PVT 实验数据拟合 · pvteos

思路对标 PVTsim(Calsep)的 PVT Simulation 模块 —— 由流体组成出发,用 SRK / PR 立方型状态方程(含 Peneloux 体积平移)直接模拟饱和压力、恒质膨胀与 P-T 相图。注意:未经实验数据回归拟合的 EOS 预测存在不确定性,结果仅供方案筛选参考。

① 流体摩尔组成(mol%)

两列均可编辑;从 Excel 复制「组分名 + mol%」两列后在表格任意单元格粘贴,自动按名称对应填数(支持 CH4、C2H6、异丁烷、氮气等别名);只复制一列数值则按行顺序填充。组成自动归一化。
▶ 黑油 Demo(泡点型) ▶ 凝析气 Demo(露点型) 清空
组分mol%
组分mol%

② 模型与条件

方法说明与文献
· 状态方程:Soave-Redlich-Kwong (Soave, 1972, Chem. Eng. Sci. 27, 1197) 与 Peng-Robinson (Peng & Robinson, 1976, Ind. Eng. Chem. Fundam. 15, 59);α 函数采用 Soave 形式(PR 用 0.37464+1.54226ω−0.26992ω²)。
· 体积平移(密度校正):Péneloux-Rauzy-Frèze (1982, Fluid Phase Equilib. 8, 7);平移参数 c/b 取文献常用量级(C1~C6 文献值,C7~C12 类烷烃拟组分推荐值),PR 约为 SRK 的 0.7 倍。
· 相平衡:PT 闪蒸采用 Wilson (1969, SPE 2693) K 值初值 + Rachford-Rice 方程 + Successive Substitution 迭代,以 Gibbs 自由能最小化仲裁单/两相(Michelsen, 1985, Fluid Phase Equilib. 9, 1 的稳定性思想)。
· 饱和压力:沿压力升序闪蒸扫描两相区间 —— 低压单相气进入两相区的边界为露点,两相区顶界为泡点;流体类型(黑油型/凝析气型)自动判别。
· P-T 相图:沿泡点线(温度升序)与露点线(温度降序)逐点延拓,上一点作热启动;临界点为近似值(包络线特征点),临界区自动停止。
· C7~C12 按正构烷烃类拟组分处理(Tc/Pc/ω 取烷烃值);二元交互参数 kij 仅对 CO₂/N₂-烃类取文献常用值,其余为 0。未做实验回归拟合 —— 与商业软件(PVTsim 等)经回归后的结果会有差异,工程应用请以实验实测为准。
· CVD 定容衰竭(凝析气藏,Amyx/Bass/Whiting《Petroleum Reservoir Engineering》; McCain《The Properties of Petroleum Fluids》; Danesh《PVT and Phase Behaviour of Petroleum Reservoir Fluids》):以 1 mol 原始流体、定容 PVT 电池为基准。首点(上露点上方单相)由 Z 因子定出电池体积 Vcell = ZRT/P;逐级降压时两相混合物体积 vmix(P) 由闪蒸 (β, Zg, Zl) 计算,恒容约束给出剩余摩尔数 nk+1 = Vcell/vmix,放出的平衡气摩尔数 dn = nk − nk+1;剩余流体组成按物质平衡递推 zk+1 = (nkzk − dn·yk)/nk+1 并归一。输出反凝析液量 (1−β)Zl/vmix、气相 Z、相对体积 vmix/vdew 与累计产出气组成。反凝析窗口由相图两相区间确定:上露点(降压进入两相)为 CVD 饱和压力,下露点以下回到单相气。
· DL 差异脱气(黑油,同上文献):泡点以上单相,逐级降压放气并移除平衡气,剩余油组成按 zk+1 = (nkzk − dn·yk)/nk+1 递推至标准罐存条件 (0.101325 MPa, 20 °C)。以最终残余罐存油为基准定义行业惯例体积系数:Bo(P) = 该压力下剩余液体积 / 残余油标况体积;Rs(P) = 尚溶解于油中的气(泡点到罐存累计总放气量减去 P 之前已放出的部分)之标况体积 / 残余油标况体积。因此 Rs 从泡点 Rsi 单调降至罐存 ~0,Bo 单调降至 ~1。可选单级分离器校正:各级放出气在分离器条件再闪蒸,气相计入产出气、凝析液回加进油罐油基准。注意 Rs/Bo 数值依赖降压压力序列(步长不同则各级组成递推路径不同),属 DL 实验定义使然,非模型缺陷;回归时实验与模拟采用同一压力点序列。
· 分离器试验 Separator Test(McCain; Danesh):地层饱和油(T_res, P_b)依次经 n 级分离器(各级 P/T 给定),每级 PT 闪蒸后平衡气全部移出(组成 y_k)、液相进下一级;末级液相进油罐(20 °C / 0.101325 MPa)。逐级物料平衡:ng,k = βk·nk−1,nl,k = (1−βk)·nk−1。总气油比 GORtotal = ΣVg,std/V油罐油,std;油罐油体积系数 Bob = v(Pb 泡点油摩尔体积)/V油罐油,std;黑油 PVT 报告惯例 Rssb = GORtotal。DL 的分离器校正即各级放出气走同一套级联(单级或多级串联)。
· 凝析气分离流程(v1.9.0):进料为露点型井流物时自动判别(饱和压力扫描:低压单相气首个相边界为露点)。井流物(T_res, P_dew 以上单相气)逐级冷却/降压闪蒸,平衡气进下一级、凝析液逐级分出累计;液烃回收率 = 累计凝析液标况体积 / 井流气标况体积(m³ 液体 / MM m³ 气,亦给 mol%),干气回收率 = 末级出口气摩尔数 / 进料摩尔数。级联推荐逐级冷却(高压级温度较高、低压级深冷),以保证凝析液逐级稳定分出。 · 黏度模型:Lohrenz-Bray-Clark (1964, JPT 16(10), 1171) 对应状态原理关联 [(μ−μ*)·ξ + 10⁻⁴]^¼ = a₁ + a₂ρr + a₃ρr² + a₄ρr³ + a₅ρr⁴(a = 0.10230, 0.023364, 0.058533, −0.040758, 0.0093324),密度 ρr 取自调好 kij/体积平移后的 EOS 气液两相密度(LBC 的标准用法);ξ 与假临界性质按 Kay 摩尔平均,组分临界体积由 Lee-Kesler Zc = 0.291−0.08ω 估算;低压黏度 μ* 的纯组分由 Chung et al. (1988) 关联计算、混合物按 Herning-Zipperer (1936) 混合。适用性:黑油与天然气工程精度良好;重质纯组分(如正癸烷误差可达数倍)与近临界区偏差大,属 LBC 体系内禀局限。黏度不属 EOS 相平衡,回归不拟合黏度(回归仍只调 kij 与体积平移)。
· 实验回归:只调整两类物理意义明确的参数 —— 甲烷–C7+ 二元交互系数 kij 与 C7+ 体积平移缩放;状态方程形式、α 函数、闪蒸与物质平衡方程均保持不变,不采用经验多项式拟合。分层策略:阶段 1 以饱和压力 + DL Rs + CVD 气相 Z 反演 kij(相平衡驱动量),阶段 2 以 CCE 相对体积/液量 + CVD 反凝析液量 + DL Bo 反演体积平移(体积驱动量)。