缺陷顯示直觀； 2、靈敏度較高； 3、檢驗不受工件幾何形狀和缺陷方向的影響； 4、不用水電，特別適用於現場檢驗。
滲透探傷的缺點是 1、只能大致確定缺陷的性質。 2、檢測速度比較慢。嘗廠佰斷脂登拌券飽猾> 3、污染比較重。滲透檢測適用於任何非多空性材料工件表面開口缺陷的檢測，包括裂紋、白點、疏鬆、針孔及夾雜物。天源探傷的回答希望已經解決了您的疑問。

『肆』 滲透檢測是什麼樣的檢測方法

無損檢測是利用物質的聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小，位置，性質和數量等信息。
滲透檢測是利用毛細管作用原理檢測材料表面開口性缺陷的無損檢測方法。

『伍』 滲透檢測的方法

滲透檢測方法，即在測試材料表面使用一種液態染料，並使其在體表保留至預設時限，該染料可為在正常光照下即能辨認的有色液體，也可為需要特殊光照方可顯現的黃/綠熒光色液體。
此液態染料由於「毛細作用」進入材料表面開口的裂痕。毛細作用在染色劑停留過程中始終發生，直至多餘染料完全被清洗。此時將某種顯像劑施加到被檢材質表面，滲透入裂痕並使其著色，進而顯現。具備相應資質的檢測人員可對該顯現痕跡進行解析。

『陸』 （二）沁水盆地煤層氣成藏條件分析

沁水盆地宏觀煤岩類型，太原組15煤和山西組2、3煤以光亮、半亮煤為主，半暗、暗淡煤次之。煤岩顯微組分以鏡質組為主，含量68.2%～93.3%，並以無結構鏡質體和基質鏡質體為主。鏡質組和半鏡質組平均含量太原組略高於山西組，太原組15煤為80.4%，山西組2、3煤為78.14%，余為絲質組。無機物礦物成分以粘土礦物為主，少量碳酸鹽岩與硫化物。煤岩灰分太原組15煤為1.5%～25%，山西組2、3煤為3.6%～15.9%，屬中低灰煤。霍西、潞安原煤灰分為10%左右，屬低—中灰煤，盆地北部和南部20%左右，多為中—高灰煤。原煤硫分太原組大於1%，為中、高硫煤，山西組小於1%，為低硫煤。煤岩水分0.83%～2.26%，西山、霍山、潞安1%左右，陽泉大於1%，晉城大於2%。煤岩揮發分由於煤種復雜變化亦較大，為4.33%～32.84%，西部煤變質程度低，揮發分相對較高，為20%～30%，東部變質程度高，揮發分較低，潞安小於15%，陽泉10%左右，晉城5%～7%。縱向上揮發分隨埋深而降低。整個盆地揮發分變化，西部交城至古縣以西揮發分大於20%，霍山以西洪洞、萬安達40.41%，是盆地內煤岩變質程度最低的地區。東部左權至子長揮發分大於15%，為高變質煙煤區，盆地腹部揮發分小於15%，為高變質煙煤、無煙煤區。盆地南部晉城揮發分5%～7%，屬Ⅱ號無煙煤，是全盆地煤變質程度最高地區。

沁水盆地煤岩變質程度較高，太原組和山西組含煤地層除西山和盆地中部的東西兩側狹窄地帶為肥、焦、瘦煤外，絕大部分地區為貧煤和無煙煤，R_o，max為1.9%～4.35%。太原組無煙煤分布面積較山西組大，主要分布於盆地南北兩端，山西組無煙煤分布面積較小，僅分布在盆地北部陽泉和南部晉城、陽城一帶。石炭、二疊系含煤地層其上覆二疊、三疊系地層厚2000～3000 m，以此推算三疊紀末R_o，max為0.57%～1.04%，應屬氣、肥煤階，但整個盆地煤岩變質程度高達貧煤、無煙煤煤階。燕山期構造運動強烈，太原以西和臨汾至侯馬有二長斑岩、閃長岩出露，昔陽一帶有玄武岩出露，物探顯示太谷—平遙間有閃長岩侵入體，盆地北部和南部正磁異常推測亦為侵入體，由此推斷盆地深部有侵入體岩基存在，隱伏岩體埋深北部2500～3000 m，南部500～1500 m，花崗岩體與噴溢玄武岩為燕山期與喜馬拉雅期，形成區域性地熱異常區，在較高地熱場背景下受區域性岩漿熱變質疊加作用，除盆地中部和東西兩側煤階較低外，盆地北部、南部以及整個盆地含煤地層變質程度相對較高。

沁水盆地太原組、山西組含煤地層有效孔隙度為1.15%～7.69%，一般小於5%。資料表明，煤岩孔隙度隨煤岩變質程度增高呈現兩頭高中間低，肥煤、焦煤孔隙度最低，瘦煤以後有所增高。不同變質程度煤孔隙大小、孔隙體積有所不同，中變質煤大、中孔發育，高變質煤過渡孔較多，各煤種微孔均較發育。

沁水盆地煤岩煤體結構類型較多，陽泉、晉城3、15煤變質程度高，煤體結構基本為原生結構，其中3煤底部1m厚的軟煤層為粒狀、鱗片狀結構。西山、潞安2、8煤和3煤多為原生—碎裂結構，潞安3煤亦有碎粒、糜棱結構。

沁水盆地煤岩裂隙一般為兩組，即主裂隙與次裂隙，兩組正交或斜交相伴而生，並與煤層層理面垂直或斜交。西山主裂隙走向35°～70°，次裂隙走向310°～345°，潞安主裂隙走向280°～340°，次裂隙走向27°～60°，陽泉有兩組裂隙，晉城有三個裂隙系統。宏觀觀測煤岩裂隙密度與間距，陽泉大型裂隙密度2.7條/m，間距37 cm；中型裂隙密度33條/m，間距3.0 cm；小型裂隙密度200條/m，間距0.5 cm；微型裂隙密度500條/m，間距0.2 cm。晉城除大型裂隙外，密度均低於陽泉，間距均高於陽泉。西山3煤和8煤大、中型裂隙密度分別為15條/m和7.5條/m，間距為6.7～13.3 cm。潞安3煤大、中型裂隙密度為9條/m，間距11.1 cm。微觀觀測微小裂隙密度，西山裂隙密度2.0～10.2條/cm，間距1～7.7 mm；潞安裂隙密度1.7～8.7條/cm，間距1.2～5.9 mm；陽泉裂隙平均密度3.5條/cm，平均間距2.8 mm；晉城裂隙平均密度2.1條/cm，平均間距4.7 mm。可見盆地內微小裂隙密度和間距變化都不大。西山、潞安主要煤層裂隙無礦物質充填，陽泉、晉城多有方解石或黃鐵礦、粘土礦物充填。對煤層主、次裂隙發育特徵研究可見，陽泉、潞安、晉城主裂隙為北西向，次裂隙為北東向，西山主要裂隙為北東向，次裂隙為北西向，說明裂隙的發育與區域應力場和局部應場的關系密切。不同煤質煤岩裂隙發育程度不同，太原組15煤的光亮煤成分比山西組3煤高，15煤裂隙較3煤發育，太原組煤層比山西組裂隙網路發育要好，其滲透性相對較好。

在隆起背景經變形改造形成的沁水盆地，受區域岩漿地熱場影響，埋深較淺的含煤岩系變質程度卻相對增高，但其內生裂隙發育程度並未變差。據盆地邊部煤樣光面統計，貧煤、無煙煤面割理密度為9～16條/5cm，端割理密度5～18條/5cm，以網狀割理組合為主，孤立—網狀和孤立狀組合為次，開啟性較好，偶見充填。割理密度隨煤岩變質程度加深和煤岩類型變差而降低。統計表明，面割理走向與褶皺軸向大致垂直，端割理走向與褶皺軸近乎平行。

據煤炭統計資料，1966年至1990年沁水盆地煤礦發生煤層瓦斯突出3654次，最大瓦斯湧出量17640 m³/次，瓦斯抽放率11.34%～22.57%，平均噸煤瓦斯抽放量為3.32～8.02 m³/t，以此可以間接判斷煤層含氣量高低。通過煤層氣評價研究認為，沁水盆地煤層含氣量較高，為5～29 m³/t。盆地北部陽泉含氣量6～25 m³/t，東部潞安8～12 m³/t，晉城8～29 m³/t，屯留4.60～17.68 m³/t。盆地南部陽城潘庄7口煤層氣試驗井，3煤含氣量13 m³/t，15煤為18 m³/t；樊庄3煤含氣量8～23 m³/t，均值12.3 m³/t；15煤含氣量10～19 m³/t，均值11.3 m³/t。晉試1井含氣量較高，達19.29～31.75 m³/t，均值25.1m³/t。

統計資料表明，煤層含氣量與煤層埋藏深度相關，煤層含氣量有隨煤層埋深增大而增加的趨勢，自盆邊向盆地腹部含氣量逐漸增大。煤層埋深小於300 m地帶，含氣量一般低於8.00 m³/t，晉城煤變質程度高，含氣量為10～12 m³/t；煤層埋深300～600 m間，含氣量為10～16 m³/t；在600～1000 m深度含氣量為14～22 m³/t，至1500 m深度含氣量達25 m³/t；盆地北部煤層埋深近2000 m，含氣量最大可達30 m³/t。含氣量變化梯度有由淺至深逐漸變小的趨勢。

沁水盆地煤層含氣量與煤岩變質程度相關，煤岩變質程度越高，含氣量越高。屯留為瘦煤（R_o，max1.7%），壽陽韓庄為貧煤（R_o，max1.8%～2.4%），陽城為無煙煤（R_o，max4.1%）。煤層埋深均為500 m條件下，最高含氣量屯留和韓庄為16.5～17 m³/t，陽城為38 m³/t。煤層埋深增加含氣量增大，韓庄為貧煤（R_o，max1.8%～2.4%），煤層埋深510～620 m含氣量為16.5 m³/t，埋深550～780 m含氣量為17.7 m³/t，埋深620～920 m含氣量為18.9 m³/t。潞安屯留3煤為瘦煤（R_o，max1.73%），陽城潘庄為無煙煤（R_o，max4.058%～4.134%），煤層含氣量統計資料均表明，隨煤層埋深增大含氣量有隨之增加的趨勢。

煤岩吸附能力是評價研究煤層氣藏的重要因素，煤岩等溫吸附參數包括蘭氏體積和蘭氏壓力。沁水盆地太原組15煤和山西組3煤，在平衡濕度條件下恆溫30℃進行甲烷解吸測試，結果測試壓力小於1.0 MPa時，兩條曲線基本重合，而壓力大於1.0 MPa時，15煤的等溫吸附曲線位於上方較3煤陡，煤階較高的15煤蘭氏體積和蘭氏壓力明顯高於3煤，說明15煤吸附能力較3煤強。在含氣量相同時，3煤臨界解吸壓力高於15煤。其中3煤蘭氏體積為33.43 m³/t._daf，蘭氏壓力為1.78 MPa，R_o，max為1.73%。15煤蘭氏體積為40.91 m³/t._daf，蘭氏壓力為2.09 MPa，R_o，max為2.04%。西安煤炭研究分院對盆地12個樣品測試說明，沁水盆地太原組、山西組主要煤層吸附能力相對比較高，原煤飽和吸附量為20.54～39.06 m³/t，平均29.81 m³/t；可燃質飽和吸附量為23.90～51.81 m³/t，平均36.58 m³/t；蘭氏壓力中等為1.93～3.43 MPa，平均2.62 MPa。測試結果表明，在等溫條件下，吸附量與儲層壓力呈正相關，壓力增高吸附量增大，在0～1 MPa區間吸附量隨壓力增高，斜率較高呈似直線，此後增長率逐漸變小，不同區間吸附量增長不等，直至吸附增量為零，煤岩吸附量達到飽和狀態。在相同溫度、壓力條件下，隨煤階增高吸附量增大，在煤階變化過程中，蘭氏體積與蘭氏壓力呈互為消長趨勢，即煤岩變質程度增高，蘭氏體積增大而蘭氏壓力減少。在盆地的不同位置、不同煤層等溫吸附曲線形態均有差異。一般為14.06～38.12 m³/t，均值 24.27 m³/t。盆地北部陽泉、東部潞安、南部晉城蘭氏體積大，西部西山、古交、霍州蘭氏體積較小。陽城北樊庄晉試1井測試蘭氏體積為39.91～46.84 m³/t。蘭氏壓力值晉城、西山較高，陽泉、潞安次之，一般為0.9～2.249 MPa，均值2.03 MPa。晉試1井蘭氏壓力為3.034～3.184 MPa。一般情況蘭氏體積大蘭氏壓力亦高。

沁水盆地煤岩等溫吸附特徵表明，山西組和太原組主要煤層的蘭氏體積，瘦煤（R_o，max1.73%～1.80%）為26.27～33.43 cm³/g，貧煤（R_o，max2.04%）為40.91 cm³/g，無煙煤（R_o，max3.76%～3.90%）為46.66～49.16 cm³/g，呈現蘭氏體積隨煤階升高而增加的趨勢。主要煤層的蘭氏壓力，瘦煤1.38～1.78 MPa，貧煤2.09 MPa，無煙煤2.98～3.47 MPa，蘭氏壓力與煤階亦為正相關。資料表明，貧煤、無煙煤的平衡濕度為6.14%～9.26%，明顯高於瘦煤2.18%～3.45%平衡濕度。樣品測試氣體擴散速率為0.867074×10^-4～0.236990×10^-2l/s，表明沁水盆地煤層氣擴散能力較強，有利於煤層氣的產出。

煤層氣含氣飽和度是實測含氣量與理論吸附量之比。沁水盆地勘探程度有限，現有資料反映出含氣飽和度較高，接近飽和甚至過飽和狀態。陽城潘庄潘1井3煤在井深322.7～328.2 m，實測含氣量為22.58 m³/t，理論吸附量為21.05 m³/t，煤層含氣飽和度為107%。CQ—9井3煤井深286.5～293.6 m，實測含氣量21.54 m³/t，理論吸附量18.40 m³/t，含氣飽和度117%；15煤井深380.9～383.4 m，實測含氣量23.45 m³/t，理論吸附量24.32 m³/t，含氣飽和度96%。晉試1井測試資料反映含氣飽和度較高，3煤埋深522.10 m，蘭氏體積39.91 m³/t，蘭氏壓力3.034 MPa，儲層壓力5.10 MPa，含氣量23.80 m³/t，臨界解吸壓力4.48 MPa，含氣飽和度為95.11%。15煤埋深606.10 m，蘭氏體積46.84³/t，蘭氏壓力3.184 MPa，儲層壓力6.017 MPa，含氣量26.51 m³/t，臨界解吸壓力4.15 MPa，含氣飽和度為86.28%。從測試資料統計測算，潞安長治3煤含氣飽和度為87%，壽陽15煤含氣飽和度為80%，陽城潘庄太原組煤層含氣飽和度為中等至較高。從沁水盆地沉積構造發育來看，石炭、二疊系含煤岩系在印支末至燕山期隆升，亦是煤岩成煤、成烴轉化期，喜馬拉雅期僅在局部形成斷陷，一般不存在煤層欠飽和的構造條件。但沁水盆地地下水徑流活動，地下水與地表水交換活躍，可能是盆地內出現欠飽和的主要因素。

沁水盆地煤層滲透率較低，一般小於1×10^-3μm²，面割理走向滲透率大於端割理走向方向。盆地南部煤層氣井用試井方法測試的煤儲層滲透率一般小於1×10^-3μm²，最大3.16×10^-3μm²，不同試井方法測值不同，DST測試結果一般偏低。潘2井、晉CQ—9井構造裂縫發育，儲層滲透率變好。潘1井3、9、15煤用DST方法測試滲透率為（0.001～0.130）×10^-3μm²，潘2井主煤層用注入壓降試井方法測試滲透率為1.53×10^-3μm²。屯留1井和2井均用DST方法測試3煤為（0.025～0.034）×10^-3μm²，15煤為0.015×10^-3μm²。晉CQ—9井用注入壓降法試井3煤為3.16×10^-3μm²，陽泉HG—6井7煤為（0.93～5.67）×10^-3μm²，9煤為0.42×10-3μm²，15煤為（0.43～6.73）×10^-3μm²。

煤儲層壓力參數是評價研究煤層氣藏的重要依據。沁水盆地42口水文鑽孔資料測算地層壓力及壓力梯度在垂向和橫向上均有較大差異。陽城太原組深度200～450 m，地層壓力1.97～3.72 MPa，壓力梯度0.0083～0.0105 MPa/m；山西組深度117～350.26 m，地層壓力1.13～2.95 MPa，壓力梯度0.00841～0.00945 MPa/m。潞安、長治太原組深度624.36～677.50 m，地層壓力4.16～4.53 MPa，壓力梯度0.0062～0.0072 MPa/m；山西組深度212.06～577.80 m，地層壓力1.54～3.27 MPa，壓力梯度0.0057～0.0073 MPa/m。壽陽、陽泉太原組深度222.38～633.84 m，地層壓力1.21～3.42 MPa，壓力梯度0.0054～0.0057 MPa/m；山西組深度310～544.80 m，地層壓力1.21～3.42 MPa，壓力梯度0.0027～0.0047 MPa/m。盆地4口井3個層位測試結果，採用注入壓降試井的晉CQ—9井，3煤井深289 m，地層壓力2.31 MPa，壓力梯度0.008 MPa/m；陽泉HG1井3煤井深512 m，地層壓力3.99 MPa，壓力梯度0.008 MPa/m；15煤井深627 m，地層壓力5.93 MPa，壓力梯度0.009 MPa/m。採用DST試井方法的陽城潘1、2井為3、9、15煤，井深為328、328和369 m，地層壓力為3.28、3.88和3.43MPa，壓力梯度為0.010、0.012和0.009MPa/m。以上資料表明，上二疊統上石盒子組地層是區域性正常—微超壓層，地層壓力梯度為0.01 MPa/m左右，鑽井鑽進常有涌水，水頭可達數米之高。自上石盒子組至中奧陶統馬家溝組，地層壓力逐漸增高，壓力梯度逐漸減小。地層壓力在盆地不同部位有所差異，盆地南部陽城壓力近於正常，盆地東部潞安長治，盆地北部壽陽、陽泉，山西組、太原組和奧陶系灰岩地層壓力梯度較低，地層欠壓嚴重。沁參1井山西組煤層測試資料表明，盆地中部地層屬微欠壓或近於正常壓力。沁水盆地為印支期後形成的構造盆地，沉積岩層經變形改造後形成復式向斜，不同含水層均以向斜構型形成水動力系統，達到總體的平衡。由於盆地構造部位不同，受挽近構造運動改造程度不同，以及大型復式向斜自身的復雜性，造成盆地內地層壓力的差異。地層欠壓嚴重的壽陽、陽泉一帶，已有資料證實與岩溶陷落有關。在陽泉已揭露陷落柱348個，西山達573個，局部地區陷落柱密度可達28個/km²。岩溶陷落柱多為橢圓形，直徑小者10 m，大者200～500 m。

有效地應力與煤層滲透性密切相關，有效地應力為地應力與地層壓力之差，地應力由構造應力和靜岩壓力構成，隨地層埋深增加而增高，當地層壓力保持不變時，有效地應力隨之增高。有效地應力越高，煤層滲透率越低，有效地應力越低，煤層滲透率越高。對盆地勘探目標層位有效地應力的測定需隨煤層氣勘探程度提高而獲取，就已有測試井獲取的資料說明，測試區有效地應力相對較低，對煤層滲透性改善有利。HG1井太原組15煤煤層中部深627.31 m，最小原地水平主應力7.45 MPa，原始地層壓力5.93 MPa，原始地層壓力梯度0.0095 MPa/m，最小原地水平主應力梯度0.0119 MPa/m，最小原地有效地應力梯度0.0024 MPa/m。沁參1井山西組煤層中部井深1021.9 m，最小原地水平主應力15.5 MPa，原始地層壓力9.635 MPa，原始地層壓力梯度0.0094 MPa/m，最小原地水平主應力梯度0.0152 MPa/m，最小原地有效地應力梯度0.0057 MPa/m。

沁水盆地石炭、二疊系含煤岩系具有較好的封蓋層，對煤層氣成藏、保存較為有利。上石盒子組泥岩段厚度大，單層最大厚度60 m。下石盒子組泥岩單層厚度16～25 m，最厚37 m，累厚422.9 m，在全盆地發育穩定，是良好的區域性蓋層。山西組泥岩累計厚度反映盆地中部以南泥岩較發育，沁參1井泥岩累厚90 m，盆地北部太原、陽泉一帶變薄。山西組3煤之上泥岩在盆地北部、南部較厚，潘2井累厚25.4 m，盆地中部沁縣為23 m，盆地南部和邊緣較薄。太原組泥岩比較發育，盆地自西而東逐漸變厚，沁1井最厚為64 m。太原組15煤之上泥岩在盆地東部較穩定，沁1井最厚46 m。本溪組鋁土岩在盆地分布廣泛，南部厚4～5 m，北部厚1.5～6.3 m，中部較厚，最厚達13 m，是石炭系與奧陶系的良好隔水層。從主煤層頂底板封蓋條件分析，15煤頂板厚2～16 m，盆地北部為泥岩，中部為砂岩，南部為灰岩，頂板之上為廟溝灰岩，可見封蓋條件北部優於南部。3煤頂板岩性變化較大，厚2～6 m，為砂質泥岩、泥質粉砂岩和緻密砂岩，封蓋性較好，3煤底板是1～4 m厚泥岩，最厚14 m，分布穩定，是良好的封隔層。

沁水盆地為一沉積構造盆地，北北東向似橢圓形的盆地周圍被下古生代老岩層所圍限，盆地周緣高、中間低呈盆地地貌，四周為海拔1500～2000 m的中高山，盆地中部上古生界、中新生界地層組成低山、丘陵或平原，盆地中部自霍山東翼至昔陽為海拔1600～1800 m的分水嶺。受盆地地勢控制地表水系形成以汾河為主體的水系，地下水與地表徑流供水和泄水組成統一的水動力系統。沁水盆地區域含水層可分三類，鬆散孔隙含水層、裂隙含水層和裂隙岩溶含水層。鬆散孔隙含水層為第三系、第四系砂礫石層。裂隙含水層為石炭、二疊系和三疊系砂岩、頁岩裂隙含水層。裂隙岩溶含水層為太原組薄層灰岩和奧陶系灰岩。太原組和山西組煤層普遍含水，儲水空間是煤層割理及外生裂隙，孔隙度在無應力狀態測試＜1%至4%，富水性很弱。

據盆地含水層特徵與煤層關系分析，新生界疏散孔隙含水層底部粘土層隔水性好，與含煤岩系相隔較遠，與煤層水力聯系較小。三疊系裂隙含水層下伏石千峰組有約100 m泥質岩隔水層對煤層影響亦很小。上石盒子組砂岩裂隙含水層其下具多層較厚泥質岩，隔水性能良好，對煤層影響亦小。影響山西組煤層的是上、下圍岩裂隙含水層，主煤層3煤頂板砂岩裂隙含水層位於煤層之上數米，至中部地區為直接頂板，由1～3層細—粗粒砂岩組成，厚6 m，最大23 m，富水性弱，盆地南部抽水試驗涌水量0.0011 l/，盆地東部潞安部分鑽孔一抽即干，說明3煤頂板砂岩裂隙含水對煤層水浸有限。裂隙含水層與煤層關系復雜，太原組15、13、11 煤層直接頂板為灰岩，岩溶不發育，裂隙不發育—較發育，多被方解石充填，富水性弱，對煤層影響不大，但壽陽鑽井涌水量達8.102 l/，因此局部可能富水性強。奧陶系馬家溝灰岩裂隙岩溶含水層，其水頭標高高於15 煤底標高，壽陽、陽城都高於15煤標高，愈向盆地標高差愈大，奧陶系灰岩裂隙岩溶含水層與15煤底板相隔5～60 m，一般能起到隔水層作用，但當有裂隙通道時可能會連通。可見，煤層含水性弱，與圍岩水力溝通程度取決於圍岩的裂隙開啟及岩溶發育程度。石炭、二疊系砂岩裂隙含水層富水性較弱，泥岩隔水層發育，對煤層氣開發影響有限。奧陶系灰岩和石炭系太原組灰岩層局部富水性強，在斷裂及岩溶陷落柱發育區對煤層有直接影響，對煤層氣開發不利。

煤層氣資源量是評價含煤盆地或煤層氣藏資源前景的綜合性量化參數，沁水盆地資源量測算以300～1000 m煤層埋深計算潛在資源量，1000～2000 m煤層埋深計算推測資源量。潛在資源量計算面積12700 km²，資源豐度（0.5～1.5）×10⁸m³/km²，潛在資源量為（6375～19125）×10⁸m³，均值12750×10⁸m³。推測資源量煤層埋深1000～2000 m，含煤面積15400 km²（山西組與太原組面積之和），含氣量23～26 m³/t，推測資源量（23299～26338）×10⁸m³，均值25325×10⁸m³；無煙煤面積4500 km²，含氣量25～28 m³/t，推測資源量（14350～16072）×10⁸m³，均值14925×10⁸m³。沁水盆地煤層氣總資源量（44024～61535）×10⁸m³，均值53000×10⁸m³。以此並綜合煤層氣地質條件，華北石油局對沁水盆地潞安長治、壽陽、陽城三個區塊進行了綜合評價並提出勘探開發建議。

西安煤炭研究分院對沁水盆地煤層氣資源量亦進行測算，測算時刪除200 m以淺甲烷風化帶，將之下分為200～600 m，600～1000 m，1000～1500 m，＞1500 m四段，可採煤層以大於0.6 m厚為限（陽泉＞0.8 m）。計算結果：煤層氣總資源量82032.91×10⁸m³，總面積31911.62 km²，其中3煤17631.63×10⁸m³，15煤30176.26×10⁸m³。埋深200～600m，面積9297.28 km²，資源量15619.56×10⁸m³；埋深600～1000 m，面積7515.39 km²，資源量18514.98×10⁸m³；埋深1000～1500 m，面積8276.62 km²，資源量 25106.89×10⁸m³；埋深＞1500 m，面積6822.33 km²，資源量22791.47×10⁸m³。

沁水盆地是由華北古生代克拉通盆地經後期構造運動改造、分割變形的中型含煤沉積構造盆地，改造後的盆地呈復式向斜樣式保存較為完整，內部構造較為簡單，含煤岩系分布較為穩定，煤層厚度較大，煤層埋深適中，煤炭資源豐富。盆地主要含煤岩層上石炭統太原組、下二疊統山西組，含煤11～20層，煤層厚5～17 m，山西組3煤和太原組15煤在盆地內部穩定，埋深300～1500 m主採煤層占含煤總面積一半。石炭、二疊系含煤岩系變質程度相對較高，煤岩吸附能力較強，含氣量達8～25 m³/t，2000 m以淺的煤層氣資源量達53000×10⁸m³，資源豐度（0.5～1.5）×10⁸m³，是煤層氣資源較為豐富的含煤盆地。沁水盆地是處於隆升構造背景下早期沉積晚期成盆的含煤盆地，具有較高的區域地熱場背景，含煤岩系變質程度較高，是制約煤層氣可采性的不利條件，但從煤岩儲集層綜合分析還有諸多有利因素。沁水盆地含煤岩系煤層割理較發育，外生裂隙亦發育，等溫吸附特徵較好，蘭氏體積高，蘭氏壓力亦高，含氣飽和度中等—偏高，氣體擴散速率高，對氣體解吸有利，煤層壓力較正常或偏高，有利於煤層滲透性的改善和儲層流體產出動能的提高。地層有效地應力低，利於煤層滲透性變好。煤體結構多為原生結構，對鑽井完井和煤層滲透性改善有利。太原組、山西組煤層頂、底板岩性多為泥質岩，對煤層封蓋較為有利，盆地水動力條件亦有較有利的條件。綜合各種因素總體評價沁水含煤盆地煤層氣資源前景較好，開發煤層氣條件較為有利。

『柒』 滲透系數的常用測定方法有哪些

滲透系數的測定方法主要分「實驗室測定」和「野外現場測定「兩大類。
1.實驗室測定法
目前在實驗室中測定滲透系數 k 的儀器種類和試驗方法很多，但從試驗原理上大體可分為」常水頭法「和變水頭法兩種。
常水頭試驗法就是在整個試驗過程中保持水頭為一常數，從而水頭差也為常數。 如圖：
試驗時，在透明塑料筒中裝填截面為A，長度為L的飽和試樣，打開水閥，使水自上而下流經試樣，並自出水口處排出。待水頭差△h和滲出流量Q穩定後，量測經過一定時間 t 內流經試樣的水量V，則
V = Q*t = ν*A*t
根據達西定律，v = k*i，則
V = k*（△h/L）*A*t
從而得出
k = q*L / A*△h=Q*L /( A*△h)
常水頭試驗適用於測定透水性大的沙性土的滲透參數。粘性土由於滲透系數很小，滲透水量很少，用這種試驗不易准確測定，須改用變水頭試驗。
變水頭試驗法就是試驗過程中水頭差一直隨時間而變化，其裝置如圖：水從一根直立的帶有刻度的玻璃管和U形管自下而上流經土樣。試驗時，將玻璃管充水至需要高度後，開動秒錶，測記起始水頭差△h1，經時間 t 後，再測記終了水頭差△h2，通過建立瞬時達西定律，即可推出滲透系數 k 的表達式。
設試驗過程中任意時刻 t 作用於兩段的水頭差為△h，經過時間dt後，管中水位下降dh，則dt時間內流入試樣的水量為
dVe = －a dh
式中 a 為玻璃管斷面積；右端的負號表示水量隨△h的減少而增加。
根據達西定律，dt時間內流出試樣的滲流量為：
dVo = k*i*A*dt = k*（△h/L）*A*dt
式中，A——試樣斷面積；L——試樣長度。
根據水流連續原理， 應有dVe = dVo，即得到
k = （a*L/A*t）㏑（△h1/△h2）
或用常用對數表示，則上式可寫為
k = 2.3*（a*L/A*t）lg（△h1/△h2）
2. 野外現場測定法
滲水試驗(infiltration test)一般採用試坑滲水試驗，是野外測定包氣帶鬆散層和岩層滲透系數的簡易方法。試坑滲水試驗常採用的是試坑法、單環法、和雙環法。 是試坑底嵌入兩個鐵環，增加一個內環，形成同心環，外環直徑可取0.5米, 內環直徑可取0.25米。試驗時往鐵環內注水，用馬利奧特瓶控制外環和內環的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根據內環取的的資料按上述方法確定鬆散層、岩層的滲透系數值。由於內環中的水只產生垂直方向的滲入，排除了側向滲流帶的誤差，因此，比試坑法和單環法精確度高。內外環之間滲入的水，主要是側向散流及毛細管吸收，內環則是鬆散層和岩層在垂直方向的實際滲透。
當滲水試驗進行到滲入水量趨於穩定時，可按下式精確計算滲透系數（考慮了毛細壓力的附加影響）：K(滲透系數)= QL/ F(H+Z+L)。
式中：
Q-----穩定的滲入水量(立方厘米/分)；
F------試坑內環的滲水面積(平方厘米)；
Z-----試坑內環中的水厚度(厘米)；
H-----毛細管壓力（一般等於岩土毛細上升高度的一半）(厘米)；
L-----試驗結束時水的滲入深度（試驗後開挖確定）(厘米)。

『捌』 滲透檢測的檢測方法的分類

根據滲透劑和顯像劑種類不同，檢測方法可按照表1和表2進行分類：
表1 方法名稱 滲透劑種類 方法代號 熒光滲透檢測 水洗型熒光滲透劑 FA 後乳化型熒光滲透劑 FB 溶劑去除型熒光滲透劑 FC 著色滲透檢測 水洗型著色滲透劑 VA 後乳化型著色滲透劑 VB 溶劑去除型著色滲透劑 VC
表2 方法名稱 顯像劑種類 方法代號 乾式顯像法 乾式顯像劑 D 濕式顯像法 濕式顯像劑 W 快乾式顯像劑 S 無顯像劑顯像法 不用顯像劑 N
1、根據滲透劑所含染料成分分類
根據滲透劑所含染料成分，滲透檢測分為熒光滲透檢測法、著色滲透檢測法和熒光著色滲透檢測法，簡稱為熒光法、著色法、和熒光著色法三大類。滲透劑內含有熒光物質，缺陷圖像在紫外線能激發熒光的為熒光法。滲透劑內含有有色染料，缺陷圖像在白光或日光下顯色的為著色發。熒光著色法兼備熒光和著色兩種方法的特點，缺陷圖像在白光或日光下能顯色，在紫外線下又能激發出熒光。
2、根據滲透劑去除方法分類
根據滲透劑去除方法，滲透檢測分為水洗型、後乳化型和溶劑去除型三大類。水洗型滲透法是滲透劑內含有一定量的乳化劑，工件表面多餘的滲透劑可以直接用水洗掉。有的滲透劑雖不含乳化劑，但溶劑是水，即水基滲透劑，工件表面多餘的滲透劑也可直接用水洗掉，它也屬於水洗型滲透法。後乳化型滲透法的滲透劑不能直接用水從工件表面洗掉，必須增加一道乳化工序，即工件表面上多餘的滲透劑要用乳化劑「乳化」後方能用水洗掉。溶劑去除型滲透法是用有機溶劑去除工件表面多餘的滲透劑。
3、根據顯像劑類型分類
根據顯像劑類型，滲透檢測分為乾式顯像法、濕式顯像法兩大類。乾式顯像法是以白色微細粉末作為顯像劑，施塗在清洗並乾燥後的工件表面上。濕式顯像法是將顯像粉末懸浮於水中（水懸浮顯像劑）或溶劑中（溶劑懸浮顯像劑），也可將現象粉溶解於水中（水溶性顯像劑）。此外，還有塑料薄膜顯像法；也有不使用顯像劑，實現自顯像的。

『玖』 滲透檢測方法如何分類

滲透檢測(penetrant testing,縮寫符號為PT），又稱滲透探傷，是一種以毛細作用原理為基礎的檢查表面開口缺陷的無損檢測方法。滲透檢測是無損檢測五大常規檢測技術之一，是高等院校無損檢測專業基礎課。本教材編寫的目標和出發點都是立足於為無損檢測專業的高年級本科生或研究生教學使用，同時又兼顧高職學院學生教學及工程技術人員需要。強調理論基礎的重要性，始終以理論基礎貫穿全文；考慮教學、培訓的雙重需要，將理論、工程、資格考核有機結合；教材編排注重結構層次、滲透檢測過程的邏輯關系。內容包括緒論、滲透檢測的基本原理、滲透檢測探傷劑、滲透檢測方法、滲透檢測技術、痕跡顯示的解釋與評定、滲透檢測設備和器材、滲透檢測應用、安全與健康、滲透檢測質量控制和滲漏檢測等。教材全面反映滲透檢測技術的各種分支內容，同時考慮滲透檢測的最新發展。

『拾』 滲透檢測的基本原理及步驟

滲透檢測是基於液體的毛細作用（或毛細現象）和固體染料在一定條件下的發光現象。
滲透檢測的工作原理是：工件表面被施塗含有熒光染料或者著色染料的滲透劑後，在毛細作用下，經過一定時間，滲透劑可以滲入表面開口缺陷中；去除工作表面多餘的滲透劑，經過乾燥後，再在工件表面施塗吸附介質——顯像劑；同樣在毛細作用下，顯像劑將吸引缺陷中的滲透劑，即滲透劑回滲到顯像中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷處的滲透劑痕跡被顯示（黃綠色熒光或鮮艷紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態。
滲透檢測的基本步驟
無論是那種滲透檢測方法，其步驟基本上是差不多的，主要包括以下幾步：
1、預處理；
2、滲透；
3、清洗；4、顯像；
5、觀察記錄及評定；
6、後處理。
滲透檢測的結果主要受到操作者的操作影響，所以進行滲透檢測的人員一定要嚴格按照相關的工藝標准、規程及技術要求來進行操作，這樣才能確保檢測結果的可靠性。