Darcy (đơn vị)

Darcy (hoặc đơn vị darcy) và milidarcy (md hoặc mD) là đơn vị của độ thẩm thấu, được đặt tên theo  Henry Darcy. Nó không phải đơn vị SI, nhưng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật dầu mỏ và địa chất. Giống như các đơn vị đo độ thẩm thấu khác, darcy là đơn vị thứ nguyên với chiều dài².

Định nghĩa

Độ thẩm thấu đo khả năng một chất lưu chảy qua đá (và các môi trường xốp khác). Darcy được xác định qua định luật Darcy, có thể được viết dưới dạng:

${\displaystyle Q={\frac {A\kappa \,\Delta P}{\mu \,\Delta x}}}$

trong đó:

${\displaystyle Q\,}$	là lưu lượng dòng chảy qua môi trường (cm^3/s)
${\displaystyle A\,}$	là diện tích môi trường (cm^2)
${\displaystyle \kappa \,}$	là độ thẩm thấu của môi trường (Darcy)
${\displaystyle \mu \,}$	là độ nhớt động lực  của chất lỏng (cP)
${\displaystyle \Delta P\,}$	là sự chênh lệch áp suất (atm)
${\displaystyle \Delta x\,}$	là độ dày của môi trường (cm)

Darcy là sự kết hợp của các hệ đơn vị. Một môi trường với độ thẩm thấu 1 darcy, cho phép một dòng chảy 1 cm3/s của một chất lưu với độ nhớt 1 cP (1 mPa·s) dưới gradien áp suát 1 atm/cm tác dụng lên một diện tích 1 cm².

Giá trị điển hình của phạm vi độ thẩm thấu từ cao như 100.000 darcy cho sỏi, đến ít hơn 0,01 microdarcy cho đá hoa cương. Cát có độ thẩm thấu khoảng 1 darcy.^[1]

Nguồn gốc

Darcy được đặt tên theo Henry Darcy. Độ thấm của đá thường được diễn tả theo millidarcy (md) vì đá lưu trữ dầu khí hoặc nước tích lũy thường có độ thấm từ 5 đến 500 md.

Sự kết hợp kì lạ giữa các đơn vị đến từ nghiên cứu ban đầu của Darcy về nước chảy qua cột cát. Nước có một nhớt 1,0019 cP tại nhiệt độ phòng.

Đơn vị tên là Henry Darcy, và đơn vị được viết tắt là d không viết hoa (trái ngược với sử dụng trong ngành công nghiệp). Hiệp hội Địa chất Dầu khí Hoa Kỳ^[2] sử dụng các đơn vị viết tắt sau:

• darcy: d
• milidarcy: md.

Chuyển đổi

Chuyển đổi về đơn vị SI,1 darcy tương đương với 9,869233×10⁻¹³ m² hoặc 0,9869233 (mm²).^[3] Sự chuyển đổi này thường được làm tròn là 1 (mm)².^[3] Lưu ý rằng đây là đối ứng của 1,013250—hệ số chuyển đổi từ átmốtphe đến bar.

Đặc biệt trong miền thủy văn, độ thấm của đất hay đá cũng có thể được xác định là thông lượng của nước dưới áp suất thủy tĩnh (~ 0,1 bar/m) ở nhiệt độ 20 °C. Trong trường hợp cụ thể này, 1 darcy tương đương với 0,831 m/ngày.^[4]

Tham khảo

1. Peter C. Lichtner, Carl I. Steefel, Eric H. Oelkers, Reactive Transport in Porous Media, Mineralogical Society of America, 1996, ISBN 0-939950-42-1, p. 5.
2. “The American Association of Petroleum Geologist Style Guides” (PDF). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 9 tháng 8 năm 2011.
3. ^ The SI Metric System of Units and SPE Metric Standard (PDF) (ấn bản thứ 2). Society of Petroleum Engineers. tháng 6 năm 1984 [First published 1982].
4. K. N. Duggal, J. P. Soni: Elements of Water Resources Engineering. Publisher New Age International, 1996, p.270