CN110208164B - 一种致密岩心渗透率测量装置及测量方法 - Google Patents

一种致密岩心渗透率测量装置及测量方法 Download PDF

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CN110208164B CN201910618645.4A CN201910618645A CN110208164B CN 110208164 B CN110208164 B CN 110208164B CN 201910618645 A CN201910618645 A CN 201910618645A CN 110208164 B CN110208164 B CN 110208164B
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Abstract

本发明公开了一种致密岩心渗透率测量装置及测量方法，包括岩心夹持器、标准气体混合物供应系统、围压泵、真空泵、气相色谱仪和恒温箱；岩心夹持器进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统连接，一种致密岩心渗透率测量装置的测量致密岩心渗透率的方法，包括以下步骤：S1：将岩心长度为L的待测岩样放入岩样腔室，利用真空泵将岩样和装置内的气体抽真空；S2：开启围压泵，将围压腔的围压加至所需围压值，并保持压力恒定；解决了现有稳态法测量渗透率过程中存在的流量测量难、未考虑扩散和滑脱的问题。

Description

一种致密岩心渗透率测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及致密岩心渗透率测量领域，特别是一种致密岩心渗透率测量装置及测量方法。
背景技术
在油气田开发领域中，渗透率是评价储层物性的重要参数，在制定开发方案之前都需要对岩样渗透率进行大量的测量。近年来，随着常规油气藏数量的减少，致密油气藏、页岩油气藏等非常规油气藏的开发受到了较大的关注。而这类油气藏的显著特征就是渗透率较低，常规的岩心分析手段对其适用性较差。特别是页岩样品，其渗透率通常在nD级别，常规的渗透率测量方法存在较大误差。并且，即使是同一页岩样品，在不同的实验室测定渗透率的结果差异可达2～ 3个数量级。因此，对于致密岩心而言，找到其适用的渗透率测量方法尤为重要。
现今，对致密岩心渗透率的测量理论大多基于稳态或非稳态渗流理论，仅考虑了粘性流动的影响，通过渗流方程进行渗透率的计算，并没有直接在计算公式中考虑滑脱效应和气体扩散的影响。相对应的测量方法主要有非稳态法和稳态法。非稳态法通常是测量压力随时间的变化，该方法的优点是测量快，不需要进行流量的监测，但有研究表明，该方法所测得的渗透率并不能完全表征岩心的渗透率，可能受到局部裂缝的影响而不能体现整个岩心的渗透性，并且通常不进行扩散和滑脱效应校正。稳态法是基于达西定律通过监测流量来计算岩心的渗透率，该方法存在有较大的不足：首先致密岩样的流量通常较小，要监测其流量的微小变化难度较大；另外，致密岩样中的存在有滑脱效应和气体扩散，需要进行单独校正。因此，测量结果误差较大。目前已有很多研究人员对非稳态法的测量装置及方法进行了改良，但基于稳态法测量手段较少。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种致密岩心渗透率测量装置及测量方法，解决了现有稳态法测量渗透率过程中存在的流量测量难、未考虑扩散和滑脱的问题。
本发明采用的技术方案是，一种致密岩心渗透率测量装置，包括岩心夹持器、标准气体混合物供应系统、围压泵、真空泵、气相色谱仪和恒温箱；岩心夹持器进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统连接，岩心夹持器进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统连接的管线上设有上游调压控制阀和上游精细压力表；
标准气体混合物供应系统包括增压机和标准气体混合物气源瓶，增压机通过管线与标准气体混合物气源瓶连接，增压机通过管线与标准气体混合物气源瓶连接的管线上设有气源阀；
岩心夹持器的出气口端分别通过管线和多通接头与真空泵、取样腔室和大气连通，取样腔室和气相色谱仪通过管线连接，岩心夹持器的出气口端分别通过管线和多通接头与真空泵、取样腔室和大气连通的管线上设有下游调压阀和下游精细压力表；岩心夹持器的出气口端通过管线和多通接头与大气连通的管线上设有排气阀，岩心夹持器的出气口端通过管线、多通接头与真空取样腔室连通的管线上依次设有管线控制阀和取样阀，岩心夹持器的出气口端通过管线和多通接头与真空泵连通的管道上依次设置有管线控制阀和真空泵控制阀；
岩心夹持器包括岩样腔室、围压腔和缓冲扩散腔；岩样腔室位于夹持器中心位置，岩样腔室的两侧均设有用于使气流平稳缓冲扩散腔，围压腔通过管线与围压泵连接；围压腔通过管线与围压泵连接的管线上依次设有围压泵控制阀和压力表，岩心夹持器、取样腔室和气相色谱仪均放置于恒温箱中。
优选地，标准气体混合物气源瓶内充有摩尔分数为80％的甲烷和摩尔分数为20％的乙烷两组分的标准混合气体，标准气体混合物气源瓶的最高配置压力低于混合物露点压力，标准气体混合物气源瓶的气瓶口设有气源阀。
优选地，精细压力表和下游精细压力表的量程均为0～1MPa，精细压力表和下游精细压力表的量程均为0～1MPa的精度均为0.25％；气相色谱仪为自动进气检测，气相色谱仪的FID精度0.001％。
优选地，一种致密岩心渗透率测量装置的测量致密岩心渗透率的方法，包括以下步骤：
S1：将岩心长度为L的待测岩样放入岩样腔室，利用真空泵将岩样和装置内的气体抽真空；
S2：开启围压泵，将围压腔的围压加至所需围压值，并保持压力恒定；
S3：启动恒温箱，将温度设置为实验所需温度，预热装置各部位温度至恒定；
S4：关闭管线控制阀，打开气源阀，开启增压机调节压力，使管线和岩样内饱和标准混合气体，观察上游精细压力表和下游精细压力表，等待压力稳定；
S5：打开排气阀，调节下游调压控制阀，使岩样上下游压力具有稳定压差，记录上、下游精细压力表的值，分别为p1、p2；
S6：保持上游压力值和下游压力值恒定，每隔一段时间对岩样出口气体取样，取样完毕后关闭取样阀，开启取样腔室使混合气样进入气相色谱仪进行组分分析，记下此时出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2；
S7：关闭管线控制阀，打开取样阀和真空泵控制阀，利用真空泵对取样管线进行抽真空处理；
S8：判断出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2是否保持不变；若是，则进入步骤S9；若否，则返回S6；
S9：记录出口端的稳定摩尔百分数Y1、Y2；
S10：计算岩样渗透率。
优选地，S10包括以下步骤：
S101：假定一个岩样的渗透率值k0，然后进行基础参量的计算和记录，计算甲烷和乙烷气体在岩样中的Knudsen扩散系数，分别记为
Figure BDA0002124790460000041
和
Figure BDA0002124790460000042
其公式为
Figure BDA0002124790460000043
式中：
Figure BDA0002124790460000044
-气体组分1甲烷在组分2乙烷中的分子扩散系数，m2·s-1；
Figure BDA0002124790460000045
-气体组分1甲烷的Knudsen扩散系数，m2·s-1；k0-岩样的绝对渗透率， m2；
S102：计算甲烷和乙烷气体在岩样中的分子系数，分别记为D12 e和D21 e；计算岩样两端气体的摩尔百分数变化量，分别记为ΔX1和ΔX2；以及岩样两端的压差，记为Δp；其分子系数的计算公式为
Figure BDA0002124790460000046
式中，
Figure BDA0002124790460000047
-岩样的孔隙度；p-岩样的平均压力；T-系统温度；M-气体组分的相对分子质量，无量纲；R-理想气体常数，8.314472m3·Pa·K-1·mol-1；Ω-分子 Lannard-Jones势的积分，通过查表获得，无量纲；
S103：根据双组分烟道气流动模型，将计算出来的
Figure BDA0002124790460000048
D12 e和D21 e基础参数代入到公式中，联立两个方程求解得到甲烷和乙烷各自在岩样内的气体流通量N1、N2，其公式为
Figure BDA0002124790460000049
Figure BDA0002124790460000051
式中，ΔX1-组分1甲烷在入口端与出口端的摩尔分数之差；Δp-岩样入口端与出口端的压力差；N1-岩样内的组分1甲烷的气体流通量；X1-组分1甲烷在岩样入口端的摩尔分数；X2-组分2乙烷在岩样入口端的摩尔分数；L-岩样长度；μ- 气体黏度；
S104：根据公式分别计算甲烷和乙烷摩尔百分数Yi'，判断计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi两者相差是否较大，若是，则返回S101，若否，则进入S105；其摩尔百分数Yi'的计算公式为
Figure BDA0002124790460000052
式中，N1为甲烷的气体流通量，N2为甲烷的气体流通量；
S105：计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi满足精度要求时，停止迭代试算，此时的k0值为岩样的实际渗透率。
本发明致密岩心渗透率测量装置及测量方法的有益效果如下：
1.该装置不用对流量进行测量，整个实验过程中只需测量出口端的组分含量，并且组分含量可通过气相色谱自动测量，操作简单。
2.该测量方法避免了在利用稳态法测量气测渗透率时，流量计量不准确的问题，并且不用进行气体滑脱系数校正。
3.该发明利用烟道气模型，巧妙的将流量测量转化为组分的测量，将单纯的渗流计算转化为扩散-渗流方程的计算，考虑了Knudsen扩散和两组分的分子扩散，更符合实际的流动规律。
4.该发明在测量渗透率的同时，还获取了分子扩散系数和Knudsen扩散系数。
附图说明
图1为本发明致密岩心渗透率测量装置及测量方法的总结构图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种致密岩心渗透率测量装置，包括岩心夹持器10、标准气体混合物供应系统1、围压泵13、真空泵19、气相色谱仪16和恒温箱22；岩心夹持器10进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统1连接，岩心夹持器 10进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统1连接的管线上设有上游调压控制阀5和上游精细压力表6；
标准气体混合物供应系统1包括增压机4和标准气体混合物气源瓶2，增压机4通过管线与标准气体混合物气源瓶2连接，增压机4通过管线与标准气体混合物气源瓶2连接的管线上设有气源阀3；
岩心夹持器10的出气口端分别通过管线和多通接头与真空泵19、取样腔室 17和大气连通，取样腔室17和气相色谱仪16通过管线连接，岩心夹持器10的出气口端分别通过管线和多通接头与真空泵19、取样腔室17和大气连通的管线上设有下游调压阀11和下游精细压力表12；岩心夹持器10的出气口端通过管线和多通接头与大气连通的管线上设有排气阀23，岩心夹持器10的出气口端通过管线、多通接头与真空取样腔室17连通的管线上依次设有管线控制阀21和取样阀18，岩心夹持器10的出气口端通过管线和多通接头与真空泵19连通的管道上依次设置有管线控制阀21和真空泵控制阀20；
岩心夹持器10包括岩样腔室9、围压腔8和缓冲扩散腔7；岩样腔室9位于夹持器中心位置，岩样腔室9的两侧均设有用于使气流平稳缓冲扩散腔7，围压腔8通过管线与围压泵13连接；围压腔8通过管线与围压泵13连接的管线上依次设有围压泵控制阀15和压力表14，岩心夹持器10、取样腔室17和气相色谱仪16均放置于恒温箱22中。
本实施方案的标准气体混合物气源瓶2内充有摩尔分数为80％的甲烷和摩尔分数为20％的乙烷两组分的标准混合气体，标准气体混合物气源瓶2的最高配置压力低于混合物露点压力，标准气体混合物气源瓶2的气瓶口设有气源阀3。
本实施方案的精细压力表6和下游精细压力表12的量程均为0～1MPa，精细压力表6和下游精细压力表12的量程均为0～1MPa的精度均为0.25％；气相色谱仪16为自动进气检测，气相色谱仪16的FID精度0.001％。
一种致密岩心渗透率测量装置的测量致密岩心渗透率的方法，包括以下步骤：
S1：将岩心长度为L的待测岩样放入岩样腔室，利用真空泵将岩样和装置内的气体抽真空；
S2：开启围压泵，将围压腔的围压加至所需围压值，并保持压力恒定；
S3：启动恒温箱，将温度设置为实验所需温度，预热装置各部位温度至恒定；
S4：关闭管线控制阀，打开气源阀，开启增压机调节压力，使管线和岩样内饱和标准混合气体，观察上游精细压力表和下游精细压力表，等待压力稳定；
S5：打开排气阀，调节下游调压控制阀，使岩样上下游压力具有稳定压差，记录上、下游精细压力表的值，分别为p1、p2；
S6：保持上游压力值和下游压力值恒定，每隔一段时间对岩样出口气体取样，取样完毕后关闭取样阀，开启取样腔室使混合气样进入气相色谱仪进行组分分析，记下此时出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2；
S7：关闭管线控制阀，打开取样阀和真空泵控制阀，利用真空泵对取样管线进行抽真空处理；
S8：判断出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2是否保持不变；若是，则进入步骤S9；若否，则返回S6；
S9：记录出口端的稳定摩尔百分数Y1、Y2；
S10：计算岩样渗透率。
本实施方案的S10包括以下步骤：
S101：假定一个岩样的渗透率值k0，然后进行基础参量的计算和记录，计算甲烷和乙烷气体在岩样中的Knudsen扩散系数，分别记为
Figure BDA0002124790460000081
和
Figure BDA0002124790460000082
其公式为
Figure BDA0002124790460000083
式中：
Figure BDA0002124790460000084
-气体组分1甲烷在组分2乙烷中的分子扩散系数，m2·s-1；
Figure BDA0002124790460000085
-气体组分1甲烷的Knudsen扩散系数，m2·s-1；k0-岩样的绝对渗透率， m2；
S102：计算甲烷和乙烷气体在岩样中的分子系数，分别记为D12 e和D21 e；计算岩样两端气体的摩尔百分数变化量，分别记为ΔX1和ΔX2；以及岩样两端的压差，记为Δp；其分子系数的计算公式为
Figure BDA0002124790460000086
式中，
Figure BDA0002124790460000087
-岩样的孔隙度；p-岩样的平均压力；T-系统温度；M-气体组分的相对分子质量，无量纲；R-理想气体常数，8.314472m3·Pa·K-1·mol-1；Ω-分子 Lannard-Jones势的积分，通过查表获得，无量纲；
S103：根据双组分烟道气流动模型，将计算出来的
Figure BDA0002124790460000088
D12 e和D21 e基础参数代入到公式中，联立两个方程求解得到甲烷和乙烷各自在岩样内的气体流通量N1、N2，其公式为，
Figure BDA0002124790460000091
式中，ΔX1-组分1甲烷在入口端与出口端的摩尔分数之差；Δp-岩样入口端与出口端的压力差；N1-岩样内的组分1甲烷的气体流通量；X1-组分1甲烷在岩样入口端的摩尔分数；X2-组分2乙烷在岩样入口端的摩尔分数；L-岩样长度；μ- 气体黏度；
S104：根据公式分别计算甲烷和乙烷摩尔百分数Yi'，判断计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi两者相差是否较大，若是，则返回S101，若否，则进入S105；其摩尔百分数Yi'的计算公式为
Figure BDA0002124790460000092
式中，N1为甲烷的气体流通量，N2为甲烷的气体流通量；
S105：计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi满足精度要求时，停止迭代试算，此时的k0值为岩样的实际渗透率。
本实施方案在实施时，利用致密岩心渗透率测量装置及测量方法，详细说明如下：
步骤一：将岩心长度为5cm直径为2.5cm的待测岩样放入岩样腔室9，连接好岩心夹持器，关闭排气阀23、气源阀3，打开其余各个控制阀，启动真空泵19将岩样和装置内的气体抽真空。
步骤二：打开围压阀15，开启围压泵13，调节压力表14，将围压腔8的围压加至10MPa，并保持压力恒定。
步骤三：启动恒温箱22，将温度设置为气藏目的层温度60℃，预热装置各部位温度至恒定。
步骤四：关闭管线控制阀21，打开气源阀3，开启增压机4调节压力至7MPa，使管线和岩样内饱和标准混合气体(饱和时间不少于5min)，观察上、下游精细压力表6、12，等待压力稳定。
步骤五：打开排气阀23，调节下游调压控制阀11，使岩样上下游压差为20psi(0.1379MPa)，记录上、下游精细压力表的值，分别为p1、p2。
步骤六：保持上下游压力值恒定，每隔一段时间开启管线控制阀21、取样阀18，进行出口气体取样，取样完毕后关闭取样阀18，开启取样腔室17使混合气样进入气相色谱仪16进行组分分析，记下此时出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2。
步骤七：关闭管线控制阀21，打开取样阀18、真空泵控制阀20，利用真空泵19对取样管线进行抽真空处理。重复步骤(6)、(7)直至甲烷乙烷各自的摩尔百分数不再变化，记录所测量得到的岩样出口端的稳定摩尔百分数Y1＝83％、 Y2＝17％。
步骤八：岩样渗透率的迭代计算，该过程可通过编写程序进行，具体计算步骤如下：
a.首先，假定一个岩样的渗透率值k0＝2×10-4mD，然后进行基础参量的计算和记录，通过式(1)计算甲烷和乙烷气体在岩样中的Knudsen扩散系数，分别为Dk1 *和Dk2 *；通过式(2)计算甲烷和乙烷气体在岩样中的分子系数，分别记为D12 e和D21 e；计算岩样两端气体的摩尔百分数变化量，分别记为ΔX1和ΔX2；以及岩样两端的压差，记为Δp。
Figure BDA0002124790460000101
Figure BDA0002124790460000111
式中：
Figure BDA0002124790460000112
—甲烷在乙烷中的分子扩散系数，m2·s-1；
Figure BDA0002124790460000113
—甲烷的Knudsen扩散系数，m2·s-1；
k0—岩样的绝对渗透率，m2；
Figure BDA0002124790460000114
—岩样的孔隙度；
p—岩样的平均压力，Pa；
T—系统温度，K；
M—气体组分的相对分子质量，无量纲；
R—理想气体常数，8.314472m3·Pa·K-1·mol-1；
Ω—分子Lannard-Jones势的积分，通过查表获得，无量纲；
b.根据双组分烟道气流动模型，式(3)、(4)。将上步所计算的基础参数代入到式(3)、(4)中，联立两个方程求解得到甲烷和乙烷各自在岩样内的气体流通量为N1、N2。
Figure BDA0002124790460000115
Figure BDA0002124790460000116
式中：ΔX1—甲烷组分在入口端与出口端的摩尔分数之差；
Δp—岩样入口端与出口端的压力差，Pa；
N1—岩样内甲烷的气体流通量，mol·m-2·s-1；
X1—甲烷在岩样入口端的摩尔分数；
X2—乙烷在岩样入口端的摩尔分数；
L—岩样长度，m；
μ—气体黏度，Pa·s。
c.根据式(5)分别计算甲烷和乙烷摩尔百分数Y1'＝82.4％，Y2'＝17.6％，将计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi进行对比，发现甲烷的摩尔百分数计算值大于实测值，Y1'＞Y1，说明假定的渗透率k0＝2×10-4mD偏高，返回步骤a，重新设定一个更低的渗透率k0值，重复步骤a～c；当两者满足精度要求时，即可停止迭代试算，当k0＝1.5×10-4mD时满足要求，该k0值即为岩样的实际渗透率。
Figure BDA0002124790460000121
。

Claims (2)

1.一种致密岩心渗透率测量装置，其特征在于，包括岩心夹持器(10)、标准气体混合物供应系统(1)、围压泵(13)、真空泵(19)、气相色谱仪(16)和恒温箱(22)；所述岩心夹持器(10)进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统(1)连接，所述岩心夹持器(10)进气口端通过管线与标准气体混合物供应系统(1)连接的管线上设有上游调压控制阀(5)和上游精细压力表(6)；
所述标准气体混合物供应系统(1)包括增压机(4)和标准气体混合物气源瓶(2)，所述增压机(4)通过管线与标准气体混合物气源瓶(2)连接，所述增压机(4)通过管线与标准气体混合物气源瓶(2)连接的管线上设有气源阀(3)；
所述岩心夹持器(10)的出气口端分别通过管线和多通接头与真空泵(19)、取样腔室(17)和大气连通，所述取样腔室(17)和气相色谱仪(16)通过管线连接，所述岩心夹持器(10)的出气口端分别通过管线和多通接头与真空泵(19)、取样腔室(17)和大气连通的管线上设有下游调压阀(11)和下游精细压力表(12)；所述岩心夹持器(10)的出气口端通过管线和多通接头与大气连通的管线上设有排气阀(23)，所述岩心夹持器(10)的出气口端通过管线、多通接头与真空取样腔室(17)连通的管线上依次设有管线控制阀(21)和取样阀(18)，所述岩心夹持器(10)的出气口端通过管线和多通接头与真空泵(19)连通的管道上依次设置有管线控制阀(21)和真空泵控制阀(20)；
所述岩心夹持器(10)包括岩样腔室(9)、围压腔(8)和缓冲扩散腔(7)；所述岩样腔室(9)位于夹持器中心位置，所述岩样腔室(9)的两侧均设有用于使气流平稳缓冲扩散腔(7)，所述围压腔(8)通过管线与围压泵(13)连接；所述围压腔(8)通过管线与围压泵(13)连接的管线上依次设有围压泵控制阀(15)和压力表(14)，所述岩心夹持器(10)、取样腔室(17)和气相色谱仪(16)均放置于恒温箱(22)中；
所述标准气体混合物气源瓶(2)内充有摩尔分数为80％的甲烷和摩尔分数为20％的乙烷两组分的标准混合气体，所述标准气体混合物气源瓶(2)的最高配置压力低于混合物露点压力，所述标准气体混合物气源瓶(2)的气瓶口设有气源阀(3)；
所述精细压力表(6)和下游精细压力表(12)的量程均为0～1MPa，所述精细压力表(6)和下游精细压力表(12)的量程均为0～1MPa的精度均为0.25％；所述气相色谱仪(16)为自动进气检测，所述气相色谱仪(16)的FID精度0.001％。
2.一种致密岩心渗透率测量装置的测量致密岩心渗透率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将岩心长度为L的待测岩样放入岩样腔室，利用真空泵将岩样和装置内的气体抽真空；
S2：开启围压泵，将围压腔的围压加至所需围压值，并保持压力恒定；
S3：启动恒温箱，将温度设置为实验所需温度，预热装置各部位温度至恒定；
S4：关闭管线控制阀，打开气源阀，开启增压机调节压力，使管线和岩样内饱和标准混合气体，观察上游精细压力表和下游精细压力表，等待压力稳定；
S5：打开排气阀，调节下游调压控制阀，使岩样上下游压力具有稳定压差，记录上游精细压力表、下游精细压力表的值，分别为p1、p2；
S6：保持上游压力值和下游压力值恒定，每隔一段时间对岩样出口气体取样，取样完毕后关闭取样阀，开启取样腔室使混合气样进入气相色谱仪进行组分分析，记下此时出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2；
S7：关闭管线控制阀，打开取样阀和真空泵控制阀，利用真空泵对取样管线进行抽真空处理；
S8：判断出口端甲烷和乙烷各自的摩尔百分数Y1、Y2是否保持不变；若是，则进入步骤S9；若否，则返回S6；
S9：记录出口端的稳定摩尔百分数Y1、Y2；
S10：计算岩样渗透率；
所述S10包括以下步骤：
S101：假定一个岩样的渗透率值k0，然后进行基础参量的计算和记录，计算甲烷和乙烷气体在岩样中的Knudsen扩散系数，分别记为
Figure FDA0002920475990000031
和
Figure FDA0002920475990000032
其公式为
Figure FDA0002920475990000033
式中：
Figure FDA0002920475990000034
表示气体在岩样中的Knudsen扩散系数；
Figure FDA0002920475990000035
-气体组分1甲烷的Knudsen扩散系数；k0-岩样的渗透率值；
S102：计算甲烷和乙烷气体在岩样中的分子系数，分别记为D12 e和D21 e；计算岩样两端气体的摩尔百分数变化量，分别记为ΔX1和ΔX2；以及岩样两端的压差，记为Δp；其分子系数的计算公式为
Figure FDA0002920475990000036
式中，
Figure FDA0002920475990000037
-气体组分1甲烷在组分2乙烷中的分子扩散系数；
Figure FDA0002920475990000038
-岩样的孔隙度；p-岩样的平均压力；T-系统温度；M-气体组分的相对分子质量，无量纲；M1-组分1甲烷气体组分的相对分子质量；M2-组分2乙烷气体组分的相对分子质量；R-理想气体常数，8.314472m3·Pa·K-1·mol-1；Ω-分子Lannard-Jones势的积分，通过查表获得，无量纲；
S103：根据双组分烟道气流动模型，将计算出来的
Figure FDA0002920475990000039
D12 e和D21 e基础参数代入到公式中，联立两个方程求解得到甲烷和乙烷各自在岩样内的气体流通量N1、N2，其公式为
Figure FDA0002920475990000041
式中，ΔX1-组分1甲烷在入口端与出口端的摩尔分数之差；Δp-岩样入口端与出口端的压力差；N1-岩样内的组分1甲烷的气体流通量；X1-组分1甲烷在岩样入口端的摩尔分数；X2-组分2乙烷在岩样入口端的摩尔分数；L-岩样长度；μ-气体黏度；
S104：根据公式分别计算甲烷和乙烷摩尔百分数Yi'，判断计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi两者相差是否较大，若是，则返回S101，若否，则进入S105；其摩尔百分数Yi'的计算公式为
Figure FDA0002920475990000042
式中，N1为甲烷的气体流通量，N2为甲烷的气体流通量；
S105：计算得到的摩尔百分数Yi'与实测的摩尔百分数Yi满足精度要求时，停止迭代试算，此时的k0值为岩样的实际渗透率。
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