油层物理何更生版第二章3-4节课件..ppt

* 第三节 天然气的高压物性 一、常温常压下天然气的物理性质 １.天然气的组成表示法及其分类 (1)天然气的组成表示法 地下采出的可燃气体统称天然气。它是以石蜡族低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃类气体组成的混合物气体。 按其化学组成，甲烷占绝大部分（70－ 98%），乙、丙烷含量不多，还含有少量非烃类气体。 摩尔组成表示法： 天然气所具有的重量称为该天然气的分子量。 计算法：根据天然气的组分和组成计算。 式中：Ｍg--天然气的分子量； Yi－天然气中某组分的摩尔组成（分数）； mi－天然气中某组分的分子量； n－组分数。 密度: 地下天然气的密度可定义为：地下单位体积天然气的质量。即： 式中： 相对密度: 在相同的温度、压力下，天然气的密度与干燥空气密度之比，称为天然气的相对密度。即 式中：?g－天然气的相对密度； ?g－天然气的密度； ?a－空气密度。 在标准状况下， ?g 又可表示成： 若知天然气中各组分的含量及相对密度，则可按加权平均法计算?g 式中：ni－天然气中各组分的含量； ?gi－天然气中各组分的相对密度。 二、天然气的状态方程和对应状态原理 １.理想气体的状态方程 PV=nRt 符号各意义；上式表示了理想气体压力、体积、温度、质量间的关系。 ２.天然气的状态方程 PV=ZnRT 式中： Z－天然气的偏差因子、无因次（0.7-1.2） Z的物理意义：给定压力和温度下，实际气体所占的体积与同温同压下理想气体所占有的体积之比。 Ｚ＝１，二者相当 Ｚ＞１？ 该气体较理想气体难以压缩，体积更大， Ｚ＜１，反之亦然。 3.天然气偏差因子的图表计算 该法以对应状态原理为基础。 1)天然气单组分气体偏差因子的图表计算 ①临界状态：气相和液相差别消失的状态； ②临界温度（Ｔc）：气体转化为液态时的最高温度 ③临界压力（ＰC）：在临界温度下使气体液化时的最低压力。 由于天然气在地层条件下，并非处于临界状态，而是处于地温地压下，为了研究某种天然气的物性变化，应以临界状态为标准，于是引入； ④对应压力：Ｐr=P/PC； ⑤对应温度：Tr=T/TC ； ⑥对应状态：以对应温度和对应压力表示的状态。 Z=f (Pr ,Tr ) 单组分Z图 例：计算750C，１５MPa下甲烷和乙烷的对应温度和对应压力， 甲烷： Tr=T/TC ＝(75+273)/(- 82.1+273)?1.82 Ｐr=P/PC=15.0/4.63?3.24 乙烷： Tr=T/TC =(75+273)/(32.27+273)?1.14 Ｐr=P/PC=15.0/4.87?3.08 可见，甲、乙烷在相同的Ｐ、Ｔ条件下，用临界状态标准衡量，它们各自所处的状态并不相同。反之，若二者的对应状态相同时，则相应的其它物性也近似相同。 ⑦对应状态原理：当两种不同的烃类气体的对应状态相同时，则相应的其它物性也近似相同。 ①视临界压力：各组分临界压力之和称为视临界压力。 2)天然气多组分气体偏差因子的图表计算 ②视临界温度： 式中 yi－气体各组分含量; Ｐci、Tci－气体各组分临界压力和临界温度; ③视对应压力 ④视对应温度: 三、天然气的体积系数(Ｂg) 天然气在地层条件下所占的体积与其在地面标准状况下所占体积之比值称为天然气的体积系数。 Ｂg＝Ｖ／ＶSC (m3/s.m3) 式中:Ｖ－地温地压下的天然气体积; ＶSC－同数量气体在标准状况下的体积。 如何计算Ｂg？ 在规定的标准状况下，天然气体积可按 理想状态方程表示，即 Z＝１，则 ＰscVsc=nRTsc 所以：ＶSC＝ nRT/Ｐsc 注:只有在低压下（或较高温度），二者接近理想气体。 在地层条件下，同样气体的体积可按真实气体方程式求出： ＰV=ZnRT (V=ZnRT/P)