一种原油-二氧化碳-水混合体系相态平衡闪蒸计算方法技术

本发明专利技术公开了一种原油

【技术实现步骤摘要】
一种原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法


[0001]本专利技术属于油气田开发领域，具体涉及一种原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法。

技术介绍

[0002]对于原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系，在油藏条件下，一般会形成气
‑
液
‑
水三相平衡；如果水相中只有水组分，这种闪蒸计算叫自由水气
‑
液
‑
水闪蒸；如果水相中只有水组分和二氧化碳组分，这种闪蒸计算叫修正自由水气
‑
液
‑
水闪蒸；如果水相中包含所有的组分，即原油中的烃类组分、二氧化碳组分和水组分，这种闪蒸计算叫全三相气
‑
液
‑
水闪蒸。在低温条件下，大量的二氧化碳会形成二氧化碳富集相，该二氧化碳富集相可以溶解较多的重烃组分，再考虑水相的存在，则可以形成气
‑
液
‑
二氧化碳富集相
‑
水四相平衡，这种闪蒸计算叫全四相气
‑
液
‑
二氧化碳富集相
‑
水闪蒸。
[0003]已有的多相闪蒸计算方法在处理自由水气
‑
液
‑
水闪蒸、修正自由水气
‑
液
‑
水闪蒸、全三相气
‑
液
‑
水闪蒸和全四相气
‑
液
‑
二氧化碳富集相
‑
水闪蒸时建立的数学模型区别较大，需要分别设计专门的算法来处理这些数学模型，并且在牛顿迭代过程中需要满足严苛的约束方程。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法，通过定义一个Ym函数，使原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系的不同类型的闪蒸计算具有了相似的数学表达式，从而为原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系提供了一种通用的相态平衡闪蒸计算新方法，并且该方法实现起来也非常容易。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、获取实际原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系的物性参数，给定温度、压力下的初始平衡系数，以及流体各组分的摩尔分数；
[0008]步骤2、基于Ym函数利用牛顿拉夫逊方法求解定平衡系数闪蒸计算方程得到各相中各组分的摩尔分数；
[0009]步骤3、计算逸度系数，更新相平衡系数；
[0010]步骤4、计算误差，如果误差小于给定值，计算完成，得到最终的各相各组分的摩尔分数；否则，重复步骤2
‑
步骤4。
[0011]进一步地，步骤1中，物性参数包括各个组分的临界压力、临界温度、偏心因子以及组分间的二元交互系数；给定流体各组分的摩尔分数、温度和压力，指定参考相，给出指定温度压力下非参考相的初始平衡系数。
[0012]进一步地，步骤2的具体过程如下：
[0013]步骤2.1、建立混合体系的物质平衡方程，多相多组分平衡系统的物质平衡方程
为：
[0014][0015]式中，z
i
为混合体系中组分i的摩尔分数；n
j
为j相的相摩尔分数；x
i,j
为j相中组分i的摩尔分数；Nc为组分的数目；Np为相数目；
[0016]步骤2.2、用Ym函数定义参考相jr的各组分摩尔分数，Ym的表达式为：
[0017][0018]式中，x为Ym函数的自变量；
[0019]将参考相jr各组分摩尔分数x
i,jr
定义为：
[0020]x
i,jr
＝Ym(ymx
i,jr
)(3)
[0021]式中，x
i,jr
为参考相jr各组分的摩尔分数；ymx
i,jr
为与x
i,jr
对应的Ym函数自变量；
[0022]步骤2.3、用Ym函数定义非参考相的相摩尔分数，并给定松弛因子α的大小，非参考相的相摩尔分数n
j
定义为：
[0023]n
j
＝(1+2α)Ym(ymn
j
)
‑
α(4)
[0024]式中，ymn
j
为与n
j
对应的Ym函数自变量；
[0025]步骤2.4、根据平衡系数的定义，将物质平衡方程变换为定平衡系数闪蒸计算方程；定平衡系数闪蒸计算方程为：
[0026][0027]式中，K
i,j
分别为j相相对参考相jr相的组分i的平衡系数；
[0028]步骤2.5、计算参考相jr各组分摩尔数x
i,jr
和非参考相相分数n
j
对应的Ym函数的自变量的初始值；计算x
i,jr
对应Ym函数自变量ymx
i,jr
初始值的公式为：
[0029][0030]式中，_Ym为Ym函数在[0,1]区间的反函数；
[0031]计算n
j
对应的Ym函数自变量ymn
j
初始值的公式为：
[0032][0033]步骤2.6、根据定平衡系数闪蒸计算方程，推导定平衡系数闪蒸计算方程的误差方程，计算雅克比矩阵和误差矩阵；
[0034]误差方程为：
[0035][0036]计算雅克比矩阵的公式为：
[0037][0038]计算误差矩阵的公式为：
[0039][0040]步骤2.7、计算ymx
i,jr
和ymn
j
的增量，计算第l步迭代增量的公式为：
[0041][0042]步骤2.8、更新ymx
i,jr
和ymn
j
的值，更新公式为：
[0043][0044][0045]步骤2.9、计算误差err
l
＝||Δe
l
||2，如果小于1E
‑
10，则牛顿
‑
拉夫逊迭代完成，得到ymx
i,jr
和ymn
j
；否则，重复步骤2.6
‑
步骤2.9；
[0046]步骤2.10、根据公式(3)和(4)计算参考相各组分的摩尔分数x
i,jr
和非参考相的相摩尔分数n
j
。
[0047]进一步地，步骤3的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取实际原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系的物性参数，给定温度、压力下的初始平衡系数，以及流体各组分的摩尔分数；步骤2、基于Ym函数利用牛顿拉夫逊方法求解定平衡系数闪蒸计算方程得到各相中各组分的摩尔分数；步骤3、计算逸度系数，更新相平衡系数；步骤4、计算误差，如果误差小于给定值，计算完成，得到最终的各相各组分的摩尔分数；否则，重复步骤2
‑
步骤4。2.根据权利要求1所述的原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法，其特征在于，所述步骤1中，物性参数包括各个组分的临界压力、临界温度、偏心因子以及组分间的二元交互系数；给定流体各组分的摩尔分数、温度和压力，指定参考相，给出指定温度压力下非参考相的初始平衡系数。3.根据权利要求1所述的原油
‑
二氧化碳
‑
水混合体系相态平衡闪蒸计算方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：步骤2.1、建立混合体系的物质平衡方程，多相多组分平衡系统的物质平衡方程为：式中，z
i
为混合体系中组分i的摩尔分数；n
j
为j相的相摩尔分数；x
i,j
为j相中组分i的摩尔分数；Nc为组分的数目；Np为相数目；步骤2.2、用Ym函数定义参考相jr的各组分摩尔分数，Ym的表达式为：式中，x为Ym函数的自变量；将参考相jr各组分摩尔分数x
i,jr
定义为：x
i,jr
＝Ym(ymx
i,jr
)(3)式中，x
i,jr
为参考相jr各组分的摩尔分数；ymx
i,jr
为与x
i,jr
对应的Ym函数自变量；步骤2.3、用Ym函数定义非参考相的相摩尔分数，并给定松弛因子α的大小，非参考相的相摩尔分数n
j
定义为：n
j
＝(1+2α)Ym(ymn
j
)
‑
α(4)式中，ymn
j
为与n
j
对应的Ym函数自变量；步骤2.4、根据平衡系数的定义，将物质平衡方程变换为定平衡系数闪蒸计算方程；定平衡系数闪蒸计算方程为：
式中，K
i,j
分别为j相相对参考相jr相的组分i的平衡系数；步骤2.5、计算参考相jr各组分摩尔数x
i,jr
和非参考相相分数n
j
对应的Ym函数的自变量的初始值；计算x
i,jr
对应Ym函数自变量ymx
i,jr
初始值的公式为：式中，_Ym为Ym函数在[0,1]区间的反函数；计算n
j
对应的Ym函数自变量ymn
j
初始值的公式为：步骤2.6、根据定平衡系数闪蒸计算方程，推导定平衡系数闪蒸计算方程的误差方程，计算雅克比矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁彬，黄刚，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：