1、2.1 天然氣臨界參數(shù)計(jì)算天然氣平均分子量天然氣是混合氣體，分子量不是一成不變的，其平均分子量按Key 規(guī)則計(jì)算 :M gyi M i（2.1）式中M g天然氣的平均分子量kg/mol ；M i 、 yi 天然氣中 i 組分的分子量和摩爾分?jǐn)?shù)。天然氣的相對(duì)密度首先假定空氣和天然氣都取同一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，天然氣的相對(duì)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天然氣的相對(duì)密度；g air 同一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，天然氣、空氣的密度 kg/m3；M g M air 天然氣、空氣的平均分子量kg/mol 。擬臨界壓力 PPC和擬臨界溫度 TPC 組

2、分分析方法pp cy i p c iTp cyTi ci（2.3）M gyiM i式中pci 天然氣組分 i 的臨界壓力 (絕),MPa；Tci 天然氣組分 i 的臨界溫度 ,(273+t)°K 。 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式方法在缺乏天然氣組分分析數(shù)據(jù)的情況下，可引用Standing 在 1941年發(fā)表的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)于干氣1 / 8ppc4.6660.1030.252ggTpc93.3181 g72（2.4）g對(duì)于濕氣ppc4.8680.356g39.72gTpc103.9183.3g39.72g（2.5）也可以用下面經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算對(duì)于干氣ppc4.88150.3861 gTpc92.22

3、22176.6667ggppc4.77800.2482 gTpc92.2222176.6667gg對(duì)于濕氣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：上式是對(duì)于純天然氣適用，而對(duì)于含非烴CO2 、2等可以用WichertH S和 Aziz 修正。修正常數(shù)的計(jì)算公式為 :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擬對(duì)比壓力 PPr 和擬對(duì)比溫度 TPr 的計(jì)算對(duì)比參數(shù)就是指某一參數(shù)與其應(yīng)對(duì)應(yīng)的臨界參數(shù)之比：即pprpppcTPrT（2.9）Tpc2 / 82.2天然氣的偏差因子Z 計(jì)算天然氣偏差因子 Z 的計(jì)算是指在某一壓力和溫度條件下，同一質(zhì)量氣體的真實(shí)體積與理想體積之比值。ZV實(shí)際 V實(shí)際（ 2.10）V理想n R Tp計(jì)算天然氣偏差因子方法較多，下面主要介紹幾種常用的計(jì)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 天然氣的交互作用參數(shù)；cr組分 i 的氣體臨界壓力；pTcr組分 i 的氣體臨界溫度；Tr 組分 i 的對(duì)比溫度；i組分 i 的偏心因子。由方程可得到關(guān)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 擬對(duì)比密度。已知 P、T 求 Z，計(jì)算步驟如下：第一步計(jì)算 ppc ， Tpc ；第二步計(jì)算 ppr ， Tpr ；第三步對(duì) Z 賦初值，取 Zo=1，利用式（ 3.12）計(jì)算pr第四步將pr 值代入式（ 3.11），計(jì)算 Z該方法適用于 p<35MP 的情況。法1974 年 ,Dranchuk，Purvis 和 Robinson 等人在擬合 Standing.Katz 圖版的基礎(chǔ)上 , 提出了計(jì)算偏差因子 Z 的牛頓迭代公式。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 的情況下，由 (2.2)式求解 Z 時(shí)，采用迭代法。即首先給定的Z的一個(gè)初值 Zo(例如 Zo=1.0)，由(2.23)式求出r ，作為 (2.24)式迭代的初值。 比較r與用 (2.26)式計(jì)算所得的r k+1 之

9、值，如r -r k+1 <0.00001，則可將求得了r 值代入(2.2)式求得 Z 值。否則，用最后求出的r 繼續(xù)循環(huán)，直到r -r k+1<0.00001 為止。法該方法發(fā)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解題方法和 DPR 法步驟思路一樣，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此法適用于 1.0<Tpr<3.0， 0.2<Ppr<3.0平均值法將以上計(jì)算方法結(jié)果累加除以計(jì)算方法的個(gè)數(shù)2.3天然氣壓縮因子計(jì)算天然氣的壓縮系數(shù)就是指在恒溫條件下，隨壓力變化的單位體積變化量，即Cg1V（ 2.32）Vp TCg氣體壓縮系數(shù) ,1/MPa；V溫度為 T 時(shí)氣體體積隨壓力的變化率， m3/

12、Mpa；P TV 氣體體積 ,m3；(負(fù)號(hào)說明氣體壓縮系數(shù)與壓力變化的方向相反。 )由真實(shí)氣體的 PVT 方程，得下式：6 / 8VnRTZ / p經(jīng)過一系列的推導(dǎo)及換算，得到天然氣壓縮系數(shù)表達(dá)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天然氣體積系數(shù)計(jì)算天然氣的體積系數(shù)就是指： 地層條件下某一摩爾氣體占有的實(shí)際體積與地面標(biāo)準(zhǔn)條件下同樣摩爾量氣體占有的體積之比，由下式表示：BgVRpscZTf（ 2.36）VscpZscTsc式中VR 地層條件下氣體的體積 ,m3；Vsc 地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的體積 ,m3；Bg