油层物理(第二章-2).ppt

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1、第三节天然气的高压物性天然气的最大特点是具有极大的压缩性。本节内容@天然气的常规物性@天然气状态方程和对应状态原理(equationofstate)@天然气的体积系数(formationvolumefactor)@天然气的等温压缩系数(compressibility)@天然气的粘度(viscosity)第三节天然气的高压物性本节目的：u了解天然气的化学组成描述方法；u明确天然气分子量、密度和相对密度的定义；u掌握天然气的状态方程和对应状态原理；u掌握天然气的偏差系数、体积系数、压缩系数、粘度的定义、影响因素及确定方法；deviationfactorcorrespondingstatelaw本

2、节重点：u天然气的状态方程和对应状态原理；u天然气各高压物性参数的定义、影响因素及确定方法。本节难点：u偏差系数的定义、物理含义和确定方法；天然气粘度的影响因素分析。第三节天然气的高压物性1、天然气的组成：（烃类、非烃类）实验室用气相色谱仪分析u天然气：指从地下采出的，常温常压下相态为气态的烃类和少量非烃类气体组成的混合物。l烃类：C1(70~98%)、C2(<10%）C3~C5(一般仅占百分之几)l非烃类：H2S、CO2、N2、CO、O2、H2Ar、He一、天然气的常规物性2、天然气的分类一、天然气的常规物性（freegas)（associatedgas)（condensategas)(s

3、ourgas)(richgas)(poorgas)3、天然气组成的表示方法三种方法：摩尔组成、体积组成、质量组成u摩尔组成：用yi表示，最常用的一种表示方法摩尔组成：各组分的摩尔数占总摩尔数的分数。（摩尔分数，可用百分数，也可用小数表示）一、天然气的常规物性molefractionu体积组成：各组分的体积占总体积的分数。★当考虑天然气为遵循阿伏加德罗定律的混合气体时，其体积组成与摩尔组成相等3、天然气组成的表示方法u质量组成：用符号Gi表示质量组成：各组分的质量占总质量的分数标准状态下1mol气体体积为22.4Lu质量组成与摩尔组成的换算由，可推得：Mi为组分i的摩尔质量(molecular

4、weight)3、天然气组成的表示方法4、天然气分子量、密度和相对密度(molecularweight、density、specificgravity)u天然气分子量l定义：标态下1mol（0℃、1atm、22.4l）天然气具有的质量，即平均分子量、视分子量l确定方法：一、天然气的常规物性u天然气密度(density)在一定温度、压力下，单位体积天然气的质量。u天然气相对密度(specificgravityorrelativedensity)在20℃，0.101MPa下天然气的密度与干燥空气的密度之比。或4、天然气分子量、密度和相对密度（g/cm3，Kg/m3）标准状态：工程：20℃、1at

5、；实验室：0℃、1at二、天然气的状态方程★和对应状态原理状态方程：描述流体压力、体积、温度之间关系的数学方程式。F（p、V、T）＝01、理想气体的状态方程l上式描述的气体pVT行为与气体种类无关→pV＝nRT称为理想气体的状态方程。l理想气体(idealgas)：气体分子无体积、无质量、相互间无作用力的假想气体。l实际气体(realgas)：分子有大小、分子间有作用力（引力、斥力）→pVT行为常常不满足理想气体状态方程：w在低压下，近似满足；（＜4atm，温度较高）w在高压下，分子间距↓→不能忽视分子大小及分子间作用力→不满足理想气体状态方程1、理想气体的状态方程用什么方程描述实际气体的p

6、VT行为？2、真实气体的状态方程(1)天然气压缩状态方程二、天然气的状态方程和对应状态原理Z—压缩因子、偏差系数、偏差因子特点：l保留了理想气体状态方程的基本形式，仅增加参数Z。计算简便，广为工程计算中采用。l不受压力的限制，在很高的压力下可用。(2)偏差系数Z★偏差系数：给定温度、压力下，实际气体所占体积与同温同压下相同数量的理想气体所占体积之比。2、真实气体的状态方程u反映了实际气体与理想气体压缩性的差异。l分子体积、分子间斥力→实气比理气难压缩；l分子间引力→实气比理气易压缩；→Z的大小反映了两方面影响的综合效果。物理意义：lZ＝1，V实＝V理→实气接近理气lZ＜1，V实＜V理→实气比

7、理气易压缩←引力lZ＞1，V实＞V理→实气比理气难压缩←斥力2、真实气体的状态方程u反映了实际气体与理想气体pVT行为的偏差程度lZ相当于理想气体状态方程中引入的校正系数，校正实际气体由于分子大小和分子间力的作用引起的非理想性。l不同气体，在不同T、p下，偏离理想气体pVT行为的程度不同→Z＝f（p、T、组成）★Z是用气体状态方程计算实际气体pVT行为的关键3、偏差系数Z的求取★方法：实验测定、图版法、状态方