Вопрос№ 8 Линейный закон фильтрации жидкости (закон Дарси)

Вопрос№ 8 Линейный закон фильтрации жидкости (закон Дарси)

Закон Дарси — закон фильтрации жидкостей и газов в пористой среде. Он устанавливает линейную зависимость между объемным расходом жидкости или газа и гидравлическим градиентом (уклоном, перепадом давления) в пористых средах, например, в мелкозернистых, песчаных и глинистых грунтах.

Линейный закон Дарси может быть записан формулой:

v = Q / F = ( k / μ )·(Dp / L)

Закон Дарси обычно используют при расчетах режимов разработки нефти и газа.

В законе Дарсиk - коэффициент фильтрации, характеризует среду и жидкость одновременно(зависит от размера частиц, от их формы и степени шероховатости, пористости среды, вязкости жидкости). Этот коэффициент обычно используется в гидротехнических расчетах, где приходится иметь дело с одной жидкостью — водой.

Техническая реализация закона Дарси - лабораторная установка для изучения фильтрационных характеристик модельных и реальных пористых сред:

· 1 - баллон с газом (для жидкости - насос);

· 2 - вентиль;

· 3 - регулятор давления;

· 4 - входной манометр;

· 5 - модель (пористая среда);

· 6 - выходной манометр;

· 7 - расходомер.

Регулятором давления 3 подбирают такие значения перепада давления по длине модели Dp/L, при которых выполняются линейный или двучленный Дарси закон.

На основе закона Дарси функционируют системы очистки жидкостей и газов (фильтры) различного назначения. В частности, в фильтрах для очистки воды, противогазах и др. в качестве адсорбента и носителя хемосорбционно-активных добавок обычно используют активированный уголь, получаемый из ископаемых или древесных углей удалением смолистых веществ и созданием разветвленной сети пор.

Обозначения:

Q - объемный расход жидкости

F - площадь поперечного сечения образца или эффективная площадь рассматриваемого объема пористой среды

v - скорость фильтрации жидкости или газа

k - коэффициент проницаемости среды

p₁ и p₂ - давления, созданные на концах испытуемого образца

Dр - перепад давления на длине среды L

μ - абсолютная вязкость жидкости

L - длина фильтрующей части породы