天然氣物性參數(shù)新

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，具平均分子量按Key規(guī)則計(jì)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?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)gMgMgMgrg-gairMair28.9729式中rg天然氣的相對(duì)密度；gair一同一標(biāo)準(zhǔn)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(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ppc4.6660.103g0.25g2ggTpc293.3181q7q2gg對(duì)于濕氣ppc4.8680.356gg39.7g2Tpc103.9183.3g239.7g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(2.5)ppc4.88150.3861ggTpc92.2222176.6667qgg0.7ppc4.77800.2482qgTpc92.2222176.6667q

3、gg0.7對(duì)于濕氣ppc5.10210.6895qgTpc132.2222176.6667qgg0.7Ppc4.77800.2482agTpc106.1111152.2222qgg0.7注意：上式是對(duì)于純天然氣適用，而對(duì)于含非姓CO2、H2S等可以用Wichert(2.6)(2.7)和Aziz修正。修正常數(shù)的計(jì)算公式為：22ppc4.75460.2102g0.03CO21.1583102N23.0612102H2S(2.8)Tpc84.9389188.4944g0.9333co21.4944n22.1.4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

4、pprPpc2.2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。心際V實(shí)際Z=V理想吧P(2.10)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2.2.1Pong.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(shù);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(duì)比溫度；coi一組分i的偏心因子。由方程可得到關(guān)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(duì)比密度。ppr0.27ppr(2.21)已知P、第一步T求Z,計(jì)算步驟如下:計(jì)算ppc，Tpc；第二步計(jì)算Ppr,Tpr；第三步對(duì)Z賦初值，取Zo=1,利用式（3.1

6、2）計(jì)算pr第四步將pr值代入式（3.11）,計(jì)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(chǔ)上，提出了計(jì)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(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r,作為(2.24)式迭代的初值。比較與用(2.26)式計(jì)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(chǎn)(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(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CgV(2.(32)CgVPT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；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: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: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(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)口VrpScZTfgVpZtVscpZscTsc式中Vr地層條件下