油层物理何更生版34节.公开课获奖课件.pptx

第三节天然气高压物性一、常温常压下天然气物理性质１.天然气构成表达法及其分类(1)天然气构成表达法地下采出可燃气体统称天然气。它是以石蜡族低分子饱和烃为主烃类气体和少许非烃类气体构成混合物气体。按其化学构成，甲烷占绝大部分（70－98%），乙、丙烷含量不多，还具有少许非烃类气体。摩尔构成表达法：天然气所具有重量称为该天然气分子量。计算法：根据天然气组分和构成计算。密度:地下天然气密度可定义为：地下单位体积天然气质量。即：式中：相对密度:在相似温度、压力下，天然气密度与干燥空气密度之比，称为天然气相对密度。即在原则状况下，g又可表到达：二、天然气状态方程和对应状态原理１.理想气体状态方程PV=nRt符号各意义；上式表达了理想气体压力、体积、温度、质量间关系。２.天然气状态方程PV=ZnRT式中：Z－天然气偏差因子、无因次（0.7-1.2）Z物理意义：给定压力和温度下，实际气体所占体积与同温同压下理想气体所占有体积之比。3.天然气偏差因子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图表计算①临界状态：气相和液相差异消失状态；②临界温度（Ｔc）：气体转化为液态时最高温度③临界压力（ＰC）：在临界温度下使气体液化时最低压力。由于天然气在地层条件下，并非处在临界状态，而是处在地温地压下，为了研究某种天然气物性变化，应以临界状态为原则，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达状态。Z=f(Pr,Tr)单组分Z图例：计算750C，１５MPa下甲烷和乙烷对应温度和对应压力，甲烷：Tr=T/TC＝(75+273)/(-82.1+273)1.82Ｐr=P/PC=15.0/4.633.24乙烷：Tr=T/TC=(75+273)/(32.27+273)1.14Ｐr=P/PC=15.0/4.873.08⑦对应状态原理：当两种不一样样烃类气体对应状态相似时，则对应其他物性也近似相似。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15三、天然气体积系数(Ｂg)天然气在地层条件下所占体积与其在地面原则状况下所占体积之比值称为天然气体积系数。Ｂg＝Ｖ／ＶSC(m3/s.m3)式中:Ｖ－地温地压下天然气体积;ＶSC－同数量气体在原则状况下体积。怎样计算Ｂg？在规定原则状况下，天然气体积可按理想状态方程表达，即Z＝１，则ＰscVsc=nRTsc因此：ＶSC＝nRT/Ｐsc注:只有在低压下（或较高温度），两者靠近理想气体。在地层条件下，同样气体体积可按真实气体方程式求出：ＰV=ZnRT(V=ZnRT/P)注：原则状况，在工程计算中，200C,（2930K）,0.101MPa.由于Ｂg<1,因此用倒数计算较以便。Ｂg＝1/Ｂg在地层条件下，Ｐ变，ＴＣ，则Ｂg可当作压力函数，即Ｂg=(Z/P)曲线如图所示。四、天然气压缩系数(Cg)为了表征气体在压力作用下，变化自身体积能力，引入Cg来估算气体这一特性。压力变化一种单位时，气体体积变化率。即Cg为正，负号表达Ｐ上升，Ｖ下降，变化方向相反。由定义公式，在等温条件下，经数学推导得计算公式对多组分天然气，运用对应状态原理，由PPr=P/PPc,则Ｐ＝PPc·PPr，将Ｐ＝PPc·PPr代入Ｃg式五、天然气粘度（g）气体粘度与液体粘度研究措施类似，结论是气体运动时同样具有液体运动时所产生粘滞力。气体粘度取决于气体构成，压力和温度，其变化规律不一样样。１.在高压下天然气粘度g影响原因分析Ｐ上升，g上升；原因：分子距离缩短，分子碰撞增长；Ｔ上升，g下降；原因：分子速度加紧，分子结合条件变化；Ｍ上升，g上升；原因：分子量重引力大，粘度高。在高压下，气体与液体特性相似，此时作用力成主导作用。计算措施：①计算天然气分子量(Mg=YiMi)或相对密度；②查图p151，查出在大气压下g1；③计算ＴPr,Ppr;④查图p153，得粘度比g/g1⑤计算g=(g/g1)×g1.２.在低压下（大气压）气体粘度常压下g与Ｐ无关;T上升，g上升，分子热运动加剧,内摩阻力增长；Ｍ下降，g下降,分子量大速度小，发生碰撞少。在常压下，g由Ｔ起主导作用。例2:计算p109例题中所给天然气体积系数。解：Ｂg=Z·(273+49)/((273×10.2)×0.101)=0.0096(m3/s·m3)例3.计算上题中所给天然气压缩系数。解：②由120,查得g１＝0.0109③计算视对应参数ＴPr＝1.51,Ppr=2.22④查p123图,得g/g1=1.4⑤g＝(g/g1)×g10.0154mpa.s复习题：1.何谓Ｚ、Bg和Cg?2.图表计算法求天然气偏差系数根据原理是什么？论述该原理。3