油层物理天然气的高压物性ppt课件

第四节 天然气的高压物性,一、天然气的视相对分子量和相对密度,1、天然气的视相对分子量(平均相对分子量),标准状况下1摩尔天然气的质量。,定义：,根据Kay混合规则：,2、天然气的相对密度,定义：,在标准状态下,天然气密度与干燥空气密度的比值。,二、天然气的临界参数,视临界参数为：,2、Kay法则,1、实验方法,3、经验公式方法,干气,湿气,含有CO2、N2和H2S气体：,1970年Thomas等人发表了二次方程式：,使用条件：H2S含量3%,N2含量5%,或非烃含量少于7%。,干气,湿气,三、天然气的压缩因子方程,理想气体的假设条件：,1.气体分子无体积，是个质点；,2.气体分子间无作用力；,3.气体分子间是弹性碰撞；,理想气体状态方程：,天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不是理想气体,压缩因子,压缩因子：,一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。,实际气体的状态方程：,压缩因子Z的物理意义：,实际气体与理想气体的差别。,则：,若：p=0.101325MPa，T=Tsc=293K，Z=1，,压缩因子Z的求取：,(1)实验方法直接测定,缺点：测试过程冗长,测得的结果应用范围有限。,甲烷的压缩因子等温线,对应状态定律：,在相同的对应温度和对应压力下，所有的纯烃气体具有相同的压缩因子。,适用条件：组分间化学性质差异不大的混合气体。,求Z步骤：,(1)求天然气的视临界参数；,(2)求视对应参数；,(3)查SK图版，得Z。,H2S和CO2校正：,非烃组分校正,含氮：,T21138，p134MPa时，C1.00 1.04,4)从SK图版或PoettmanCarpenter函数表查得Z值；,SK方法确定天然气压缩因子的条件和步骤,已知条件：,1)天然气组成或相对密度；,2)SK图版或PoettmanCarpenter函数表；,3)天然气的状态参数p、T。,计算步骤：,1)由Kay方法、经验公式等求天然气的视临界参数pc,Tc；,2)若非烃（CO2、H2S）含量大于5%,校正视临界参数；,3)由公式和状态参数p、T,计算视对应参数pr,Tr；,5)如果含N2且含量大于5%,校正压缩因子。,(3)直接计算方法,Hall和Yarborugh方法(1973),Dranchuk、Durvis、Robinson方法(1974),Gopal方法(1977),四、天然气的等温压缩系数,定义：在等温条件下单位体积气体随压力变化的体积变化值。,或：在等温条件下气体随压力变化的体积变化率。,实际气体：,理想气体：,低压下：,高压下：,P，Z ,P，Z,则：,则：,应用对应状态原理：,或,视对应压缩系数,五、天然气的体积系数,定义：地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。,膨胀系数,六、天然气的粘度,1、定义,牛顿内摩擦定律,运动粘度,动力粘度 绝对粘度,2、烃类气体粘度的计算,(1)低压气体混合物粘度计算方法,已知气体混合物的组成,可用下面公式计算对比压力小于0.6时地层温度下的气体粘度：,API推荐的计算结合因子的公式：,Herning F和Zipperer L计算低压混合物粘度方法：,(2)高压气体混合物粘度计算方法,临界温度以上的任一压力；低于临界温度时,则可用饱和压力。,适用条件：,粘度对比参数,粘度对比参数法：,(4)计算气体混合物粘度。,计算步骤：,(1)确定气体混合物的视临界参数和气体分子量Mg；,(2)求低压下气体混合物粘度；,(3)计算粘度对比参数；,无因次气体粘度与对应参数图版方法,（Herning F.和Zipperer L.(1939)）,(4)由g1/g1,求。,(1)由公式计算1个大气压、给定温度下的气体粘度g1；,求取混合物粘度步骤：,(2)确定气体的视对应压力、温度；,(3)查图版,求/g1；,1. 低压下,3、天然气粘度的特点,大气压下天然气的粘度曲线,气体的粘度随温度的增加而增加；,气体的粘度随气体分子量的增大而减小；,低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关。,2. 高压下,气体的粘度随压力的增加而增加；,在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作