多孔介质中流体相态的计算方法及系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112214935 A(43)申请公布日 2021.01.12

(21)申请号 20191093.8(22)申请日 2019.06.24

(71)申请人 中国石油化工股份有限公司

地址 100027 北京市朝阳区朝阳门北大街

22号

申请人 中国石油化工股份有限公司石油勘

探开发研究院(72)发明人 杨阳　吕成远　赵淑霞　王锐　

胡伟　王欣　周霞　(74)专利代理机构 北京思创毕升专利事务所

11218

代理人 孙向民　廉莉莉(51)Int.Cl.

G06F 30/28(2020.01)G06Q 50/06(2012.01)

权利要求书3页 说明书15页 附图3页

()发明名称

多孔介质中流体相态的计算方法及系统(57)摘要

公开了一种多孔介质中流体相态的计算方法及系统。该方法可以包括：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。本发明通过计算多孔介质条件下流体的相态特征，确定流体相态随尺寸孔隙的变化过程，加深了对实际油藏条件下流体相态变化的认识，为油田生产与决策提供技术支撑。

CN 112214935 ACN 112214935 A

权　利　要　求　书

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1.一种多孔介质中流体相态的计算方法，其特征在于，包括：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对所述每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。2.根据权利要求1所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，所述步骤2包括：步骤201：在给定温度、压力条件下，计算各组分被吸附的物质的量；步骤202：根据所述各组分被吸附的物质的量，计算各组分的临界温度与临界压力；步骤203：根据吸附后的总组成、所述临界温度与所述临界压力，计算初始平衡比，根据所述初始平衡比计算气相摩尔分数，进而计算油相组分与气相组分；

步骤204：根据所述油相组分与所述气相组分，计算各组分的逸度，进而计算逸度误差；步骤205：判断所述逸度误差是否小于或等于误差阈值，若第一次是，则进行步骤206，若否，则更新所述初始平衡比，进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态参数；

步骤206：计算所述油相组分与所述气相组分的平均摩尔质量、体积分数与密度，进而计算平面界面张力；

步骤207：计算毛管压力，以所述毛管压力替换所述步骤201中的压力，重复步骤201-207；

其中，所述相态参数包括所述平均摩尔质量、所述体积分数、所述密度与所述平面界面张力。

3.根据权利要求2所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，通过公式(1)计算所述各组分被吸附的物质的量：

na,i＝Va,iWs    (1)其中，na,i为i组分被吸附的物质的量，Ws为吸附剂的质量，Va,i为i组分平衡时的吸附量。4.根据权利要求2所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，通过公式(2)计算各组分的临界温度：

通过公式(3)计算各组分的临界压力：

其中，ΔTc为临界温度偏移量，σDeff表示孔隙有效直径，Tcp和Tcbeff表示分子有效直径，分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界温度，Δpc为临界压力偏移量，pcp和pcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界压力。

5.根据权利要求2所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，通过公式(4)计算油相各组分的逸度：

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通过公式(5)计算气相各组分的逸度：

其中，ZL,j和ZV,j分别表示第j条毛管束中油相和汽相混合物的压缩因子，

am,j和bm,j分别为第j条毛管束中混合物体系的平均引力

和斥力常数，

ai

(T)＝aci

,jαi,j

,j

(T)，

ωi,j为第j条毛管束中i组分的偏心因子，

分别表示第j条毛管束中i组分的临界温度和临界压力，

Tci,j和pci,j

为二元交互作用系数。

6.根据权利要求2所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，通过公式(6)计算所述油相组分与所述气相组分的平均摩尔质量：

通过公式(7)计算所述油相组分与所述气相组分的密度：

其中，ML为油相组分的平均摩尔质量，MV为气相组分的平均摩尔质量，Mi表示i组分的摩尔质量，ρρL为油相组分的密度，V为气相组分的密度。

7.根据权利要求2所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，通过公式(8)计算所述平面界面张力：

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其中，γ∞为平面界面张力，[Pi]为组分i的等张比容。

8.根据权利要求2所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，通过公式(9)计算所述毛管压力：

其中，pca,j为第j条毛管束中的毛管压力，θ为油气界面与孔隙表面之间的夹角，γj表示第j条毛管束的实际界面张力。

9.根据权利要求1所述的多孔介质中流体相态的计算方法，其中，还包括：根据所述最终的相态参数，计算露点压力。

10.一种多孔介质中流体相态的计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对所述每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。

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多孔介质中流体相态的计算方法及系统

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技术领域

[0001]本发明涉及油气田开发领域，更具体地，涉及一种多孔介质中流体相态的计算方法及系统。

背景技术

[0002]流体相态计算在流体PVT分析拟合、油藏数值模拟、凝析气藏开发、CO2驱油与埋存等领域都有着至关重要的作用。[0003]常规立方体状态方程(PR、SRK等)在流体相态计算中应用十分广泛，拟合之后的状态方程通常能够较为准确地表征流体在大空间条件下(PVT釜)的相态特征。但是在多孔介质中流体分子与多孔介质表面之间的相互作用导致其流体相态与常规大空间条件下相比有明显的差异。

[0004]在致密孔隙，尤其是纳米级孔隙介质中，流体的临界参数与大空间相比会发生偏移，在计算时应该考虑临界参数偏移对相态特征的影响。多孔介质中的非均质性较为严重，尤其是页岩中孔隙大小在1-100nm之间，跨度较大，不同的分布模式会导致计算结果的差异。此外，由于致密孔隙介质中孔隙半径小，毛管力大，导致油气两相压力不相等，也会对相态特征产生影响。多孔介质中还存在吸附作用，它对流体的组成会产生影响，同时，吸附层的存在导致有效孔隙直径的减小，同样会导致相平衡计算的差异，需要进行考虑。[0005]虽然国内外对多孔介质相态计算方面都作了大量研究，但是由于影响因素众多，作用机理复杂，研究结果往往出现互相矛盾的情况。目前仍没有一套系统性的考虑多孔介质条件下的流体相态计算方法。因此，有必要开发一种多孔介质中流体相态的计算方法及系统。

[0006]公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0007]本发明提出了一种多孔介质中流体相态的计算方法及系统，其能够通过计算多孔介质条件下流体的相态特征，确定流体相态随尺寸孔隙的变化过程，加深了对实际油藏条件下流体相态变化的认识，为油田生产与决策提供技术支撑。[0008]根据本发明的一方面，提出了一种多孔介质中流体相态的计算方法。所述方法可以包括：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对所述每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。

[0009]优选地，所述步骤2包括：步骤201：在给定温度、压力条件下，计算各组分被吸附的物质的量；步骤202：根据所述各组分被吸附的物质的量，计算各组分的临界温度与临界压力；步骤203：根据吸附后的总组成、所述临界温度与所述临界压力，计算初始平衡比，根据

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所述初始平衡比计算气相摩尔分数，进而计算油相组分与气相组分；步骤204：根据所述油相组分与所述气相组分，计算各组分的逸度，进而计算逸度误差；步骤205：判断所述逸度误差是否小于或等于误差阈值，若第一次是，则进行步骤206，若否，则更新所述初始平衡比，进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态参数；步骤206：计算所述油相组分与所述气相组分的平均摩尔质量、体积分数与密度，进而计算平面界面张力；步骤207：计算毛管压力，以所述毛管压力替换所述步骤201中的压力，重复步骤201-207；其中，所述相态参数包括所述平均摩尔质量、所述体积分数、所述密度与所述平面界面张力。[0010]优选地，通过公式(1)计算所述各组分被吸附的物质的量：[0011]na,i＝Va,iWs  (1)[0012]其中，na,i为i组分被吸附的物质的量，Ws为吸附剂的质量，Va,i为i组分平衡时的吸附量。

[0013]优选地，通过公式(2)计算各组分的临界温度：

[0014]

[0015][0016]

通过公式(3)计算各组分的临界压力：

其中，ΔTc为临界温度偏移量，σDeff表示孔隙有效直径，Tcpeff表示分子有效直径，和Tcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界温度，Δpc为临界压力偏移量，pcp和pcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界压力。[0018]优选地，通过公式(4)计算油相各组分的逸度：

[0019]

[0017]

[0020][0021]

通过公式(5)计算气相各组分的逸度：

[0022]

其中，ZL,j和ZV,j分别表示第j条毛管束中油相和汽相混合物的压缩因子，

am,j和bm,j分别为第j条毛管束中混合物体系的平均引力

和斥力常数，ai

,j

(T)＝aci,jαi,j(T)，

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ωi,j为第j条毛管束中i组分的偏心因子，

分别表示第j条毛管束中i组分的临界温度和临界压力，

[0023]

Tci,j和pci,j

为二元交互作用系数。

优选地，通过公式(6)计算所述油相组分与所述气相组分的平均摩尔质量：

[0024]

[0025]

通过公式(7)计算所述油相组分与所述气相组分的密度：

[0026]

其中，ML为油相组分的平均摩尔质量，MV为气相组分的平均摩尔质量，Mi表示i组分

的摩尔质量，ρρL为油相组分的密度，V为气相组分的密度。[0028]优选地，通过公式(8)计算所述平面界面张力：

[0029][0030][0031][0032]

[0027]

其中，γ∞为平面界面张力，[Pi]为组分i的等张比容。

优选地，通过公式(9)计算所述毛管压力：

其中，pca,j为第j条毛管束中的毛管压力，θ为油气界面与孔隙表面之间的夹角，γj

表示第j条毛管束的实际界面张力。[0034]优选地，还包括：根据所述最终的相态参数，计算露点压力。[0035]根据本发明的另一方面，提出了一种多孔介质中流体相态的计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对所述每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。[0036]优选地，所述步骤2包括：步骤201：在给定温度、压力条件下，计算各组分被吸附的

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[0033]

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物质的量；步骤202：根据所述各组分被吸附的物质的量，计算各组分的临界温度与临界压力；步骤203：根据吸附后的总组成、所述临界温度与所述临界压力，计算初始平衡比，根据所述初始平衡比计算气相摩尔分数，进而计算油相组分与气相组分；步骤204：根据所述油相组分与所述气相组分，计算各组分的逸度，进而计算逸度误差；步骤205：判断所述逸度误差是否小于或等于误差阈值，若第一次是，则进行步骤206，若否，则更新所述初始平衡比，进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态参数；步骤206：计算所述油相组分与所述气相组分的平均摩尔质量、体积分数与密度，进而计算平面界面张力；步骤207：计算毛管压力，以所述毛管压力替换所述步骤201中的压力，重复步骤201-207；其中，所述相态参数包括所述平均摩尔质量、所述体积分数、所述密度与所述平面界面张力。[0037]优选地，通过公式(1)计算所述各组分被吸附的物质的量：[0038]na,i＝Va,iWs  (1)[0039]其中，na,i为i组分被吸附的物质的量，Ws为吸附剂的质量，Va,i为i组分平衡时的吸附量。

[0040]优选地，通过公式(2)计算各组分的临界温度：

[0041]

[0042][0043]

通过公式(3)计算各组分的临界压力：

其中，ΔTc为临界温度偏移量，σDeff表示孔隙有效直径，Tcpeff表示分子有效直径，和Tcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界温度，Δpc为临界压力偏移量，pcp和pcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界压力。[0045]优选地，通过公式(4)计算油相各组分的逸度：

[0046]

[0044]

[0047][0048]

通过公式(5)计算气相各组分的逸度：

[0049]

其中，ZL,j和ZV,j分别表示第j条毛管束中油相和汽相混合物的压缩因子，

am,j和bm,j分别为第j条毛管束中混合物体系的平均引力

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ai

,j

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和斥力常数，(T)＝aci,jαi,j(T)，

ωi,j为第j条毛管束中i组分的偏心因子，

分别表示第j条毛管束中i组分的临界温度和临界压力，

[0050]

Tci,j和pci,j

为二元交互作用系数。

优选地，通过公式(6)计算所述油相组分与所述气相组分的平均摩尔质量：

[0051]

[0052]

通过公式(7)计算所述油相组分与所述气相组分的密度：

[0053]

其中，ML为油相组分的平均摩尔质量，MV为气相组分的平均摩尔质量，Mi表示i组分

的摩尔质量，ρρL为油相组分的密度，V为气相组分的密度。[0055]优选地，通过公式(8)计算所述平面界面张力：

[00][0056][0057][0058][0059]

其中，γ∞为平面界面张力，[Pi]为组分i的等张比容。

优选地，通过公式(9)计算所述毛管压力：

其中，pca,j为第j条毛管束中的毛管压力，θ为油气界面与孔隙表面之间的夹角，γj

表示第j条毛管束的实际界面张力。[0061]优选地，还包括：根据所述最终的相态参数，计算露点压力。[0062]本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

[0060]

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附图说明

[0063]通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

[00]图1示出了根据本发明的多孔介质中流体相态的计算方法的步骤的流程图。[0065]图2示出了根据本发明的一个实施例的不同尺寸孔隙的露点压力的示意图。[0066]图3示出了根据本发明的一个实施例的不同临界参数的露点压力的示意图。[0067]图4示出了根据本发明的一个实施例的3种尺寸孔隙分布的示意图。[0068]图5示出了根据图4的3种尺寸孔隙分布的露点压力的示意图。

具体实施方式

[0069]下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

[0070]图1示出了根据本发明的多孔介质中流体相态的计算方法的步骤的流程图。[0071]在该实施例中，根据本发明的多孔介质中流体相态的计算方法可以包括：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。[0072]在一个示例中，步骤2包括：步骤201：在给定温度、压力条件下，计算各组分被吸附的物质的量；步骤202：根据各组分被吸附的物质的量，计算各组分的临界温度与临界压力；步骤203：根据吸附后的总组成、临界温度与临界压力，计算初始平衡比，根据初始平衡比计算气相摩尔分数，进而计算油相组分与气相组分；步骤204：根据油相组分与气相组分，计算各组分的逸度，进而计算逸度误差；步骤205：判断逸度误差是否小于或等于误差阈值，若第一次是，则进行步骤206，若否，则更新初始平衡比，进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态参数；步骤206：计算油相组分与气相组分的平均摩尔质量、体积分数与密度，进而计算平面界面张力；步骤207：计算毛管压力，以毛管压力替换步骤201中的压力，重复步骤201-207；其中，相态参数包括平均摩尔质量、体积分数、密度与平面界面张力。[0073]在一个示例中，通过公式(1)计算各组分被吸附的物质的量：[0074]na,i＝Va,iWs  (1)[0075]其中，na,i为i组分被吸附的物质的量，Ws为吸附剂的质量，Va,i为i组分平衡时的吸附量。

[0076]在一个示例中，通过公式(2)计算各组分的临界温度：

[0077]

[0078]

通过公式(3)计算各组分的临界压力：

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[0079]

其中，ΔTc为临界温度偏移量，σDeff表示孔隙有效直径，Tcpeff表示分子有效直径，

和Tcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界温度，Δpc为临界压力偏移量，pcp和pcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界压力。[0081]在一个示例中，通过公式(4)计算油相各组分的逸度：

[0082]

[0080]

[0083][0084]

通过公式(5)计算气相各组分的逸度：

[0085]

其中，ZL,j和ZV,j分别表示第j条毛管束中油相和汽相混合物的压缩因子，

am,j和bm,j分别为第j条毛管束中混合物体系的平均引力

和斥力常数，ai

,j

(T)＝aci,jαi,j(T)，

ωi,j为第j条毛管束中i组分的偏心因子，

分别表示第j条毛管束中i组分的临界温度和临界压力，烃体系，

[0086]

Tci,j和pci,j

为二元交互作用系数，对于烃-

在一个示例中，通过公式(6)计算油相组分与气相组分的平均摩尔质量：

[0087]

[0088]

通过公式(7)计算油相组分与气相组分的密度：

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[00]

其中，ML为油相组分的平均摩尔质量，MV为气相组分的平均摩尔质量，Mi表示i组分

的摩尔质量，ρρL为油相组分的密度，V为气相组分的密度。[0091]在一个示例中，通过公式(8)计算平面界面张力：

[0092][0093][0094][0095]

[0090]

其中，γ∞为平面界面张力，[Pi]为组分i的等张比容。

在一个示例中，通过公式(9)计算毛管压力：

其中，pca,j为第j条毛管束中的毛管压力，θ为油气界面与孔隙表面之间的夹角，当

考虑吸附层存在时，θ为零，γj表示第j条毛管束的实际界面张力。[0097]在一个示例中，还包括：根据最终的相态参数，计算露点压力。[0098]具体地，根据本发明的多孔介质中流体相态的计算方法可以包括：[0099]步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙，模型假设包括：(1)油气两相体系为一封闭体系；(2)油气两相间的相平衡过程是瞬间完成的；(3)考虑毛管力对油气两相体系压力的影响；(4)考虑吸附作用对组分的影响，以及吸附层厚度对有效孔隙直径的影响；(5)考虑多孔介质中组分临界参数的偏移；(6)考虑尺寸孔隙分布的影响；假设油气体系共有Nc种组分，第j条毛管束中体系的总组成为Zi,j(i＝1,2,…,Nc；j＝1,2,…,Nb)，总的物质的量为Fj(j＝1,2,…,Nb)，平衡时油相摩尔分数为Lj，油相组成为Xi,j，气相摩尔分数为Vj，气相组成为Yi,j。[0100]步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数，具体包括：[0101]步骤201：为了研究多孔介质中流体与多孔介质表面的相互作用，考虑吸附作用。由于不同烃类在致密孔隙中的吸附特征不同，建立两种吸附模型来表征：轻烃(C4及以下)，采用Langmuir单层吸附模型；重烃(C5及以上)，采用BET多层吸附模型。[0102]Langmuir单层吸附模型能很好地模拟轻烃的吸附过程：

[0103]

[0096]

式中，Va和Vm分别表示平衡时的吸附量和最大吸附量，p表示平衡压力，bL为等温吸

附常数。

[0105]考虑多组分竞争吸附时，采用改进的Langmuir模型：

[0104]

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[0106]

式中，C1,i为组分的吸附系数，它与组分、温度以及多孔介质表面的物性有关。pi表

示i组分的分压：

[0108]pi＝p·Yi(12)

[0109]对于分子较大的烃(C5及以上)采用BET多层吸附模型进行计算：

[0107]

[0110]

[0111][0112][0113][0114][0115][0116][0117]

式中，p0为吸附质在给定温度条件下的饱和蒸气压，C2为常数。因此，在给定温度、压力条件下，通过公式(1)计算各组分被吸附的物质的量。步骤202：吸附产生的吸附层厚度可以根据Dong(2016)提出的方程进行计算：

式中，ra和rm分别表示在给定压力下的吸附层厚度和最大吸附层厚度。而当考虑吸附完全覆盖表面的情况时，最大吸附层厚度可以通过下式计算：

式中，vl表示液体摩尔体积，NA表示Avogadro常数。

[0119]根据计算得到的吸附层厚度可以进一步得到孔隙的有效直径：[0120]Deff＝2(r-ra)  (15)

[0121]致密孔隙介质中封闭流体的临界参数，相比常规条件下会产生偏移。Zarragoicoechea and Kuz(2004)提出了临界参数与孔径的关系，但是该式只适用于

的情况。对于大分子和极小孔隙来说并不适用。因此，考虑到尺寸孔隙的不同，采

用Ma and Jin(2013)提出的关系式，即根据各组分被吸附的物质的量，通过公式(2)计算各组分的临界温度，通过公式(3)计算各组分的临界压力。[0122]步骤203：根据吸附后的总组成、临界温度与临界压力，通过公式(16)计算初始平衡比：

[0123][0124][0125][0126][0127]

[0118]

根据物质守恒定律有：Lj+Vj＝1  (17)Xi,jLj+Yi,jVj＝Zi,j  (18)其中，各相组成满足以下归一化条件：

13

CN 112214935 A[0128][0129][0130][0131][0132][0133][0134][0135][0136]

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平衡时第j条毛管束中i组分的平衡比为：

联立(17)、(18)、(19)、(20)四式得油相组成为：

将(21)式代入(20)式得到气相组成为：

将(19)、(21)、(22)三式联立得：

根据给定的Ki,j值，利用(23)式可以通过Newton-Raphson迭代方法计算汽相摩尔

分数Vj，并以此为基础通过(17)、(21)、(22)式分别计算得到液相摩尔分数Lj以及汽液两相组成Xi,j和Yi,j。[0138]步骤204：根据油相组分与气相组分，通过公式(4)计算油相各组分的逸度，通过公式(5)计算气相各组分的逸度，其中，ZL,j和ZV,j分别表示第j条毛管束中油相和气相混合物的压缩因子，可以通过下式进行计算：

[0139][0140]

[0137]

公式(24)有三个根，其中最大的正根即为气相混合物的压缩因子ZV,j，最小正根即为油相混合物的压缩因子ZL,j。[0141]进而计算逸度误差为：

[0142][0143]

步骤205：判断逸度误差是否小于或等于误差阈值ε0，若第一次是，则进行步骤

进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态

206，若否，则更新初始平衡比为参数。

[0144]

步骤206：通过公式(6)计算油相组分与气相组分的平均摩尔质量，通过公式(7)计

算油相组分与气相组分的密度，确定油气两相组成之后可以计算油气两相混合物的体积：

[0145]

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由此得到油气两相的体积分数分别为：

[0147]

[0148]

进而通过公式(8)计算平面界面张力，其中，相态参数包括平均摩尔质量、体积分

数、密度与平面界面张力。[0149]步骤207：考虑表面张力的尺度效应，在微小孔隙中，界面曲率对实际界面张力的影响不容忽视：

[0150]

[0151][0152][0153]

式中，γ表示微小孔隙中实际的界面张力，δ表示托尔曼长度。Ahn(1972)提出了一个计算托尔曼长度的关系式：

式中，vs表示固体摩尔体积。

[0155]进而通过公式(9)计算毛管压力，以毛管压力替换步骤201中的压力，重复步骤201-207。

[0156]步骤3：针对每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。根据最终的相态参数，计算露点压力：对同一温度，不同压力水平下计算体系的气相摩尔分数，在压力较高时气相摩尔分数为1(即全为气相)，当压力逐渐降低，气相摩尔分数在其中某一个压力点会突然降低到1以下(即出现油相)，此刻的压力点即为当前体系和温度下的露点压力。

[0157]本方法通过计算多孔介质条件下流体的相态特征，确定流体相态随尺寸孔隙的变化过程，加深了对实际油藏条件下流体相态变化的认识，为油田生产与决策提供技术支撑。[0158]应用示例

[0159]为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式本发明。

[0160]根据本发明的多孔介质中流体相态的计算方法包括：[0161]步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙。[0162]步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数，具体包括：[0163]步骤201：在给定温度、压力条件下，通过公式(1)计算各组分被吸附的物质的量；步骤202：根据各组分被吸附的物质的量，通过公式(2)计算各组分的临界温度，通过公式(3)计算各组分的临界压力；步骤203：根据吸附后的总组成、临界温度与临界压力，计算初始平衡比，根据初始平衡比计算气相摩尔分数，进而计算油相组分与气相组分；步骤204：根据油相组分与气相组分，通过公式(4)计算油相各组分的逸度，通过公式(5)计算气相各组

[01]

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分的逸度，进而计算逸度误差；步骤205：判断逸度误差是否小于或等于误差阈值，若第一次是，则进行步骤206，若否，则更新初始平衡比，进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态参数；步骤206：计算油相组分与气相组分的体积分数，通过公式(6)计算油相组分与气相组分的平均摩尔质量，通过公式(7)计算油相组分与气相组分的密度，进而通过公式(8)计算平面界面张力；步骤207：通过公式(9)计算毛管压力，以毛管压力替换步骤201中的压力，重复步骤201-207；其中，相态参数包括平均摩尔质量、体积分数、密度与平面界面张力。[01]步骤3：针对每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。

[0165]某凝析气藏取得的流体样品在常规PVT物理模拟实验及相态拟合后得到的原始气相组分及临界参数如表1所示。[0166]表1

[0167]

实验测得常规条件下，110.4℃下露点压力为26.3MPa。

[0169]图2示出了根据本发明的一个实施例的不同尺寸孔隙的露点压力的示意图。[0170]计算不同孔隙直径条件下的毛管压力，并计算考虑毛管压力时的相态结果，如图2所示，可以看出：毛管力随孔隙直径的增大而减小；考虑毛管力作用时提高了凝析气的露点压力；孔隙直径小于10nm时毛管力有较为明显的影响，而当孔隙直径大于100nm时，可以忽略不计。

[0171]图3示出了根据本发明的一个实施例的不同临界参数的露点压力的示意图。[0172]计算不同孔隙直径条件下考虑临界参数偏移对凝析气相态计算结果的影响，如图3所示，结果表明，考虑临界参数偏移时，凝析气的露点压力降低；相态计算结果影响程度：临界参数偏移＞毛管压力；孔隙直径大于100nm时临界参数偏移对相态结果影响不大，孔隙直径小于10nm时临界参数偏移产生的影响十分显著。

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图4示出了根据本发明的一个实施例的3种尺寸孔隙分布的示意图。

[0174]图5示出了根据图4的3种尺寸孔隙分布的露点压力的示意图。

[0175]模拟计算三种不同尺寸孔隙分布模式下(平均孔隙直径均为10nm)的凝析气相态特征(仅考虑毛管力作用)。尺寸孔隙分布模式如图4所示，相态计算结果如图5所示。结果表明，尺寸孔隙分布的非均质性会进一步导致凝析气露点压力的上升；尺寸孔隙分布对凝析气露点的影响主要取决于最小尺寸孔隙，与分布模式无关。[0176]综上所述，本发明通过计算多孔介质条件下流体的相态特征，确定流体相态随尺寸孔隙的变化过程，加深了对实际油藏条件下流体相态变化的认识，为油田生产与决策提供技术支撑。

[0177]本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例于所给出的任何示例。[0178]根据本发明的实施例，提供了一种多孔介质中流体相态的计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：建立多孔流体组分吸附模型，进而确定多个尺寸孔隙；步骤2：计算每一个尺寸孔隙的相态参数；步骤3：针对每一个尺寸孔隙的相态参数进行归一化，获得最终的相态参数。[0179]在一个示例中，步骤2包括：步骤201：在给定温度、压力条件下，计算各组分被吸附的物质的量；步骤202：根据各组分被吸附的物质的量，计算各组分的临界温度与临界压力；步骤203：根据吸附后的总组成、临界温度与临界压力，计算初始平衡比，根据初始平衡比计算气相摩尔分数，进而计算油相组分与气相组分；步骤204：根据油相组分与气相组分，计算各组分的逸度，进而计算逸度误差；步骤205：判断逸度误差是否小于或等于误差阈值，若第一次是，则进行步骤206，若否，则更新初始平衡比，进行步骤206，若第二次是，则输出当前的相态参数；步骤206：计算油相组分与气相组分的平均摩尔质量、体积分数与密度，进而计算平面界面张力；步骤207：计算毛管压力，以毛管压力替换步骤201中的压力，重复步骤201-207；其中，相态参数包括平均摩尔质量、体积分数、密度与平面界面张力。[0180]在一个示例中，通过公式(1)计算各组分被吸附的物质的量：[0181]na,i＝Va,iWs  (1)[0182]其中，na,i为i组分被吸附的物质的量，Ws为吸附剂的质量，Va,i为i组分平衡时的吸附量。

[0183]在一个示例中，通过公式(2)计算各组分的临界温度：

[0184]

[0185][0186]

通过公式(3)计算各组分的临界压力：

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其中，ΔTc为临界温度偏移量，σDeff表示孔隙有效直径，Tcpeff表示分子有效直径，

和Tcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界温度，Δpc为临界压力偏移量，pcp和pcb分别表示流体在多孔介质和大空间中的临界压力。[0188]在一个示例中，通过公式(4)计算油相各组分的逸度：

[01]

[0190][0191]

通过公式(5)计算气相各组分的逸度：

[0192]

其中，ZL,j和ZV,j分别表示第j条毛管束中油相和汽相混合物的压缩因子，

am,j和bm,j分别为第j条毛管束中混合物体系的平均引力

和斥力常数，ai

,j

(T)＝aci,jαi,j(T)，

ωi,j为第j条毛管束中i组分的偏心因子，

分别表示第j条毛管束中i组分的临界温度和临界压力，

[0193]

Tci,j和pci,j

为二元交互作用系数。

在一个示例中，通过公式(6)计算油相组分与气相组分的平均摩尔质量：

[0194]

[0195]

通过公式(7)计算油相组分与气相组分的密度：

[0196]

其中，ML为油相组分的平均摩尔质量，MV为气相组分的平均摩尔质量，Mi表示i组分的摩尔质量，ρρL为油相组分的密度，V为气相组分的密度。[0198]在一个示例中，通过公式(8)计算平面界面张力：

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[0199][0200][0201][0202]

其中，γ∞为平面界面张力，[Pi]为组分i的等张比容。在一个示例中，通过公式(9)计算毛管压力：

其中，pca,j为第j条毛管束中的毛管压力，θ为油气界面与孔隙表面之间的夹角，γj

表示第j条毛管束的实际界面张力。[0204]在一个示例中，还包括：根据最终的相态参数，计算露点压力。[0205]本系统通过计算多孔介质条件下流体的相态特征，确定流体相态随尺寸孔隙的变化过程，加深了对实际油藏条件下流体相态变化的认识，为油田生产与决策提供技术支撑。[0206]本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例于所给出的任何示例。[0207]以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

[0203]

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图1

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图2

图3

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图4

图5

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