CN117092284A - 一种相态图绘制方法、装置、系统以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相态图绘制方法、装置、系统以及存储介质，属于油气开发领域，方法包括：从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；对初始甲烷摩尔百分数、初始癸烷摩尔百分数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；计算待处理摩尔百分数参数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数。本发明提高了绘制的精度，降低了绘制的难度，也节省了绘制的时间，解决了计算临界参数所出现的不易收敛问题。
Description
技术领域
本发明主要涉及油气开发技术领域，具体涉及一种相态图绘制方法、装置、系统以及存储介质。
背景技术
相态图是用来表示平衡状态下相的状态和温度、压力及成分关系的综合图形。对于多相体系，各相态间的相互转化时的温度和压力都可以直接从相态图中直观看出，通过对压力、温度的实时监测，即可确定和控制混合体系的相态变化，进而为天然气的分离、运输提供指导。
在常规相态图绘制方法中，确定临界温度时需对压力、温度范围内所有点进行足够时间的计算，精度要求极高，尤其在相态临界点附近计算量较大，耗费时间长，难以快速对相态进行区分且不易实现，当混合体系中组分较复杂时，相态图绘制缓慢，甚至导致曲线异常，影响相态判断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种相态图绘制方法、装置、系统以及存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种相态图绘制方法，包括如下步骤：
S1：从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；
S2：对所述初始甲烷摩尔百分数、所述初始癸烷摩尔百分数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；
S3：计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，返回至S1，直至达到预设迭代次数，从而得到多个目标气相摩尔百分数；
S4：根据多个所述环境参数对多个所述目标气相摩尔百分数进行绘制，得到目标相态图。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种相态图绘制装置，包括：
参数获得模块，用于从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；
分析模块，用于对所述初始甲烷摩尔百分数、所述初始癸烷摩尔百分数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；
计算模块，用于计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，返回至所述参数获得模块，直至达到预设迭代次数，从而得到多个目标气相摩尔百分数；
相态图获得模块，用于根据多个所述环境参数对多个所述目标气相摩尔百分数进行绘制，得到目标相态图。
基于上述一种相态图绘制方法，本发明还提供一种相态图绘制系统。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种相态图绘制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种相态图绘制方法。
基于上述一种相态图绘制方法，本发明还提供一种计算机可读存储介质。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的一种相态图绘制方法。
本发明的有益效果是：通过对初始甲烷摩尔百分数、初始癸烷摩尔百分数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数，计算待处理摩尔百分数参数、甲烷性质参数、癸烷性质参数、盐度以及环境参数的逸度，并根据计算结果得到得到多个目标气相摩尔百分数，根据多个环境参数对多个目标气相摩尔百分数进行绘制得到目标相态图，提高了绘制的精度，降低了绘制的难度，也节省了绘制的时间，解决了计算临界参数所出现的不易收敛问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种相态图绘制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的气相摩尔百分数计算结果的示意图；
图3为本发明实施例提供的相态图计算结果的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种相态图绘制装置的模块框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例提供的一种相态图绘制方法的流程示意图。
如图1所示，一种相态图绘制方法，包括如下步骤：
S1：从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；
S2：对所述初始甲烷摩尔百分数、所述初始癸烷摩尔百分数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；
S3：计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，返回至S1，直至达到预设迭代次数，从而得到多个目标气相摩尔百分数；
S4：根据多个所述环境参数对多个所述目标气相摩尔百分数进行绘制，得到目标相态图。
应理解地，通过井筒产出流体组分取样得到进料组成，得到各种烃类组分摩尔百分数zi(即所述初始甲烷摩尔百分数和所述初始癸烷摩尔百分数)。
上述实施例中，通过对初始甲烷摩尔百分数、初始癸烷摩尔百分数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数，计算待处理摩尔百分数参数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数的逸度，并根据计算结果得到得到多个目标气相摩尔百分数，根据多个环境参数对多个目标气相摩尔百分数进行绘制得到目标相态图，提高了绘制的精度，降低了绘制的难度，也节省了绘制的时间，解决了计算临界参数所出现的不易收敛问题。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述甲烷性质参数包括甲烷偏心因子、甲烷临界温度、二元交互系数以及甲烷临界压力，所述癸烷性质参数包括癸烷偏心因子、癸烷临界温度以及癸烷临界压力，所述环境参数包括环境压力和环境温度，
所述S2的过程包括：
S21：通过第一式计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述甲烷临界压力的平衡常数初值，得到甲烷平衡常数初值，所述第一式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，pc1为甲烷临界压力，p为环境压力，ω1为甲烷偏心因子，Tc1为甲烷临界温度，T为环境温度；
S22：通过第二式计算所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述癸烷临界压力的平衡常数初值，得到癸烷平衡常数初值，所述第二式为：
其中，K2为癸烷平衡常数初值，pc2为癸烷临界压力，p为环境压力，ω2为癸烷偏心因子，Tc2为癸烷临界温度，T为环境温度；
S23：判断所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数是否满足第三式且满足第四式，若不满足，则返回S1；若满足，则执行S24，所述第三式为：
K1z1+K2z2＞1，
所述第四式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，z1为初始甲烷摩尔百分数，K2为癸烷平衡常数初值，z2为初始癸烷摩尔百分数；
S24：计算所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数；
所述待处理摩尔百分数参数包括所述初始液相摩尔百分数、所述初始气相摩尔百分数、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数。
应理解地，收集计算所需的烃类组分基本性质参数，包括偏心因子ωi（即所述甲烷偏心因子和所述癸烷偏心因子），临界温度Tci（即所述甲烷临界温度和所述癸烷临界温度）、临界压力pci（即所述癸烷临界压力和所述甲烷临界压力）、所述二元交互系数kij。
应理解地，给定系统环境参数为系统压力p（即所述环境压力）和温度T（即所述环境温度）。
具体地，根据Wilson方程设置平衡常数初值，公式为：
根据平衡常数初值Ki（即所述甲烷平衡常数初值和所述癸烷平衡常数初值），判断系统是否为气液共存。若非气液共存则为气单相或液单相，不进行后续计算，需重新获取数据参数。判定条件为：
且/>
上述实施例中，对初始甲烷摩尔百分数、初始癸烷摩尔百分数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数进行气液共存的分析并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数，为后续数据处理奠定了基础，提高了绘制的精度，降低了绘制的难度，对于提高复杂组分气液相平衡计算算法稳定性及准确确定流体相态具有较大意义。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述S24的过程包括：
通过第一方程组计算所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数，所述第一方程组为：
其中，V为初始气相摩尔百分数，L为初始液相摩尔百分数，x1为待处理甲烷液相摩尔百分数，y1为待处理甲烷气相摩尔百分数，z1为初始甲烷摩尔百分数，x2为待处理癸烷液相摩尔百分数，y2为待处理癸烷气相摩尔百分数，z2为初始癸烷摩尔百分数，K1为甲烷平衡常数初值，K2为癸烷平衡常数初值。
应理解地，通过计算可得到液相摩尔百分数L(即所述初始液相摩尔百分数)、气相摩尔百分数V(即所述初始气相摩尔百分数)、i组分在液相中摩尔百分数xi(即所述待处理甲烷液相摩尔百分数或所述待处理癸烷液相摩尔百分数)、i组分在气相中摩尔百分数yi(即所述待处理甲烷气相摩尔百分数或所述待处理癸烷气相摩尔百分数)。
具体地，根据物料守恒有下式：
V+L＝1
Vyi+Lxi＝zi
平衡常数定义为下式：
上述实施例中，通过第一方程组计算甲烷平衡常数初值、初始甲烷摩尔百分数、癸烷平衡常数初值以及初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数，为后续数据处理奠定了基础，提高了绘制的精度，降低了绘制的难度，对于提高复杂组分气液相平衡计算算法稳定性及准确确定流体相态具有较大意义。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述S3中，计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数的过程包括：
S31：计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述甲烷临界压力、、所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述癸烷临界压力、所述环境压力、所述环境温度、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、所述待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数的逸度，得到甲烷液相逸度、甲烷气相逸度、癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度；
S32：判断所述甲烷液相逸度、所述甲烷气相逸度、所述癸烷液相逸度以及所述癸烷气相逸度是否满足第五式，若不满足，则执行S33；若满足，则将所述初始气相摩尔百分数作为目标气相摩尔百分数，所述第五式为：
其中，f1 V为甲烷气相逸度，f2 V为甲烷液相逸度，f1 L为癸烷气相逸度，为癸烷液相逸度；
S33：判断是否达到预设逸度计算次数，若否，则执行S34至S35；若是，则将第一预设值作为所述目标气相摩尔百分数；
S34：通过第六式对所述甲烷液相逸度以及甲烷气相逸度进行平衡常数初值的更新，得到更新后甲烷平衡常数初值，所述第六式为：
其中，K'1为更新后甲烷平衡常数初值，为甲烷气相逸度系数，/>为甲烷液相逸度系数；
S35：通过第七式对所述癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度进行平衡常数初值的更新，得到更新后癸烷平衡常数初值，并返回S23，所述第七式为：
其中，K'2为更新后癸烷平衡常数初值，为癸烷气相逸度系数，/>为癸烷液相逸度系数。
优选地，所述第一预设值可以为0。
应理解地，通过各组分在气相和液相中逸度系数判断是否满足收敛条件。给定适当精度，根据逸度相等式设置收敛条件，如下式：
若满足条件，计算完成，此时可得到正确的气相摩尔百分数V(即所述目标气相摩尔百分数)，否则更新Ki值(即所述更新后甲烷平衡常数初值和所述更新后癸烷平衡常数初值)，重新进行气液共存判定，循环计算，直至满足逸度相等条件。
具体地，Ki(即所述更新后甲烷平衡常数初值和所述更新后癸烷平衡常数初值)重新计算式为下式：
上述实施例中，通过计算待处理摩尔百分数参数、甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，本发明绘制相态图更为简便，准确，对于提高算法稳定性、判断相态数量、复杂组分临界参数的确定具有重要意义。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述S31的过程包括：
通过第八式至第十七式组成第二方程组，通过所述第二方程组计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述甲烷临界压力、、所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述癸烷临界压力、所述环境压力、所述环境温度、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、所述待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数的逸度，得到甲烷液相逸度、甲烷气相逸度、癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度，所述第八式为：
所述第九式为：
所述第十式为：
所述第十一式为：
所述第十二式为：
所述第十三式为：
所述第十四式为：
所述第十五式为：
所述第十六式为：
所述第十七式为：
其中，
其中，f1 V为甲烷气相逸度，f2 V为癸烷气相逸度，f1 L为甲烷液相逸度，为癸烷液相逸度，/>为甲烷气相逸度系数，/>为癸烷气相逸度系数，/>为甲烷液相逸度系数，/>为癸烷液相逸度系数，x1为待处理甲烷液相摩尔百分数，y1为待处理甲烷气相摩尔百分数，x2为待处理癸烷液相摩尔百分数，y2为待处理癸烷气相摩尔百分数，pc2为癸烷临界压力，p为环境压力，ω2为癸烷偏心因子，Tc2为癸烷临界温度，T为环境温度，pc1为甲烷临界压力，ω1为甲烷偏心因子，Tc1为甲烷临界温度，R为常数，ZV为气相压缩因子，ZL为液相压缩因子，AV为混合气体，AL为混合液体，k12为二元交互系数，m1为甲烷偏差因子函数，m2为癸烷偏差因子函数。
具体地，采用压缩因子和逸度系数计算气液相平衡，压缩因子计算表达式为：
Z3+(B-1)Z2+(A-3B2-2B)Z-(AB-B2-B3)＝0
气相或液相逸度系数表达式为：
其中，
R＝8.314
对于气相如下式：
对于液相如下式：
式中，V表示气相摩尔百分数；L表示液相摩尔百分数；zi表示i组分在总系统中摩尔百分数；yi表示i组分在气相中摩尔百分数(气相分率)；xi表示i组分在液相中摩尔百分数(液相分率)；表示逸度系数；fi表示逸度；ωi表示偏心因子；Tci表示临界温度，K；pci表示临界压力，MPa；kij表示二元交互系数；R表示理想气体常数，J/(mol·K)；下标i表示流体中某一组分。
应理解地，气液平衡条件(逸度相等)如下：
fi V＝fi L
气与液相逸度定义分别为：
上述实施例中，通过第二方程组计算甲烷偏心因子、甲烷临界温度、甲烷临界压力、癸烷偏心因子、癸烷临界温度、癸烷临界压力、环境压力、环境温度、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数的逸度，得到甲烷液相逸度、甲烷气相逸度、癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度，提高了绘制的精度，降低了绘制的难度，对于提高复杂组分气液相平衡计算算法稳定性及准确确定流体相态具有较大意义。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述环境参数包括环境压力和环境温度，所述S4的过程包括：
S41：以所述环境温度作为横坐标、所述环境压力作为纵坐标对所有所述环境压力、所述环境温度以及所有所述目标气相摩尔百分数进行图形绘制，得到初始相态图；
S42：对所述初始相态图中每一列的目标气相摩尔百分数进行判断，判断所述初始相态图中当前一列的所有目标气相摩尔百分数是否随所述环境压力呈凹型，若否，则对所述初始相态图中下一列的所有目标气相摩尔百分数进行判断；若是，则将所述初始相态图中当前一列的所有目标气相摩尔百分数对应的环境温度作为目标临界温度，并执行S43；
S43：筛选出所述目标临界温度对应的所有所述环境压力的最大值，并将筛选后的最大环境压力作为目标临界压力；
S44：分别对各个所述目标气相摩尔百分数对应的环境温度以及环境压力进行判断，判断所述环境温度是否小于所述目标临界温度，且所述环境压力大于所述目标临界压力，若是，则将第一预设值作为更新后目标气相摩尔百分数；若否，则将第二预设值作为所述更新后目标气相摩尔百分数；
S45：根据所有所述更新后目标气相摩尔百分数对所述初始相态图进行更新，得到目标相态图。
优选地，所述第一预设值可以为0，所述第二预设值可以为1。
应理解地，根据气相摩尔百分数分布变化规律确定临界温度(即所述目标临界温度)，实现气液混合流体相态图的绘制，并对流体相态进行判断。
具体地，根据计算所得气相摩尔百分数结果分布，依次对各个结果进行判断，首先不断调整压力值、温度值，得到对应压力、温度范围下气相摩尔百分数V数据分布。对于纯气相或纯液相的压力和温度控制区域，计算结果发散(无实数解)，可暂时将气相摩尔百分数(即所述目标气相摩尔百分数)赋值为0。此时非零区域(计算结果收敛)为气液两相区。
根据气相摩尔百分数变化特点：压力、温度条件接近纯气相时，气相摩尔百分数增大，反之减小，由此规律可确定临界温度点。对两相区内各点进行判断，判断顺序，温度从低到高。某一温度下，对气相摩尔百分数随压力变化规律进行判断，若气相摩尔百分数一直随压力增大而减小(从上至下数值不断减小)，则判断下一温度对应的数列，重复此步骤。当气相摩尔百分数随压力增大出现先减小后又增大时(从上至下数值减小过程中出现升高)，停止此步骤，此时该温度为混合体系临界温度(即所述目标临界温度)，该温度下，两相区内最大压力点为临界点(即所述目标临界压力)。若给定的温度范围内，最低温度时就已出现气相摩尔百分数随压力增大先减小后增大，则两相区以外均为气相。
对单相区域进行气相摩尔百分数数值充填，两相区以外，低于临界温度且高于临界点压力范围均为液单相，该区内气相摩尔百分数为0，其余区域均为气单相，气相摩尔百分数均为1。至此可以得到该压力、温度范围内完整的气相摩尔百分数分布，进而绘制完整相态图，实现相态判断，为天然气的分离、运输提供指导。
上述实施例中，根据多个环境参数对多个目标气相摩尔百分数进行绘制得到目标相态图，实现了相态判断，为天然气的分离、运输提供了指导。
可选地，作为本发明的另一个实施例，本发明包括以下步骤：
S1：通过流体组分取样得到进料组成，收集计算所需的基本参数，包括系统压力、温度、偏心因子，临界温度、临界压力、二元交互系数；S2：基于PR状态方程，并结合基本参数，建立气液相平衡计算模型并计算气相摩尔百分数；S3：根据气相摩尔百分数分布变化规律确定临界温度，实现气液混合流体相态图的绘制，并对流体相态进行判断。本发明通过建立气液相平衡计算方法，判断不同压力、温度范围条件下气相摩尔百分数变化规律，确定临界温度进而绘制相态图，解决了以往计算临界温度时易出现的不收敛问题，对于提高复杂组分气液相平衡计算算法稳定性及准确确定流体相态具有较大意义。
可选地，作为本发明的另一个实施例，本发明在气液相平衡计算模型基础上，根据气液两相区内气相摩尔百分数变化规律，确定临界温度，从而绘制完整相态图。仅通过两相区内数值变化规律确定临界点位置，解决了以往计算临界参数所出现的不易收敛问题。直接从两相区内判断临界温度，进而绘制相态图，方法更为简便，准确，对于提高算法稳定性、判断相态数量、复杂组分临界参数的确定具有重要意义。
可选地，作为本发明的另一个实施例，本发明通过进行气液相平衡计算，结合两相区内气相摩尔百分数变化规律，确定混合组分临界温度，对气或液单相区进行0或1的数值填充，进而绘制完整相态图。方法简便，准确，避免了由于迭代计算产生的不收敛问题，对了解组分相态变化提供依据。
可选地，作为本发明的另一个实施例，本发明主要包括但不限于以下两个方面的应用：
其一，确定混合组分临界温度，为混合物PVT参数计算提供依据。
其二，绘制完整相态图及对相态数量进行判断。
可选地，作为本发明的另一个实施例，如图2和3所示，本发明的步骤如下：
如表1和表2所示，收集基础参数，表1为组分参数表，表2为二元交互系数表：
表1
表2
2.计算临界温度及绘制相态图
根据两相区内气相摩尔百分数变化规律，如图2和3所示，温度高于295℃时，气液混相区内随压力增大，气体摩尔百分数逐渐增大至1，因此可知临界温度为295℃，进而由相态图可以判断任意压力、温度下混合物为纯气相、纯液相或气液混相。
图4为本发明实施例提供的一种相态图绘制装置的模块框图。
可选地，作为本发明的另一个实施例，如图4所示，一种相态图绘制装置，包括：
参数获得模块，用于从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；
分析模块，用于对所述初始甲烷摩尔百分数、所述初始癸烷摩尔百分数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；
计算模块，用于计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，返回至所述参数获得模块，直至达到预设迭代次数，从而得到多个目标气相摩尔百分数；
相态图获得模块，用于根据多个所述环境参数对多个所述目标气相摩尔百分数进行绘制，得到目标相态图。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述甲烷性质参数包括甲烷偏心因子、甲烷临界温度、二元交互系数以及甲烷临界压力，所述癸烷性质参数包括癸烷偏心因子、癸烷临界温度以及癸烷临界压力，所述环境参数包括环境压力和环境温度，
所述分析模块具体用于：
S21：通过第一式计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述甲烷临界压力的平衡常数初值，得到甲烷平衡常数初值，所述第一式为：
/>
其中，K1为甲烷平衡常数初值，pc1为甲烷临界压力，p为环境压力，ω1为甲烷偏心因子，Tc1为甲烷临界温度，T为环境温度；
S22：通过第二式计算所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述癸烷临界压力的平衡常数初值，得到癸烷平衡常数初值，所述第二式为：
其中，K2为癸烷平衡常数初值，pc2为癸烷临界压力，p为环境压力，ω2为癸烷偏心因子，Tc2为癸烷临界温度，T为环境温度；
S23：判断所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数是否满足第三式且满足第四式，若不满足，则返回所述参数获得模块；若满足，则执行S24，所述第三式为：
K1z1+K2z2＞1，
所述第四式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，z1为初始甲烷摩尔百分数，K2为癸烷平衡常数初值，z2为初始癸烷摩尔百分数；
S24：计算所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数；
所述待处理摩尔百分数参数包括所述初始液相摩尔百分数、所述初始气相摩尔百分数、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数。
可选地，本发明的另一个实施例提供一种相态图绘制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种相态图绘制方法。该系统可为计算机等系统。
可选地，本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的一种相态图绘制方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种相态图绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；
S2：对所述初始甲烷摩尔百分数、所述初始癸烷摩尔百分数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；
S3：计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，返回至S1，直至达到预设迭代次数，从而得到多个目标气相摩尔百分数；
S4：根据多个所述环境参数对多个所述目标气相摩尔百分数进行绘制，得到目标相态图。
2.根据权利要求1所述的一种相态图绘制方法，其特征在于，所述甲烷性质参数包括甲烷偏心因子、甲烷临界温度、二元交互系数以及甲烷临界压力，所述癸烷性质参数包括癸烷偏心因子、癸烷临界温度以及癸烷临界压力，所述环境参数包括环境压力和环境温度，
所述S2的过程包括：
S21：通过第一式计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述甲烷临界压力的平衡常数初值，得到甲烷平衡常数初值，所述第一式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，pc1为甲烷临界压力，p为环境压力，ω1为甲烷偏心因子，Tc1为甲烷临界温度，T为环境温度；
S22：通过第二式计算所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述癸烷临界压力的平衡常数初值，得到癸烷平衡常数初值，所述第二式为：
其中，K2为癸烷平衡常数初值，pc2为癸烷临界压力，p为环境压力，ω2为癸烷偏心因子，Tc2为癸烷临界温度，T为环境温度；
S23：判断所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数是否满足第三式且满足第四式，若不满足，则返回S1；若满足，则执行S24，所述第三式为：
K1z1+K2z2＞1，
所述第四式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，z1为初始甲烷摩尔百分数，K2为癸烷平衡常数初值，z2为初始癸烷摩尔百分数；
S24：计算所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数；
所述待处理摩尔百分数参数包括所述初始液相摩尔百分数、所述初始气相摩尔百分数、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数。
3.根据权利要求2所述的一种相态图绘制方法，其特征在于，所述S24的过程包括：
通过第一方程组计算所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数，所述第一方程组为：
其中，V为初始气相摩尔百分数，L为初始液相摩尔百分数，x1为待处理甲烷液相摩尔百分数，y1为待处理甲烷气相摩尔百分数，z1为初始甲烷摩尔百分数，x2为待处理癸烷液相摩尔百分数，y2为待处理癸烷气相摩尔百分数，z2为初始癸烷摩尔百分数，K1为甲烷平衡常数初值，K2为癸烷平衡常数初值。
4.根据权利要求2所述的一种相态图绘制方法，其特征在于，所述S3中，计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数的过程包括：
S31：计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述甲烷临界压力、所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述癸烷临界压力、所述环境压力、所述环境温度、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、所述待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数的逸度，得到甲烷液相逸度、甲烷气相逸度、癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度；
S32：判断所述甲烷液相逸度、所述甲烷气相逸度、所述癸烷液相逸度以及所述癸烷气相逸度是否满足第五式，若不满足，则执行S33；若满足，则将所述初始气相摩尔百分数作为目标气相摩尔百分数，所述第五式为：
其中，f1 V为甲烷气相逸度，f2 V为甲烷液相逸度，f1 L为癸烷气相逸度，f2 L为癸烷液相逸度；
S33：判断是否达到预设逸度计算次数，若否，则执行S34至S35；若是，则将第一预设值作为所述目标气相摩尔百分数；
S34：通过第六式对所述甲烷液相逸度以及甲烷气相逸度进行平衡常数初值的更新，得到更新后甲烷平衡常数初值，所述第六式为：
其中，K'1为更新后甲烷平衡常数初值，为甲烷气相逸度系数，/>为甲烷液相逸度系数；
S35：通过第七式对所述癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度进行平衡常数初值的更新，得到更新后癸烷平衡常数初值，并返回S23，所述第七式为：
其中，K'2为更新后癸烷平衡常数初值，为癸烷气相逸度系数，/>为癸烷液相逸度系数。
5.根据权利要求4所述的一种相态图绘制方法，其特征在于，所述S31的过程包括：
通过第八式至第十七式组成第二方程组，通过所述第二方程组计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述甲烷临界压力、所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述癸烷临界压力、所述环境压力、所述环境温度、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、所述待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数的逸度，得到甲烷液相逸度、甲烷气相逸度、癸烷液相逸度以及癸烷气相逸度，所述第八式为：
所述第九式为：
所述第十式为：
所述第十一式为：
所述第十二式为：
所述第十三式为：
所述第十四式为：
所述第十五式为：
所述第十六式为：
所述第十七式为：
其中，
其中，f1 V为甲烷气相逸度，f2 V为癸烷气相逸度，f1 L为甲烷液相逸度，f2 L为癸烷液相逸度，为甲烷气相逸度系数，/>为癸烷气相逸度系数，/>为甲烷液相逸度系数，/>为癸烷液相逸度系数，x1为待处理甲烷液相摩尔百分数，y1为待处理甲烷气相摩尔百分数，x2为待处理癸烷液相摩尔百分数，y2为待处理癸烷气相摩尔百分数，pc2为癸烷临界压力，p为环境压力，ω2为癸烷偏心因子，Tc2为癸烷临界温度，T为环境温度，pc1为甲烷临界压力，ω1为甲烷偏心因子，Tc1为甲烷临界温度，R为常数，ZV为气相压缩因子，ZL为液相压缩因子，AV为混合气体，AL为混合液体，k12为二元交互系数，m1为甲烷偏差因子函数，m2为癸烷偏差因子函数。
6.根据权利要求1所述的一种相态图绘制方法，其特征在于，所述环境参数包括环境压力和环境温度，所述S4的过程包括：
S41：以所述环境温度作为横坐标、所述环境压力作为纵坐标对所有所述环境压力、所述环境温度以及所有所述目标气相摩尔百分数进行图形绘制，得到初始相态图；
S42：对所述初始相态图中每一列的目标气相摩尔百分数进行判断，判断所述初始相态图中当前一列的所有目标气相摩尔百分数是否随所述环境压力呈凹型，若否，则对所述初始相态图中下一列的所有目标气相摩尔百分数进行判断；若是，则将所述初始相态图中当前一列的所有目标气相摩尔百分数对应的环境温度作为目标临界温度，并执行S43；
S43：筛选出所述目标临界温度对应的所有所述环境压力的最大值，并将筛选后的最大环境压力作为目标临界压力；
S44：分别对各个所述目标气相摩尔百分数对应的环境温度以及环境压力进行判断，判断所述环境温度是否小于所述目标临界温度，且所述环境压力大于所述目标临界压力，若是，则将第一预设值作为更新后目标气相摩尔百分数；若否，则将第二预设值作为所述更新后目标气相摩尔百分数；
S45：根据所有所述更新后目标气相摩尔百分数对所述初始相态图进行更新，得到目标相态图。
7.一种相态图绘制装置，其特征在于，包括：
参数获得模块，用于从流体组分样本中获得初始甲烷摩尔百分数以及初始癸烷摩尔百分数，并导入甲烷性质参数、癸烷性质参数以及环境参数；
分析模块，用于对所述初始甲烷摩尔百分数、所述初始癸烷摩尔百分数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数进行气液共存的分析，并根据分析结果得到待处理摩尔百分数参数；
计算模块，用于计算所述待处理摩尔百分数参数、所述甲烷性质参数、所述癸烷性质参数以及所述环境参数的逸度，并根据计算结果得到目标气相摩尔百分数，返回至所述参数获得模块，直至达到预设迭代次数，从而得到多个目标气相摩尔百分数；
相态图获得模块，用于根据多个所述环境参数对多个所述目标气相摩尔百分数进行绘制，得到目标相态图。
8.根据权利要求7所述的一种相态图绘制装置，其特征在于，所述甲烷性质参数包括甲烷偏心因子、甲烷临界温度、二元交互系数以及甲烷临界压力，所述癸烷性质参数包括癸烷偏心因子、癸烷临界温度以及癸烷临界压力，所述环境参数包括环境压力和环境温度，
所述分析模块具体用于：
S21：通过第一式计算所述甲烷偏心因子、所述甲烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述甲烷临界压力的平衡常数初值，得到甲烷平衡常数初值，所述第一式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，pc1为甲烷临界压力，p为环境压力，ω1为甲烷偏心因子，Tc1为甲烷临界温度，T为环境温度；
S22：通过第二式计算所述癸烷偏心因子、所述癸烷临界温度、所述环境压力、所述环境温度以及所述癸烷临界压力的平衡常数初值，得到癸烷平衡常数初值，所述第二式为：
其中，K2为癸烷平衡常数初值，pc2为癸烷临界压力，p为环境压力，ω2为癸烷偏心因子，Tc2为癸烷临界温度，T为环境温度；
S23：判断所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数是否满足第三式且满足第四式，若不满足，则返回所述参数获得模块；若满足，则执行S24，所述第三式为：
K1z1+K2z2＞1，
所述第四式为：
其中，K1为甲烷平衡常数初值，z1为初始甲烷摩尔百分数，K2为癸烷平衡常数初值，z2为初始癸烷摩尔百分数；
S24：计算所述甲烷平衡常数初值、所述初始甲烷摩尔百分数、所述癸烷平衡常数初值以及所述初始癸烷摩尔百分数的气液相摩尔百分数，得到初始液相摩尔百分数、初始气相摩尔百分数、待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、待处理癸烷气相摩尔百分数以及待处理癸烷液相摩尔百分数；
所述待处理摩尔百分数参数包括所述初始液相摩尔百分数、所述初始气相摩尔百分数、所述待处理甲烷液相摩尔百分数、待处理甲烷气相摩尔百分数、所述待处理癸烷气相摩尔百分数以及所述待处理癸烷液相摩尔百分数。
9.一种相态图绘制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至6任一项所述的一种相态图绘制方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6任一项所述的一种相态图绘制方法。
Priority Applications (1)
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