天然气的基本性质(钻井班).ppt

天然气的基本性质 §1 天然气在高温高压下的状态 天然气在地下是一种高度压缩的气体 当压力得到释放，膨胀能力很强 当压力和温度很高以后，其基本性质和高温高压下的液体可能接近 天然气的类型不一样，其基本性质有较大差异 §2 天然气的主要物性参数 各种温度、压力条件下的物性参数是气藏工程、采气工艺和地面工程中的必不可少的基础数据。 获取途径（1.实验 2.计算) 一、天然气 1、天然气 烃类气体：（石蜡族低分子饱和烃和少量非烃） CnH2n+n：C1、C2、…、C6、C7+， … C1为主要成分60%以上 非烃类气体：H2S、CO2、N2、 He、H2O等的混合气体。 2、天然气组成 质量组成Wi=mi/Σmi 摩尔组成yi=ni/Σni 体积组成yi=Vi/Σvi 三种组成的换算：mi=niMi Vi=22.4ni(1atm、20℃下为24.056ni） yi(体)=yi(摩) yi=(Wi/Mi)/(ΣWi/Mi)  3、天然气分类 干气（井流物中C5以上13.5cm3/m3) 特点：地面设备和管线不析出液烃 湿气（井流物中C5以上13.5cm3/m3) 特点：地下为气态，地面设备和管线析出液烃 凝析气（产出井流物气油比900~18000m3/m3） 特点：生产时地下、地面设备和管线析出液烃 伴生天然气（溶于地层原油中，采出后经地面分离后得到的天然气） 二、天然气的分子量和相对密度 １、天然气视分子量 定义： 在标准状态下，１摩尔体积天然气的质量。kg/kmol，g/mol 计算公式：M=ΣyiMi； ρ= M/V ２、天然气的相对密度 定义：在标准状态下，天然气密度和干燥空气密度之比。 公式：γg＝ρsc /ρair标态 = Mg/Mair = Mg/28.97 (比容为密度的倒数） 三、偏差系数状态方程 １、偏差系数（偏差因子） 定义：一定数量的天然气，在相同压力温度下，实际体积和理想体积之比。（度量真实气体与理想气体性质的偏差） 公式：Z=V / V理想 数值：z可等于1，大于1，小于1。 主要用途：计算储量，各种流动等等。 ２、偏差系数状态方程 方程：ＰＶ＝ｚｎＲＴ （广义状态方程，可同时描述气液两相行为） 几种表示形式： nKmol：PV = znRT，V = m3 体积 1Kmol：PVm = zRT，Vm = m3/Kmol 千摩体积 1Kg： PV = zRT/M，υ = m3/Kg 比容（密度的倒数） 3、应用举例 (1)标准态下空气密度： ρair = 1.205 kg/m3 (2)标准态下天然气密度：ρsc = 1.205γg kg/m3 四、天然气的偏差系数的求取 1、Standing Katz图 概念： 范德华对应状态原理：两种性质相近的气体，在对应状态时，内涵性质一样（决定了对比参数相同时，偏差因子相同）。P23图2-1（说明Katz图使用方法） 对比压力：Ｐｒ＝Ｐ／Ｐc 对比温度：Ｔｒ＝Ｔ／Ｔc 对比密度：ρｒ＝ρ／ρc 适用（用于不含非烃气体的天然气混合物） 2、直接计算ｚ系数 Ｈall－Ｙarborough方法 应用范围:Tr≥1  ＤＰＲ方法（1974，BWR在拟合Standing-Katz图得） 其它求Z方法 Sarem Papay Leung Carlie-Gillett Burnett Papp 五、天然气的等温压缩率 １、定义：等温条件，单位压力改变引起的单位体积的相对变化率。 公式： ２、实用式（由PV=ZRT，求V对P在恒温下的导数，代入定义式得到） 六、天然气体积系数 １、定义： 相同数量的天然气在地层条件下的体积与其在标准条件下的体积之比。 两个特定状态，与过程无关 Ｂg１(why?) , 单位：m3／sm3 描述当气体质量不变时，气藏中的天然气开采到地面时由于温度和压力条件的改变引起的体积膨胀大小。 ２、计算式 标准条件:Psc=0.101325MPa, Tsc=293.15K Bg=3.458×10-4zT/P 3、膨胀系数（Eg） 为体积系数的倒数（Bg1),使用Eg较方便 4、等温渗流Bg与压力的关系 Bg=C.Z/P 七、天然气的粘度 主要指动力粘度 1、图版算法 Carr Kobayshi Burrows图版描述的是大气压下天然气的粘度μ1与分子量（或相对密度）和温度的关系 函数关系式 Carr Kobayshi Burrows图版使用步骤 由温度T、分子量Mg或相对密度γg→查图求μ1； 由对比参数ppr、Tpr查图2-4求μ/μ1； 用第一步得到的μ1乘以第二步得到的比值可得高压下的粘度值。 如果体系中存在非烃组分，需要用图2-3中的小图校正。 酸气校正方法 式中：—在大气压和任意温度下“校