中国石油大学《油层物理》实验报告
实验日期： 成绩：
班级： 学号： 姓名： 教师：
同组者：
实验六 岩石气体渗透率测定
一、实验目的
1．巩固渗透率的概念和达西定律的应用； 2．掌握气测渗透率的原理、方法及实验流程。
二、实验原理
渗透率的大小表示多孔介质（岩心）传输流体能力的大小。粘度为1mPa·s 的液体在0.1MPa （1绝对大气压）压力作用下，通过截面积为1cm 2，长度为1cm 的岩心时，液体的流量为1cm 3/s 时，其渗透率为1μm 2。
气体在多孔介质中流动时，由气体的一维稳定渗流达西定律可得到下面公式：
002
2
122000()P Q L K A P P μ=
-
令002
2
122000;()
200
or w P Q h C Q P P μ=
=
- 则200or w C Q h L K A
=
式中 K —气体渗透率，μm 2； A —岩样截面积，cm 2；
L —岩样长度，cm ； Q or —孔板流量计常数，cm 3/s ； h w —孔板压差计高度，mm ； C —与压力有关的常数； 测出C （或P 1、P 2）、H w 、Q or 及岩样尺寸即可求出渗透率。
三．实验流程
图1 气相渗透率仪测试流程
1,3,4,7,9,10,18-阀门；2,11-压力表；5-气源；6,8-压力调节阀；12-进口；
13-岩心夹持器；14-出口；15,16,17-压力计；19-孔板流量计
四．实验操作步骤
1．用游标卡尺量出岩样的长度和直径，连同岩祥编号一同记录下来。
2．拧松岩心夹持器手轮螺杆，取出上流堵头，将岩样装入夹持器内，上紧上流堵头（不要过紧，以免将岩心顶碎），打开放空阀。
3．慢慢打开环压阀和气源阀，加入环压，使环压表指针到达1.0MPa 。 4．低渗透率测定
低渗样品需要高压力，用 C 表调节器调压，C 值由 C 表的刻度读取。 (1) 装入样品加入环压后，关闭水柱阀。将换向阀置于“低渗”，放一最大的孔板，打开样品阀，慢慢关孔板放空阀。
(2) 调节C 表调节器，在C 表上建立适当的C 值，在15~6之间最佳，同时应观察孔板压差计液面，千万不要喷出。如在C=30时，孔板水柱高度超过200mm ，则换一个较大的孔板，一直使液面高度保持在100~200mm 之间为止。
(3) 待孔板压差计液面稳定后，记下 C 、Q or ，和孔板压差计高度 h w 。 (4) 打开孔板放空阀，关闭气源阀和样品阀，打开放空阀，拧松手轮取出堵头和样品。
(5) 代入公式计算岩样渗透率。 5．中高渗透率测定
如果在最大 C(30)，最大孔板时，水柱仍超过 200mm ，说明渗透率较大，应由水银 C 调节，C 值由水银压差计读取。此时按下列步骤进行。
(1) 打开汞柱阀，选取一中等范围孔板，插入岩心出口端的胶皮管上，缓慢关闭孔板放空阀。
(2) 慢慢打开样品阀，并慢慢关闭孔板放空阀。
(3) 调节水银 C 调节器，将水银柱高度调到 60-105之间，相应的孔板压差计高度在 100-200mm 之间。如水柱高度低于 100或高于 200mm 时，则更换不同大小的孔板。
(4) 按4中的(3)，(4)，(5)进行。
若在水银柱很低（水银 C 值很大）骤同上。
五．实验数据处理
先计算岩样的横截面积A
2
2
2
3.14 2.504
4.92454
4
D
A cm
π?=
=
=
再代入公式分别计算三组数据的渗透率K 值
3
232
11514.2321038.53610190.572510200200 4.9245
or w C Q h L K m m A μμ--???==?=??
3
232
21214.2321248.53610183.541710200200 4.9245
or w C Q h L K m m A μμ--???==?=??
3
232
31014.2321498.536
10
183.788410200200 4.9245or w C Q h L K m m A
μμ--???=
=
?=??
取平均值得
3
2
123
185.967510
3
K K K K m μ-++=
=?
油层物理实验报告
目录 实验一岩石孔隙度的测定错误!未定义书签。 实验二岩石比面的测定错误!未定义书签。 实验三岩心流体饱和度的测定错误!未定义书签。 实验四岩石碳酸盐含量的测定错误!未定义书签。 实验五岩石气体渗透率的测定错误!未定义书签。 实验六压汞毛管力曲线测定错误!未定义书签。 中国石油大学（油层物理）实验报告 实验日期：2010/10/20 成绩： 班级：石工08-X班学号：0802XXX 姓名：XX 教师：XXX 同组者： 实验一岩石孔隙度的测定
一．实验目的 1．巩固岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理； 2．掌握测量岩石孔隙度的流程和操作步骤。 二．实验原理 根据玻义尔-马略特定律，在恒定温度下，岩心室体积一定，放入岩心室岩样的固相(颗粒)体积越小，则岩心室中气体所占体积越大，与标准室连通后，平衡压力越低；反之，当放入岩心室内的岩样固相体积越大，平衡压力越高。 绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力，据标准曲线反求岩样固相体积。按下式计算岩样孔隙度： 式中，Φ－孔隙度，％；Vs－岩样固相体积，cm3；Vf－岩样外表体积，cm3。 三.实验流程与设备 （a）流程图
（b）控制面板 图1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪 仪器由下列不见组成： ①气源阀：供给孔隙度仪调节低于10kpa的气体，当供气阀开启时，调节器通过常泄，使压力保持恒定。 ②调节阀：将10kpa的气体压力准确的调节到指定压力（小于10kpa）。 ③供气阀：连接经调节阀调压后的气体到标准室和压力传感器。 ④压力传感器：测量体系中气体压力，用来指示准确标准室的压力，并指示体系的平衡压力。 ⑤样品阀：能使标准室内的气体连接到岩心室。 ⑥放空阀：使岩心室中的初始压力为大气压，也可使平衡后岩心室与标准室的气体放入大气。四．实验步骤 1．用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度（为了便于区分，将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4），并记录在数据表中； 2．将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T形转柄，使之密封。打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体为大气压； 3．关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。调节调压阀，将标准室气体压力调至某一值，如560kPa。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准室气体压力； 4．开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记录平衡压力； 5．打开放空阀，逆时针转动T形转柄，将岩心杯向外推出，取出钢圆盘； 6．用同样方法将3号、4号及全部（1～4号）钢圆盘装入岩心杯中，重复步骤2～5，记录平衡压力； 7．将待测岩样装入岩心杯，按上述方法测定装岩样后的平衡压力。 8．将上述数据填入原始记录表。 五．数据处理与计算 1.计算各个钢圆盘体积和岩样外表体积； 2．绘制标准曲线：以钢圆盘体积为横坐标，相应的平衡压力为纵坐标绘制标准曲线，如图所示（用坐标纸绘制）； 3.据待测岩样测得的平衡压力，在标准曲线上反查出岩样固相体积； 4.计算岩样外表体积 L d V f2 4 1 π = ，求岩样的孔隙度； 5.符号说明：P—平衡压力，KPa; V s —岩样固相体积，cm3； V f—岩样外表体积，cm3；d—岩样直径，cm； L—岩样长度，cm；Φ—孔隙度，％。表一原始数据记录表
中国石油大学 油层物理 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名 教师： 同组者： 实验二 岩石气体渗透率的测定 一. 实验目的 1．巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2．掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二. 实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 1000 )(22 22 100?-= P P A L Q P K μ )10(33m μ- （2-1） 令 ,200 ;) (2000002 2210 w r h Q Q P P P c = -= μ 代入式（2-1） 则有 A L h CQ K w r 2000= （2-2） 式中，K —气体渗透率， ;1023m μ- A —岩样截面积，2 cm ； L —岩样长度，cm ； 21P P 、—岩心入口及出口大气压力，0.1Mpa; -0P 大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度,s mPa ? 0Q —大气压力下的流量，s cm /3；r Q 0—孔板流量计常数，s cm /3 w h —孔板压差计高度，mm ； C —与压力有关的常数。 测出C （或21P P 、）、 w h 、 r Q 0及岩样尺寸，即可求出渗透率。 三. 实验工具 如下图所示，GD-1型气体渗透率仪。
（a）流程图 (b)控制面板 图1 GD-1型气体渗透率仪 四. 实验步骤 1. 测量岩样的长度和直径，并记录。 2. 将岩样装入岩心夹持器；把换向阀指向“环压”，关闭环压放空阀，打开环压阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2～1.4MPa； 3. 低渗岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C值由C表的刻度读取。
相渗透率和相对渗透率的概念 一、达西实验和达西方程 1856年，法国水利工程师达西（Darcy ）利用人工砂体研究了水的渗滤，达西的试验表明： 人工砂体单位面积水流的体积变化率Q/A ，与进口和出口两端面间的水头差h 1-h 2=△H 成正比，而与砂本的长度L 成反比，即 L h h K A Q L h h A Q 212 1-'=-∞ 这就是某种名的达西方程。 K '——与多孔介质有关的常数 Z=0，基准面。 如果用压力P 来代替水头h 则有 ()()g P Z h g P Z h Z h g P Z h g P ρρρρ2 22111222111+ =+=∴-=-= 代入上式得： ()()l gl P P A K gl P P A K Q L g P P L K L g P P Z Z K A Q ρρρρ+-''=??? ? ??+-?'=∴-+? '=-+ -?'=21212121211 K ''——表示某种介质（K '）对某特定流体（P ）的渗透能力，它的大小由介质和流体 两者性质而定。 由于K ''同时涉及到流体和介质的影响，所以人们总是希望将流体和介质的影响区分开来，于是在1930年，努定（Nutting ）提出： () L M gl P P KA Q M K K ?+-= = ''ρ21 将此式代入上式并考虑到水平流动中无重力影响，所以得出了达西定律的最简单形式。 () L M P P KA Q ?-= 21 在上式中，A 、L 是岩石的几何尺寸，M 为流体的性质，△P 为外部条件。当这些条件（即
A 、L 、M 、△P ）一定时，流体通过量的大小就决定于比例常数K ，这个K 我们就称它为岩石的绝对渗透率。 A ——岩石心的截面积，cm 2 L ——岩石长度，cm M ——通过流体的粘度，CP △P ——岩心两端的压差，atm Q ——在△P 下，流体通过岩心的流量，cm 3 /S K ——岩石的渗透率，达西 值得注意的是：达西定律的假设前提： ①流体与岩石之间不发生任何物理——化学反应 ②渗流介质中只存在一种流体，即岩石要100%的饱和某种流体 ③流动必须是在层流范围之内 岩石的渗透率K 为岩石自身的性质，它主要取决于喉道的大小及其形势，而与所通过流体的性质无关。 二、相对渗透率的概念 为描述多相流体在岩石中的渗流特征，必须引入相渗透率和相对渗透率。相渗透率或称有效渗透率，是岩石-流体相互作用的动态特性参数，也是油藏开发计算中最重要的参数之一。 多相流体共存和流动时，岩石对某一相流体的通过能力大小，称为该相流体的相渗透率或者有效渗透率。有效渗透率不仅与岩石本身的性质有关，还与各相流体的饱和度有关。油、气、水各相的有效（相）渗透率分别记作Ko ，K g ，K w 。 2.1单相流体渗流——绝对渗透率 绝对渗透率是岩心中100%被一种流体所饱和时测定的渗透率。绝对渗透率只是岩石本身的一种属性，不随通过其中的流体的性质而变化。 例：设有一块砂岩岩心，长度 L=3cm ，截面积A=2 cm 2 ，其中只有粘度为M=1CP 的水通 过，在压差△P=2atm 下通过岩石的流量Q=0.5cm 3 /S ，根据上面所讲的达西定律得 375.02 23 15.0=???=??= P A QML K 达西 如果上面这块岩心不是用盐水通过，而是用粘度M=3CP 的油通过，在同样压差△P=2atm 的条件下它的流量Q=0.167cm 3 /S ，同理 375.02 23 3167.0=???=??= P A QML K 达西 很显然，岩石的绝对渗透率K 并不因为所通过流体的不同而有所改变，即岩石的渗透率 是其自身性质的一种量度，通常为一常数，即岩石确定，K 值也就确定。 2.2多相流体渗流 当岩石中有两种以上流体共流时，其中某一相流体的通过能力称为某相的相渗透率或某相的有效渗透率。 1 2 221001110) (2,10,10---?-=??=??=P P A L P Q K P A L Q K P A L Q K g g W W W O O O μμμ
气体渗透率仪的原理和使用说明 工作原理 这台仪器是基于达西定律设计的。 设有一横截面积为A ，长度为L 的岩石，将其夹持于岩心夹持器中，如图⑴所示，使粘度为μ的流体在压差△P 下通过岩心，测得流量Q 。实验证明单位时间通过岩心的体积流量Q 与压差△P 岩心横截面积A 成正比，与岩心的长度L 和流体的粘度成反比： Q P 1μ A 图⑴ Q∝ A μ · △P L 或Q＝K A μ · △P L 这就是所谓的“达西方程”，从式中看出A 、L 是岩石的几何尺寸，△P 是外部条件，当外部条件、几何尺寸、流体性质都一定时，流体通过量Q 的大小就取决于反映岩石可渗性的比例常数K 的大小，我们把K 称为岩石的渗透率；式⑴可改写成为： 此式便可计算岩石的渗透率。 前面讨论的都是以下不可压缩流体（液体）为基础的，我们设计的气体渗透率是以气体作为介质，因为气体是压缩流体，所以达西方程式需要修正才能应用。
众所周知，可压缩的气体最大特点是当压力增加流体能被压缩；当压力降低时，流体就发生膨胀；当温度一定时，流体的膨胀服从玻义尔定律。如果以最简单的平面线渗流考 虑，设进口压力P 1，出口压力为P 2 。显然，当压力从P 1 变化到P 2 时，气体的体积必然 变化，故流速也变化。因此，必须考虑用平均体积流量Q代入达西方程。 若把气体膨胀视为等温过程，按玻义尔定律： Q1P1＝Q2P2＝……＝P0Q0＝P Q Q＝P0Q0 P 而P＝ P1+P2 2 则： Q＝P0Q0 P P1+P2 2 + P0Q0 式中： P平均压力，MPa； Q平均压力下的平均体积流量，mL/s； P 大气压力，MPa； Q 大气压力下的气体流量，mL/s; 从上面分析得出对可压缩流体的达西公式的修正只把流量用平均流量代入即可： K＝2P0Q0μg L ⑶A·(P1- P2) 22 式中：μg气体的粘度； 也就是说，用气体测定渗透率时，气体的体积流量要用标准状况下的体积Q 值，不 是用Q 1，也不是用Q 2 值。 三、仪器结构及各部件说明 本仪器可安装在任何试验台（桌）上，最好台面防震，并离开门远一点，以免温度发生突变，做到这一点即可测得稳定的结果，见图2：
破碎岩石气体渗透性的试验测定方法 发表时间：2018-10-17T09:25:22.063Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：杜延杰 [导读] 摘要：水和瓦斯等流体在岩相介质特别是破碎岩体中的渗流是采矿和地下工程中普遍遇到的也是重大的难题。 中铁十四局集团建筑工程有限公司山东济南 250000 摘要：水和瓦斯等流体在岩相介质特别是破碎岩体中的渗流是采矿和地下工程中普遍遇到的也是重大的难题。本文设计了与 MTS815.02岩石力学伺服机配套的气体渗透仪和测试系统，利用MTS的两套闭环系统施加轴压和孔压，可测试压力作用下岩石破碎后的渗透系数。 关键词：破碎岩石；气体渗透性；试验测定方法 要解决破碎岩体的渗透测试问题，首先要设计具有渗透功能的特殊容器或将破碎岩石定型固定，不许其发生流动，然后解决加载问题和设计渗透闭环回路，最后还要确定数据采集方式等。在常温下，将破碎岩石定型需要使用特殊的胶粘剂，这容易破坏原有的裂隙通路，而且由于胶粘剂强度有限，用此法形成的试件不可能承受较大荷载。为此，本文选用了容器方式，设计了一种能承压并进行水交换的破碎岩石渗透仪，该渗透仪可联合MTS815.02岩石力学伺服试验系统，以测定各种压力状态下不同破碎程度岩样的渗透系数。 一、工程概况 安哥拉纳米贝RED-4000套项目位于安哥拉纳米贝省，总建筑面积42.15万㎡。包括4000套住房、4所中小学、4所幼儿园、4处垃圾中转站、2座污水处理厂以及普莱亚地块内配套的大小市政、景观绿化等工程。业主原为安哥拉SONIP石油公司、后更换为IMOGSTING公司，工程监理单位为安哥拉当地Wilven、Afribuilding房建监理公司和葡萄牙Fiscangola市政监理公司，施工单位为中铁十四局集团建筑工程有限公司。 二、岩石造成的影响 本项目的重难点工程之一为岩石处理，普莱亚地块位于海滨阶地上，整个场区存在大量的海相砂岩、泥岩、页岩、泥灰岩等，且埋深较浅并有裸露，岩性不一，分布不均，岩石埋深、厚度不一，对房建基础和市政管线施工等均有很大影响。我司项目人员在进场后经研究确定破碎岩石方案并报公司批准后精心组织了大量人力、机械、物力投入到工程破碎岩石的工作中，由于破碎岩石数量上超过10万方且岩石坚硬为赶进度昼夜施工，后通过努力在进度上不仅没有受到影响还取得了可人的成绩，并得到业主认可纳入变更索赔取得了较好的经济收入。“破碎岩石气体渗透性的试验测定方法”为破碎岩石施工中可行性分析的重要组成部分。 三、承压渗透仪及试验系统 与水渗透试验类似，首先要设计具有渗透功能的特殊容器，然后解决加载问题和设计渗透闭环回路，最后确定数据处理方法。承压破碎岩石气体渗透仪的装配高度260mm（其中压头高度110mm，缸筒长度170mm）。缸筒外径260mm，壁厚20mm，加工时用了普通45号钢进行全淬火处理，其底部焊有法兰并加有轴向“O”型密封。压头为凸台设计，这样在强度允许的情况下可有效减轻自重，同时适应MTS上端的位移控制压头。压头中心开有一直径14mm的9O°弯曲气流通道，弯曲设计是为了不影响轴向施压，通道出口为放气口。底座中心也有一直径14mm的9O°弯曲通道，该通道外口为进气口，为了与外部管路衔接，底座和压头的进出两气口均攻有螺纹。此外，压头周围的环向“O”型密封可防止侧漏，缸筒和底座不设计成一体可方便岩样的装卸，上下两块透气板的作用一个是用来搜集气体一个是用来分散气体，在渗透仪中加铺纱布是为了将岩石碎屑挡在渗透仪腔体内以保证管路清洁而不致堵塞。缸筒四周开设的凸台小孔在流场分析时使用，此时需由换向阀切换气流通道，如果只进行渗透试验用橡皮垫和螺柱紧封即可。该气体渗透仪设计最大孔隙气压为10 MPa，最大加载轴压为60 MPa。 四、试件制备和方案选择 首先将岩样进行破碎，再用筛子按不同粒径进行分级，为了研究不同岩石破碎块度对渗透性的影响，试验中需对不同基本粒径情况进行测试，另外，因实际工程中的破碎岩石粒径大小不一，测试一些基本粒径按比例关系混合的级配情况也是相当有必要的。一次试验可能不具代表性，对每种粒径最好准备3组以上的试件。测试前需要对试件用水冲洗，以除去分级时可能遗留的细小颗粒和表面泥土，这样做也是在对试件进行初度饱和。 在MTS815.02伺服机进行渗透试验可用两种方法进行：第一种方法称为瞬态法，即先施加一定的轴压P1、围压P2和孔压P3，然后降 低岩石试件一端的孔压至P4，在试件两端形成渗透压差，从而引起水体通过试件渗流。渗流过程中，不断减少。减少的速率，与岩石种类、岩石组构、试件长度、试件截面尺寸，流体密度与粘度，以及应力状态和应力水平等因素有关。根据试验过程中计算机自动采集的数据，可按式（1）计算岩石渗透率的值。 （1） 式中：μ为动力粘度系数，Pa?s；β为体积压缩系数，1/Pa；V为水箱体积，cm3；A，L为试件截面积与高度，cm2，cm；为试验起始、终止时间，s；为试验起始、终止孔压差，Pa。 如表示成渗透系数，则可通过下面的代换：（2）这里分别为动力粘度和运动粘度；为比重。 第二种方法是稳态法，即通过控制圆柱水槽中柱塞移动的速度进而控制输入试件的水流速度即流量，记录当渗流稳定时试件两端的孔压差，由达西定律的变形式计算渗透系数K的值，即 （3） 式中：Q为试件中的流量，可由柱塞流速通过换算得到，cm3/s；A，L为试件截面积与高度，cm2，cm；为试件两端的水头
页岩气开发渗透率孔隙度压力关系 页岩中纳米级孔隙的存在使得气体在这些孔隙中的流动方式及控制方程的研究非常重要。有２０％～８５％的页岩气是以吸附气的状态存在，开采后随着储层压力降低气体逐渐从吸附层中释放出来并进入到纳米级孔隙中进行扩散渗流。页岩气在开采过程中，随储层压力的下降渗透率发生动态变化。由于孔隙直径达到纳米级别，因此除受到吸附气解吸效应影响外还受到纳米级孔隙气体扩散效应影响。 随着油气藏的开采,储层的应力状态发生变化,从而引起储层孔隙度及渗透率发生相应变化。大量的实验表明,孔隙度随有效应力的变化而产生的变化范围较小,而渗透率的变化范围较大。孔隙度在开发过程中变化幅度是很小的。这是因为决定孔隙度的主要因素是孔隙体体积,而孔隙体为拱形结构[2],尽管在有效应力的作用下,岩石颗粒之间的胶结物会产生一定的塑性变形。但颗粒之间结构会变得更为稳定,具有较强的抗挤压能力,变形量较小。因此在有效应力的作用下,孔隙体体积变化不大,所以孔隙度也不会有太大的变化,我们可以把它看作是一个常数。 渗透率比孔隙度具有更高的应力敏感性,在流体压力变化相同时渗透率的变化率大于孔隙度的变化率。低渗透砂岩之所以出现应力敏感性,一是岩石中孔隙、喉道受净压力作用收缩变形;二是因为岩石存在微裂缝,这些微裂缝在一定的净压力下易于闭合,闭合后的微裂缝在卸压过程不易恢复张开,宏观表现为岩样应力滞后效应。而渗透率又不同于孔隙度,喉道的结构和大小才是决定渗透率大小的因素,喉道的结构与孔隙体的结构相反,为一反拱形结构[2]。在有效应力的作用下,喉道壁表面层岩石极易变形,尤其是泥质含量较高的岩石。这种变形,使岩石变得更加疏松,颗粒间的结构更不稳定。在应力增加的情况下,胶结物产生较大的变形,使喉道直径急剧减小,甚至完全闭合。 纳米级孔隙气体扩散效应指孔隙流动通道直径很小，气体分子平均自由程与孔隙直径大小接近时，气体分子与孔隙壁面分子的碰撞概率大大增加，渗透率变差。 吸附气解吸效应指储层压力下降到低于气体临界解吸压力后，吸附态页岩气发生解吸导致页岩基质收缩变形，气体渗流通道增加，渗透率变好。 渗透率变化受两者的耦合作用：随着储层压力的降低，页岩储层大量的吸附气开始解吸，页岩基质收缩效应逐渐加强，使得气体渗流通道逐渐变宽，渗透率不断增加；当储层压力降至更低水平时，低压条件下气体扩散效应加剧，使得渗透率不断降低。在开采过程中渗透率要受这两种因素耦合作用影响，孔隙直径越小耦合作用表现得越明显。 黏滞流和扩散流：气体在孔隙内流动时，气体在孔隙内渗流时发生的相互作用为：气体分子间的碰撞、气体分子与孔隙壁面分子的碰撞。气体分子的自由程与孔隙直径相比小于１时，主要发生气体分子之间的相互碰撞；如果比值大于１，则主要产生气体分子与孔隙壁面分子之间的碰撞。因此将气体分子自由程大于孔隙直径（Ｄ）的分子所占总的分子量的比例为α。 随着储层压力的降低，吸附气体开始解吸，在表面张力的作用下页岩开始收缩，同时裂隙内的有效应力增加，岩体也产生膨胀变形，则总变形量为：
岩石气体渗透率的测定 一、实验目的 1.巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2.掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二、实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 3222 122100(10)() o o P Q L K m A P P μμ-= ?- 令22122000() o P C P P μ= -，200or w Q h Q o =，则： 200or w CQ h L K A = 式中： g k —气体渗透率，2m μ; A —岩样截面积，2cm L —岩样长度，cm ; 12,P P —岩心入口及出口压力， 0.1MPa ； 0 P —大气压力，0.1MPa ; μ—气体的粘度 0Q —大气压力下气体的流量,2/cm s ; or Q —孔板流量计常数，3/cm s w h —孔板压差计高度，mm ; C —与压力1P 有关的常数；
三、实验流程 图1 测试流程图 四、实验操作步骤 1.测量岩样的长度和直径，将岩样装入岩心夹持器，把转向阀指向环压，关闭放空阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2-1.4MPa; 2.低渗透岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C 值由C 表的刻度读取。 （1）关闭汞柱阀及中间水柱阀，打开孔板放空阀；把换向阀转向供气，调节减压阀，控制供气压力0.2MPa ； （2）选取数值最大的孔板，插入岩心出口端的胶皮管上。 （3）缓慢调节供压阀，建立适当的C 值（15-6最佳），缓慢关闭孔板放空阀，同时观察孔板压差计上液面，不要使水喷出。如果在C=30时，孔板水柱高度超过200mm ，则换一个较大的孔板，直到孔板水柱在100-200 mm 之间为止； （4）待孔板压差计液面稳定后，记录孔板水柱高度、C 值和孔板流量计常数； （5）调节供压阀，改变岩心两端压差，测量三个不同压差下的渗透率值； （6）调节供压阀，将C 表压力降至零，打开孔板放空阀，取下孔板，关闭气源阀，打开环压放空阀，取出岩心。
实验三 储层岩石渗透率的测定 一、实验目的 1．掌握储层岩石渗透率的概念及物理含义。 2．了解岩样渗透率测定的多种方法。 3．掌握液体测定渗透率的测定原理及方法。 二、实验原理 岩石绝对渗透率的确定基于达西公式。即：当流体通过岩样时，其流量与岩石的截面积 A、进出口端压差P Δ成正比，与岩样长度L 成反比，与流体粘度μ成反比。即： L P A K Q μΔ= 由达西公式可知： Q L K A P μ= Δ （3-1） 式中 K──岩样的绝对渗透率，2 m μ； A──岩样的截面积，2 cm ； L──岩样的长度，cm ； μ──通过岩样液体的粘度，mPa s ?； P Δ──岩样两端的压力差，0.1MPa ； Q ──在压差P Δ下通过岩样的流量，3 /cm s 。 若已知实验岩芯的端面面积A、长度L 和液体粘度μ，再测出液体流量Q 和此时岩芯两端的压力差P Δ，便可根据式（3-1）计算出岩石的绝对渗透率K。 三、实验仪器及流程图 1．实验仪器 液测渗透率实验仪器、量筒、秒表、游标卡尺、烧杯等。
2．实验流程 实验流程如图3-1所示。 图3-1 液测渗透率实验装置图 四、实验步骤 1．用游标卡尺测量岩样的直径D和长度L。 2．将岩样饱和盐水后装入岩芯夹持器。 3．打开手摇泵通向岩芯夹持器环空的开关，加环压。 4．打开平流泵电源，预热五分钟后，设置流量,测定在所设置的流量时岩芯入口端的压力，并用量杯和秒表测其出口端流量；待压力表数据趋于稳定，出口流速稳定时，记录此时的压力和流量。 5．改变流量, 重复步骤4，计算岩石渗透率。 6．实验数据记录完后，卸掉环压，关闭平流泵，取出岩样。 五、注意事项 1．在岩样装入夹持器后才能加环压，在取出岩样后，一定不能加环压，否则可能会损坏胶皮套。 2．在设置流速时，应按要求设置，不能太大，否则超出泵的量程会损害泵。
岩心渗透率的测定实验 【实验目的】 1、加深渗透率的概念和达西定律的应用，学会推导气测渗透率的公式； 2、掌握气测渗透率的原理和方法、以及实验装置的正确连接与使用； 3、进一步认识油气层的渗流特性。 【实验装置】 QTS—2气体渗透率仪如图所示主要有下列部件： 1．环压表。用采指示橡皮筒外部所加的压力值。 2．真空阀。接真空泵。 3．放空阀．打开此阀放掉环压，使橡皮筒内的压力达到常压。 4．环压阀。打开此阀，使高压气体进入岩心夹持器与橡皮筒之间的环形空间。使橡皮筒紧贴住岩样，也紧贴住岩心夹持器的上下端塞。 5．气源阀。供给渗透率仪调节器低于1MPa的气体，再通过调节器的调节产生适当的上流压力。 6．压力调节器．用来调节气源进入的气体，并减压，控制岩心上流所需要的操作压力值。7．干燥器。使进入岩样前的气体进行干燥，然后再进入岩样。 8. 上流压力表．用来指示岩心的上流压力。 9. 装岩心用的岩心夹持器。 10．流量计。用来计量岩样出口端气体的流量。： 图1-1 QTS—2型气体渗透率仪操作面板图
1．环压表 2.真空阀 3.放空阀 4.环压阀 5.气源阀 6.减压阀 7.干燥器 8.上流压力表 9.岩心夹持器 10.浮子流量计 图1-2 气体渗透率仪流程图 【实验方法与步骤】 1) 用游标卡尺测量岩心的长度和直径，计算出横截面积A ； 2) 检查仪器面板上各阀门与夹持器上的手轮是否关闭（参照渗透率仪操作面板图）； 3) 拧松岩心夹持器两边固定托架的手轮，下滑托架，滑出夹持器内的加压钢柱塞； 4) 将测量过几何尺寸的岩样装入岩心夹持器的胶皮筒内，用加压钢柱塞将岩心向上顶紧，拧紧手轮； 5) 开、关一下放空阀。 6) 打开高压气瓶减压阀，将气瓶的输出压力调节到1MPa ，打开环压阀，使环压表显示为1MPa ，关闭环压阀（参照渗透率仪操作面板图）； 7) 打开气源阀，调节减压阀，此时上流压力表开始显示压力，压力应由小至大调节； 8) 选择其中一个浮子流量计，读出与之上流压力对应的流量（流量计的选择与使用见附录），要求每块岩芯测量4次不同压差下的流量； 9) 当岩心测试完毕后，调节减压阀，使上流压力恢复至零，关闭气源阀、打开环压阀和放空阀，使环压降至零，取出岩心。 10) 在富铤式压力计上读取室内大气压。 附录1 浮子流量计的校正与使用 气体渗透率仪上安装有四支不同量程的微型浮子流量计。在计量时应根据流量大小不同，选择适当量程的流量计。在满足要求的情况下尽量选用小量程的浮子流量计。 由于使用的流量计是在标准状况(0.1MPa 、293K)下标定的，而实际测定时的压力、温度与标准状况有差异，加之气体的压缩性和热膨胀性较大，所以有必要对所测得的流量进行校正。其校正公式为： 10 )273(1 2853.0' 0?+=t P Q Q a 式中： Q 0 校正后的实际流量，ml/s ； Q 0’ 流量计读数，ml/min ； P a 当时大气压（绝对），MPa ；
中国石油大学 油层物理 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 石工 学号： 姓名： 教师： 张丽丽 同组者： 岩石气体渗透率的测定 一、实验目的 渗透率是衡量岩心允许流体通过能力的重要指标，直接影响着油、气井的产量。渗透率可以通过达西实验来测定，但要求条件较高，因此本实验用气体来测量岩石的气体渗透率。学会使用GD-1型渗透率仪测量岩石绝对渗透率。 二、实验原理 渗透率表示多孔介质传输流体能力的大小。气体在多孔介质中流动时，由气体的一维稳定渗流达西定律可得计算气体渗透率的公式如下： 采用达西单位时： ) (22 22100p p A L Q p k g g -= μg k —气体渗透率，2m μ； A — 岩样截面积，cm 2； L —岩样长度，cm ； 0Q —大气压力下气体的流量，cm 3/s ； g μ—大气压力和试验温度条件下气体的粘度，mPa ·s ； 1p 、2p —分别为岩心上、下游压力，0.1Mpa 。 若采用国际标准单位，则气测渗透率公式为：
) (2001000100 )(1022 221002 22100p p A L Q p p p A L Q p k g g g -= ??-??= μμ 令,) (20022 2 1 0p p p C g -=μ200 0w or h Q Q =，则： A L h CQ k w or g 200= 式中 g k —气体渗透率，10-32m μ； r Q 0—孔板流量计常数， h w —孔板压差计水柱高度，mm ； C —与压差有关的综合常数； 1p 、2p —分别为岩心上、下游压力，Mpa ； 其他参数同上。 式中的C,g μ取24摄氏度时空气的粘度0.01837 mPa ·s 。可以测高、中、低渗岩心的渗透率。
KA-210Steady State Gas Permeameter KA-210气体渗透率测试仪 KA-210使用稳态方法测量岩样的气体渗透率（空气、氮气或氦气）。该系统带有USB接口连接，用于数据自动采集和控制（看下面的KA-210CS），软件有数据计算功能，可直接读取渗透率数值。加载样品渗透率测量范围为0.1md ～10D，取决于样品的尺寸。 KA-210可以测量全直径岩心的水平渗透率通过采用我们的CHGW-108水静压岩心夹持器。或者采用CHGW-107横向渗透率岩心夹持器，压力测量接近于岩心表面，因此不需要做管线体积校正。滑脱系数b和不反应液体渗透率（克林伯格渗透率），可通过改变基本系统带有的精确计量阀的平均孔隙压力测量得到。以上数据可通过测量岩样的不同平均压力得到。对于一个样品，平均压力流量范围和测试点的数量可以被用户设置为十个点。
OVERVIEW: ? Variable mean flowing pressure enables easy measurement of Klinkenburg slip factor (b), and non-reactive liquid permeability (Klinkenberg Permeability) ? Computer with Coretest Systems proprietary data acquisition and control software ? Permeability measurements on plug size sample from <0.1 mD to >10 D ? Measures gas permeability by steady-state method ? Can be utilized with most coreholders SPECIFICATIONS: ? Maximum flow pressure: 100 psig ? Maximum flow rate: 1000 cc/min ? Pressure transducer accuracy: 0.11% FS @ 4 to 50 psi and 0.15% FS @ 0 to 4 psi. ? Flow meter accuracy: Better than 1%
实验二 岩石气体渗透率的测定 一．实验目的 1．巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2．掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二．实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计 算公式为： 1000) (22 22100?-=P P A L Q P K μ (2 310m μ-) 令)(200022210P P P C -= μ; 200 w or h Q Q =， 则A L h CQ K w or 200= 式中：K —气测渗透率，2310m μ-； A —岩样截面积，2cm ; L —岩样长度，cm; 1P 、2P --岩心入口及出口压力0.1Mpa; 0P —大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度s mPa .; 0Q —大气压力下的流量,s cm /3; or Q —孔板流量计常数, s cm /3; w h —孔板压差计高度,mm ; C —与压力1P 有关的常数;
测出C(或1P 、2P )、w h 、or Q 及岩样尺寸即可求出渗透率。 三．实验流程 (a) 流程图 (b) 控制面板 图2-1 GD-1型气体渗透率仪
四．实验步骤 1. 测量岩样的长度和直径，将岩样装入岩心夹持器；把换向阀指向“环压”，关闭环压放空阀，打开环压阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2～1.4MPa； 2. 低渗岩心渗透率的测定低渗样品需要较高压力， C 值由C表的刻度读取。 ，调节减（1）关闭汞柱阀及中间水柱阀，打开孔板放空阀；把换向阀转向“供气” 压阀，控制供气压力为0.2～0.3MPa（请勿超过0.3MPa，否则将损坏定值器）； （2）选取数值最小的孔板，插入岩心出口端的胶皮管上，缓慢关闭孔板放空阀； ，同时观察孔板压差计（3）缓慢调节供压阀，建立适当的C值（15～6 之间最佳） 上液面，不要使水喷出。如果在C=30 时，孔板水柱高度超过200mm，则换一个较大的孔板，直到孔板水柱在100～200mm 之间为止； （4）待孔板压差计液面稳定后，记录孔板水柱高度、C 值和孔板流量计常数； （5）调节供压阀，改变岩心两端压差，测量三个不同压差下的渗透率值； （6）调节供压阀，将C 表压力降至零；打开孔板放空阀，取下孔板；关闭气源阀，打开环压放空阀，取出岩心。 3. 中高渗岩心渗透率的测定 如果在最大C(30)，最大孔板时，孔板水柱仍超过200mm，说明渗透率较大，应由水银或水柱压差计测量岩心两端的压差： （1）打开汞柱阀，选取一中等范围孔板，插入岩心出口端的胶皮管上，缓慢关闭孔板放空阀； （2）缓慢调节供压阀，将汞柱高度调到100～200mm 之间，相应的孔板水柱高度在100～200mm 之间。如孔板水柱高度不在100～200mm 时，则更换合适的孔板； （3）待孔板压差计液面稳定后，记录孔板水柱高度、汞柱高度和孔板流量计常 1 5
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 岩石气体渗透率的测定 一．实验目的 1.巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2.掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二．实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 1000 ) (22 22 100?-= P P A L Q P K μ )10(33m μ- 令A L h CQ K h Q Q P P P c w r w r 200,200;) (20000002 22 10== -= 则μ 式中，K —气体渗透率,;1023m μ-； A —岩样截面积，2 cm ； L —岩样长度，cm ； P 1、P 2—岩心入口及出口大气压力，0.1Mpa; P o —大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度, s mPa ? ; Q o —大气压力下的流量,s cm /3；r Q 0 —孔板流量计常数，s cm /3 ； h w —孔板压差计高度，mm ； C —与压力有关的常数。 测出C （或 P 1、P 2）、h w 、 r Q 0 及岩样尺寸，即可求出渗透率。 三．实验流程
（a）流程图 (b)控制面板 图1 GD-1型气体渗透率仪 四．实验步骤 1.测量岩样的长度和直径，将岩样装入岩心夹持器，把换向阀指向环亚，关闭环压放空阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针达1.2~1.4Mpa。 2.低渗岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C值由C表的刻度读取。 （1）关闭汞柱阀及中间水柱阀，打开孔板放空阀，控制供气压力为0.2-0.3Mpa。
有压力差时岩石允许液体及气体通过的性质称为岩石的渗透性，渗透率是岩石渗透性的数量表示。它表征了油气通过地层岩石流向井底的能力，单位是平方米(或平方微米)。 绝对渗透率 绝对或物理渗透率是指当只有任何一相(气体或单一液体)在岩石孔隙中流动而与岩石没有物理�化学作用时所求得的渗透率。通常则以气体渗透率为代表，又简称渗透率 相(有效)渗透率与相对渗透率 多相流体共存和流动于地层中时，其中某一相流体在岩石中的通过能力的大小，就称为该相流体的相渗透率或有效渗透率。某一相流体的相对渗透率是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。 地层压力及原始地层压力 油、气层本身及其中的油、气、水都承受一定的压力，称为地层压力。地层压力可分三种：原始地层压力，目前地层压力和油、气层静压力。油田未投入开发之前，整个油层处于均衡受压状态，没有流动发生。在油田开发初期，第一口或第一批油井完井，放喷之后，关井测压。此时所测得的压力就是原始地层压力。 地层压力系数 地层的压力系数等于从地面算起，地层深度每增加10米时压力的增量。 低压异常及高压异常 一般来说，油层埋藏愈深压力越大，大多数油藏的压力系数在0.7-1.2之间，小于0.7者为低压异常，大于1.2者为高压异常。 油井酸化处理 酸化的目的是使酸液大体沿油井径向渗入地层，从而在酸液的作用下扩大孔隙空间，溶解空间内的颗粒堵塞物，消除井筒附近使地层渗透率降低的不良影响，达到增产效果。 压裂酸化 在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺称为压裂酸化。压裂酸化主要用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井。 压裂 所谓压裂就是利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。 高能气体压裂 用固体火箭推进剂或液体的火药，在井下油层部位引火爆燃(而不是爆炸)，产生大量的高压高温气体，在几个毫秒到几十毫秒之内将油层压开多条辐射状，长达2～5m的裂缝，爆燃冲击波消失后裂缝并不能完全闭合，从而解除油层部分堵塞，提高井底附近地层渗透能力，这种工艺技术就是高能气体压裂。高能气体压裂具有许多优点，主要的有以下几点，不用大型压裂设备；不用大量的压裂液；不用注入支撑剂；施工作业方便快速；对地层伤害小甚至无伤害；成本费用低等。 油田开发 油田开发是指在认识和掌握油田地质及其变化规律的基础上，在油藏上合理的分布油井和投产顺序，以及通过调整采油井的工作制度和其它技术措施，把地下石油资源采到地面的
岩石渗透率 岩石渗透性的好坏，以渗透率的数值大小来表示，有绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率三种表示方式。 在一定压差下，岩石允许流体通过的性质称为岩石的渗透性。在一定压差下，岩石允许流体通过的能力叫岩石渗透率（k），是表征岩石本身传导液体能力的参数，是用来表示岩石渗透性的大小。物理意义是：压力梯度为1时，动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度。其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关，而与在介质中运动的液体性质无关。 1、绝对渗透率 岩石的绝对渗透率是岩石孔隙中只有一种流体(单相)存在，流体不与岩石起任何物理和化学反应，且流体的流动符合达西直线渗滤定律时，所测得的渗透率。 2、有效渗透率（相渗透率） 多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一相流体的渗透率叫该相流体的有效渗透率，又叫相渗透率。 相渗透率不是岩石本身的固有性质，它受岩石孔隙结构、流体性质、流体饱和度等因素的影响，因此它不是一个定值。在不同的条件下，相渗透率千变万化。为了找到它们的规律，也便于与绝对渗透率相比较，因此引入了相对渗透率的概念。 3、相对渗透率
多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一相流体在该饱和度下的渗透率与岩石绝对渗透率的比值叫相对渗透率，是无量纲量。与有效渗透率一样,相对渗透率的大小与液体饱和度有关。同一多孔介质中不同流体在某一饱和度下的相对渗透率之和永远小于1。 相对渗透率虽然也受诸多因素的影响，但在岩石孔隙结构、流体性质一定时，它主要是流体饱和度的函数，因此通常用相对渗透率曲线来表示它。 4、相对渗透率曲线 根据测得的不同饱和度下的相对渗透率值绘制的相对渗透率与饱和度的关系曲线,称相对渗透率曲线。
第2章岩体的渗透特性 学习指导：本章讲述岩土体的渗透性，冻胀过程中土中水分的迁移与积聚，渗流方程及流网的概念，渗透变形产生的条件，坝基渗透稳定性分析，渗透变形的防治措施等内容。 重点：掌握岩土体的渗透性，渗透变形破坏的类型，渗透变形破坏的条件，动水压力的概念，临界水力坡降，渗透水力坡降的试验确定方法及坝基渗透稳定性分析等。了解冻胀过程中土中水分的迁移与积聚及渗透变形破坏的防治措施等内容。 2.1 概述 水在岩土 体孔隙中的流 动过程称为渗 透。岩土体具有 渗透的性质称 为岩土体的渗 透性。图2-1(a) 土石坝渗流的 例子，图2-1（b） 为隧洞开挖时，地下水的渗流。由水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地反映土在孔隙介质中的渗流的运动规律。孔隙介质中的渗流场理论，基本上描述了水在孔隙介质中的渗透特性。水在裂隙介质中的渗透，目前的研究还很不完善。由于裂隙介质的复杂性，水在裂隙介质中的渗透无论在理论上或是试验方面都存在很多问题，在解决工程实际问题方面还很不成熟。岩土体的渗透性对工程设计、施工和安全运行都有重要的影响。 本章主要介绍岩土体的渗透性的基本概念及土体渗透变形破坏的类型、渗透变形破坏产生的条件及坝基渗透稳定性分析，其它内容请参考有关书籍。 2.2 岩土体的渗透性 2.2.2 岩石的透水性 在一定的水力梯度或压力作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。对孔隙介质岩体，一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流动一样，也服从于线性渗流规律——达西定律，(见2-1式)。 渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其大小取决于岩石中空隙、裂隙的数量、规模及连通情况等，并可在室内根据达西定律测定。某些岩石的渗透系数如表2-2，由表可知，岩石的渗透性一般都很小，远小于相应岩体的透水性，新鲜致密岩石的渗透系数一般均小于10-7cm/s量级。同一种岩石，有裂隙发育时，渗透系数急剧增大，一般比新鲜岩石大4～6个数量级，甚至更大，说明空隙性对岩石透水性的影响是很大的。
开题报告 一、课题任务与目的 有压力差时岩石允许液体及气体通过的性质称为岩石的渗透性，渗透率是岩石渗透性的数量表示。它表征了油气通过地层岩石流向井底的能力，单位是平方米（或平方微米）。这是储层岩石最基本的宏观参数，为开发油、气田所必需。受地质条件的影响，低渗透率不仅随油层的部位而异（非均质性），而且随油田开采的进展而发生变化。这个参数主要是在实验室内用专门的仪器测试岩心取得的，并用测井和试井等间接方法进行校核。本系统设计一种岩石低渗透率测量系统，用于测量岩石中的低渗透率。原理为测量通过岩石内部的液体的流速，即测量液体流过一定的距离所用的时间，从而得到岩石的低渗透率。 本项目主要设计岩石渗透率的系统结构框架，对测量渗透率的实现测量方法进行研究，完成测量数据的采集及存储，完成测量结果的显示，完成部分实验。 任务内容： (1) 设计岩石渗透率的系统结构框架； (2) 完成测量渗透率的实现测量方法研究； (3) 完成测量数据的采集及存储； (4) 完成测量结果的显示； (5) 完成部分实验； (6 )撰写毕业设计论文，答辩。 二、调研资料情况 1、单片机调研 本系统选用ATMEL公司的AT89C51作为控制芯片，AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性：（1）与MCS-51 兼容，（2）4K字节可编程闪烁存储器，（3）可以1000写/擦循环，（4）数据可保留10年，（5）0Hz-24Hz全静态工作，（6）三级程序存储器锁定，（7）128*8位内部RAM，（8）32可编程