天然氣物性參數(shù)(新)

1、2.1 天然氣臨界參數(shù)計算天然氣平均分子量天然氣是混合氣體，分子量不是一成不變的，其平均分子量按Key 規(guī)則計算 :M gyi M i（2.1）式中M g天然氣的平均分子量kg/mol ；M i 、 yi 天然氣中 i 組分的分子量和摩爾分數(shù)。天然氣的相對密度首先假定空氣和天然氣都取同一標準狀態(tài)，天然氣的相對密度可用下式表示：gM gM gM g（2.2）rgM a i r 2 8. 9 72 9a i r式中r g天然氣的相對密度；g air 同一標準狀態(tài)下，天然氣、空氣的密度 kg/m3；M g M air 天然氣、空氣的平均分子量kg/mol 。擬臨界壓力 PPC和擬臨界溫度 TPC 組

2、分分析方法pp cy i p c iTp cyTi ci（2.3）M gyiM i式中pci 天然氣組分 i 的臨界壓力 (絕),MPa；Tci 天然氣組分 i 的臨界溫度 ,(273+t)°K 。 相關經(jīng)驗公式方法在缺乏天然氣組分分析數(shù)據(jù)的情況下，可引用Standing 在 1941年發(fā)表的相關經(jīng)驗公式對于干氣1 / 8ppc4.6660.1030.252ggTpc93.3181 g72（2.4）g對于濕氣ppc4.8680.356g39.72gTpc103.9183.3g39.72g（2.5）也可以用下面經(jīng)驗關系式進行計算對于干氣ppc4.88150.3861 gTpc92.22

3、22176.6667ggppc4.77800.2482 gTpc92.2222176.6667gg對于濕氣0.7（2.6）0.7ppc5.1021 0.6895 gTpc132.2222176.6667 ggppc4.77800.2482 gTpc106.1111152.2222 gg0.7（2.7）0.7注意：上式是對于純天然氣適用，而對于含非烴CO2 、2等可以用WichertH S和 Aziz 修正。修正常數(shù)的計算公式為 :ppc4.75460.2102 g 0.03 CO21.1583 10 2N 2 3.061210 2H 2 S(2.8)Tpc84.9389188.4944 g 0

4、.9333CO21.4944N2擬對比壓力 PPr 和擬對比溫度 TPr 的計算對比參數(shù)就是指某一參數(shù)與其應對應的臨界參數(shù)之比：即pprpppcTPrT（2.9）Tpc2 / 82.2天然氣的偏差因子Z 計算天然氣偏差因子 Z 的計算是指在某一壓力和溫度條件下，同一質量氣體的真實體積與理想體積之比值。ZV實際 V實際（ 2.10）V理想n R Tp計算天然氣偏差因子方法較多，下面主要介紹幾種常用的計算方法方程法RTa(T )（2.11）pbV (V b)b(V b)V式中nnj ) 0.5 (1 Kij )a(T )xi x j ( ai aji（2.12）i 1j 1nbxibi（2.13）

5、j 1ai0.45724R2Tcr2（2.14）pcrbi0.0788RTcr（2.15）pcr1mi1 Tri0.52（ 2.16）imi 0.374641.5422i0.26992 i2（2.17）式中Kij 天然氣的交互作用參數(shù)；cr組分 i 的氣體臨界壓力；pTcr組分 i 的氣體臨界溫度；Tr 組分 i 的對比溫度；i組分 i 的偏心因子。由方程可得到關于 Z 的方程Z 3(1 B)Z 2A 3B22BZ AB B2B30（ 2.18）3 / 8aPAR 2T2bPBRT（2.19）方法1.04670.5783Z 1 0.31506TprTpr3pr（2.20）0.612320.53

6、5320.6815prTprprTpr3pr0.27ppr /Z Tpr（ 2.21）式中pr 擬對比密度。已知 P、T 求 Z，計算步驟如下：第一步計算 ppc ， Tpc ；第二步計算 ppr ， Tpr ；第三步對 Z 賦初值，取 Zo=1，利用式（ 3.12）計算pr第四步將pr 值代入式（ 3.11），計算 Z該方法適用于 p<35MP 的情況。法1974 年 ,Dranchuk，Purvis 和 Robinson 等人在擬合 Standing.Katz 圖版的基礎上 , 提出了計算偏差因子 Z 的牛頓迭代公式。Z 1 （ A1 A2 / TprA3 / Tpr 3） r +（

7、A4 +A 5 / Tpr ) r 2( A5 A6 r5 ) / Tpr ( A72 / Tpr3)(1 A8 r2 )exp( A8 r（ 2.22）r2 )0 27 ppr（2.23）rZTpr4 / 8k（ AA32f rr 0.27 p p/rT/ T 2Ap r/ T）p rrp r13（+A 5 / Tpr )36)Tpr（ 2.24）+ A4r( A5 A6 r( A7r3/ Tpr3)(1A8r2 )exp(A8r2 )0fr k1 （A1A2 / TprA3 / Tpr 3） (2 r )（ A4 +A 5 / Tpr )(3r2 )( A5 A6 / Tpr )(6r5

8、)（ 2.25）( A7 / Tpr 3 ) 3 r2A8 (3 r4 ) A8 2 (2 r 6 ) e A8 r2fkk1kr（ 2.26）rrfkrA10.31506237A21.0467099A30.5783229A40.53530771（ 2.27）A50.61232032A60.10488813A70.68157001A80.68446549在已知 ppr 和 Tpr 的情況下，由 (2.2)式求解 Z 時，采用迭代法。即首先給定的Z的一個初值 Zo(例如 Zo=1.0)，由(2.23)式求出r ，作為 (2.24)式迭代的初值。 比較r與用 (2.26)式計算所得的r k+1 之

9、值，如r -r k+1 <0.00001，則可將求得了r 值代入(2.2)式求得 Z 值。否則，用最后求出的r 繼續(xù)循環(huán)，直到r -r k+1<0.00001 為止。法該方法發(fā)表于 1975 年，方程如下：Z 1（A1A2 / TprA3 / Tpr3 +A4 / Tpr 4 +A5 / Tpr5） r +（A6+A 7/ Tpr +A 8/ Tpr2) r2（/ Tpr +A2)5（2.28）A9 A78 / TprrA10 ( r2/ Tpr3 )(1A11r2 )exp(A11r2 )5 / 8A10 . 32 6 5A21. 0700A30.5339A40.01569A50

10、.05165A60.5475（ 2.29）A70.7361A80.1844A90.1056A1 00 .6134A11 0.7210解題方法和 DPR 法步驟思路一樣，但所用公式不同：F ( r )r0.27 ppr / Tpr （A1A2 / TprA3 / Tpr 3 +A4 / Tpr 4 +A5 / Tpr5） r2 +（A6+A 7/ Tpr +A 823（A 72) r6（2.30）/ Tpr) rA9/ Tpr +A 8 / TprA10 ( r3 / Tpr3 )(1A11r2 )exp( A11r2 )F ( r ) 1 （A1A2 / TprA3 / Tpr3 +A4 /

11、Tpr 4 +A5 / Tpr 5） 2 r +（A6+A 7/ Tpr +A 82) 32（+A 82) 65（2.31）/ TprrA9 A 7 / Tpr/ Tprr( A10 / Tpr 3 ) 3 r 2A11(3 r 422A11 r6 ) e A11 r此法適用于 1.0<Tpr<3.0， 0.2<Ppr<3.0平均值法將以上計算方法結果累加除以計算方法的個數(shù)2.3天然氣壓縮因子計算天然氣的壓縮系數(shù)就是指在恒溫條件下，隨壓力變化的單位體積變化量，即Cg1V（ 2.32）Vp TCg氣體壓縮系數(shù) ,1/MPa；V溫度為 T 時氣體體積隨壓力的變化率， m3/

12、Mpa；P TV 氣體體積 ,m3；(負號說明氣體壓縮系數(shù)與壓力變化的方向相反。 )由真實氣體的 PVT 方程，得下式：6 / 8VnRTZ / p經(jīng)過一系列的推導及換算，得到天然氣壓縮系數(shù)表達式，如下所示：Cg10.27f1 (Tpr ) 2 f 2 (Tpr ) rPpr2Z 3Tpr Ppr1 ( r / Z) f1 (Tpr ) 2 f 2 (Tpr ) r式中：A2A3f2A5A6f1(Tpr ) A1Tpr3(Tpr ) A4Tpr3TprTpr（ 2.33）（ 2.34）（ 2.35）2.4天然氣體積系數(shù)計算天然氣的體積系數(shù)就是指： 地層條件下某一摩爾氣體占有的實際體積與地面標準條件下同樣摩爾量氣體占有的體積之比，由下式表示：BgVRpscZTf（ 2.36）VscpZscTsc式中VR 地層條件下氣體的體積 ,m3；Vsc 地面標準狀態(tài)下氣體的體積 ,m3；Bg