天然气物性
天然气物性参数及管线压降与温降的计算
整个计算过程的公式包括三部分：一. 天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二. 天然气水合物的形成预测模型 三. 注醇量计算方法.天然气物性参数及管线压降与温降的计算 20 C 标准状态1y i M i24.055任意温度与压力下Y i M i式中厂混合气体的密度，P —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3; y i — i 组分的摩尔分数； M i —i组分的分子量， V i —i 组分摩尔容积， 天然气密度计算公式pMW gZRT天然气相对密度天然气相对密度△的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密 度之比。
天然气分子量标准状态下，Ikmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量,Y i M iM式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ; y i —气体第i 组分的摩尔分数；M —气体第i 组分的分子量，kg/kmol天然气密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。
0 °C 标准状态按下面公式计算:1 22.414y i M i简称分子量。
(1)kg/m 3；kg/kmol；⑹式中 △—气体相对密度；厂气体密度，kg/m 3；p —空气密度，kg/m 3,在 P o =1O1.325kPa, T o =273.15K 时，p =1.293kg/m 3;在 P o =1O1.325kPa T O =273.15K 时，p =1.293kg/m 3。
因为空气的分子量为28.96,固有28.96假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系 式表示天然气的相对密度天然气的虚拟临界参数任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时, 无论压力增加到多大，都不能使气体液化。
可以使气体压缩成液态的这个极限温 度称为该气体的临界温度。
当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需压力 称为临界压力，此时状态称为临界状态。
混合气体的虚拟临界温度、虚拟临界压 力和虚拟临界密度可按混合气体中各组分的摩尔分数以及临界温度、临界压力和 临界密度求得，按下式计算。
天然气的性质和特点
天然气的性质和特点1、天然气是一种易燃易爆气体，和空气混合后，温度只要达到550C 就燃烧。
在空气中，天然气的浓度只要达到5-15%就会爆炸。
2、天然气无色，比空气轻，不溶于水。
一立方米气田天然气的重量只有同体积空气的55%左右，一立方米油田伴生气的重量，只有同体积空气的75%^右。
3、天然气的主要成分是甲烷，本身无毒，但如果含较多硫化氢，则对人有毒害作用。
如果天然气燃烧不完全，也会产生一氧化碳等有毒气体。
4、天然气的热值较高，一立方米天然气燃烧后发出的热量是同体积的人工煤气（如焦炉煤气）的两倍多，即35.6-41.9兆焦/立方米（约合8500-10000千卡/立方米）。
5、天然气可液化，液化后其体积将缩小为气态的六百分之一。
每立方米天然气完全燃烧需要大约十立方米空气助燃。
6、一般油田伴生气略带汽油味，含有硫化氢的天然气略带臭鸡蛋味。
天然气的主要成分是甲烷，甲烷本身是无毒的，但空气中的甲烷含量达到10%以上时，人就会因氧气不足而呼吸困难，眩晕虚弱而失去知觉、昏迷甚至死亡。
天然气中如含有一定量的硫化氢时，也具有毒性。
硫化氢是一种具有强烈臭鸡蛋味的无色气味，当空气中的硫化氢浓度达到0.31毫克/升时，人的眼、口、鼻就会受到强烈的刺激而造成流泪、怕光、头痛、呕吐；当空气中的硫化氢含量达到1.54毫克/升时，人就会死亡。
因此，国家规定：对供应城市民用的天然气，每立方米中硫化氢含量要控制在20毫克以下天然气的化学组成天然气是指烃类气体。
地壳中，天然气就其产状分析，有游离态、溶解态（溶于原油和水中）、吸附态和固态气水合物四种类型。
从分布特点又可分为聚集型和分散型两类。
气藏气、气顶气、凝析气、油溶气属聚集型，也称为常规型天然气；水溶气、煤层气、固态气水合物则属分散型，也称为非常规型天然气。
从和油藏的关系划分，气顶气、油溶气以及油藏之间或油藏上方的、在成因上和成油过程相伴的气藏气，均归于伴生气；和油没有明显联系的或仅含有极少量原油的气藏气，成因上和煤系有机质或未成熟的有机质有关而生成的天然气称之为非伴生气。
天然气物性参数
天然气物性参数
一、天然气
1、密度
常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m3，相对密度为0.5548。
天然气的密度一般为0.75～0.8 kg/m3，相对密度一般为0.58～0.62。
2、着火温度
甲烷着火温度为540℃。
3、燃烧温度
甲烷的理想燃烧温度为1970℃。
天然气的理论燃烧温度可达2030℃。
4、热值
天然气热值一般为8500kcal/Nm3。
5、爆炸极限
天然气的爆炸极限为5%～15%。
二、压缩天然气
压缩天然气(CNG)通常是指经净化后压缩到20～25MPa的天然气。
CNG在20MPa时的体积约为标准状态下同质量天然气的1/200。
三、液化天然气
天然气在常压下，当冷却至-162℃时，由气态变为液态，称为液化天然气(LNG)。
LNG的密度通常在430～470kg/m3之间，LNG的体积约为同量气
态天然气体积的1/620。
四、LNG与燃料油比较
五、气态天然气与LNG换算
1tLNG≈2.3m3LNG
1m3LNG≈620Nm3气态天然气
1tLNG≈1400Nm3气态天然气
六、LNG成本费用
运费：0.062～0.077元/(m3·100km) 运输成本：33.6～42元/(m3·100km) 液化成本：0.6～1.0元/m3
气化站成本：0.6～1.0元/m3。
天然气物性参数及管线压降与温降的计算
整个计算过程的公式包括三部分：一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二．天然气水合物的形成预测模型 三．注醇量计算方法一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 天然气分子量标准状态下，1kmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。
∑=ii M y M(1) 式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ；y i —气体第i 组分的摩尔分数；M i —气体第i 组分的分子量，kg/kmol 。
天然气密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。
按下面公式计算： 0℃标准状态∑=i i M y 14.4221ρ (2) 20℃标准状态∑=i i M y 055241.ρ (3) 任意温度与压力下∑∑=ii ii V y M y ρ(4)式中 ρ—混合气体的密度，kg/m 3；ρi —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数；M i —i 组分的分子量，kg/kmol ； V i —i 组分摩尔容积，m 3 /kmol 。
天然气密度计算公式gpMW ZRTρ= (5)天然气相对密度天然气相对密度Δ的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密度之比。
aρρ∆=(6) 式中 Δ—气体相对密度；ρ—气体密度，kg/m 3； ρa —空气密度，kg/m 3，在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3；在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3。
因为空气的分子量为28.96，固有28.96M∆=(7) 假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系式表示天然气的相对密度28.96gg ga a pMW MW MW RT pMW MW RT∆===(8) 式中 MW a —空气视相对分子质量；MW g —天然气视相对分子质量。
天然气的虚拟临界参数任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。
天然气物性资料
天然气基础知识十问1、什么是天然气？答：天然气是指动、植物通过生物、化学作用及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。
天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体。
以低分子饱和烃类气体为主，并含有少量非烃类气体。
在烃类气体中，甲烷占绝大部分，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷含量不多，庚烷以上烷烃含量极少。
另外，所含的少量非烃类气体一般有二氧化碳、一氧化碳、氮气、氢气、硫化氢和和水蒸气以及少量的惰性气体。
纯天然气的组成以甲烷为主，比空气轻，沸点-162.49度，难易液化。
天然气爆炸极限为5%-15%（占空气中体积%），天然气相对容易爆炸。
天然气既是清洁、优质的民用、商用和工业绿色能源，又是化工产品的原料气。
2、天然气按形成条件的不同可分为几种？答：（1）气田气；（2）油田伴生气；（3）凝析气田气；（4）煤层气；（5）矿井气。
3、城市天然气为什么要加臭？天然气具有无色无味和易燃易爆之特性，因此，当发生天然气漏气时，为易于被人们发觉，进而消除漏气，要求对没有臭味的天然气加臭。
它对于确保人民生命和财产安全，及时发现并防止事故发生是一项重要的安全措施。
4、什么叫热值，热值分几种，有什么区别？单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值，单位KJ/Nm3。
热值分高热值和低热值两种天然气的高热值在数值上大于其低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态所释放的汽化潜热。
甲烷在标准状态下，高热值为39.82MJ/m3，低热值为35.88MJ/m3。
5、什么是着火温度，什么是燃烧温度？着火温度指燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的自燃的最低温度，甲烷着火温度为540度。
燃烧温度指燃气按燃烧反应方程式完全燃烧时产生的理论温度。
实际燃烧温度低于理论燃烧温度，因为燃烧时总有一部分热量要散失掉。
甲烷理论燃烧温度为1970度。
6、什么样是天然气爆炸浓度极限？什么是爆炸上限？什么是爆炸下限？当空气中含有天然气浓度范围达到爆炸危险的混合物。
天然气物性参数(新)
2.1 天然气临界参数计算2.1.1 天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算:g i i M y M =∑（2.1）式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ；M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。
2.1.2 天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示： 28.9729g g g gg air air M M M r M ρρ===≈（2.2） 式中 r g —天然气的相对密度；g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3；g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。
2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC① 组分分析方法pc i ci p y p =∑pc i ci T yT =∑（2.3）g i i M y M =∑式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ；ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的相关经验公式对于干气2pc 2pc 4.6660.1030.2593.31817g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.4）对于湿气2pc 2pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.5）也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+<（2.6）对于湿气pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.7）注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert 和Aziz 修正。
天然气物理化学性质
天然气物理化学性质一、物理性质1. 密度天然气密度较小，一般为 0.7-0.9 kg/m³，约为空气的1/5-1/8，因此天然气比空气轻。
2. 比热容天然气的比热容较低，一般在 2-3 kJ/(kg•℃)左右，这意味着加热天然气所需的能量较少，燃烧时也能释放更多的热量。
3. 蒸汽压由于天然气的分子量较小，因此蒸汽压也较低。
在常温下，天然气的蒸汽压非常低，几乎可以忽略不计。
4. 粘度天然气的粘度极低，比液化石油气还要低，一般为0.015-0.02 Pa•s，因此流动性非常好。
二、化学性质1. 氧化性天然气是一种可燃气体，含有大量的甲烷、乙烷等烷烃和少量的烯烃、芳香烃等物质，因此在空气中容易燃烧并释放大量的热能。
2. 惰性天然气在大多数情况下不会发生化学反应，是一种具有较高化学惰性的气体。
但在高温高压的条件下，天然气也会发生一些特殊的化学反应。
3. 可溶性天然气在水中的可溶性非常低，每升水中只能溶解数毫升的天然气，因此在生产和运输过程中需要采用一系列的处理工艺来进行天然气的脱水和脱酸等处理。
4. 酸碱性天然气本身是一种中性物质，不具有酸碱性。
三、在工业生产中的应用1. 燃气天然气具有燃烧热值高、燃烧清洁、供应安全稳定等优点，被广泛应用于城市燃气和工业燃料等领域。
目前已有大量的城市建立了天然气供应系统，供应给民用和工业用户。
2. 化工原料天然气中含有大量的甲烷、乙烷等有机物质，这些物质可以通过加工制造成为化工原料，制造丙烷、丙烯、烯烃等物质，广泛应用于化工生产中。
3. 发电天然气发电是现代发电技术的主要形式之一，利用天然气发电可以实现高效节能、绿色环保等好处，受到越来越广泛的关注。
在中国，天然气发电正在逐渐成为重要的电源之一。
四、结论天然气作为一种重要的能源资源，具有燃烧热值高、燃烧清洁、供应安全稳定等优点，被广泛应用于各个领域。
但是，天然气也存在一些问题，比如难以存储和运输、价格波动较大等。
天然气物性参数(新)
T ci天然气组分i 的临界温度，(273+t) °2.1天然气临界参数计算2.1.1天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按 Key 规则计算:(2.1)式中M g —天然气的平均分子量kg/mol ；M 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数2.1.2 天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示:M g M air —天然气、空气的平均分子量 kg/mol2.1.3 拟临界压力 田和拟临界温度T PC①组分分析方法(2.3)M g y j M i式中P ci ―― 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ；r gairM g M gM g M air 28.9729(2.2)式中 r g —天然气的相对密度;air—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3；P pcy i P ci② 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941 年发表的相关经验公式对于干气p pc T pc 4.66693.30.103 g181 g 70.25 g22 g（2.4）对于湿气p pc 4.8680.356 g39.7 g2Q（2.5）T pc 103.9 183.3 g 39.7 g2也可以用下面经验关系式进行计算对于干气p pc4.8815 0.3861 gT pc92.2222 176.6667 g g 0.7p pc4.7780 0.2482 gT pc 92.2222 176.6667 g g 0.72.6)对于湿气p pc5.1021 0.6895 gT pc132.2222 176.6667 g g 0.7（2.7）p pc4.7780 0.2482 gT pc 106.1111 152.2222 g g 0.7注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO2 、H2S 等可以用Wichert 和Aziz 修正。
天然气物性参数(新)
2.1 天然气临界参数计算2.1.1 天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算: g i i M y M =∑ （2.1） 式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ；M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。
2.1.2 天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示：28.9729g g g g g air air M M M r M ρρ===≈（2.2） 式中 r g —天然气的相对密度；g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3；g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。
2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC① 组分分析方法pc i ci p y p =∑pc i ci T yT =∑（2.3） g i i M y M =∑式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ；ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的相关经验公式对于干气2pc 2pc 4.6660.1030.2593.31817g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.4）对于湿气2pc 2pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.5）也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.6）对于湿气pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.7）注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert 和Aziz 修正。
1天然气主要物性
六、天然气体积系数 １、定义： –相同数量的天然气在地下条件下的体积与其在标准 条件下的体积之比。 –两个特定状态，与过程无关 –Ｂg<<１ , ２、计算式 单位：m3／sm3
–标准条件:Psc=0.101325MPa, Tsc=293.15K
υ = m3/Kg
g
比容
–υ = Vm/Mg = 1/ρ
３、两个气体常数
(1)、通用气体常数 – 定义式：
P Vm R T
P MP a TK m3 Vm Kmol
MP am R Kmol K
3
–Ｒ的数值： • 公制标准状态
0.101325 22.4 MPa m R 0.008314 273.15 Kmol K
第一章
天然气的主要物性参数
在油层物理基础上拓宽、提高。 一、天然气
1、天然气
–烃类气体：CnH2n+n：C1、C2、……、C6、C7+， –非烃类气体：H2S、CO2、N2、 He、H2O等的混合气体。 • 空气：N2、O2、Ar
2、天然气组成
–质量组成ω i=mi/Σ mi –摩尔组成yi=ni/Σ ni –体积组成yi=Vi/Σ Vi –有小数和百分数两种表示。例如：C1＝0.5， C1＝50％
–ｂ与气体种类有关。
４、应用举例
g
MgP 1 zRT
air
(1)、标准态下空气密度： ρ
= 1.205 kg/m3 = 1.205ｒg kg/m3
(2)、标准态下天然气密度：ρ
sc
四、天然气的偏差系数 1、PVT实验测定，恒温恒质膨 胀试验 2、Standing & Katz 系数图 概念：
油气藏动态分析：-天然气物性分析
2.分类
按矿藏特点：油田气、气田气、凝析气、煤层气 按重烃含量： 富气≥100g/m3
贫气<100g/m3 湿气 按酸性气体含量： 酸气≥1g/m3
净气<1g/m3 洁气
1.1.1天然气物性分析
二、天然气的物理性质
1.天然气的相对分析质量
定义：在标准状况下，1mol天然气具有的质量。
1.1.1天然气物性分析
二、天然气的物理性质
4.天然气在原油中的溶解度
概念：在一定压力下，单位体积的原油所溶解的天然气量，称为天然气在原油 中的溶解度。 天然气在石油中的溶解度随压力增加而增大，随温度增加而减少。
1.1.1天然气物性分析
二、天然气的物理性质
5.压缩因子Z
理想气体状态方程： PV＝nRT
Z＝V实际 V理想
＝ V实际 nRT P
当Z＝1时，实际气体的性质与理想气体基本一致;
当Z＞1时，实际气体比理想气体难压缩;
当Z＜1时，实际气体比理想气体易压缩。
1.1.1天然气物性分析
二、天然气的物理性质
6.天然气的体积系数
定义:相同质量的天然气，在地层条件下的体积与其在地面标准状态下体积之
比。
1.1.1 天然气物性分析
1.1.1天然气物性分析
【知识目标】 1．了解天然气的组成与分类； 2．掌握天然气的物性参数。
【技能目标】 1．会收集、整理天然气的物性资料。
1.1.1天然气物性分析
✓ 2020年横跨中俄两国的能源大动脉——中俄东线天然 气管道投产通气。
✓ 从2017年到2019年我国天然气消费量呈现高速增长态 势。
Bg
V
p sc
)
Z p
天然气物性参数
2.1 天然气临界参数计算2.1.1 天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算: g i i M y M =∑ （2.1） 式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ；M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。
2.1.2 天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示：28.9729g gggg a i r a i rM MMr Mρρ===≈（2.2） 式中 r g —天然气的相对密度；g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3；g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。
2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC① 组分分析方法p c i c ip y p =∑ p c i ci T yT =∑（2.3） g i i M y M =∑式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ；ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的相关经验公式对于干气2pc 2pc 4.6660.1030.2593.31817g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.4）对于湿气2pc 2pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.5）也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.6）对于湿气pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.7）注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert和Aziz 修正。
天然气MSDS
火灾危险性：甲类
爆炸性气体分级分组：ⅡA级T1
危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触发生剧烈反应。
灭火方法：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。消防人员必须佩戴空气呼吸器、穿全身防火防毒服，在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束。
眼睛接触：不会通过该途径接触。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。呼吸、心跳停止，立即进行心肺复苏术。就医
食入：不会通过该途径接触。
防护
工程控制：生产过程密闭，全面通风。
[呼吸系统防护]：一般情况下不需要特殊防护，但建议特殊情况下佩戴过滤式防毒面具（半面罩）。
[眼睛防护]：一般情况下不需要特殊防护，高浓度接触时戴化学安全防护眼镜。
灭火剂：雾状水，泡沫、二氧化碳、干粉。
接触
限值
中国 未制定标准
美国（ACGIH）未制定标准
健康
危害
侵入途径：吸入
健康危害：空气中甲烷浓度过高时，能使人窒息。当空气中甲烷达25%～30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离，可致窒息死亡。
急救
措施
皮肤接触：如果发生冻伤：将患部浸泡于保持在38～42℃的温水中复温。不要涂擦。不要使用热水或辐射热。使用清洁、干燥的敷料包扎。就医
饱和蒸汽压/kPa：53.32（-168.8℃）
相对密度（空气=1）：0.6
临界温度℃：-82.25
燃烧热（kJ.mol-1）：-890.8
油层物理 第六章(天然气物理性质)
Vn
p1V1 P2
由盖－吕萨克定律： p p2
V2 — 在p2和T2时的气体体积
Vn
T1V2 T2
V1 — 在p1和T1时的气体体积
Vn — 在p2和T1时的气体体积
p1V1 p2V2 由上得到： T1 T2
如果有 V3、p3、T3 状态或任何其它状态均可写成上述等式 pV 因此可用一个通用式表示，即 R或pV RT T 若为n摩尔气体，则可写成
实际上，从右图可看， 不同气体（甲烷、乙烷、 丙烷）当它们的折算温度、 折算压力相同时，就具有 大致相同的压缩因子。
这个对应状态理论设想从折算（对比）压力、折算（对比） 温度和折算（对比）体积上看，任何气体（包括气体混合 物）都具有相同的性质， “折算”（对比）一词的意义是 每个P、V、T变量都用其与临界值之比来表示。假设折算 （对比）压力为Pr，折算（对比）温度为Tr，折算（对比） 体积Vr。也就是说不同气体当具有相同的折算（对比）压 力和折算（对比）温度，则它们的折算（对比）体积亦应 相同。将折算参数代入范德华方程，如下：
1、天然气的状态方程式 2、压缩因子的计算 3、天然气体积系数 4、天然气压缩系数 5、天然气的密度和相对密度
6、天然气的粘度
7、天然气在石油中的溶解和分离
§3
天然气体积系数
天然气体积系数(Gas Formation Volume Factor)是在标准 状况下，1m3气体在地层温度、压力条件下所占有的体积数， 在地下这一数值远小于1。其数学表达式为：
与温度及压力的关系可从分子 运动学及动力学角度加以理解
3）温度 随温度增加，
Z值趋向1。这是因
为真实气体随温度 升高，动能加大， 分子距离也更大， 这样分子间引力和 斥力的影响就很微 弱，因此实际气体 也就接近理想气体。
天然气物性参数(新)
2.1 天然气临界参数计算2.1.1天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key规则计算:M g y i M i（2.1）式中M g—天然气的平均分子量kg/mol ；M i、 y i—天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。
2.1.2天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示：gM g M g M g（2.2）r gM a i r 2 8. 9 7 2 9a i r式中r g—天然气的相对密度；g air—同一标准状态下，天然气、空气的密度 kg/m 3；M g M air—天然气、空气的平均分子量kg/mol。
2.1.3拟临界压力P PC和拟临界温度T PC① 组分分析方法p p c yipc iT p c y T i ci（2.3）M g yiMi式中p ci——天然气组分 i 的临界压力 (绝),MPa；T ci——天然气组分 i 的临界温度 ,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在 1941年发表的相关经验公式对于干气ppc4.666 0.1030.252ggTpc93.3 181 g 72g对于湿气ppc4.868 0.35639.7 2gg T pc 103.9 183.339.7 2gg也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气p pc 4.8815 0.3861 gT pc 92.2222 176.6667 ggppc4.7780 0.2482 gTpc92.2222 176.6667 gg对于湿气（2.4）（2.5）0.7（2.6）0.7p pc 5.1021 0.6895 gT pc 132.2222 176.6667 g gppc4.7780 0.2482 gTpc106.1111 152.2222 gg0.7（2.7）0.7注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、2等可以用WichertH S和 Aziz 修正。
天然气的物理化学性质
pi P
（1-3）
由上式可见，任一组分的摩尔分数也可以用该组分的分压 与混合物总压的比值表示。
由混合气体的分体积定律可以得到分体积Vi为
Vi
ni RM T p
混合物的总体积V为
两式相除得
V nR M T p
Vi V
ni n
对m kg或n mol气体 pV = mRT= nRMT （1-8b)
式中Zci、vci为组分的临界压缩因子和临界比体积，RM为 通用气体常数。
例题1-1 求运行的输气管的气体体积（工程标准状态：p ＝101325Pa，T＝293.15K）已知输气管长125km，内径 700mm，平均压力为44.13×105Pa，温度为5℃，气体的 容积分数是：甲烷97.5％，乙烷0.2％，丙烷0.2％，氮1.6 ％，二氧化碳0.5％。
上式表明，压缩因子Z即真实气体与理想气体比体积的比
值，是表征这两种气体性质差异的参数。
在数值上
Z pv
RT
其值大小与气体的组成和状态有关，工程上常用图1-1所
示通用压缩因子图查得。该图是根据适合于任何一种气体的
对比态原理而制作的。
图1-1 通用压缩因子图
对比态原理是被广泛应用于推算流体热力学性质的方法之
当实际气体的状态变化规律与理想气体比较接近时， 在计算中常把它看成是理想气体。这样，可使问题大为简 化而不会发生大的偏差。
理想气体状态方程式为： 对1kg气体 pv = RT （1-8） 对1kmol气体 pvM = RMT （1-8a） 对m kg或n mol气体 pV = mRT= nRMT （1-8b) R—每千克气体的气体常数 RM—每千摩气体的气体常数 V—m千克或n千摩气体的体积
油层物理1-5 第五节 天然气的高压物性
TPr =T/ TPc PPr =P/ PPc
④ 查图版，求z
23
四、天然气的体积系数和压缩系数 1.体积系数 Bg 在探明了储气层的地下储气体积
（Vg=A· h· φ· Sg）之后，能否直接算出在地面标准 定义：气体在油层条件下所占体积与在标准状况 条件的气体体积呢？也就是说，处于高温高压下 （ 0 C ，0.1MPa）下所占体积之比。 的地下体积和标准状态下的地面体积之间有什么 关系呢？
C4
∑
0.01
1
0.01/58
0.065
0.003
1.000
5
二、天然气分子量、密度和相对密度
天然气分子量（molecular weight） 定义：标态下1mol天然气具有的质量，即平均分子量、视分子量。
确定方法：
M
i 1
yi M i
n
6
二、天然气分子量、密度和相对密度
（1）天然气的视相对分子量 (平均相对分子量 molecular weight） 定义：标态下1mol天然气具有的质量
T T pr T pc
T y i Tci
此法仅适于非烃含量较少（如N2＜2%，CO2＜1%）的天然气求视临 界参数。 非烃含量较高时，需作校正。
18
非烃组分校正
H2S和CO2校正：
120A0.9 A1.6 15B0.5 B 4 / 1.8
Tc Tc
• P，T——分别为气体所处的压力和温度； • Pc，Tc ——分别为该气体所处的临界压力和临界温度。
适用条件：组分间化学性质差异不大的混合气体。 也适用于由多组分烃混合而成的天然气。
16
天然气的临界参数很难获得，首先将其临界参数
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2-24)
式中 ppc——校正的后拟临界压力，MPa； T pc——校正后的拟临界温度，K；
A——天然气中H2S和CO2摩尔分数之和； B——天然气中H2S的摩尔分数；
——拟临界温度校正系数。
第三节
天然气偏差系数的确定
一、理想气体定律 1.理想气体：是一种假想气体，其分子是不占有容积的质点，且分子之间也没有作 用力。 采气工程中，一般可将低压下的天然气视为理想气体进行状态计算，基本可满足工 程要求。 理想气体状态方程：波义耳定律，盖、吕萨克定律，查理定律，阿佛加特罗定律。 重要结论：（1）在相同状态条件下，1kmol的任何气体，其所占的体积相等； （2）在标准状态下，其数值均为 22.4m3/kmol。 2.实际气体状态方程： （1）质量为1kmol的实际气体状态方程
(2-27)
式中 A1＝0.31506 A5＝-0.61232
A2＝-1.04671 A6＝-0.10489
A3＝-0.57833 A7＝0.68157
A4＝0.53531 A8＝0.68447
pr ——为无因次对比密度
pr
0.27 p pr ZTpr
(2-28)
欲计算Z系数，可采用牛顿迭代法。在已知ppr和Tpr的情况下，需经过一个迭代过程 求解，其计算公式如下：
笔趣阁
天然气的物理化学性质
1
2 3 4 5 6 7 8
天然气组成及分类
天然气视分子量、密度、相对密度和比容
天然气偏差系数的确定 天然气等温压缩系数 天然气的体积系数和膨胀系数 天然气的粘度 天然气含水量和溶解度 天然气的热力学性质
第一节 天然气组成及分类
广义：自然界中天然生成，在一定压力和温度下储藏于地下的气体化合物或气体元 素的混合物。 石油工业：从油气田开采出来的可燃性气体。 采气工程定义：天然气是以石蜡族低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃气体
pr p / p pc ppr——拟对比压力；气体绝对工作压力p与临界压力之比ppc。即：
；
Tpr——拟对比温度；气体绝对工作温度T与临界温度之比Tpc。 即：Tr T / T pc 。
第三节
天然气偏差系数的确定
三、天然气的偏差系数的确定
1.Standing－Katz天然气偏差系数图（图2－1）（不含H2S、CO2） 只要知道天然气的ppc和Tpc，就能从图中差得天然气偏差系数值。
yi Vi Vi V
V
i 1
n
∑yi＝1
（2－1）
i
(2)质量组成wi——i组分的质量mi与总质量m之比
wi mi
m
i 1
n
mi m
∑wi =1
（2－2）
i
(3)摩尔组成yi——i组分的摩尔数Ni与总摩尔数N之比
yi Ni
N
i 1
n
i
Ni N
∑yi＝1
（2－3）
质量组成和体积组成(摩尔组成)之间换算公式为
惰性气体：He、Ar 注：
第一节 天然气组成及分类
2.天然气组成特点：
（1）具有多样性，表现为： 不同地区、不同储集层深度，其天然气组成不同； 同一储集层不同气井或同井的不同层位，组成天然气的也不相同； 随着开采时间的增加，天然气组分也将发生改变。 （2）决定了气藏的经济价值，也导致气藏开采方式和工艺技术上的差别。
wi / M i yi (wi / M i )
yi M i wi ( yi M i )
（2－4）
第一节 天然气组成及分类
二、天然气的分类 1．按矿藏特点分类：气田气、油田气和凝析气田气 （1）气田气：天然气以气相存在，主要含甲烷，含量一般占95％以上 。 （2）油田气(包括溶解气和气顶气)：其特征是乙烷和丙烷含量高于气田气。
M g yi M i
干燥空气的分子量=28.96
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
二、天然气的密度和相对密度
1.天然气密度g：单位体积天然气的质量，称为天然气的密度。 理想条件下：
m pM g g V RT
(2-6)
注：①由于天然气分子量是变量，天然气密度也是变量。 ② R——通用气体常数，R=0.008314 。 ③无说明为标准状态下的密度。 2.天然气相对密度g：在标准状态下，天然气密度与干燥空气密度的比值
Va Z Vi
2．偏差系数的计算：
Z= f(p、T、y) =f(ppc，Tpc)
(2-26)
对于理想气体，Z＝1；对于实际气体，Z<1或Z>1。
工程上运用对应状态原理（范得华对应状态原理）证实：在相同的对应状态下(
对比参数相等)，任何天然气的偏差系数几乎相等，从而提出两参数图或表，即Z
＝f(ppr、Tpr)图或表来解决确定偏差系数的问题。
g
1
Mg p ZRT
3484 .4
gp
ZT
(2-25)
标准状态下天然气的密度为 g＝1.205g； air =1.293kg/m3。 （3）nkmol气体 pV＝nZRT
第三节
天然气偏差系数的确定
二、天然气偏差系数
1.偏差系数定义（压缩因子） 在一定温度和压力条件下，一定质量的气体实际占有体积Va 与在相同条件下作 为理想气体应该占有的体积Vi 之比
用途：1）气田分类的依据之一；
2）地面处理的重要数据。 天然气组成是气田分类的重要依据；也是天然气地面处理的重要依据。
天然气组成的分析方法：目前国内广泛采用气相色谱仪。
第一节 天然气组成及分类
3.天然气的组成表示法：体积组成、质量组成和摩尔组成。
(1)体积组成yi——在标准状态下，i组分的体积Vi与总体积V之比值
气工程手册）
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
③图中的曲线已拟合成以下公式，已知g可选用公式计算。
凝析气 g ≥0.7
Tpc＝132.2+116.7g Tpc＝106.1+152.21g Tpc＝92.2+176.6g
ppc＝5.102+0.689g ppc＝4.778-0.248g ppc＝4.881－0.3861g (2-19)
g
ρg
式中 air——干燥空气的密度，kg/m3；Mair——干燥空气的分子量，一般＝28.96。 在实际操作中，可用该式计算天然气的分子量： Mg ＝Mai r g ＝28.96g 干气：g=0.58～0.62
air
Mg M air
Mg 28.97
(2-7)
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
(2-20)
g ＜0.7
干气
g ≥0.7
g＜0.7
Tpc＝92.2+176.7g
ppc＝4.778－0.248g
当H2S含量<3％, N2含量<5％或非烃气体总含量不超过7％。Thoms等人综合一些新的数据，43;180.556g －6.944g2 凝析气 Tpc＝103.9+183.3g －39.7g2 ppc＝4.868－0.356g －0.077g2 (2-22) ppc＝4.6627+0.1034g－0.2586g2 (2-21)
pVm＝ZRT
在标准状态下：
R
pVm 0.101325 22.4 0.008314 MPa· m3/(kmol· K) T 273
第三节
天然气偏差系数的确定
p( Vm R ) Z ( )T M M
p＝ZbT
（2）1kg质量的气体
空气 b＝R / Mair＝0.008314/28.97＝0.000287 [ MPa· m3/(Kg· K)] 天然气 b＝R / Mg 注：①切不可将通用气体常数R与气体常数b混为一谈 ②任一条件下的天然气密度
T
2 pr
(1 A8 ) exp( A8 ) 0.27 p pr
2 pr 2 pr
5 2 f ( pr ) 6 A5 A6 pr 3( A4Tpr A5 ) pr 2( A1Tpr A2
A3 ) pr 2 Tpr
Tpr
2 A7 pr 2 Tpr
组成的混合气。
一、天然气的组成
1．天然气的组成 定义：组成天然气各组分在天然气中所占数量的百分比。 烃类气体： C1、C2－气体； C3、C4－家用液化气（LPG）； C5 －轻质油； 非烃类气体：重点：H2S、CO2； 其他：CO、N2、O2、H2和H2O，硫醇(RSH)、硫醚(R-S-R)。
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
（3）非烃校正 步骤如下： ①用查图、查表或计算方法确定ppc 和Tpc 。
②用下式计算校正后的拟临界温度T pc 和ppc 。
Tpc Tpc
ppc
ppcTpc Tpc B(1 B)
(2-23)
120 ( A0.9 A1.6 ) 15( B 0.5 B 4 )/ 1.8
第三节
天然气偏差系数的确定
2.用状态方程计算天然气偏差系数
（1）Dranchuk-Purvis-Robinson(DPR)方法
5 2 2 A5 2 A 5 A6 pr A7 pr A2 A3 A8 pr 2 Z 1 ( A1 3 ) pr ( A4 ) pr ( 1 A ) e 8 pr 3 Tpr Tpr Tpr Tpr Tpr
(i) pr (i 1) pr (i) f ( pr ) (i) f ( pr )
(2-29)
第三节
天然气偏差系数的确定
A3 2 ) pr Tpr pr 2 T pr