【摘 要】
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在目前的石油行业界,沥青质沉积问题是油气体系生产、加工、运输过程中面临的严重问题。由于沥青质结构的复杂性及其与油气烃类体系的相互作用尚未完全明确,使得对于沥青质析出多相平衡热力学模型及其沉积机理的研究进展相对缓慢,为了给油气田开发、生产、提采以及集输、加工等环节提供科学可靠的评价手段,非常有必要对沥青质的沉积机理进行深入的理论研究。本文采用基于统计热力学的状态方程及多相平衡热力学理论建立了一套适用
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在目前的石油行业界,沥青质沉积问题是油气体系生产、加工、运输过程中面临的严重问题。由于沥青质结构的复杂性及其与油气烃类体系的相互作用尚未完全明确,使得对于沥青质析出多相平衡热力学模型及其沉积机理的研究进展相对缓慢,为了给油气田开发、生产、提采以及集输、加工等环节提供科学可靠的评价手段,非常有必要对沥青质的沉积机理进行深入的理论研究。本文采用基于统计热力学的状态方程及多相平衡热力学理论建立了一套适用于油气烃体系沥青质析出多相平衡的热力学模型。本研究对国内外的含沥青质多相平衡热力学模型研究进展进行了较为全面的文献调研。在多相平衡热力学模型的构建中,主要进行了3项重要工作:1)对于油气烃类体系气-液相平衡进行准确计算;2)建立并实施了沥青质固相逸度系数模型;3)成功实施了对富含沥青质的油气烃类体系进行多相平衡热力学计算。气液相的准确描述首先需要对原油组分进行拓展、划分及其特征化,本文实施了一种组分拓展、五种拟组分划分以及四种常见的组分特征化计算方法,并为后续多相平衡计算比选出合适的方案。气-液相平衡计算本文采用了基于微扰链项的统计缔合流体理论PC-SAFT状态方程进行描述。由于PC-SAFT状态方程推导的复杂性,选取了工业界广泛采用的PR状态方程对PC-SAFT计算结果进行了验证。在实施多相平衡计算过程中,实施了Michelsen相稳定性分析算法及多相平衡Rachford-Rice目标函数求解（采用了多变量牛顿和线搜索两种方法）。最后结合物料守恒、相平衡条件以及沥青质固相逸度模型,建立了油气烃体系沥青质析出多相平衡热力学模型。对所建立的理论模型采用MATLAB编程计算并与文献中沥青质沉积实验数据进行对比,理论计算与实验数据之间的平均误差约为2.6%～5.8%,得到了较好的模拟计算结果,从而验证了模型的可靠性和准确性。
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