酸性天然气与水体系内超临界-气-液-水合物多相平衡模型

针对酸性天然气与水体系内超临界-气-液-水合物多相平衡,构建了基于Gibbs自由能最小化原理的多组分流体多相平衡模型。为了提高其鲁棒性和计算精度,提出了相态稳定性判别的热力学判据和相组成分析的约束优化模型;考虑分子间非对称相互作用,建立了改进的Peng-Robinson状态方程,提出了统一的气体多参数平衡常数关系式,构建了不同相态中的逸度模型;建立了CH₄+CO₂+H₂S+H₂O体系的相平衡实验数据库,提出了对相平衡模型参数进行同步确定的多参数非线性拟合算法。与传统模型对比结果表明,新模型的收敛性更好、计算误差更小。     

高钢级管线钢断裂韧性确定方法研究

管线钢管的断裂韧性是进行管道断裂评估的重要参数,而断裂韧性数据的测试较为繁琐。常用的做法是根据管材的冲击韧性与断裂韧性之间的关系式进行估算。利用数理统计方法,基于试验数据样本,建立了X80高钢级管线钢断裂韧性与夏比冲击功之间的经验关系式,并根据统计检验理论,对经验关系式进行了检验。检验结果表明,所建立的经验关系式与样本数据有着高度相关性,与现有的经验公式相比,更适合于X80高钢级管线钢管断裂韧性的确定。     

C6+组分对管输天然气相特性的影响

为提高对管输天然气相特性的预测精度,特别是针对含有C6+重组分的管输天然气,开展C6+组分特征化分析.使用PR状态方程,结合气-液闪蒸计算,对管输天然气的相特性进行预测分析.通过对室内实验测定的管输天然气烃露点数据验证表明,用不同C6+组分特征化分析方法对管输天然气相特性进行预测的结果存在一定偏差,但与将C6+组分合并为己烷近似分析相比较,其预测精度更贴近实测的烃露点.     

十三集总催化重整反应动力学模型研究

根据集总理论 ,从催化重整反应规律出发 ,提出了包含十三个集总组分的催化重整反应模型。该模型将重整物料按分子大小集总为C6 ,C7,C8和C+ 9组分 ,每一个碳数的化合物又划分为烷烃、环烷烃和芳烃三个集总 ,裂化产物C- 5组分作为一个集总。集总组分之间主要发生烷烃脱氢环化、环烷烃脱氢芳构化和加氢裂化反应。根据重整反应特点建立了相应的动力学模型 ,并编制了工业重整反应器的模拟计算软件 ,可预测催化重整产物组成、产品产率和重整反应器温降 ,计算结果与生产数据基本吻合。     

组分模型在带气顶高挥发性油藏中的应用

根据钻井取心、开发动态、实验分析资料综合分析了SW.B油藏流体分布和流体性质特征,尤其是流体在渗流过程中的相态行为变化和通过井筒到达地面第二级分离器标准状况下的物性变化规律,将全组分实验分析数据劈分、合并为7个拟组分,通过三参数PR状态方程进行实验分析数据拟合,获得组分模型计算必须的状态方程基础参数,建立SW.B油藏高精度组分数值模型,定量描述剩余油、气饱和度分布,为开发方式优化、编制开发调整方案提供了依据,对类似油藏的合理开发有重要的指导意义。     

水-三甘醇-一氯甲烷三元体系气液相平衡的测定

采用加压的气液相平衡釜,在0.4 MPa(绝压)、20-40℃的条件下测定含微量水的三甘醇-一氯甲烷体系的气液相平衡数据,用逸度最小方差的方法回归实验数据,以Peng-Robinson状态方程计算组分的逸度,并用单纯形优化法得到方程中的二元相互作用参数。预测了含微量水的一氯甲烷气体在三甘醇中的溶解度,将计算结果与实测值进行比较,平均相对偏差为4.96％。     

乙烯与碳四组分的高压汽液相平衡数据的测定及关联

采用高压汽液相平衡装置测定了286.15 K下,乙烯与异丁烷、乙烯与1-丁烯、乙烯与反-2-丁烯和乙烯与顺-2-丁烯的高压汽液相平衡数据;4个二元物系的汽液平衡数据符合热力学一致性检验。采用Peng-Robinson方程对实验数据进行了关联,得到了4个二元物系在286.15 K下的二元交互作用参数。对实验数据进行计算分析的结果表明,4个二元物系的压力平均相对偏差分别为0.31%,0.17%,0.19%,0.27%;气相质量分数的平均相对偏差分别为0.52%,0.60%,0.82%,0.39%;采用Peng-Robinson方程进行拟合计算,得到的汽液相平衡数据与实验值均取得良好的一致性,Peng-Robinson方程可用于乙烯与碳四组分的热力学数据计算。     

凝析气藏流体露点压力预测模型对比与开发

凝析气田的开发需要准确的凝析气藏流体相态性质数据,其中露点压力的快速、准确预测对于凝析气的工业开采非常重要.对比分析了现有凝析气藏流体露点压力关联式的优缺点,并从凝析气藏流体本身的特性出发,通过实测数据资料拟合,建立了综合气藏温度、组成、C7+组分性质的凝析气藏流体露点压力预测关联式.对14组国内不同地区凝析气藏流体样品的露点压力预测结果对比表明,新关联式的绝对平均偏差为1.24％,精度远高于其他经验关联式和状态方程模型,并且适用于甲烷摩尔组成为65.59％～93.09％,气油比为1 002～63 377m3/m3的较广阔范围的凝析气藏流体.     

基于Aspen HYSYS软件的天然气脱酸流程模拟与优化

基于Aspen HYSYS软件,针对天然气中的烃类和胺类组分分别选用Peng-Robinson状态方程和Acid Gas-Chemical Solvents状态方程,对处理量为100×104 m3/d的天然气脱酸装置进行模拟,分别考察胺液中哌嗪质量分数、胺液循环量、吸收塔和再生塔理论板数、贫胺液进吸收塔温度等操作参数对...     

准确度更高的高含硫天然气压缩因子计算方法

目的 考查国内外不同状态方程计算结果的准确性。方法 通过python3.6编写了GERG-2008状态方程的软件模块,与AGA8-92DC、PR、SRK、CPA、BWRS等状态方程的计算结果进行对比分析,评估了不同状态方程对不同组成高含硫天然气压缩因子计算的准确性。结果 (1)对标准中规定的组成较简单的管输天然气,GERG-2008方程与AGA8-92DC方程的计算准确度基本相当,在天然气管输温度、压力范围内,两个方程的计算准确度均在0.10%以内;(2)基于331组高含硫天然气压缩因子实验数据的计算结果,GERG-2008方程准确度最高,偏差范围为0.31%～1.14%,平均偏差为0.67%,相比于AGA8-92DC提升了14.9%;(3)H₂S摩尔分数在0%～27%范围内,对于研究的几种状态方程的压缩因子计算方法,其准确度排序依次为：GERG-2008、AGA8-92DC、CPA、BWRS、SRK、PR。由于实验数据有限,现有研究大多是针对某种工况下的计算分析,其在更广的范围内计算准确性需要进一步验证;(4)ISO 20765-2:2015 Natural g...     

基于LightGBM的催化重整装置产品预测及操作优化相关性分析

基于Aspen HYSYS软件建立了与某炼油厂有限实际生产数据相吻合的连续催化重整装置的机理模型;然后在此模型中考虑多种生产可能性,扩展数据范围得到完整的装置产品预测数据集;与常用的BP神经网络作对比,采用训练速度快、预测精度高、适合非线性过程建模的LightGBM决策树模型对该催化重整装置以4个反应器的温度和循环氢流量为特征变量,分别以戊烷、二甲苯、C6、重整汽油、氢气的流量和氢气纯度为目标建立了6个单目标数据驱动产品预测模型。通过对特征变量和目标之间的相关性分析,进行10折交叉验证,得到了特性变量的重要度排序,从而针对不同生产目标找出影响最大的操作变量。结果表明,使用LightGBM建立模型的预测准确度比BP神经网络的预测准确度有大幅度提升。     

用于CO_2-原油体系的改进型黏度预测模型

针对LBC(Lohrenz-Bray-Clark)、CS(Pedersen)及PR(Peng-Robinson)黏度预测模型不能同时兼顾精度、理论性以及计算简便性的问题,考虑温度、压力和组分相互作用等影响因素,对基于PR状态方程的黏度预测模型进行了改进,形成了适用于高温高压条件下CO2-原油体系的新黏度预测模型。将模型中的无因次量由常量改进为与体系温度相关联的函数形式,提高了模型的计算精度;引入二元相互作用因子和CO2有效摩尔分数,修正了用于混合体系计算时的黏度混合法则。以油田现场油样实测气相和液相组分数据为基础,在油藏温度和压力条件下,对模型改进前后计算黏度的精度进行了对比。结果表明,新黏度预测模型不仅计算简便,而且精度显著提高,满足工程应用要求。图4表3参22     

交替条件期望变换确定油气最小混相压力新方法

通过统计分析国内外油田原油成因、性质,并针对我国陆相沉积原油特点,选取了与MMP直接相关的两方面因素：油藏温度、原油组分（C＋N2、中间组分、MWC5＋）,并编制交替条件期望变换程序,对数据样本进行多元非线性回归,得到具有统计意义的纯CO2/Oil-MMP关联式。结果表明：经国内外数据样本对比发现,适应我国原油性质的纯CO2注入气MMP关联式与实验测试值吻合较好,具有较高的精度和较好的适应性,满足CO2混相驱工程需要。并对国内样本关联式、国外样本关联式、综合关联式进行了误差对比分析。对比结果证明：ACE方法通过不断的增加数据样本可逐步提高该关联式的精度,为我国陆相沉积油藏实施CO2混相驱矿场试验提供了技术支持。该国内样本关联式在对国外样本的预测上也具有一定的参考价值。     

修改的BWRS状态方程

准确计算流体的属性和热力学模型需要合适的状态方程。BWRS方程包含了计算轻烃组分的系数,决定烃类混合物气体系数的混合规则,可用于热力学性质计算和气液平衡计算,还可用于高密度状态或者有凝液出现的情况。通过对BWRS方程中各个参数的分析研究,提出了改进的MBWRS状态方程。修改模型包括:其一修改了BWRS方程中的11个参数,将BWRS状态方程转化为无因次的状态方程,减小了由于单位制转换带来的累积误差;其二添加了包括C7+在内的烃类和非烃类组分(共25个)的二元交互作用系数。由于BWRS状态方程是关于密度的隐式方程,介绍了求解该超越方程的精确且快捷的计算方法。BWRS状态方程的修改,为精确地求得热力学参数提供了有力的保障。     

半再生重整分子水平反应动力学模型

根据实验数据建立了半再生重整分子水平反应动力学模型。模型包括305个C1～C12分子组分及864个化学反应,其中包括数十种烯烃及C6～C9所有芳烃异构体的生成与转化。以Langmuir Hinshelwood Hougen Watson（LHHW）方程模拟反应速率,采用线性自由能关联方法（LFER）获取动力学参数,利用实验数据对模型进行了校正及检验。结果表明,芳烃脱烷基速率较低,应区分于加氢裂化反应;芳烃甲基迁移速率不容忽视,对C8+芳烃产物分布有影响;模型对贫、富芳烃2种原料在10组不同反应条件下的C5+液收、正构烷烃和环烷烃产率的预测较为准确,对C6～C9芳烃组分产率（质量分数）的预测偏差平均值小于3%。     

凝析气P：V：T数据的计算机拟合

本文基于状态方程预测P-V-T关系的误差与可调参数值呈线性关系的假设,通过对C_7~+馏分的状态方程参数进行调节,来拟合凝析气流体的实测P-V-T关系。曾将本文方法应用于拟合8个凝析气样品的实测P-V-T关系,结果表明,我们所作假设是合理的,对Soave-Redltch-Kwong(SRK)状态方程,将凝析气中的C_7~+馏分仅分割成三个假组分,并将C_2～C_3和C_4～C_6分别合并为一个组分,即可获得满意的结果.由于所需的组分数较少,本方法的拟合速度较快。     

CO_2与异丁烷、1-丁烯汽液平衡数据的测定与关联

采用高压汽液相平衡装置,用静态法测定了263.15,273.15,283.15,293.15,303.15 K下CO_2-异丁烷和CO_2-1-丁烯二组分物系的汽液平衡数据,并采用Peng-Robinson方程对平衡数据进行了关联。实验结果表明,测得的二组分物系的汽液平衡数据通过了热力学一致性检验,拟合计算得到的CO_2-异丁烷和CO_2-1-丁烯的二元交互作用参数分别为0.126 076和0.133 844。CO_2-异丁烷和CO_2-1-丁烯二组分物系气相摩尔分数的计算值和实验值的平均偏差分别为0.778 4%和0.820 2%。     

基于GA-SVR的CO_2驱原油最小混相压力预测模型

为了得到更精确的CO_2驱原油最小混相压力,考虑挥发组分(N_2+CO_2+CH_4+H_2S)含量、中间烃组分(C_(2-6))含量、重质组分(C_7~+)含量、重质组分的相对分子质量、重质组分密度以及温度的影响,建立了基于遗传算法参数寻优的支持向量回归机模型。模型优点在于使数据结构风险最小化,是基于数据精度高和回归函数复杂性适宜的条件下进行全局参数寻优得到最优模型,根据测试样本数据可以给出预测结果,得到更为准确的最小混相压力数值。该模型计算结果平均相对误差为3.44%,与文献中的实验结果、细管实验结果对比,具有较好的准确性。     

基于气体组成的天然气压缩因子计算方法

天然气压缩因子Z在天然气工程计算中是最重要的物性参数之一,其获取方法主要分为查Standing-Katz图法、实验法、状态方程计算法和经验公式法。前两种方法在使用上有很大的限制性,目前状态方程计算法和经验公式法的应用优势明显。对基于气体组成来求解压缩因子的AGA8-92DC、Piper-DAK、Piper-Mahmoud、Elsharkawy-DAK和Elsharkawy-Mahmoud方程进行了计算准确度评价。将这5个待评价的计算关系式写入Visual Basic 6.0,并使用113个酸性贫气压缩因子实测值对5个方程的计算值进行了对比分析。分析结果认为,对于低中压含碳贫气,AGA8-92DC方程的计算误差最小;对于低中压含硫含碳贫气,Piper-Mahmoud的计算误差较其他方程最小。此外还发现,当天然气温度升高时,5个方程的计算值误差较原来均有所减小。     

乙烯-甲苯等温汽液平衡数据的测定

自行设计了高压汽液平衡数据的测定装置,实现汽液两相在线气相色谱分析。在压力0.305～2.036MPa、温度303.15,333.15,363.15K的条件下,测定了乙烯-甲苯二组分物系的汽液平衡数据。汽液平衡数据满足热力学一致性检验。由实验数据对乙烯-甲苯二组分物系的汽相采用Peng-Robinson方程、液相采用NRTL方程进行关联,得到NRTL方程的二元交互作用参数。乙烯-甲苯二组分物系的汽液平衡数据的计算值与实验值的平均偏差为3.14%,最大偏差为10.68%。