流体参与了大多数地质作用过程,除了氯盐,富水地质流体最主要的组分就是H2O、CO2和CH4,PVTx性质、活度、化学势、热焓、相平衡等热力学性质是流体最基本的物理化学参数,所以精确计算CO2(CH4)-H2O体系在广阔的温度压力范围(包括远临界区和近临界区)内的PVTx和气液相平衡,是研究流体地质作用的基础,对于解释流体包裹体分析测试数据有着重要价值,有助于确定各种成岩成矿过程的物理化学条件。流体在临界点附近存在强烈的密度涨落,导致其热力学性质在临界点附近具有奇异性。研究临界区的奇异性,不仅对于正确理解和模拟地球和其它行星内部的许多地质过程有积极意义,而且对开发相关工业、推动环境工程、研究高温高压物理有实际价值。作者所属课题组以前通过改进SAFT-LJ状态方程建立了能够精确计算H2O-CO2、H2O-CH4和CO2-CH4体系在较宽广温压范围的气液相平衡和PVTx性质的模型,但该模型的适用区域不包括近临界区。本研究依据Wilson提出,后经White等改进的重整化群理论,将SAFT-LJ方程与重整化群理论结合,建立SAFT-LJ+RG跨接模型,计算CO2(CH4)-H2O体系在近临界区的气液相平衡和PVTx性质。模型的参数,包括纯组分的分子作用参数、两个不同组分间的混合作用参数以及重整化参数,这些参数通过反演单组分体系的PVT实验数据和饱和蒸汽压实验数据以及二元体系的气液相平衡实验数据确定。通过与实验值对比,证明新模型能够准确计算H2O-CO2、H2O-CH4和CO2-CH4体系在近临界区的气液相平衡和PVTx性质。主要成果包括:(1)利用SAFT-LJ+RG模型计算了纯H2O、纯CO2和纯CH4的临界条件,临界温度、临界压力、临界密度的计算结果与实验数据的平均绝对偏差(AAD%)分别为0.0145%、0.0549%和2.86%。跨接模型对3个单组分体系在临界点附近(包括超临界区和近临界区)的PVT性质的计算结果与实验值的平均绝对偏差(AAD%)仅有0.957%。新模型还准确计算了 3个单组分体系在近临界区(H2O:600-647.1 K、CO2:270-304.1 K、CH4:160-190.5 K)的气液相平衡,计算获得的三条气液共存曲线与实验值的一致性都非常好,饱和蒸气压、饱和气相密度、饱和液相密度的平均绝对偏差分别为1.18%、3.16%、2.04%。证明重整化群理论能够完美校正临界点附近强烈的密度涨落对自由能的影响,本研究建立的跨接模型不仅可以精确计算单组分体系的PVT性质,还能准确计算体系的气液相平衡。(2)通过 SAFT-LJ+RG 模型计算 CH4-CO2、H2O-CH4和 H2O-CO2三个二元系的 9个近临界温度下的临界条件,计算得到的临界压力和临界组成与实验值的平均绝对偏差分别为2.84%和10.9%。利用跨接模型计算气液相平衡,CH4-CO2体系的饱和CH4摩尔分数、H2O-CO2体系的饱和CO2摩尔分数、H2O-CH4体系的饱和CH4摩尔分数与实验值的平均绝对偏差分别为7.47%、13.7%、16.6%,基本在实验数据的误差范围之内。本研究建立的新模型可以定量计算CO2(CH4)-H2O体系在近临界区的气液相平衡。(3)利用SAFT-LJ+RG模型计算H2O-CO2体系的PVTx性质,与实验值的平均绝对偏差仅有1.69%,相较于原始SAFT-LJ方程,有明显进步,证明新模型可以更精确地计算H2O-CO2体系在近临界区的PVTx性质,重整化群理论的引入有效校正了临界点奇异性。根据SAFT-LJ+RG跨接模型,开发H2O-CO2三相包裹体均一压力计算软件和H2O-CH4包裹体均一压力计算软件,针对计算接近临界均一的包裹体的均一压力。