[发明专利]蜡分子有效扩散系数的确定方法及计算机设备

权利要求书

1.一种蜡分子有效扩散系数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立蜡分子在蜡沉积物中有效扩散系数的计算模型；

S2：通过显微观测装置获取不同温度下蜡沉积物样品的多张蜡晶微观图像；

S3：对每张所述蜡晶微观图像进行图像预处理，结合预处理后的所述蜡晶微观图像，采用步骤S1的所述计算模型计算每张所述蜡晶微观图像中蜡分子在所述蜡沉积物样品中的有效扩散系数；

S4：将每张所述蜡晶微观图像中蜡分子在所述蜡沉积物样品中的有效扩散系数进行拟合，获取拟合得到的蜡分子在蜡沉积物中的有效扩散系数与蜡分子在原油中扩散系数的比值随固相蜡晶颗粒浓度的变化关系。

2.如权利要求1所述的蜡分子有效扩散系数的确定方法，其特征在于，在所述步骤S1中，建立蜡分子在蜡沉积物中有效扩散系数的计算模型，具体包括以下步骤：

S11：在蜡沉积物中任一处获取一微小单元，所述微小单元是由左边界线、右边界线、上边界线、下边界线围成的矩形区域，设所述矩形区域的长度为L，宽度为W，所述微小单元的中心处具有蜡晶颗粒；

S12：计算所述微小单元的蜡分子浓度值；

S13：根据所述浓度值获取所述微小单元的上边界线处的浓度值C_S，以及所述微小单元的下边界线处的浓度值C_X；

S14：根据所述上边界线处的浓度值C_S以及所述下边界线处的浓度值C_X，基于平衡状态下，获取所述微小单元的蜡分子在无所述蜡晶颗粒区域时所述蜡分子的扩散质量通量J，以及所述微小单元的蜡分子在所述蜡晶颗粒区域时所述蜡分子的扩散质量通量J*；

S15：根据在无所述蜡晶颗粒区域时所述蜡分子的扩散质量通量J以及在所述蜡晶颗粒区域时所述蜡分子的扩散质量通量J*，获取蜡分子在蜡沉积物中有效扩散系数D_e与蜡分子在原油中扩散系数D_wo的计算公式：

3.如权利要求2所述的蜡分子有效扩散系数的确定方法，其特征在于，在步骤S12中，所述微小单元的蜡分子浓度值的控制方程满足Fick扩散定律，所述控制方程为：

其中，C为蜡分子的浓度，wt％；t为时间，s；D为蜡分子的扩散系数，m²/s；为拉普拉斯算子，拉普拉斯算子计算公式为：

基于格子玻尔兹曼方法计算所述微小单元的蜡分子浓度值，计算公式为：

其中，是t时刻位置处蜡分子浓度的分布函数，i＝1～4；蜡分子的浓度为平衡态分布函数，其中w_i＝0.25(i＝1～4)，为离散速度，定义：

4.如权利要求3所述的蜡分子有效扩散系数的确定方法，其特征在于，在步骤S13中，当t＝0时，获取所述微小单元任意一处的浓度值C＝C_l，即所述上边界线处的浓度值C_S＝C_l；

当t＝1时，所述下边界线处的浓度值C_X由C_l转变为C_h，即所述下边界线处的浓度值C_X＝C_h。

5.如权利要求4所述的蜡分子有效扩散系数的确定方法，其特征在于，在步骤S14中，获取所述微小单元的蜡分子在无所述蜡晶颗粒区域时，所述蜡分子的扩散质量通量J的计算公式为：

所述微小单元的蜡分子在所述蜡晶颗粒区域时，所述蜡分子的扩散质量通量J*的计算公式为：

其中，当所述微小单元的x处有蜡晶颗粒时，蜡分子的扩散系数D_x＝0，当所述微小单元无蜡晶颗粒时，蜡分子的扩散系数D_x＝D，为存在蜡晶颗粒位置处蜡分子的浓度梯度，y_c为所述微小单元内的任意值。

6.如权利要求5所述的蜡分子有效扩散系数的确定方法，其特征在于，在相同的扩散面积和浓度梯度条件下，若所述微小单元中有蜡晶颗粒，则所述蜡分子的扩散质量通量降低，所述蜡分子的扩散质量通量J*J。