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國營聯招申論題 104年 [石油開採] 石油工程、油層工程

第 二 題

📖 題組:
請回答下列問題:
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

請利用因次與單位推導說明滲透率單位 Darcy 與何種單位相同(參考單位轉換 1 cp = 10-3 Pa‧s;1 bar = 14.5 psi;1 atm = 1.01325 x 105 Pa )。(10 分)

思路引導 VIP

將 Darcy 定義中的各單位轉換為 SI 單位(m, s, Pa等),藉由單位相消證明其因次為面積($L^2$)。

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由定義得知,$K = \frac{Q \cdot \mu \cdot L}{A \cdot \Delta P}$, 將 1 Darcy 代入 CGS 單位: $1 \text{ Darcy} = \frac{1 (cm^3/s) \cdot 1 (cp) \cdot 1 (cm)}{1 (cm^2) \cdot 1 (atm)}$

小題 (一)

非壓縮流體於孔隙介質中進行流動時,會遵循達西定律(Darcy’s Law),請使用流率Q、截面積 A、黏度μ、長度 L 及壓差ΔΡ列出滲透率 K 之關係式,並描述 1 個 Darcy之定義。(5 分)

思路引導 VIP

由 Darcy 定律公式 Q = (K·A·ΔP) / (μ·L) 移項得出 K 的關係式。1 Darcy的定義則是基於各物理量為 1 單位時的滲透率。

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  1. 滲透率 K 之關係式: 依據達西定律 $Q = \frac{K \cdot A \cdot \Delta P}{\mu \cdot L}$,移項可得: $K = \frac{Q \cdot \mu \cdot L}{A \cdot \Delta P}$
📝 滲透率單位推導
💡 利用達西定律公式進行單位換算與因次分析,確認滲透率本質。

🔗 Darcy 單位推導邏輯鏈

  1. 1 列出定義公式 — K = (Q·μ·L) / (A·ΔP)
  2. ↓
  3. 2 代入基準值 — 代入 1 Darcy 定義下的各參數數值
  4. ↓
  5. 3 SI 單位轉換 — 將 cm 轉 m、cp 轉 Pa·s、atm 轉 Pa
  6. ↓
  7. 4 因次抵銷計算 — 消去 Pa 與 s,剩下長度的平方單位
🔄 延伸學習:延伸學習:了解不同地層滲透率的物理意義與其孔隙構造的關係。
🧠 記憶技巧:VIP 會員可查看這題的記憶口訣與速記法
⚠️ 常見陷阱:VIP 會員可查看這題最常被誘答的陷阱整理
達西定律 (Darcy's Law) 流體粘度單位換算 多孔介質孔隙率

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