4.4 Permeabilitás lépték-, mélység- és időfüggősége

A permeabilitás vagy a hidraulikus vezetőképesség meghatározásának alapvetően három módszere ismert, melyek mind különböző átlagtérfogatra vonatkoztatható értékeket adnak meg. A laboratóriumi tesztek során fúrómagokat vizsgálnak, melyek térfogata mindig << 1 m3. In situ kúttesztek során egy vagy több kút vonható be a vizsgálatba, s az utóbbi esetben természetesen nagyobb területre vonatkozik az eredmény. A kőzettérfogat, amelyre a permeabilitás érték ekkor meghatározható < 10 m3 (kis-permeabilitású közegben végzett egy kutas teszt esetén) és > 105 m3 (nagy permeabilitású közegben) között változhat. Végül még nagyobb, regionális léptékű permeabilitás értékek numerikus modell vizsgálatokkal adhatók meg 102 m3 és > 103 km3 vizsgálati térfogatra.

A különböző módszerekkel és léptékben meghatározott permeabilitás értékek adott területen gyakran mutatnak lépték-függőséget. Ez legjellemzőbben kristályos kőzetekben fordul elő, amelyek permeabilitását elsősorban a törések, repedések adják. Az ilyen kőzeteken végzett laboratóriumi és in situ mérések eredményei általában 104-106 nagyságrendű változékonyságot mutatnak, attól függően, hogy a rendkívül alacsony permeabilitású mátrixban, egy összetöredezett zónában, vagy egyetlen törésen belül történt-e a mérés (a permeabilitás a felsorolás irányában nő). A permeabilitás változékonysága jellemzően csökken a vizsgálat léptékének növekedésével. Így a regionális léptékű permeabilitások általában magasabbak az in situ értékeknél, feltehetően a regionálisan jelentős vetők, törések alulreprezentáltsága miatt. Ugyanakkor előfordulhat az is, hogy a regionális léptékű permeabilitás alacsonyabb az in situ értéknél, ha az in situ vizsgálatok magasabb permeabilitású rétegekre összpontosultak (ami általános a víz- és szénhidrogén kutatás terén is), vagy ha regionálisan nem folytonos törés-rendszereket értek.

A permeabilitás vagy a hidraulikus vezetőképesség mindemellett a mélység függvényében is változik. Azonban míg a léptékfüggés nem egy valós jelenség, hanem a nem megfelelő mintázási módszerek „műterméke”, addig a mélységtől való függés különböző fizikai és kémiai folyamatok következménye, melyek a legtöbb geológiai helyzetben általánosak. Így a permeabilitás mélységgel való csökkenése az üledékek kompaktálódása (tömörödése), valamint hőmérséklet- és nyomás-függő diagenetikus és metamorf átalakulása során bekövetkező porozitás csökkenés eredménye.

Végül meg kell említsük a permeabilitás és a hidraulikus vezetőképesség időfüggését is a folyamatosan zajló deformációs, oldódási, kicsapódási, metamorf, és egyéb folyamatoknak köszönhetően. Bizonyos geológiai folyamatok, például az üledékek kompakciója, tömörödése fokozatos permeabilitás fejlődést (általában csökkenést) eredményeznek, míg mások, például a hidraulikus repedések, földrengések pillanatszerű változásokat (általában növekedést) okozhatnak a permeabilitásban.