天然气工程课件资料

性分子体系
目前在状态方程改进，主要发展方向： (1)基于统计热力学正则分配函数理论发
(2)由统计热力学刚球扰动理论发展
(3)按摩尔密度展开级数并结合统计热力学发展
(4)基于溶液活度理论发展
(5)根据分子热力学建立偏心硬球模型对Van der Waals方程做半经验半理论改进
应用情况：
●前三类有较严密的理论基础，但由于结构复
(3)提出了两参数对比态原理
(4)建立和发展能同时精确描述平衡气液两相相态行为的状态方
程是可能的
存在的问题：
(1)它仅对理想气体做了简单的修正，引入a和b时忽
略了实际分子几何形态和分子不对称性及温度对
贩肿蛹淞Φ挠跋
(2)其理论临界压缩因子为0.375，远大于实测值
0.292至0.264，仅适用于简单的球形对称的非吸
课程名称：天然气工程
课程名称：天然气工程
概
述
天然气工业发展现状
课程的目的和基本要求
本课程所讲授的内容 主要参考书
要求自学的内容
一
天然气工业发展现状
世界探明剩余可采储量1390000亿m3 以目前开采速度，寿命66年 全世界能源消耗，天然气占23%左右 我国96年天然气产量196.74亿m3，较95
五
要求自学内容
以下概念及常用计算方法：
天然气视分子量 相对密度
压缩因子
等温压缩系数
体积系数
天然气粘度
回顾第一节
第一章
烃类流体相态特性
一、 烃类流体相态特性
二、实际气体状态方程和热力学性质
三、气液平衡及相图计算
一、烃类流体相态特性
（一）基本概念
（二）单组分和两组分烃类体系
本节重点和难点内容
(1)PR-EOS的压力形式： (2)PR-EOS的Z因子形式 (3)用状态方程进行逸度计算 (4)混合流体的焓的计算 (5)混合流体的熵的计算 (6)热容的计算
(1)PR-EOS的压力形式：
RT a (T ) P v b v ( v b ) b( v b )
（3）用状态方程进行逸度计
逸度的计算可由下式推导：
fi RTn yi P
P 0
RT ( vi ) dP P
其中：
V vi ( )T , P , n j ni
为i组分的偏摩尔体积
PR-EOS 的逸度方程为：
fi bi n( ) ( Zm 1) n( Zm Bm ) y iP bm Am 2i bi Zm 2.414 Bm ( ) n( ) 2 2 Bm am bm Zm 0.414 Bm 其中：（注意在平衡计算时yi 分别表示气液相的组成）
P a ttra c t
并指出适当地选择
a (T ) g(v, b)
g( v , b ) 的函数形式，可以更好
地反映包括偏心硬球分子体系在内的分子密度对 引力项的影响，并使之更适用于临界区的计算。 PR-EOS 给出的
g ( v , b)
的具体结构为：
g( v , b ) v ( v b ) b( v b )
RTci bi 0 .07780 ( 0 .987 10 ) Pci
0 .5 i [1 mi ( 1 Tri )]2
m i 0 .37464 1.5422 i 0 .26992 i
混合规则：
a m (T ) x i x j ( a i a j i j )( 1 k ij )
年增长6.1%，占世界排名21
我国天然气生产不能满足经济增长要求 准备从俄罗斯进口天然气，已进行论证
二Baidu Nhomakorabea
课程的目的和基本要求
在学习气田开采理论和方法的基础上，
结合现场实际，讲述现场实用的天然气
开采计算分析方法和一些观察技巧，使 同学们熟练掌握有关天然气开发和开采 的知识和技能，学会应用它们解决实际 生产问题
三
本课程所讲授的内容
烃类流体相态特性 气井流入动态 气井井筒流动 集输气管流 生产系统分析 井场工艺
天然气净化
气井防腐和防垢
四
主要参考书
杨继盛编《采气工程基础》 杨继盛、刘建仪编《采气实用计算》 杨宝善编著《凝析气藏开发工程》 [美]C.U.依克库《天然气藏工程》 [美]C.U.依克库《天然开采工程》 郭天民等《多元气-液平衡及精馏》 李士伦等《气田及凝析气田开发》
i 1 j 1
n
n
bm x i bi
i 1
n
(2)PR-EOS 的 Z 因子形式
2 (1 Bm ) Z m ( Am 2 3 ( Am Bm Bm Bm ) 0 3 Zm
2 Bm
2 3 Bm ) Z m
Am
a m (T ) P ( RT )
2
bm P Bm RT
RT a P 2 (v b) v
右边第一项:分子体积和斥力对压力的作用 第二项:分子间引力对压力的影响
其最大的成功之处在于:
(1)第一次导出了满足临界点条件，且对V是简单的三次方型状态
方程状态方程有明确的物理意义
(2)通过与（Andrews）实测CO2体系临界等温线对比，首次用状
态方程阐明气液两相相态转变的连续性
栽樱厦苁Т砝眩导视τ檬艿较拗
●活度理论在描述气液平衡方面不能令人满意 ●
第五类方程目前用得最为广泛
主要介绍PR-EOS
1976年Peng和Robinson等人对VDW、RK、SRK进 行辛松钊氲难芯慷猿饬ο罱辛硕糠治鋈衔? (1)VDW方程的斥力项，从简单性和实用性来讲 约虻ビ睬蚰Ｐ退亲詈玫男问 (2)对引力项和分子密度作出了深入的分析，给 出了引力项更好的结构
天然气工程的实际应用中，用到的是混合体 系，故在下面给出的是PR—EOS用于混合体 舷档慕峁梗ǘ源课镏市问酱勇裕
RT am (T ) P v bm v ( v bm ) b( v bm )
a i 0.45724 ( 0.987 10 4 ) 2
4
2 R 2Tci Pci
（一）基本概念
体系、相、组分、自由度 相平衡、化学位、逸度
（二）单组分和两组分烃类体
单一烃类组分相态特征
多组分混合物相态特征 多组分体系的反转凝析现象 常见的几种天然气体系P-T相图
系
二、 实际气体状态方程和热力学性质
1873 年， Van der Waals 从分子热力学理论研究着手， 考虑分子有实际体积、分子间有斥力和引力作用，提出了基 于硬球分子模型的 Van der Waals 状态方程：