用于计量的天然气压缩因子计算方法比较[1]

N02 相对密度及二氧化碳 、氮气和甲烷的摩尔分数
N03 高位发热量及二氧化碳和氮气的摩尔分数
根据压力 、温度和天然气数据 , ISO 12213 分为 管输范围和扩展范围二类 ,见表 2 。管输范围天然气 数据和物性测定数据计算不确定度估算见图 1 。
3 张福元 ,高级工程师 ,1960 年生 ;1982 年毕业于福州大学 ,现任西南油气田公司天然气计量检测中心总工程师 。曾在公 开刊物发表过多篇论文 。地址 : (610213) 四川省成都市华阳 。电话 : (028) 3347480 转 231890 。
注 :1) 用天然气物性数据时 ,压力和温度分别为 :0～12 MPa 和 - 10～65 ℃。
图 1 ISO 12213 方法压缩因子计算不确定度估算
扩展天然气组成数据在压力为 0～10 MPa ,温 度为 - 10 ℃～65 ℃,某些组成含量同压缩因子计算 不确定度的关系见表 3 。
I01
相对密度 、高位发热量及二氧化碳 和氢气的摩尔分数
I02 相对密度 、高位发热量及氮气和氢气的摩尔分数
I03 相对密度及垢氧化碳 、氮气和氢气的摩尔分数
I04 高位发热量及二氧化碳 、氮气和氢气的摩尔分数 NX219 方法
N00 天然气组成的摩尔分数或摩尔百分数 (分析数据)
N01
相对密度及二氧化碳和氮气的摩尔分数
为二组数据输入方法 ,见表 1 。
18
∑ Z
=
1
+
DB K3
-
D
C
3 n
T2u n
+
n = 13
58
∑C
3 n
T2un ( bn
-
cnk nD kn) D e bn 2cnDkn
源自文库
(1)
n = 13
Z = 1 + B mix d + Cmix d2
(2)
式中 : Z 为压缩因子 ; D 为化简密度 ; d 为摩尔密度 ,
天然气压缩因子计算方法简介
1. A GA8 号报告 在 A GA8 号报告 1994 年版中〔2〕,提供了以组成
分析数据和物性测定数据为基础进行计算的两个方
程 。式 (1) 是用于组成分析数据的方程 ,属于外延式
二维维里方程 ;式 (2) 是用于物性测定数据的方程 ,
属于三维维里方程 。物性测定数据计算方程又可分
二氧化碳 (mol %) 0～30 0～100 0～20 0～30
乙 烷 (mol %) 0～10 0～100 0～10 0～20
丙 烷 (mol %) 0～4
0～12 0～3. 5
0～5
丁烷总和 (mol %) 0～1
0～6 0～1. 5 0～1. 5
戊烷总和 (mol %) 0～0. 3 0～4 0～0. 5 0～0. 5
A GA825 5. 70 7. 59 81. 21 4. 30 0. 90 0. 15 0. 15
ISO21 0. 30 0. 60 96. 50 1. 80 0. 45 0. 10 0. 10 0. 05 0. 03 0. 07
ISO22 3. 10 0. 50 90. 70 4. 50 0. 84 0. 10 0. 15 0. 03 0. 04 0. 04
0. 05 0. 04
0. 02
0. 01
0. 01
9. 50
ISO26 11. 70 1. 10 82. 60 3. 50 0. 75 0. 12 0. 12 0. 04 0. 04 0. 02 0. 01
N G01 0. 28 0. 39 98. 00 1. 28
0. 03 0. 02
N G02 0. 64 0. 43 97. 07 0. 98 0. 45 0. 08 0. 18 0. 07 0. 10
1. 29 1. 11 91. 08 3. 46 1. 76 0. 50 0. 55 0. 08 0. 17 3. 22 0. 42 90. 66 4. 59 0. 78 0. 10 0. 14 0. 03 0. 02 0. 03
方程 (A01 和 A02) 只适用于在管输范围内使用 。符
合管输范围条件的计算不确定度在 0. 1 %内 。
2. ISO 12213 方法 同 A GA8 号报告相似 , ISO 12213〔3〕也有组成分
析数据和物性测定数据二种方程 ,其表达式都相同 ,
只有个别参数有差别 。物性测定数据方程有四组数 据输入方法 ,见表 1 。
3 技术报告 ,天然气压缩因子计算方法验证研究 ,四川石油管理局天然气研究院 ,1996 年 。
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第 20 卷第 5 期 天 然 气 工 业 集输工程
用于计量的天然气压缩因子计算方法比较
张 福 元3
(西南油气田公司天然气计量检测中心)
张福元. 用于计量的天然气压缩因子计算方法比较. 天然气工业 ,2000 ;20 (5) :73～76 摘 要 天然气压缩因子或超压因子计算结果的准确性直接影响天然气流量计量的准确性 。当前国内天然 气计量界广泛使用 A GANX219〔1〕,A GA8 号报告 , ISO 1221321997 三种天然气压缩因子计算方法标准 。文章研究了 这三种天然气压缩因子计算方法标准 ,并编写了 N GZCWIN 天然气压缩因子计算软件 ,通过对不同气样和不同温 度 、压力条件的计算 ,比较了三种计算方法的差别 ,并对这些计算方法的应用范围和不确定度提出了看法 。 主题词 天然气 计量 压缩系数 计算 方法 分析
第 20 卷第 5 期 天 然 气 工 业 集输工程
表 4 天然气样品组成数据
名称
N2 CO2
C1
C2
C3
iC4 nC4 iC5 nC5 C6
C7
C8
O2
H2
A GA821 0. 26 0. 60 96. 52 1. 82 0. 46 0. 10 0. 10 0. 05 0. 03 0. 07
表 1 三种计算方法标准输入数据汇总 A GA8 号报告方法
A00 天然气组成的摩尔分数或摩尔百分数 (分析数据)
相对密度 、高位发热量及二氧化碳 、氢气
A01
和一氧化碳的摩尔分数
相对密度及氮气 、二氧化碳 、氢气
A02
和一氧化碳的摩尔分数
ISO 12213 方法
I00 天然气组成的摩尔分数或摩尔百分数 (分析数据)
甲 烷 (mol %) 45～100
- 130～400 0. 07 ～1. 52 0～66
0～100
- 10～65 0. 55 ～0. 80 30～45
70～100
- 48～771) 0. 55 ～0. 90 20～48
50～100
氮 气 (mol %) 0～50 0～100 0～20 0～50
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集输工程 天 然 气 工 业 2000 年 9 月
C6+ / 已烷 (mol %) 0～0. 2 庚 烷 (mol %)
0～露点
0～0. 1 0～0. 05
0～0. 1 0～0. 05
C8+
(mol %)
0～0. 05 0～0. 05
氦 气 (mol %) 0～0. 2 0～3 0～0. 5 0～0. 5
氢 气 (mol %) 0～10 0～100 0～10 0～10
表 2 A GA8 号报告和 ISO 12213 的适用范围
项 目
A GA8 号报告
ISO 12213
管输范围 扩展范围 管输范围 扩展范围
压 力 (MPa) 0～12 0～280 0～12 0～651)
温 度 ( ℃) - 8～65
相对密度
0. 554 ～0. 87
高位发热量 18. 7 (MJ/ m3) ～45. 1
mol/ L ; K 为混合大小参数 ; B , B mix 为二维维里系
数
;
C
3 n
为同组成数据有关的系数 ;
T
为温度 , K;
Cmix为三维维里系数 ; u n 、bn 、cn 、kn 为标准给定的常
数。
根据压力 、温度和天然气数据 ,A GA8 报告可分
为管输范围和扩展范围二类 ,见表 2 。物性测定数据
表 3 ISO 方法计算扩展天然气 组成数据压缩因子的不确定度 (mol %)
不确定度
0. 1 %
0. 2 %
0. 5 %
输入数据 组 成 物 性 组 成 物 性 组 成 物 性
氮 气 Φ50 % Φ20 % — 50 % — — 二氧化碳氮气 Φ23 % Φ9 % Φ26 % Φ12 % Φ28 % 23 %
A GA822 3. 13 0. 47 90. 67 4. 53 0. 83 0. 10 0. 16 0. 03 0. 04 0. 04
A GA823 1. 01 1. 50 85. 91 8. 49 2. 30 0. 35 0. 35 0. 05 0. 05
A GA824 13. 47 0. 99 81. 44 3. 30 0. 61 0. 10 0. 10
N G03 0. 25 0. 60 96. 50 1. 75 0. 40 0. 10 0. 10 0. 10 0. 10 0. 10
N G04 0. 56 0. 52 94. 53 0. 96 1. 55 0. 30 0. 79 0. 22 0. 19 0. 24 0. 14
N G05 N G062)
ISO23 ISO241) ISO25
1. 00 1. 50 10. 00 1. 60 5. 70 7. 60
85. 90 73. 50 81. 20
8. 50 3. 30 4. 30
2. 30 0. 74 0. 90
0. 35 0. 12 0. 15
0. 35 0. 12 0. 15
0. 05 0. 04
一氧化碳 (mol %) 0～3
0～3
0～3
0～3
氩 气 (mol %) 0
0～1 0～0. 02 0～0. 02
氧 气 (mol %) 0
0～21 0～0. 02 0～0. 02
水 (蒸气) (mol %) 0～0. 05 0～露点 0～0. 015 0～0. 015
硫化氢 (mol %) 0～0. 02 0～100 0～0. 02 0～0. 02
乙 烷 Φ13 % Φ10 % Φ20 % Φ11 % — Φ12 % 丁 烷 Φ6 % Φ3. 5 %Φ10 % Φ4 % — 4. 5 %
3. N X219 方程 根据计算压力和温度调整系数使用的数据不同 N X219 方程也可分为组成分析数据和物性测定数据 二类 ,见表 1 。从适用范围 、计算精确性等方面 ,N X2 19 都不如前二个计算方法 。其主要技术指标如下 。 (1) 天然气相对密度一般不大于 0. 75 ,二氧化碳 和氮气的摩尔含量不大于 15 % ,不含重烃和其他惰 性气体 。 (2) 压力不大于 34. 5 M Pa 。 (3) 温度为 - 40～115 ℃。 (4) 不确定度一般为 0. 5 %。
计算方法比较
为了比较方便 ,本文采用 A GA8 号报告和 ISO 12213 标准中的检查样品和有关文献〔4 ,5〕3 的实验数 据作为比较样品 ,用 N GZCWIN 软件计算压缩因子 。 天然气组成数据见表 4 。 1. 检查样品 表 5 列出表 1 中三种计算方法标准 ,共 12 种数 据输入方法计算表 4 中 5 个 A GA8 号报告检查样品 对应标准检查值的平均相对偏差 。从表 4 的数据可 见 ,A GA8 号报告 5 个检查样品都为管输范围 (表 2) 的天然气 。 从表 5 中的数据可见 ,在组成数据和物性数据 方法中 ,A GA8 号报告和 ISO 12213 二种方法标准对 应的计算结果没有差别 ;组成数据方法的相对偏差 小于 0. 005 % , 物 性 数 据 方 法 的 相 对 偏 差 也 小 于 0. 05 % ;对于 N X219 标准 ,组成数据方法偏差 、物性 数据方法偏差分别小于 0. 3 %和 0. 5 %。