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1、2.1 天然氣臨界參數(shù)計(jì)算 2.1.1 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(jì)算: (2.1)式中 Mg天然氣的平均分子量kg/mol;Mi、yi天然氣中i組分的分子量和摩爾分?jǐn)?shù)。 2.1.2 天然氣的相對(duì)密度 首先假定空氣和天然氣都取同一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),天然氣的相對(duì)密度可用下式表示: (2.2)式中 rg天然氣的相對(duì)密度;同一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,天然氣、空氣的密度kg/m3;天然氣、空氣的平均分子量kg/mol。 2.1.3 擬臨界壓力PPC和擬臨界溫度TPC 組分分析方法 (2.3) 式中 天然氣組分i的臨界壓力(絕),MPa; 天然氣組分i的臨界溫度,(2
2、73+t)K。 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)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(guān)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)于干氣 (2.4)對(duì)于濕氣 (2.5)也可以用下面經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算對(duì)于干氣 (2.6)對(duì)于濕氣 (2.7)注意:上式是對(duì)于純天然氣適用,而對(duì)于含非烴CO2 、H2S 等可以用Wichert和Aziz修正。修正常數(shù)的計(jì)算公式為: 2.1.4 擬對(duì)比壓力PPr和擬對(duì)比溫度TPr的計(jì)算 對(duì)比參數(shù)就是指某一參數(shù)與其應(yīng)對(duì)應(yīng)的臨界參數(shù)之比:即 (2.9)2.2 天然氣的偏差因子Z計(jì)算 天然氣偏差因子Z的計(jì)算是指在某一壓力和溫度條件下,同一質(zhì)量氣體的真實(shí)體積與理想體積之比值。 (2.10
3、) 計(jì)算天然氣偏差因子方法較多,下面主要介紹幾種常用的計(jì)算方法 2.2.1 Pong.Robinson方程法 (2.11)式中 (2.12) (2.13) (2.14) (2.15) (2.16) (2.17)式中 Kij天然氣的交互作用參數(shù); pcr組分i的氣體臨界壓力; Tcr組分i的氣體臨界溫度; Tr組分i的對(duì)比溫度; i組分i的偏心因子。由方程可得到關(guān)于Z的方程 (2.18) (2.19) 2.2.2 Cranmer方法 (2.20) (2.21)式中 擬對(duì)比密度。已知P、T求Z,計(jì)算步驟如下:第一步 計(jì)算,;第二步 計(jì)算,;第三步 對(duì)Z賦初值,取Zo=1,利用式(3.12)計(jì)算第四
4、步 將值代入式(3.11),計(jì)算Z該方法適用于p35MP的情況。 2.2.3 DPR法1974年,Dranchuk,Purvis和Robinson等人在擬合Standing.Katz圖版的基礎(chǔ)上,提出了計(jì)算偏差因子Z的牛頓迭代公式。 (2.22) (2.23) (2.24) (2.25) (2.26) (2.27)在已知和的情況下,由(2.2)式求解Z時(shí),采用迭代法。即首先給定的Z的一個(gè)初值Zo(例如Zo=1.0),由(2.23)式求出,作為(2.24)式迭代的初值。比較與用(2.26)式計(jì)算所得的k+1之值,如-k+10.00001,則可將求得了值代入 (2.2)式求得Z值。否則,用最后求出
5、的繼續(xù)循環(huán),直到-k+10.00001為止。 2.2.4 DAK法該方法發(fā)表于1975年,方程如下: (2.28) (2.29)解題方法和DPR法步驟思路一樣,但所用公式不同: (2.30) (2.31)此法適用于1.0Tpr3.0,0.2Ppr3.0 2.2.5 平均值法將以上計(jì)算方法結(jié)果累加除以計(jì)算方法的個(gè)數(shù)2.3 天然氣壓縮因子計(jì)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 (2.32)Cg 氣體壓縮系數(shù),1/MPa;溫度為T(mén)時(shí)氣體體積隨壓力的變化率,m3/Mpa;V 氣體體積,m3;(負(fù)號(hào)說(shuō)明氣體壓縮系數(shù)與壓力變化的方向相反。)由真實(shí)氣體的PVT方程,得下式: (2.33)經(jīng)過(guò)一系列的推導(dǎo)及換算,得到天然氣壓縮系數(shù)表達(dá)式,如下所示: (2.34) 式中: (2.35)2.4 天然氣體積系數(shù)計(jì)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(shí)際體積與地面標(biāo)準(zhǔn)條件下同樣摩爾量氣體占有的體積之比,由下式表示: (2.36)式中 地層條件下氣體的體積,m3; 地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的體積,m3;天然氣的體積系數(shù)
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