天然氣物性參數新

1、2.1 天然氣臨界參數計算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，具平均分子量按Key規(guī)則計算：MgyiMi(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數。2.1.2 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:(2.2)gMgMgMgrg-gairMair28.9729式中rg天然氣的相對密度；gair一同一標準狀態(tài)下，天然氣、空氣的密度kg/m3;MgMair一天然氣、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TpcPpcMg組分分析方法yTciVP

2、ci(2.3)yiMi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)0Ko相關經驗公式方法在缺乏天然氣組分分析數據的情況下，可引用Standing在1941年發(fā)表的相關經驗公式對于干氣ppc4.6660.103g0.25g2ggTpc293.3181q7q2gg對于濕氣ppc4.8680.356gg39.7g2Tpc103.9183.3g239.7g也可以用下面經驗關系式進行計算對于干氣(2.5)ppc4.88150.3861ggTpc92.2222176.6667qgg0.7ppc4.77800.2482qgTpc92.2222176.6667q

3、gg0.7對于濕氣ppc5.10210.6895qgTpc132.2222176.6667qgg0.7Ppc4.77800.2482agTpc106.1111152.2222qgg0.7注意：上式是對于純天然氣適用，而對于含非姓CO2、H2S等可以用Wichert(2.6)(2.7)和Aziz修正。修正常數的計算公式為：22ppc4.75460.2102g0.03CO21.1583102N23.0612102H2S(2.8)Tpc84.9389188.4944g0.9333co21.4944n22.1.4擬對比壓力Ppr和擬對比溫度Tpr的計算對比參數就是指某一參數與其應對應的臨界參數之比：即

4、pprPpc2.2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。心際V實際Z=V理想吧P(2.10)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2.2.1Pong.Robinson方程法RTa(T)P-VbV(Vb)b(Vb)(2.11)式中nna(T)XiXj(aajij)0.5(1Ko)(2.12)i1j1nbxbi(2.13)j1R2T2ai0.45724cr(2.14)PcrRTbi0.0788cr(2.15)Pcr052/、i1mi1Tr/(2.16)mi0.374641.5422i0.26992i2(2

5、.17)式中Kij天然氣的交互作用參數;pcr一組分i的氣體臨界壓力；Tcr一組分i的氣體臨界溫度;Tr一組分i的對比溫度；coi一組分i的偏心因子。由方程可得到關于Z的方程_3_2_2_2_3Z(1B)ZA3B2BZABBB0(2.18)aPr2t2bPRT(2.19)2.2.2 Cranmer方法Z10.315061.0467Tpr0.5783T3prpr(2.20)2pr0.68150.61230.5353Tpr式中pr擬對比密度。ppr0.27ppr(2.21)已知P、第一步T求Z,計算步驟如下: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（3.1

6、2）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。2.2.3 DPR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。(2.(22)(2.(23)Z1(Ai4/TprA3/Tpr3)r+(A+As/Tpr)；AJA；)/Tpr(A7；/Tpr3)(1A；)exp(A；)027pprZTprr0.27Ppr/TprAa/Tpr3)MA+As/Tpr)r3(A5A6r6)Tpr(Ar3/Tpr3)(1Ar2)exp(A8r2)0(2.(24)frk1(A為/Tp

7、rA/Tpr3)(2,)(A+A5/Tpr)(3r2)(AA/Tpr)(6j)(A/Tp；)3r2A(3r4)4(2J)e'(2.(25)(2.(26)A0.31506237A1.0467099A0.5783229(2.27)A40.53530771A0.61232032A0.10488813A0.68157001A0.68446549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。比較與用(2.26)式計算所得的rk+1之值，如r-rk+1<0.00001,

8、則可將求得了,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-rk+1<0.00001為止。2.2.4DAK法該方法發(fā)表于1975年，方程如下：Z1(AiA2/TprA3/Tpr3+A4/Tpr4+A5/Tp；)產(A6+A7/Tpr+A8/Tpr2)；A(A7/Tp.+Ag/T：)；(2.28)A0(r2/Tpr3)(1A1r2)exp(A1CA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A110.32651.07000.53390.015690.051650.54750.73610.18440.10560.61340.7210(2.(29)解題方法和DPR法步驟思路一樣

9、，但所用公式不同：3_4_5、F(r)r0.27ppr/Tpr(AA?/TprA3/Tpr+A4/Tpr+A5/Tpr)(A+A7/Tpr+Ag/Tpr2)r3A(A7/Tpr+A8/T;)r6A，3,322、A0(r/Tpr)(1A11r)exp(A11r)(2.(30)345、F'(r)1(AA2/TprA3/Tpr+A4/Tpr+A/Tpr)2.+(A6+A7/Tpr+A8/Tpr2)3r2A(A7/Tpr+A8/T。；)6r52(Aw/Tpr3)3r2A11(3r42A11r6)e11r(2.(31)此法適用于1.0<Tpr<3.0,0.2<Ppr<3.

10、02.2.5平均值法將以上計算方法結果累加除以計算方法的個數2.3天然氣壓縮因子計算天然氣的壓縮系數就是指在恒溫條件下,隨壓力變化的單位體積變化量，即CgV(2.(32)CgVPT氣體壓縮系數，1/MPa；溫度為T時氣體體積隨壓力的變化率，m3/Mpa；氣體體積,m3;（負號說明氣體壓縮系數與壓力變化的方向相反。由真實氣體的PVT方程，得下式:經過一系列的推導及換算，得到天然氣壓縮系數表達式，如下所示:Cg10.27fl(Tpr)2f2(Tpr)%2ZTp,Pp1(r/Z)附)2f2慧,)(2.34)式中:fl(Tp.)AAATT3prpr一_Af2(Tpr)A£prAT3pr(2.35)2.4 天然氣體積系數計算天然氣的體積系數就是指: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：(2.36)口VrpScZTfgVpZtVscpZscTsc式中Vr地層條件下