近年来,注气驱油等三次采油技术在石油生产中广泛应用,形成了大量的多相多组分相平衡问题。同样,在油气生产运输过程中,也面临着蜡沉积、水合物形成和沥青质沉淀等多相多组分相平衡问题。因而,多相多组分相平衡的研究至关重要。本文在国内外文献调研基础上,针对目前相平衡实验及相平衡计算中存在的问题,从多相多组分相平衡实验和计算方法两个方面进行了研究,设计了用可视化的岩心筒进行膨胀实验的方法,并用真实原油进行了膨胀实验。同时,重新推导了多相多组分相平衡方程,重点分析了解存在的区间,构建了减少对初始值依赖的多相多组分相平衡方程的两种新的计算方法,开发了相应的计算模拟器。并设计和开发了自动测试分析软件,对原来的方法和两种新方法进行了千万次的测试,证明了本文提出的计算方法具有稳定性、快速性等特点。本文取得了如下成果:(1)针对现有的油-气-水三相膨胀实验难以清楚观察等问题,设计了可视化的膨胀实验方法。一共进行了四类25组乙烷/二氧化碳、Niobrara油(美国)和水的油-气两相和油-气-水三相可视化膨胀实验。观察了流体的微观流动,填补了乙烷三相膨胀实验的空白。(2)构造了新的多相多组分相平衡方程,论证了该方程在其对应的变量空间是单调连续递减的。基于该特点,设计了求解多相多组分相平衡方程的连续迭代算法,该方法极大地减少了对初始值的依赖,增加了求解的稳定性。并用Matlab语言将计算方法编写成了模拟器,用三个机理算例、三个文献算例和一个四相算例对该算法进行了测试,证明了本文提出的算法可以稳定求解多相相平衡问题。(3)针对多相多组分相平衡方程的连续迭代算法计算速度慢的问题,本文构造了求解多相多组分相平衡方程的牛顿-连续迭代算法。并用Matlab语言将算法编写成了模拟器,同时编写了一个随机生成多相多组分测试算例软件。通过对牛顿迭代算法、连续迭代算法和牛顿-连续迭代算法的近千万次的计算测试发现,本文所提出的牛顿-连续迭代算法可以高效稳定的解决所有多相多组分相平衡问题(包括牛顿迭代出错的问题),具有计算稳定、收敛直接、迭代步数少的优点。(4)现有的油-气-水三相闪蒸计算忽略了烃组分在水中的溶解和含盐度(氯化钠)的影响,不能模拟水相的相消失过程。为此,本文建立考虑烃组分在水中的溶解和含盐度影响的相平衡计算模型,用Matlab语言编写新的油-气-水三相闪蒸模拟器。用实验结果检验了该新算法,验证了本文提出的考虑烃溶解和含盐影响的油-气-水三相闪蒸模拟器计算结果更符合实际。