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C02提高石油采收率(CO2-EOR)是一项能够提高原油开采率并实现CO2封存以减少温室气体排放的双赢选择。CO2与原油混合后的密度变化会引起CO2在油藏中不同程度的运移扩散,对驱油效果和CO2的安全封存有重要影响。因此,掌握油藏地质条件下CO2与原油体系密度及体积特性,建立高精度CO2原油体系密度的预测模型是CO2-EOR技术的关键科学问题之一。本文利用磁悬浮天平实验平台系统测量了CO2烷烃多元体系的密度,分析了不同油藏影响因素下溶液密度、超额体积的变化规律,建立了适合油藏条件下CO2+烷烃多元体系密度的SAFT模型,为油藏模拟、封存选址以及CO2在油藏中的运移分布提供数据支持和理论依据。设计并开发了CO2烷烃多元体系密度测量的磁悬浮天平实验平台,分别以癸烷、十四烷以及不同比例的癸烷+十四烷混合体系为模拟原油,获得了油藏高温、高压条件下混合烷烃、不同CO2浓度的CO2+烷烃多元体系密度数据。基于实验数据,系统分析了温度、压力、CO2浓度、烷烃碳数对CO2+混合烷烃溶液密度的影响。发现高温、低压、高CO2浓度下,CO2烷烃体系密度随着CO2的溶解出现降低的现象,不利于CO2的安全封存。阐明了溶液密度与烷烃碳数之间的关系,发现混合烷烃体系及其对应的CO2溶液密度均可以用与其平均碳数相等的单组份烷烃和CO2烷烃来表示。在实验测量基础上,建立油藏条件下CO2烷烃体系高精度的密度模型对油藏模拟及CO2运移研究非常重要。本文改进了BWRS方程中kij和CO2浓度的关系式,提高了方程的预测精度。改进了PC-SAFT和tPC-PSAFT模型,建立了烷烃参数、二元相互作用参数kij与碳数的关系,两种改进的SAFT模型预测精度比改进的BWRS方程、立方型方程有显著提高,尤其是在近临界状态下的预测精度有明显提高。在高CO2浓度、高温、高压条件下,改进的tPC-PSAFT模型考虑了CO2分子间的极性作用,预测精度比改进的PC-SAFT模型高。改进的两种SAFT模型可以将应用范围从二元扩展至多元体系,并实现了建模温压范围之外的溶液密度的准确预测,具有良好的扩展能力和通用性。研究了CO2烷烃体系的超额摩尔体积VmE随温度、压力、CO2浓度的变化规律,探讨了VmE和碳数的关系。发现VmE受分子间填充效应和色散力共同影响,烷烃分子越大,CO2与烷烃分子填充效应越强,VmE负偏差越大。改进了Rdelich-Kister的模型参数,建立了准确预测CO2烷烃体系超额摩尔体积的方法。