根據氣體在濃度梯度下自由擴散通過巖樣的原理，在巖樣兩端的擴散室內，壹端充入烴類氣體，另壹端充入氮氣。在恒溫恒壓條件下，各組分氣體的濃度隨時間變化。烴類氣體在巖樣中的擴散系數可以通過測量不同時間兩個擴散室中各組分氣體的濃度來獲得。
儀器和設備
巖石基質孔隙中烴類氣體擴散系數測量裝置見裝置示意圖72.5438+0，包括:
巖心夾持器的兩個塞子上分別有壹個20 ~ 40 cm3容器的空腔，直接向巖樣敞開，稱為擴散室。
熱箱(150±0.5)℃。
壓力表1.0MPa，精度0.4。
差壓傳感器為20kPa，精度為0.01kPa。
圖72.21巖石中烴類氣體擴散系數測量裝置示意圖
氣相色譜儀。
高壓計量泵的公稱壓力大於10MPa。
真空泵的真空度小於6×10-2Pa。
試劑和材料
甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的純度大於99.9%。
天然氣。
氮氣純度大於98.0%。
環氧樹脂可耐高溫150 ~ 200℃。
氯化鈉。
無水氯化鈣
氯化鎂六水合物。
巖石樣品制備
1)幹樣品的制備。巖樣制備、油洗和幹燥(見SY/T 5336-88中4.3.2、4.5和4.6)。根據垂直滲透率分析的要求鉆取巖樣，長度為0.5 ~ 2.5厘米。易分散於水中、難以鉆取的泥質巖樣，可用手工制成小直徑柱狀或方形巖樣，然後用環氧樹脂膠結在金屬套管內，室溫下老化12h以上。
2)飽和水巖石樣品的制備。按照SY/T 5336-88中6.1.2的要求對制備好的幹樣品進行飽和，模擬地層水。模擬地層水應根據地層水數據進行配制。當沒有地層水數據時，可以使用標準鹽水(每升水中含70g氯化鈉、6g無水氯化鈣和4g六水氯化鎂)代替。
分析方法
將巖樣裝入巖心夾持器，並將圍壓提高到3MPa以上。根據成型溫度高設定培養箱的試驗溫度，保持恒定2 ~ 2.5h測定烴類氣體在幹燥樣品中的擴散系數時，開啟真空泵，對巖心夾持器及相應管道1 ~ 1.5h抽真空；測量飽和水和巖石樣品時不要暫停。氮氣和烴類氣體分別通入兩個擴散室，兩個擴散壓力同步升至0.65438±0 MPa；當壓差小於0.1kPa時，斷開氣源。測定幹燥樣品中烴類氣體的擴散系數時，應每隔0.5 ~ 6h取樣壹次；測定飽和水巖樣時，每隔2 ~ 12h取壹次氣，按GB10410.2取樣分析。每個巖石樣品應至少測試12h，每端至少取5個氣體樣品。將培養箱的溫度降至室溫，放出兩個擴散室內的氣體，結束測試。
數據整理
根據GB10410.2，計算兩個擴散室內各組分氣體的濃度。
根據菲克第二定律計算烴類氣體在巖樣中的擴散系數；
《巖石礦物分析》第四冊資源與環境調查分析技術
其中包括:
《巖石礦物分析》第四冊資源與環境調查分析技術
根據公式(72.119):
《巖石礦物分析》第四冊資源與環境調查分析技術
ln(δф0/δфI)與ti成線性關系，斜率S由最小二乘擬合得到。根據s，可以得到烴類氣體在巖樣中的擴散系數:
《巖石礦物分析》第四冊資源與環境調查分析技術
式中:d為烴類氣體在巖樣中的擴散系數，cm2s-1；δф0為初始時刻兩個擴散室內烴類氣體的濃度差，%;δфI為I時刻兩個擴散室內烴類氣體的濃度差，%;Ti是I時間，s；T0是初始時間，s；фI 1為第I時刻烴類擴散室內烴類氣體的濃度，%;фI2為第I時刻氮氣擴散室內烴類氣體的濃度，%;a為巖樣的橫截面積，cm2l是巖樣的長度，cm；V1，V2分別為烴類擴散室和氮氣擴散室的體積，cm3e是中間變量，cm-2；s是斜率，s-1。