天然气工程ppt课件.ppt
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1、2023/6/2天然气工程课件课程名称:天然气工程课程名称:天然气工程概概 述述F天然气工业发展现状F课程的目的和基本要求F本课程所讲授的内容F主要参考书F要求自学的内容一 天然气工业发展现状F世界探明剩余可采储量1390000亿m3F以目前开采速度,寿命66年F全世界能源消耗,天然气占23%左右F我国96年天然气产量196.74亿m3,较95 年增长6.1%,占世界排名21F我国天然气生产不能满足经济增长要求F准备从俄罗斯进口天然气,已进行论证二 课程的目的和基本要求F在学习气田开采理论和方法的基础上,结合现场实际,讲述现场实用的天然气开采计算分析方法和一些观察技巧,使同学们熟练掌握有关天然
2、气开发和开采的知识和技能,学会应用它们解决实际生产问题三 本课程所讲授的内容F烃类流体相态特性F气井流入动态F气井井筒流动F集输气管流F生产系统分析F井场工艺F天然气净化F气井防腐和防垢四 主要参考书F杨继盛编采气工程基础F杨继盛、刘建仪编采气实用计算F杨宝善编著凝析气藏开发工程F美C.U.依克库天然气藏工程F美C.U.依克库天然开采工程F郭天民等多元气-液平衡及精馏F李士伦等气田及凝析气田开发五 要求自学内容以下概念及常用计算方法:F天然气视分子量F相对密度F压缩因子F等温压缩系数F体积系数F天然气粘度第一章 烃类流体相态特性一、烃类流体相态特性二、实际气体状态方程和热力学性质三、气液平衡及
3、相图计算回顾第一节一、烃类流体相态特性(一)基本概念(二)单组分和两组分烃类体系(一)基本概念体系、相、组分、自由度相平衡、化学位、逸度(二)单组分和两组分烃类体系单一烃类组分相态特征多组分混合物相态特征多组分体系的反转凝析现象常见的几种天然气体系P-T相图其最大的成功之处在于:(1)第一次导出了满足临界点条件,且对V是简单的三次方型状态方程状态方程有明确的物理意义(2)通过与(Andrews)实测CO2体系临界等温线对比,首次用状态方程阐明气液两相相态转变的连续性(3)提出了两参数对比态原理(4)建立和发展能同时精确描述平衡气液两相相态行为的状态方程是可能的存在的问题:(1)它仅对理想气体做
4、了简单的修正,引入a和b时忽略了实际分子几何形态和分子不对称性及温度对贩肿蛹淞挠跋(2)其理论临界压缩因子为0.375,远大于实测值0.292至0.264,仅适用于简单的球形对称的非吸性分子体系目前在状态方程改进,主要发展方向:(1)基于统计热力学正则分配函数理论发(2)由统计热力学刚球扰动理论发展(3)按摩尔密度展开级数并结合统计热力学发展(4)基于溶液活度理论发展(5)根据分子热力学建立偏心硬球模型对Van der Waals方程做半经验半理论改进应用情况:前三类有较严密的理论基础,但由于结构复栽樱厦苁砝眩导视檬艿较拗活度理论在描述气液平衡方面不能令人满意 第五类方程目前用得最为广泛主要介
5、绍PR-EOS1976年Peng和Robinson等人对VDW、RK、SRK进行辛松钊氲难芯慷猿饬罱辛硕糠治鋈衔?(1)VDW方程的斥力项,从简单性和实用性来讲约虻睬蚰退亲詈玫男问(2)对引力项和分子密度作出了深入的分析,给出了引力项更好的结构本节重点和难点内容本节重点和难点内容(1)PR-EOS的压力形式:(2)PR-EOS的Z因子形式(3)用状态方程进行逸度计算(4)混合流体的焓的计算(5)混合流体的熵的计算(6)热容的计算(1)PR-EOS(1)PR-EOS的压力形式:的压力形式:天然气工程的实际应用中,用到的是混合体系,故在下面给出的是PREOS用于混合体舷档慕峁梗源课镏市问酱勇裕(3
6、)用状态方程进行逸度计逸度的计算可由下式推导:其中:为i组分的偏摩尔体积第一章 烃类流体相态特性一、烃类流体相态特性二、实际气体状态方程和热力学性质三、气液平衡及相图计算二、实际气体状态方程和热力学性质计算(一)VDW,成功之处、问题、改进、应用(二)PR-EOS方程及流体热力学性质计算(1)PR-EOS的压力形式:(2)PR-EOS的Z因子形式(3)用状态方程进行逸度计算(4)混合流体的焓的计算(5)混合流体的熵的计算(6)热容的计算三、气液平衡及相图计算(一)油气体系气液平衡计算物料平衡方程(二)油气体系气液平衡时热力学平衡方程(三)相平衡计算的常用数学模型(四)相图计算(一)油气体系气液
7、平衡计算物料平衡方程(1)假设条件(2)数学模型1、假设条件F体系处于气液相平衡F等组成膨胀F体系温度保持恒定F不考虑油气接触介质的影响2、数学模型(物料平衡方程)设对于一混合烃类体系,取1mol的物质作为分析单元,那么当其处于任一气液两相平衡状态对应有以下特性(数学描述):平衡气液相的摩尔分量V和L分别在0和1之间变化,且满足归一化条件:V+L=1.0平衡气、液相的组成应分别满足归一化条件:或表示为:平衡气、液相中的各组分的量之和应分别等于各自总的量的大小:平衡气、液相中任一组分的分配比例用平衡常数描述:利用物料平衡方程求解相平衡问题目标:求在给定压力和温度条件下得气、液两相的摩尔分量及组成
8、解法:物料平衡方程是高度非线性方程,一般采用迭代法求解(如:牛顿迭代法)。在物料平衡方程中,我们可以看出:在物料平衡方程中,我们可以看出:要求得平衡气液相的摩尔分量和组成,要求得平衡气液相的摩尔分量和组成,一个很关键的参数是气液两相的平衡一个很关键的参数是气液两相的平衡常数,只要能准确知道气液平衡状态常数,只要能准确知道气液平衡状态下各组成的平衡常数,就能进行气液下各组成的平衡常数,就能进行气液平衡计算。那么气液两相平衡时其热平衡计算。那么气液两相平衡时其热力学条件和平衡常数有什么关系呢?力学条件和平衡常数有什么关系呢?(二)油气体系气液平衡时热力学平衡方程1、气液平衡常数与气液相逸度的关系2
9、、逸度系数与逸度、压力和组成的关系3、气液相平衡热力学方程组相平衡计算的热力学平衡条件方程组为:油气体系相平衡的统一数学模型为:物料平衡方程组热力学平衡条件方程组(三)相平衡计算常用模型泡点计算露点计算气液平衡计算(三)相平衡计算的常用数学模型F建立适合于油气体系露点、泡点和等温闪蒸计算的相平衡条件方程组F构成第一类型的相平衡计算数学模型F掌握相平衡计算方法2、泡点计算而泡点状态气相的组成归一化条件为:3、气液平衡计算F气液平衡计算方程组建立F气液平衡计算满足的条件F气液平衡计算方法4、相图计算第二章 气井流入动态F产能试井F完井方式对气井流入动态的影响F气井流入动态预测F水锥一 产能试井(一
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