Приведенное давление природного газа

Нефть, Газ и Энергетика

Критическим состоянием называется такое состояние вещества, при котором плотность вещества и его насыщенного пара равны друг другу. Параметры, соответствующие этому состоянию, называются критическими параметрами.

Рисунок 1 — Зависимость среднекритического давления от относительной плотности газа по воздуху

1 — газовые месторождения; 2 — газоконденсатные месторождения ()

Критической называется такая температура, выше которой газ под действием давления любого значения не может быть превращён в жидкость.

Критическое давление — это давление необходимое для сжижения газа при критической температуре.

Критическим объёмом называют объём, равный объёму одного моля газа при критических значениях давления и температуры.

Для природных газов значения и при известных параметрах компонент , , определяются как среднекритические (псевдокритические).

Если известна относительная плотность газа `, то средние значения критических давления и температуры природного газа можно определить по графикам, приведенным на рисунках 1 и 2. При содержании в природном газе N2, СО2 или Н2S в значения и вводятся соответствующие поправки.

Когда содержание N2, СО2 или Н2S превышает 15 % об., вместо графиков для определения и следует пользоваться формулой (1.8).

Рисунок 2 — Зависимость среднекритической температуры от относительной плотности газа по воздуху

1 — газовые месторождения; 2 — газоконденсатные месторождения

Для приближенных расчетов при изменении относительной плотности `r от 0,5 до 0,9 значения и можно определить по формулам:

которые справедливы для кривых 1 на рисунках 1 и 2.

Часто в расчетах, например при определении вязкости и коэффициента сверхсжимаемости газа, пользуются так называемыми приведенными давлениями и температурами.

Приведенным давлением называется отношение давления газа к его критическому давлению : .

Приведенной температурой газа называется отношение абсолютной температуры газа к его критическому значению: .

Источник

3.2.3. Критические и приведённые термодинамические параметры

Критическим состоянием называется такое состояние вещества, при котором плотность вещества и его насыщенного пара равны друг другу. Параметры, соответствующие этому состоянию, называются критическими параметрами.

Критической называется такая температура, выше которой газ под действием давления любого значения не может быть превращён в жидкость.

Критическое давление — это давление необходимое для сжижения газа при критической температуре.

Критическим объёмом называют объём, равный объёму одного моля газа при критических значениях давления и температуры.

Для природных газов значения и при известных параметрах компонент х_i, , определяются как среднекритические (псевдокритические).

Если известна относительная плотность газа ` , то средние значения критических давления и температуры природного газа можно определить по графикам. При содержании в природном газе N₂, СО₂ или Н₂S в значения и вводятся соответствующие поправки.

Когда содержание N₂, СО₂ или Н₂S превышает 15 % об., вместо графиков для определения и следует пользоваться формулой (3.18).

Часто в расчетах, например при определении вязкости и коэффициента сверхсжимаемости газа, пользуются так называемыми приведенными давлениями и температурами.

Приведенным давлением называется отношение давления газа к его критическому давлению : .

Приведенной температурой газа называется отношение абсолютной температуры газа к его критическому значению: .

3.3. Уравнения состояния

3.3.1. Уравнения состояния природных газов

Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между термодинамическими параметрами, описывающими поведение вещества. В качестве таких параметров используются: давление , температура и плотность ρ.

Уравнение состояние идеального газа

Идеальный газ — это газ в котором можно пренебречь объёмом молекул и взаимодействием их между собой

Подходы в описании уравнений состояния реальных газов:

— в уравнение реального газа вводится один коэффициент , который учитывает отклонение данных газов от идеального и называется коэффициентом сверхсжимаемости, а само модифицированное уравнение называют обобщённым газовым законом;

— получают эмпирические уравнения состояния с числом параметров больших двух.

3.3.2. Обобщённое уравнение состояния

Коэффициент сверхсжимаемости является функцией приведенных значений давления , температуры и для тяжелых углеводородов С₅₊ — ацентрического фактора ω.

Ацентрический фактор — учитывает нецентричность сил притяжения и рассчитывается по формуле Эдмистера:

, (3.21)

где отношение критической температуры к температуре кипения можно определить по формуле Гуревича (до С₇, включительно)

где 540 ≤ T_кр ≤ 775 К, 372 ≤ T_пр ≤ 625 К, для смесей газов , 0 < ω < 0,4.

Коэффициент сверхсжимаемости определяется графически (рис. 7) или приближенно аналитически.

График действителен для газа, не содержащего значительных количеств неуглеводородных компонентов. Большую часть неуглеводородных компонентов составляет азот. Поэтому коэффициент сжимаемости газа можно рассчитать по правилу аддитивности:

где у_а – мольная доля азота, z_а – коэффициент сжимаемости азота, z_у — коэффициент сжимаемости углеводородной части газа.

Для определения величин z_а используются специальные графики (рис. 8).

Зная коэффициент сверхсжимаемости (z) и объём, занимаемый газом при нормальных условиях, можно оценить его объём при пластовых условиях по закону Бойля–Мариотта:

. (3.24)

Рис. 7. Зависимость коэффициентов сверхсжимаемости природных газов от приведенного давления

Рис. 8. Зависимость коэффициента сжимаемости азота z_а от давления и температуры

Отношение объёма газа при пластовых условиях (V_пл.) к объёму газа при нормальных условиях (V_o) называется объёмным коэффициентом (b) газа:

. (3.25)

Объёмный коэффициент газа используется при пересчёте объёма, занимаемого газом при нормальных условиях на пластовые условия и наоборот, например, при подсчёте запасов.

Источник

Приведенное давление природного газа

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе

Natural gas. Methods of calculation of physical properties. Calculation of physical properties on base information on component composition

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — Газпром ВНИИГАЗ», Техническим комитетом по стандартизации ТК 52 «Природный и сжиженные газы»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 августа 2015 г. N 79-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа (по управлению строительством) по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2015 г. N 2075-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30319.3-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2017 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт предназначен для расчета коэффициента сжимаемости, плотности, показателя адиабаты, коэффициента динамической вязкости природного газа и скорости распространения звука в среде природного газа по измеренным значениям давления, температуры и молярных долей компонентов природного газа.

1.2 Настоящий стандарт применяют для расчета указанных в 1.1 физических свойств природного газа при давлениях до 30 МПа включительно и температурах от 250 до 350 К.

1.3 Методы и алгоритм расчета физических свойств, приведенные в настоящем стандарте, могут быть использованы при разработке программного обеспечения вычислителей расхода природного газа.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 31371.1-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа

ГОСТ 31371.2-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных

ГОСТ 31371.3-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С с использованием двух насадочных колонок

ГОСТ 31371.4-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С-С и С в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок

ГОСТ 31371.5-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С-С и С в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок

ГОСТ 31371.6-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов С-С с использованием трех капиллярных колонок

ГОСТ 31371.7-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов

ГОСТ 30319.1-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 30319.1.

3.2 Основные условные обозначения величин, принятые в стандарте, приведены в таблице 2 ГОСТ 30319.1.

4 Методы расчета физических свойств природного газа

4.1 Методы расчета плотности и коэффициента сжимаемости

4.1.1 Приведенную плотность природного газа () при измеренных (заданных) значениях давления, температуры и молярных долей компонентов природного газа определяют из решения следующего уравнения

, (1)

где — приведенное давление;

А — безразмерный комплекс (см. 4.1.1.2).

4.1.1.1 Приведенные давление () и температуру () рассчитывают по формулам:

, (2)

, (3)

где — параметр приведения для давления, МПа;

L — параметр приведения для температуры, равный 1 К.

Параметр приведения для давления рассчитывают по формуле

, (4)

где — смесевой параметр размера, м/кмоль;

R — универсальная газовая постоянная (см. таблицу 2 ГОСТ 30319.1).

Смесевой параметр размера () рассчитывают по формуле

, (5)

где Nc — число компонентов природного газа;

и — параметры размера компонентов природного газа, значения которых приведены в таблице А.1 (приложение А);

— параметры бинарного взаимодействия, значения которых приведены в таблице А.2 (приложение А).

4.1.1.2 Безразмерный комплекс (А) рассчитывают по формуле

, (6)

где , , , и — коэффициенты и показатели степеней, значения которых приведены в таблице А.3 (приложение А);

, — функции молярных долей компонентов природного газа.

Функции молярных долей компонентов природного газа и рассчитывают по формулам:

(7)

(8)

Вспомогательные функции (С и В) рассчитывают по формулам:

Источник