(2-24)
式中 ppc——校正的后拟临界压力，MPa； T pc——校正后的拟临界温度，K；
A——天然气中H2S和CO2摩尔分数之和； B——天然气中H2S的摩尔分数；
——拟临界温度校正系数。
第三节
天然气偏差系数的确定
一、理想气体定律 1.理想气体：是一种假想气体，其分子是不占有容积的质点，且分子之间也没有作 用力。 采气工程中，一般可将低压下的天然气视为理想气体进行状态计算，基本可满足工 程要求。 理想气体状态方程：波义耳定律，盖、吕萨克定律，查理定律，阿佛加特罗定律。 重要结论：（1）在相同状态条件下，1kmol的任何气体，其所占的体积相等； （2）在标准状态下，其数值均为 22.4m3/kmol。 2.实际气体状态方程： （1）质量为1kmol的实际气体状态方程
(2-27)
式中 A1＝0.31506 A5＝-0.61232
A2＝-1.04671 A6＝-0.10489
A3＝-0.57833 A7＝0.68157
A4＝0.53531 A8＝0.68447
pr ——为无因次对比密度
pr
0.27 p pr ZTpr
(2-28)
欲计算Z系数，可采用牛顿迭代法。在已知ppr和Tpr的情况下，需经过一个迭代过程 求解，其计算公式如下：
笔趣阁
天然气的物理化学性质
1
2 3 4 5 6 7 8
天然气组成及分类
天然气视分子量、密度、相对密度和比容
天然气偏差系数的确定 天然气等温压缩系数 天然气的体积系数和膨胀系数 天然气的粘度 天然气含水量和溶解度 天然气的热力学性质
第一节 天然气组成及分类
广义：自然界中天然生成，在一定压力和温度下储藏于地下的气体化合物或气体元 素的混合物。 石油工业：从油气田开采出来的可燃性气体。 采气工程定义：天然气是以石蜡族低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃气体
pr p / p pc ppr——拟对比压力；气体绝对工作压力p与临界压力之比ppc。即：
；
Tpr——拟对比温度；气体绝对工作温度T与临界温度之比Tpc。 即：Tr T / T pc 。
第三节
天然气偏差系数的确定
三、天然气的偏差系数的确定
1.Standing－Katz天然气偏差系数图（图2－1）（不含H2S、CO2） 只要知道天然气的ppc和Tpc，就能从图中差得天然气偏差系数值。
yi Vi Vi V
V
i 1
n

∑yi＝1
（2－1）
i
(2)质量组成wi——i组分的质量mi与总质量m之比
wi mi
m
i 1
n

mi m
∑wi =1
（2－2）
i
(3)摩尔组成yi——i组分的摩尔数Ni与总摩尔数N之比
yi Ni
N
i 1
n

i
Ni N
∑yi＝1
（2－3）
质量组成和体积组成(摩尔组成)之间换算公式为
惰性气体：He、Ar 注：
第一节 天然气组成及分类
2.天然气组成特点：
（1）具有多样性，表现为： 不同地区、不同储集层深度，其天然气组成不同； 同一储集层不同气井或同井的不同层位，组成天然气的也不相同； 随着开采时间的增加，天然气组分也将发生改变。 （2）决定了气藏的经济价值，也导致气藏开采方式和工艺技术上的差别。
wi / M i yi (wi / M i )
yi M i wi ( yi M i )
（2－4）
第一节 天然气组成及分类
二、天然气的分类 1．按矿藏特点分类：气田气、油田气和凝析气田气 （1）气田气：天然气以气相存在，主要含甲烷，含量一般占95％以上 。 （2）油田气(包括溶解气和气顶气)：其特征是乙烷和丙烷含量高于气田气。
M g yi M i
干燥空气的分子量=28.96
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
二、天然气的密度和相对密度
1.天然气密度g：单位体积天然气的质量，称为天然气的密度。 理想条件下：
m pM g g V RT
(2-6)
注：①由于天然气分子量是变量，天然气密度也是变量。 ② R——通用气体常数，R=0.008314 。 ③无说明为标准状态下的密度。 2.天然气相对密度g：在标准状态下，天然气密度与干燥空气密度的比值
Va Z Vi
2．偏差系数的计算：
Z= f(p、T、y) =f(ppc，Tpc)
(2-26)
对于理想气体，Z＝1；对于实际气体，Z<1或Z>1。
工程上运用对应状态原理（范得华对应状态原理）证实：在相同的对应状态下(
对比参数相等)，任何天然气的偏差系数几乎相等，从而提出两参数图或表，即Z
＝f(ppr、Tpr)图或表来解决确定偏差系数的问题。
g
1


Mg p ZRT
3484 .4
gp
ZT
(2-25)
标准状态下天然气的密度为 g＝1.205g； air =1.293kg/m3。 （3）nkmol气体 pV＝nZRT
第三节
天然气偏差系数的确定
二、天然气偏差系数
1.偏差系数定义（压缩因子） 在一定温度和压力条件下，一定质量的气体实际占有体积Va 与在相同条件下作 为理想气体应该占有的体积Vi 之比
用途：1）气田分类的依据之一；
2）地面处理的重要数据。 天然气组成是气田分类的重要依据；也是天然气地面处理的重要依据。
天然气组成的分析方法：目前国内广泛采用气相色谱仪。
第一节 天然气组成及分类
3.天然气的组成表示法：体积组成、质量组成和摩尔组成。
(1)体积组成yi——在标准状态下，i组分的体积Vi与总体积V之比值
气工程手册）
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
③图中的曲线已拟合成以下公式，已知g可选用公式计算。
凝析气 g ≥0.7
Tpc＝132.2+116.7g Tpc＝106.1+152.21g Tpc＝92.2+176.6g
ppc＝5.102+0.689g ppc＝4.778-0.248g ppc＝4.881－0.3861g (2-19)
g
ρg
式中 air——干燥空气的密度，kg/m3；Mair——干燥空气的分子量，一般＝28.96。 在实际操作中，可用该式计算天然气的分子量： Mg ＝Mai r g ＝28.96g 干气：g=0.58～0.62
air

Mg M air

Mg 28.97
(2-7)
第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
(2-20)
g ＜0.7
干气
g ≥0.7
g＜0.7
Tpc＝92.2+176.7g
ppc＝4.778－0.248g
当H2S含量<3％, N2含量<5％或非烃气体总含量不超过7％。Thoms等人综合一些新的数据，43;180.556g －6.944g2 凝析气 Tpc＝103.9+183.3g －39.7g2 ppc＝4.868－0.356g －0.077g2 (2-22) ppc＝4.6627+0.1034g－0.2586g2 (2-21)
pVm＝ZRT
在标准状态下：
R
pVm 0.101325 22.4 0.008314 MPa· m3/(kmol· K) T 273
第三节
天然气偏差系数的确定
p( Vm R ) Z ( )T M M
p＝ZbT
（2）1kg质量的气体
空气 b＝R / Mair＝0.008314/28.97＝0.000287 [ MPa· m3/(Kg· K)] 天然气 b＝R / Mg 注：①切不可将通用气体常数R与气体常数b混为一谈 ②任一条件下的天然气密度

T
2 pr
(1 A8 ) exp( A8 ) 0.27 p pr
2 pr 2 pr
5 2 f ( pr ) 6 A5 A6 pr 3( A4Tpr A5 ) pr 2( A1Tpr A2
A3 ) pr 2 Tpr
Tpr
2 A7 pr 2 Tpr
组成的混合气。
一、天然气的组成
1．天然气的组成 定义：组成天然气各组分在天然气中所占数量的百分比。 烃类气体： C1、C2－气体； C3、C4－家用液化气（LPG）； C5 －轻质油； 非烃类气体：重点：H2S、CO2； 其他：CO、N2、O2、H2和H2O，硫醇(RSH)、硫醚(R-S-R)。

第二节、天然气的视分子量、密度、相对密度和比容
（3）非烃校正 步骤如下： ①用查图、查表或计算方法确定ppc 和Tpc 。
②用下式计算校正后的拟临界温度T pc 和ppc 。
Tpc Tpc
ppc
ppcTpc Tpc B(1 B)
(2-23)
120 ( A0.9 A1.6 ) 15( B 0.5 B 4 )/ 1.8
第三节
天然气偏差系数的确定
2.用状态方程计算天然气偏差系数
（1）Dranchuk-Purvis-Robinson(DPR)方法
5 2 2 A5 2 A 5 A6 pr A7 pr A2 A3 A8 pr 2 Z 1 ( A1 3 ) pr ( A4 ) pr ( 1 A ) e 8 pr 3 Tpr Tpr Tpr Tpr Tpr
(i) pr (i 1) pr (i) f ( pr ) (i) f ( pr )
(2-29)
第三节
天然气偏差系数的确定
A3 2 ) pr Tpr pr 2 T pr