压缩因子计算

天然气压缩因子的计算

气田上大多数在高压下生产，为控制其流动需要安装节流阀。当气流经过节流阀时，气体产生膨胀，其温度降低。如果气体温度变得足够低，将形成水合物

（一种固体结晶状的冰雪物质）。这就会导致管道和设备的堵塞。【1】从而，在天

然气的集输过程当中，不管对天然气或天然气管道进行怎样的处理，都离不开气体的三个状态参数：压力P 、体积Ｖ、温度Ｔ。而根据真实气体状态方程PV ZnRT =可知，在确定某个状态参数的时候需要先计算一个压缩因子Ｚ。如果能够更精确的确定压缩因子，从而确定气体的状态参数，对于研究天然气的收集、预处理和输送等问题具有重要意义。下面简要介绍下压缩因子及其计算方法。

真实气体是实实在在的气体，它是为了区别于理想气体而引人的。真实气体占有一定空间，分子之间存在作用力，因此真实气体性质与理想气体性质就有偏离。压缩因子就是反映这种真实气体对理想气体的偏离程度大小。在温度比临界温度高的多、压力很小时，偏离不太显著；反之偏离就很显著。下面将介绍一种计算压缩因子的方法（Dranchuk-Purvis-Robinson 法）。

压缩因子的关系式如下：

563521437383

1()()()(1)exp()pr pr pr pr pr A A A A A Z A A T T T T A A A T =++++++++-52pr pr pr 222

pr

pr pr ρρρρρρ （1）

式中A 1到A 8都是常数，具体数据可到参考文献上查阅，ρ

pr 为无因次拟对比密

度，它和压缩因子满足关系式： 0.27pr

pr pr p ZT ρ= （2）

其中p pr 和T pr 分别为拟对比压力和拟对比温度。

由于式（2）为非线性方程，欲计算Z ，可采用牛顿迭代法（Newton-Raphson ）。在已知p pr 和T pr 的情况下，需经过迭代过程求解ρpr ，其公式如下：

(

)(

1)()'(

)()

()i pr i i pr pr i pr f f ρρρρ+=- （3）

迭代求得拟对比密度ρpr ，即可易求得压缩因子。【2】

参考文献：

[1] 曾自强，张育芳.天然气集输工程.北京：石油工业出版社，2001.1

[2] 严铭卿，廉乐明.天然气输配工程.北京：中国建筑工业出版社，2005.32