单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/14,#,第一节 天然气的高压物性,Properties of Natural Gases in high pressure,教学目的：,掌握天然气的定义、组成和分类、视分子量和比重、状态方程式、体积系数、压缩系数、天然气的粘度。,教学重点和难点：,天然气的视分子量和比重、状态方程式、体积系数、压缩系数、天然气的粘度。,教法说明：,课堂讲授,第一节 天然气的高压物性,Properties of Natural Gases in high pressure,天然气的定义,天然气的组成和分类,天然气的视分子量和比重,天然气的状态方程式,天然气的体积系数,天然气的压缩系数,天然气的粘度,一,.,天然气的定义,广义而言,:,天然气就是指自然界所有靠天然生,成的气体，如气田气、油田气和煤层气。,狭义而言,:,天然气就是指从地下采出的一切可,燃气体，是由烃类气体和少量非烃类气体所组成,的混合物,在常温常压下为气态。,二,.,天然气的组成和分类,化学成分,:,烷烃,:,甲烷,戊烷,(C,1,C,5,),非烃类气体,:CO,2,N,2,H,2,S,H,2,O,稀有气体,:,氦气,氖气,有毒硫化物,:,硫醇,硫醚等,不同的油气田,其天然气的组成不同。,组成表示,:,1,摩尔组成,2,体积组成,3,重量组成,1,摩尔组成,y,i,n,i,-,天然气中第,i,组份的摩尔数,2,体积组成,y,i,3,重量组成,g,i,4,三种组成之间的关系,天然气的分类,天然气的分类,天然气的分类,三 天然气的视分子量和比重,天然气的视分子量,M,0,，,760,毫米汞柱，体积为,22.4,米,3,（升）的天然气所具有的重量定义为该种天然气的公斤（克）分子量。,计算公式：,天然气的比重,S,在相同温度和压力下，天然气的重度与空气的重度之比,。,计算公式：,四 天然气的状态方程式,定义：,状态方程就是描述气体体积、压力和温度的关系式。,在油气田开发中，天然气从地层流向井底，再从井底流到地面，这一系列运动总是伴随着有压力、温度的变化，也就是说天然气的状态从下而上无时不在变化着，所以我们为了确定天然气的体积随油层压力和温度的变化规律，就必须讨论天然气的状态方程。,1,理想气体状态方程式,理想气体状态方程式,：,理想气体：,（,1,）气体分子为无体积无质量的质点；,（,2,）气体分子之间无作用力（引力和斥力）,在常温常压下气体的状态可以用上式进行计算，因为在高温低压下（,1,）气体分子间距大，分子间的作用力可以忽略不计；（,2,）气体体积较大，气体分子本身的体积可以忽略不计。,2,真实气体状态方程式,从理想气体状态方程出发,采用修正的方法 提出了描述真实气体的状态方程,.,工程上常采用引入一乘数因子,Z,（为天然气的压缩因子,),。,这样天然气的状态方程就可以写成：,假设在温度，气体组成一致的情况下，理想气体的状态方程为：,。,真实气体的状态方程可以写成：,压缩因子,Z,的定义（物理意义）：,给定压力和温度下，一定量真实气体所占的体积与相同温度、压力下等量理想气体所占有的体积之比。,Z,时，真实气体相当于理想气体,Z,时，真实气体较理想气体难于压缩,Z,时，真实气体较理想气体易于压缩,3,影响,Z,值的因素,单组分气体的,Z,值图,Z,值的大小与气体性质、温度、压力有关,对于单组份烃类气体，,Z,值可以由已知压力、温度，查,Z=f(P,T),的曲线得到,.,曲线由实验制得,.,4,压缩因子,Z,的求法,1,）单组份烃类气体,Z,的求法,的计算,（,1,）单组分气体（通过实验制成图版）,2,）多组份烃类气体,Z,的求法,对于多组份的天然气用实验方法测定较复杂，因此可引进对应状态理论来加以解决。,定义,：,一切物质在相同的对比温度和对比 压力 之下，就有相同的对比体积，在这种情况下，我们说物质处于对应状态,。,什么叫对应状态？,2,）多组份烃类气体,Z,的求法,对应状态原理：,如果两种气体处于对应状态,则这两种气体的所有内涵性质相同,.(,即与某种物质量的多少无关的量,如压缩因子,粘度等,),对应状态：,如果两种气体的对比压力和对比温度相同,则这两种气体处于对应状态。,对比压力,Pr:,Pr=P/Pc,Pc-,临界压力,对比温度,Tr:,Tr=T/Tc,Tc-,临界温度,临界状态,当某种物理的气液界面消失时所对应的温度和压力就称为临界温度和临界压力,.,此时的物质统称为流体,而气相和液相的性质完全相同,.,常见物质的临界参数,气体,分子式,分子量,临界压力,(MPa),临界温度,(K),甲烷,CH,4,16.0,4.64,190.67,乙烷,C,2,H,6,30.1,4.88,303.50,丙烷,C,3,H,8,44.1,4.26,370.00,正丁烷,nC,4,H,10,58.1,3.79,425.39,CO2,CO,2,44.01,7.38,304.17,H,2,S,H,2,S,34.0,9.00,373.56,N,2,N,2,28.0,3.39,126.11,天然气视临界参数的计算方法,:,1,公式法,:,2,查图法,:,天然气压缩因子的求解步骤,求,Z,的步骤,:,1,根据组成求,Pc,、,Tc,2,由给出的,P,、,T,求,Tr,、,Pr,3,根据,Tr,、,Pr,查天然气压,缩因子图版,3,）非烃校正,(,在非烃气体大于,5%,、甲烷小于,50%,时要校正,）,1 N,2,的影响,(2%,时误差,3%),3,）非烃校正,2,CO,2,的影响,(4%,时误差,5%),如果天然气中同时含有,CO,2,和,N,2,时,3 H,2,S,的影响,例：试求,35,和,102,大气压下的压缩因子。,组分,摩尔分数,yi,临界温度（,K,）,临界压力（,MP,）,0.435,0.445 0.5,190.5,4.641,0.062,306.0,4.884,0.039,369.6,4.257,0.019,425.0,3.793,五 天然气的体积系数,Bg,1,定义,:,气体在地层条件下所具有的体积与地面标准状况下所占有体积的比值,。,(,无单位,),2,计算,:,一般情况下,Bg1,3,物理意义：,反映了单位体积（标况）的天然气在地层条件下所占有的体积。,六 天然气的压缩系数,Cg,1,定义,:,在等温条件下,单位体积气体的体积随压力的变化率,.,单位,:1/MPa,2,计算,:,(1),纯组分体系气体压缩系数的求法,(2),多组分体系气体压缩系数的求法,求法与前同,对比压,缩系数,对比压缩系数,C,gr,的求法,七 天然气的粘度,1,天然气粘度的特点,1,）低压下（在接近大气压时）天然气粘度的特点,A.,低压下，气体粘度几乎与压力无关。,B.,气体粘度随温度的增加而增加。,C.,烃类气体的粘度随分子量增加而下降。,1,天然气粘度的特点,2,）高压下天然气粘度的特点,:,A.,气体粘度随压力的升高而增加,B.,气体粘度随温度上升而下降,C.,分子量增加，气体粘度增大,2.,天然气粘度的计算,1),低压下天然气粘度的求法,(1),公式计算法,(2),查图法,步骤,:,根据天然气组成,计算分子量再根据,分子量和温度查表得,u,2),高压下天然气粘度的求法,(1),根据天然气的组成求出天然气的比重，并根 据所得比重（查图）求出天然气在一个大气压情况下的粘度,.,(2),根据天然气的组成求天然气的临界压力和临界温度,.,(3),求天然气的对比压力和对比温度,.,(4),查图得相对粘度,(5),由 求,u.,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will,Be,写,在最后,Thank,You,在别人的演说中思考,，,在自己的故事里成长,Thinking,In Other,PeopleS Speeches,，,Growing,Up In Your Own,Story,讲师,：,XXXXXX,XX,年,XX,月,XX,日,