酸性天然气压缩因子实用算法对比分析

11217 Beggs2Brill 方法[6 ]
该模式是 Beggs2Brill 拟合 Standing2Katz 图版得
到的相关经验公式 ,其形式如下 :
Z = A + (1 -
A) / eB
+
C
p
D r
(8)
式中 :
A = 1. 39 ( T r - 0. 92) 0. 5 - 0. 36 T r - 0. 101
B
=
(0. 62 -
0. 23
T r)
pr
+
(
0. 066 T r - 0. 86
-
0. 037)
p2r
+
0. 32 P6r 109 ( Tr- 1)
C = (0. 132 - 0. 32log T r)
D
=
10 (0.
3106
-
0.
49
T r +0.
1824
2
Tr
113 图版法
在计算机出现以前 , 图版法计算气体的压缩因
子是 比 较 成 熟 的 方 法; 其 计 算 方 法 主 要 采 用
Standing2Katz 图版 , 利用对比状态原理查图可得到
对应温度 、压力下全体的压缩因子[7 ] 。
第 1 期 汪周华等 : 酸性天然气压缩因子实用算法对比分析
49
2 酸气校正方法
对于含有 CO2 和 H2 S 气体的天然气 ,国外通常 称为酸性天然气 。由于天然气中 CO2 和 H2S 气体的 存在 ,将会影响到天然气的临界温度和临界压力 , 并 导致天然气的气体偏差系数 Z 值的增加 , 从而引起 其它计算的偏差 。因此 ,对于酸性天然气进行临界参 数性质的校正非常必要 。
=
0. 06125 (
y
pprt ) exp
|
-
1. 2(1
-
t) 2 |
(5)
Z
=
1
+y+ (1 -
y2 y) 3
y3 -
(14. 76 t -
9. 76 t2 + 4. 58 t3) y + (90. 7 t -
242 . 2 t3 + 42. 4 t3) y (1. 18 +2. 82 t
Ξ 收稿日期 : 2003 - 03 - 03 作者简介 : 汪周华 (1979 - ) ,男 (汉族) ,湖北宜昌人 ,在读研究生 ,攻读方向气田开发 。。
48
西南石油学院学报 2004 年
的相关物性参数比较多 。方程具体形式可见参考文
献[ 7 ] 。其它用来计算天然气压缩因子的状态方程 还有 PR 、BWRS、L K 等 。 112 经验公式法
第 26 卷 第 1 期 西 南 石 油 学 院 学 报 Vol. 26 No. 1
2004 年 2 月 Journal of Sout hwest Petroleum Institute Feb 2004
文章编号 : 1000 - 2634 (2004) 01 - 0047 - 04
酸性天然气压缩因子实用算法对比分析Ξ
汪周华1 ,郭 平1 ,李海平2 ,冉新权2 ,钱治家3
(1. 西南石油学院石油工程学院 ,四川 南充 637001 ; 2. 中国石油勘探与生产公司 ; 31 中国石油西南油气田分公司东北矿区)
摘要 : 在大量文献调研的基础上 ,综述了目前天然气压缩因子的计算方法 ;并针对酸性天然气压缩因子计算时由于 H2 S 和 CO2 的影响 、校正体系拟临界参数的方法和思路作了相关论述 ,并进行了实例对比分析 。 关键词 : 压缩因子 ; 酸性天然气 ; 组分校正 ; 密度校正 中图分类号 : TE832. 31 文献标识码 : A
A8
T
2 p
r
)ρr
-
A9(
A7 Tpr
+
A8
T
2 p
r
)
ρ5r
+
A 10 (1
+
A 11ρ2r)
ρ2r
T
3 p
r
exp
(
-
A 11ρ2r) + 1
(1)
ρr
=
0. 27 ppr Tpr
式中 :
ppr —拟对比压力 ;
T pr —拟对比温度 ;
A 1 - 11 —相关系数 。
11212 Hankinsorr Thomas2Phillips 方法 ( HTP) [4 ]
1972 年 ,Wicher2Aziz 引入参数ε,主要考虑了一 些常见的极性分子 ( H2 S、CO2) 的影响 , 希望用此参 数来弥补常用计算方法的缺陷 。参数ε的关系式如
下: ε = 15 ( M - M 2) + 4. 167 ( N 0. 5 - N 2) (13)
式中
M —气体混合物中 H2 、CO2 的摩尔分数之和 ;
1 天然气压缩因子计算方法
111 状态方程法 20 世纪 60 年代以来 ,随着天然气工业迅速发
展 ,经常要求在高压 、低温 、以及非烃组分含量较高 的情况下准确计算 Z 。多年来人们提出了 50～60 个实际气体方程 ,一些方程是在分析研究的基础上 建立起来的 ;另一些是在经验或半经验的基础上建 立起来的 ,有些相对简单 ,有些相对复杂 ,但是在符 合其适用条件的前提下 ,这些状态方程可以得到令 人满 意 的 结 果 。较 具 有 代 表 性 的 有 J D vander Waals 方程和 Virrial 方程[1 ] ,但它们均属于半经验 公式 。而且前者在临界状态附近相当不准确 ,而后 者虽然引入了温度函数的 Virial 系数来表征分子间 的引力 ,但是由于计算分子间引力太复杂 ,应用条件 受到限制 。迄今为止被人们公认为最成功的 R —K
(16)
212 密度校正[10 ]
采用 密 度 校 正 比 较 有 代 表 性 的 方 法 是
Elsharkawy 在 2000 年提出的 , 其具体校正关系式
为:
ppc = 787. 06 - 147. 34γg - 7. 916γ2g
(17)
T pc = 149. 18 + 358. 14γg - 66. 976γ2g (18)
方程 ,也毕竟由于仅有两个参数 ,不能在很宽压力和 温度范围内准确计算 PV T 参数 。目前 , SHBWR 方 程被公认为是计算烃类气体的最佳方程 ,该方程是 Starling 和 Han 于 1972 年在大量实验数据的基础上 提出的修正 BWR 方程 ,该方程虽然能准确计算烃 类气体的相关参数但是由于没有考虑非烃类气体的 影响 ,应用条件还有一定的限制[2 ] 。
Tci —i 组分的校正临界温度 , K;
pci —i 组分的校正临界压力 , kPa 。 同时 , Wicher2Aziz 提出了修正方程的压力实用 范围为 0 ～ 17 240 kPa 。在该压力的范围内还需对温 度进行修正 ,其关系式为 : T′= T + 1. 94 ( p/ 2760 - 2. 1 ×10 - 8 p2)
除了采用状态方程计算天然气的压缩因子外 , 还有大量简单适用的经验关系式 ,比较有代表性的 有以下几种 。
11211 Dranchlk2Abu2Kassem 方法 (DA K) [4 ]
Z
=
( A1
+
A2 Tpr
+
A3
T
3 p
r
+
A4
T
4 p
r
+
A5
T
5 p
r
)
ρr
+
( A 6 +
A7 Tpr
+
1992 年 6 月召开的国际标准化组织 ( ISO) 天然 气技术委员会第 4 次会议上 ,推荐了 2 个以状态方 程为基础的精度较高的计算方法 ,并于 1994 年形成 了国际标准草案[3 ] 。一个方程是 A GA8 —92DC 方 程 ,该方程源出于美国天然气协会 (A GA) 关于孔板 流量计标准的 A GA 报告 ,现为美国国家标准 ;另一 个方程是 SGER G —88 ,该方程是 20 世纪 80 年代 , 有德国 、英国等国家组成的欧洲气体研究集团 ,根据 以天 然 气 分 析 数 据 计 算 压 缩 因 子 的 总 方 程 M GER G —88 ,提出的立足于天然气物性 (热值 、密度 等) 进行计算的标准型方程 。这两个方程在应用中 都考虑了非烃气体的影响 ,应用范围较宽 。但是以 上两个方程应用起来很不方便 ,需要的参数比较多 。
N —气体混合物中 H2 S 的摩尔分数 。
根据 Wicher2Aziz 的观点 ,每个组分的临界温度
和临界压力都应与参数ε有关 , 临界参数的校正关
系式为 :
Tci = Tci - ε
(14)
pci = pci Tci/ Tci
(15)
式中 , Tci —i 组分的临界温度 , K;
pci —i 组分的临界压力 , kPa ;
引 言
压缩因子是天然气重要的物性参数之一 ,它不 仅经常应用于天然气勘探 、开发和加工利用等领域 , 也和天然气计量密切相关 。随着目前油气勘探开发 技术的不断提高 ,发现了许多含有 H2S 和 CO2 油气 体系气体 ;由于酸性天然气的腐蚀性和毒性 ,一般实 验室无法测量其偏差系数 ,故大多采用计算的方法 。 目前计算天然气压缩因子的方法较多 ,归纳起来主 要有三类 :一是状态方程法 ;二是经验公式法 ;三是 图版法 。
1 Z
-
1 + ( A 4 Tpr -
A2 -
A6
T
2 p
r