Определение показателей физико-химических свойств газов по компонентному составу

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. П.О.Сухого Кафедра: « РЭНМ » Расчетно-графическая работа по дисциплине: “Скважинная добыча нефти” на тему: "Определение показателей физико-химических свойств газов по компонентному составу" Выполнила                                                                              студентка гр. НР-42                                                                        Богомолова В.П.                                                                                    Принял преподаватель                                                                 Захаров А.В. 2005

Задание

Определить ρ_г, ρ_о.г., z, µ, W при p=20 МПа и Т=45^оС природного газа, имеющего следующий состав (в %):

CH₄ – 0,69;

n–C₄H₁₀ – 0,17;

i-C₄H₁₀ – 0,015;

i-C₅H₁₂ – 0,0094;

n-C₅H₁₂ – 0,001;

C₆H₁₄ – 0,017;

N₂ – 0,054;

H₂S – 0,014;

CO₂ – 0,0296.

Промежуточные расчеты сведены в таблицу 1.1

Ход работы:

Таблица 1.1

Компоненты газа	x i	p i	p i*x i кг/м3	p кр i, Мпа	Tкр i, К	x i*p кр i, МПА	x i*Tкр i, K	w i	x i*w i
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
CH4	0,69	0,6679	0,460851	4,079	190,55	2,81451	131,4795	0,0104	0,007176
n-C4H10	0,17	2,5185	0,428145	3,95	425,16	0,6715	72,2772	0,0201	0,003417
i-C4H10	0,015	2,4859	0,037289	3,8	408,13	0,057	6,12195	0,1849	0,002774
i-C5H12	0,0094	3,221	0,030277	3,52	460,39	0,033088	4,327666	0,2223	0,00209
n-C5H12	0,001	3,221	0,003221	3,5	469,65	0,0035	0,46965	0,2539	0,000254
C6H14	0,017	3,583	0,060911	3,13	507,35	0,05321	8,62495	0,3007	0,005112
N2	0,054	1,1651	0,062915	3,54	126,26	0,19116	6,81804	0,04	0,00216
H2S	0,014	1,434	0,020076	9,37	373,6	0,13118	5,2304	0,1	0,0014
CO2	0,0296	1,842	0,054523	7,68	304,2	0,227328	9,00432	0,321	0,009502
Сумма	1		1,158209			4,182476	244,35368		0,033884

1)  Определяем плотность газа при нормальных условиях по формуле:

 кг/м³ (графа 4 таблица 1.1);

2) Находим относительную плотность газа по формуле:

  кг/м³

3) Псевдокритические давление и температура определяются по следующим формулам:

 MПа (графа 7 таблица 1.1);

 MПа;

 К (графа 8 таблица 1.1);

 К

4) Коэффициент сверхсжимаемости газа.

Фактор ацентричности молекул опеределяем по формуле:

(графа 10 таблица 1.1);

Для известных р_кр и Т_кр по рис.1.1 и 1.2 находим z⁽⁰⁾ и z⁽¹⁾.

Рис.   1.1.   График   для   определения   зависимости   функции   z⁽¹⁾,   учитывающей несферичность молекул, от приведенной температуры Т_кр, при различных приве­денных давлениях р_кр

 

 

 

 

 

 

 

Рис.  1.2. График для  определения коэффициента сверхсжимаемости z⁽⁰⁾ в  за­висимости от приведенного давления  р_кр  при  различных приведенных темпера­турах  Т_кр.

z⁽⁰⁾ = 0,715; z⁽¹⁾ = 0,050

Следовательно, по формуле:

5) Плотность сухого газа при заданных условиях.

Плотность газа без учета влажности определяется по формуле:

 кг/м³

6) Влажность природного газа  определяем по следующей формуле с учетом данных таблицы 1.2

Таблица 1.2

Значения коэффициентов А и Б в уравнении влагосодержания газа

Найдем поправки на содержание солей С_s и на увеличение относительной плотности С_G по рис.1.3

Рис.1.3 Поправочные коэффициенты к влажности природного газа на содержание солей С_s (б) и относительную плотность С_G (а) при содержании неуглеводородных компонентов не более 10%.

Для   кг/м³     С_G = 0,98

                                              С_s = 0,931

Влажность газа заданного состава с учетом контакта с солевой водой при относительной плотности  определяется по формуле:

 кг/м³

7) Вязкость природного газа.

Динамическая вязкость газа с относительной плотностью  кг/м³ при атмосферных условиях без учета поправок на содержание неуглеводородных компонентов, согласно рис.1.4

 

Рис.1.4 Зависимость вязкости углеводородных газов при  заданной температуре и атмосферном давлении от относительной плотности ρ_о.п.

µ_ат = 0,0094  мПа*с

Найдем поправку на: Н₂S ~ 0,0001, CO₂ ~ 0,0002, N₂ ~ 0,0005 по рис.1.5

 

Рис. 1.5 Поправки на вязкость для газов, содержащих   H₂S, N₂ и СО₂, в зави­симости от относительной плотности газа ρ_о.г.

Таким образом, с учетом этих поправок:

µ_ат = 0,0094 - 0,0005 - 0,0001 - 0,0002 = 0,0086  мПа*с

По рис.1.6 для р_кр = 4,78 МПа и Т_кр = 1,30 К находим µ* = 2,85

 

Рис. 1.6 Зависимость отношения вязкостей  µ* = µ / µ_атм от   приведенного давления р_кр при различных приведенных температурах Т_кр

Динамическая вязкость газа данного состава при заданных температуре и давлении определяется по формуле:

µ = µ * µ_ат = 2,85*0,0086 = 0,0245 мПа*с