Darcy

Darcy (skrót: D) – niestandardowa jednostka przepuszczalności ośrodków porowatych, powszechnie stosowana w przemyśle naftowym i geologii. Jej odpowiednikiem w standardowym układzie jednostek (SI) jest metr kwadratowy (m²).

Przepuszczalność jest to miara zdolności ośrodka porowatego (np. gleby lub złoża roponośnego) do transportu (przepuszczania) płynów. Definicja darcy opiera się na formule Darcy’ego.

Definicja

Ośrodek porowaty ma przepuszczalność 1 darcy, jeżeli jednoskładnikowy płyn o lepkości dynamicznej 1 centypuaza (1 cP) całkowicie wypełniający pustą przestrzeń ośrodka będzie przezeń przepływał (w poziomym ruchu laminarnym) z natężeniem 1 cm³/s przypadającym na każdy cm² przekroju poprzecznego ośrodka przy różnicy ciśnień (lub równoważnego gradientu hydraulicznego) 1 atmosfery fizycznej przypadającej na 1 centymetr miąższości ośrodka:

$1~{\mbox{darcy}}={\frac {[1({\mbox{cm}}^{3}/{\mbox{s}})/{\mbox{cm}}^{2}]\times 1{\mbox{cP}}}{1({\mbox{atm}})/{\mbox{cm}}}}.$

Jednostką tysiąc razy mniejszą niż darcy jest 1 milidarcy (1 mD)

${\rm {1mD=10^{-3}D.}}$

Wartości

Przepuszczalność piasków waha się pomiędzy 1D a kilkoma tysiącami D.

Przepuszczalność żwirów waha się pomiędzy tysiącami D a milionami D.

Przepuszczalność skał roponośnych wynosi od kilku do kilkuset milidarcy.

Przepuszczalność warstw trudnoprzepuszczalnych, np. niespękanego granitu, jest rzędu 10⁻⁴ mD.

Konwersje

• Przeliczenie na jednostki SI:

1 D = 0,986923×10⁻¹² m² = 0,986923 µm² $\approx$ 1 µm².

1 mD = 0,986923×10⁻¹⁵ m² = 0,986923×10⁻³ µm² $\approx$ 1 ×10⁻³ µm².

• Przeliczenie na współczynnik filtracji dla wody w temperaturze 20 °C:

1 D = 9,613 × 10⁻⁴ cm/s

1 mD = 9,613 × 10⁻⁷ cm/s

Pochodzenie nazwy

Nazwa darcy pochodzi od nazwiska francuskiego inżyniera Henry Darcy, który podczas projektowania systemu fontann miejskich dla miasta Dijon w połowie XIX w. przeprowadził wszechstronne badania przepuszczalności warstw piasku dla wody. Stąd też użycie w definicji jednostki przepuszczalności dwóch współcześnie niestandardowych jednostek: atmosfery fizycznej (wyrażającej średnie ciśnienie powietrza na poziomie morza) i centypuaza (lepkość dynamiczna wody w temperaturze pokojowej wynosi niemal dokładnie 1 cP).

Bibliografia

• Society of Petroleum Engineers (SPE) metric standard. spe.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-06-09)].
• Jacob Bear, Dynamics of Fluids in Porous Media, Dover Publications, New York, 1988.