天然气物性参数(新)

1、2.1 天然气临界参数计算天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算 :M gyi M i（2.1）式中M g天然气的平均分子量kg/mol ；M i 、 yi 天然气中 i 组分的分子量和摩尔分数。天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示：gM gM gM g（2.2）rgM a i r 2 8. 9 72 9a i r式中r g天然气的相对密度；g air 同一标准状态下，天然气、空气的密度 kg/m3；M g M air 天然气、空气的平均分子量kg/mol 。拟临界压力 PPC和拟临界温度 TPC 组

2、分分析方法pp cy i p c iTp cyTi ci（2.3）M gyiM i式中pci 天然气组分 i 的临界压力 (绝),MPa；Tci 天然气组分 i 的临界温度 ,(273+t)°K 。 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在 1941年发表的相关经验公式对于干气1 / 8ppc4.6660.1030.252ggTpc93.3181 g72（2.4）g对于湿气ppc4.8680.356g39.72gTpc103.9183.3g39.72g（2.5）也可以用下面经验关系式进行计算对于干气ppc4.88150.3861 gTpc92.22

3、22176.6667ggppc4.77800.2482 gTpc92.2222176.6667gg对于湿气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：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO2 、2等可以用WichertH S和 Aziz 修正。修正常数的计算公式为 :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拟对比压力 PPr 和拟对比温度 TPr 的计算对比参数就是指某一参数与其应对应的临界参数之比：即pprpppcTPrT（2.9）Tpc2 / 82.2天然气的偏差因子Z 计算天然气偏差因子 Z 的计算是指在某一压力和温度条件下，同一质量气体的真实体积与理想体积之比值。ZV实际 V实际（ 2.10）V理想n R Tp计算天然气偏差因子方法较多，下面主要介绍几种常用的计算方法方程法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 天然气的交互作用参数；cr组分 i 的气体临界压力；pTcr组分 i 的气体临界温度；Tr 组分 i 的对比温度；i组分 i 的偏心因子。由方程可得到关于 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 拟对比密度。已知 P、T 求 Z，计算步骤如下：第一步计算 ppc ， Tpc ；第二步计算 ppr ， Tpr ；第三步对 Z 赋初值，取 Zo=1，利用式（ 3.12）计算pr第四步将pr 值代入式（ 3.11），计算 Z该方法适用于 p<35MP 的情况。法1974 年 ,Dranchuk，Purvis 和 Robinson 等人在拟合 Standing.Katz 图版的基础上 , 提出了计算偏差因子 Z 的牛顿迭代公式。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 的情况下，由 (2.2)式求解 Z 时，采用迭代法。即首先给定的Z的一个初值 Zo(例如 Zo=1.0)，由(2.23)式求出r ，作为 (2.24)式迭代的初值。 比较r与用 (2.26)式计算所得的r k+1 之

9、值，如r -r k+1 <0.00001，则可将求得了r 值代入(2.2)式求得 Z 值。否则，用最后求出的r 继续循环，直到r -r k+1<0.00001 为止。法该方法发表于 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解题方法和 DPR 法步骤思路一样，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此法适用于 1.0<Tpr<3.0， 0.2<Ppr<3.0平均值法将以上计算方法结果累加除以计算方法的个数2.3天然气压缩因子计算天然气的压缩系数就是指在恒温条件下，随压力变化的单位体积变化量，即Cg1V（ 2.32）Vp TCg气体压缩系数 ,1/MPa；V温度为 T 时气体体积随压力的变化率， m3/

12、Mpa；P TV 气体体积 ,m3；(负号说明气体压缩系数与压力变化的方向相反。 )由真实气体的 PVT 方程，得下式：6 / 8VnRTZ / p经过一系列的推导及换算，得到天然气压缩系数表达式，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天然气体积系数计算天然气的体积系数就是指： 地层条件下某一摩尔气体占有的实际体积与地面标准条件下同样摩尔量气体占有的体积之比，由下式表示：BgVRpscZTf（ 2.36）VscpZscTsc式中VR 地层条件下气体的体积 ,m3；Vsc 地面标准状态下气体的体积 ,m3；Bg