油層物理13教材

天然氣的分類：天然氣：從地下采出的可燃?xì)怏w?！?.3天然氣的高壓物性氣藏氣

伴生氣煤層氣天然氣水合物1.1天然氣的組成1天然氣的組成、視相對分子質(zhì)量及相對密度烴類氣體：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等非烴類氣體：硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)?、氧氣、氫氣、水蒸氣、氦、氬等?.1.1定義

構(gòu)成天然氣的各組分及其在天然氣中的百分含量。

§1.31.1.2表示方法

(1).質(zhì)量組成

構(gòu)成天然氣的各組分的質(zhì)量占天然氣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)

wi=(mi/Σmi)×100%(2).體積組成

構(gòu)成天然氣的各組分的體積占天然氣總體積的百分?jǐn)?shù)

vi=(Vi/ΣVi)×100%(3).摩爾組成

構(gòu)成天然氣的各組分的摩爾數(shù)占天然氣總摩爾數(shù)的百分?jǐn)?shù)

yi=(ni/Σni)×100%

三種組成之間的關(guān)系：

yi=vi

1.2視相對分子質(zhì)量和相對密度

在標(biāo)準(zhǔn)狀況(0℃，0.10MPa)下，1摩爾天然氣的質(zhì)量

Mg=Σ(yiMi)1.2.1視相對分子質(zhì)量(apparentmolecularweight)天然氣的視相對分子質(zhì)量天然氣組分i的分子量天然氣組分i的摩爾分?jǐn)?shù)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，天然氣的密度與干燥空氣的密度之比

γg＝ρg/ρa(bǔ)

1.2.2天然氣的相對密度

γg＝Mg/29視天然氣和空氣均為理想氣體1.3天然氣的視臨界參數(shù)

視臨界壓力Ppc

視臨界溫度Tpc

(1).Kay方法

Ppc=Σ(yiPci)Tpc=Σ(yiTci)

(2).經(jīng)驗(yàn)公式法

與天然氣相對密度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式:

對于干氣：

Ppc=4.8815－0.3861γgTpc=92.2222＋176.6667γgγg≥0.7Ppc=4.7780－0.2482γgTpc=92.2222＋176.6667γgγg<0.7

對于濕氣：

Ppc=5.1021－0.6895γgTpc=132.2222＋116.6667γgγg≥0.7Ppc=4.7780－0.2482γgTpc=106.1111＋152.2222γgγg<0.7

含CO2、N2、H2S的天然氣的經(jīng)驗(yàn)公式:Ppc=4.7546－0.2102γg+0.03φCO2－0.011583φN2+0.030612φH2S

Tpc=84.9389＋188.4944γg－0.9333φCO2－1.4944φN2

適用條件：

Ppc=4.6666＋0.103γg－0.25γg2Tpc=93.3＋181γg－7γg2

對于干氣Ppc=4.868＋0.356γg－0.077γg2Tpc=103.9＋183.3γg－39.7γg2

對于凝析氣

Thomas二次方程式:

H2S含量<3%，N2含量<5%或非烴含量<7%2天然氣的狀態(tài)方程

2.1理想氣體狀態(tài)方程2.1.1理想氣體

不考慮氣體分子間的無相互作用力；

氣體分子間的碰撞為彈性碰撞。

氣體分子為質(zhì)點(diǎn)，無體積；

PV=nRT2.1.2理想氣體狀態(tài)方程

2.2實(shí)際氣體狀態(tài)方程2.2.1壓縮因子狀態(tài)方程

z<1真實(shí)氣體易壓縮；z=1真實(shí)氣體＝理想氣體；z>1真實(shí)氣體難壓縮；Z=V實(shí)際/V理想

在一定溫度和壓力下，一定質(zhì)量的實(shí)際氣體所占有的體積與相同條件下理想氣體所占有的體積之比

壓縮因子(compressibilityfactor)：PV=znRT2.2.2范德華方程對于純組分氣體，A0、B0、C0、a、b、c、α、γ為常數(shù)，見表1.3.5。2.2.3BWR方程其中，a,b－－范德華常數(shù)，數(shù)值見表1.3.4

2.3天然氣壓縮因子的求取

2.3.1實(shí)驗(yàn)方法

§1.3圖1.3.2甲烷的壓縮因子等溫線

2.3.2SK圖版法(1).對應(yīng)狀態(tài)定律

對于單組分氣體，對應(yīng)溫度Tr為：

在相同的對應(yīng)溫度和對應(yīng)壓力下，所有的純烴氣體具有相同的壓縮因子。

對應(yīng)壓力Pr為：已知條件：天然氣的摩爾組成(2).SK圖版法計(jì)算步驟

對于天然氣，視對應(yīng)溫度Tpr為：視對應(yīng)壓力Ppr為：計(jì)算步驟：求天然氣的視臨界參數(shù)求天然氣的視對應(yīng)參數(shù)查圖版非烴校正含氮天然氣的校正：C－－疊加體積校正系數(shù)，C＝1.00～1.04(3).非烴組分校正計(jì)算步驟：求不含氮烴類氣體的壓縮因子zg

求氮?dú)獾膲嚎s因子zN

疊加，校正含H2S和CO2的天然氣的校正：

P48

不要求(2).Dranchuk－Durvis－Robinson方法

2.3.3經(jīng)驗(yàn)方法求z

(1).Hall－Yarborough方法(3).Gopal方法

§1.33天然氣的等溫壓縮系數(shù)(coefficientofisothermalcompressibility)在等溫條件下，天然氣體積隨壓力的變化率

3.1定義3.2推導(dǎo)

3.2.1單組分理想氣體

3.2.2單組分實(shí)際氣體(1).手算

3.2.3多組分天然氣3.3等溫壓縮系數(shù)計(jì)算

(2).電算

(3).圖版法

4天然氣的體積系數(shù)和膨脹系數(shù)

4.1體積系數(shù)(formationvolumefactor)一定量的天然氣在油氣藏條件下的體積與其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積之比

Bg＝V

/Vsc

4.1.1定義

4.1.2計(jì)算

4.2膨脹系數(shù)(expansionfactor)

天然氣體積系數(shù)的倒數(shù)Eg＝1

/Bg

4.2.1定義

4.3Bg、Eg－P曲線

5天然氣的粘度(viscosity)§1.35.1粘度的定義

流體抗剪切能力的一種量度5.1.1定義

5.1.2動力粘度

5.1.3運(yùn)動粘度§1.3運(yùn)動粘度，cm2/s動力粘度，mPa.s氣體密度，kg/m3

5.2天然氣粘度的計(jì)算

5.2.1低壓下天然氣粘度的計(jì)算若已知天然氣的組成，當(dāng)視對應(yīng)壓力小于0.6時(shí)，地層溫度下天然氣的粘度為：

組分i的粘度組分i與組分j的結(jié)合因子組分i的摩爾分?jǐn)?shù)組分j的摩爾分?jǐn)?shù)結(jié)合因子的計(jì)算：

§1.3

Herning－Zipperer方法5.2.2高壓下天然氣粘度的計(jì)算(1).API方法

低壓下天然氣的粘度粘度對比系數(shù)對應(yīng)密度§1.3(2).Herning－Zipperer方法計(jì)算1個(gè)大氣壓、給定溫度下天然氣的粘度μg1

確定天然氣的視對應(yīng)壓力和視對應(yīng)溫度

查圖求無因次粘度μg/μg1

由μg1×[μg/μg1]，求μg

5.3天然氣