Находим молярную массу вещества

Практическое занятие № 15 Расчет основных свойств газа

 

Основными свойствами газа, необходимыми для выполнения технологических расчетов, являются: плотность, молярная масса, псевдокритические температура и давление, относительная плотность газа по воздуху, коэффициент сверхсжимаемости газа, а также массовый и объемный расходы пластового флюида.

Некоторые свойства отдельных компонентов природных газов (молекулярная масса, плотность при стандартных условиях, критические температура и давление) приведены в таблице 1 [1].

Молярная масса вещества определяется по формуле аддитивности (сложения):

(1)

где М₁¼М_n – молярная масса отдельного компонента смеси, кг/кмоль,

a₁¼a_n – доля каждого компонента в смеси для данного состава.

Плотность газа при стандартных условиях (293 К и 0,1 МПа) также можно определить по формуле аддитивности:

, (2)

где r₁¼r_n – плотности компонентов при стандартных условия.

В соответствии с законом Авогадро 1 кмоль любого газа при нормальных условиях (T=273,15 K и P=0,1013 МПа абс.) занимает объем 22,414 м³, а при стандартных условиях (T=293,15 K и P=0,1013 МПа абс.) – 24,05 м³. На основании этого плотность газа при известной молекулярной массе газовой смеси при стандартных условиях вычисляется по формуле:

. (3)

Относительная плотность газа по воздуху:

, (4)

где 28,98 кг/кмоль – молекулярная масса воздуха.

Также относительная плотность газа по воздуху может быть определена:

, (5)

где ρ_воз – плотность воздуха, кг/м³.

При расчетах следует помнить, что плотность воздуха при нормальных условиях ρ_воз = 1,293 кг/м³, а при стандартных ρ_воз = 1,205 кг/м³.

Для определения коэффициента сверхсжимаемости z необходимо знать псевдокритические температуру Т_пкр и давление Р_пкр, которые вычисляются по формулам:

, (6)

, (7)

где Р_кр1 … Р_{кр n} – критическое давление отдельного компонента газовой смеси, МПа,

Т_кр1 … Т_{кр n} – критическая температура отдельного компонента газовой смеси, К,

В случае отсутствия данных по компонентному составу газа псевдокритические параметры можно определить использую относительную плотность газа по воздуху [2]:

, (8)

. (9)

По вычисленным Т_пкр и давление Р_пкр определим приведенные параметры газовой смеси:

, (10)

(11)

где Р_раб и Т_раб – соответственно давление (МПа) и температура (К) при рабочих давлениях.

Коэффициент сжимаемости учитывает отклонение свойств природного газа от законов идеального газа. Коэффициент сжимаемости z определяется по специальным номограммам (графики Брауна и Катца) в зависимости от приведенных температуры и давления либо по формуле, рекомендованной отраслевыми нормами проектирования [3]:

; (12)

Для более точного определения коэффициента сверсжимаемости газа следует руководствоваться методиками, представленными в межгосударственном стандарте [4].

На основании полученных данных можно определить плотность и объемный расход смеси газа при рабочих условиях, воспользовавшись формулой:

. (13)

, (14)

где Q_ст – объемный расход газа при стандартных условиях, ст.м³/ч;

G₀ – газовый фактор, определенный при стандартных условиях, ст.м³/т;

G_н – массовый расход нефти, т/ч.

. (15)

где Q_р.у. – объемный расход газа при рабочих условиях, м³/ч.

 

Расчет свойств газа

ЗАДАЧА. В результате однократного разгазирования пластовой нефти получен нефтяной газ с представленным ниже компонентным составом. Для рабочих давления и температуры, учитывая газовый фактор и массовый расход нефти, необходимо рассчитать молекулярную массу выделившегося газа, его плотность при нормальных и рабочих условиях, относительную плотность по воздуху, коэффициент сверхсжимаемости, объемный расход при нормальных и рабочих условиях.

Исходные данные:

Исходные данные
Р раб, МПа абс	1,65
Т раб, С			301 К
Газовый фактор, м3/т	21,6
Расход нефти, т/ч
Компонентный состав газа. % об.		М	Р кр. МПа	Т кр. К	ρг ст.у. кг\м3
Метан	31,2		16,04303	4,7	190,7	0,66692
Этан	16,5		30,07012	4,9	306,2	1,25004
Пропан	19,1		44,09721	4,3	369,8	1,83315
Бутан	8,4		58,1243	3,8	425,2	2,41623
Пентан	2,2		72,15139	3,4	470,4	2,99934
Углекислый газ	1,4		44,00995	7,4	304,2	1,82954
Сероводород	1,4		34,07994		373,6	1,41516
Азот	19,8		28,014	3,4	126,2	1,16455

Определить:

Мг	Моляр масса	31,49936		z	Коэффициент сверхсжимаем	0,922102
ρг ст.у.	Плотность при ст усл	1,309423		0,917224
1,309745		ρг раб	Плотность при раб усл	22,80793	кг/м3
ρг относ	Плотность относит	1,086935		Q ст	Объемный расход газа при ст усл	280,8
1,086925		Q раб	Объемный расход газа при раб усл	16,12097	м3/ч
Рп кр	Псевдокрит давление	4,393
4,432662
Тп кр	Псевдокритич температура	261,1956
283,4093
Рпр	Приведенное давление	0,375598
0,372237
Тпр	Приведенная температура	1,152393
1,062068

 

 

Находим молярную массу вещества

Молярная масса вещества определяется по формуле аддитивности (сложения):

(1)

где М₁¼М_n – молярная масса отдельного компонента смеси, кг/кмоль,

a₁¼a_n – доля каждого компонента в смеси для данного состава.

Подставляем исходные данные:

М = (31,2*16,043 + 16,5*30,0701+…+19,8*28,014)/100 = 31,4994

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: