Практическое занятие №1
Методика расчета физических свойств нефти и газа
1. Единицы измерения количества вещества:
1) масса m, кг;
2) объем v, м 3;
3) число молей n, кмоль.
2. Физические свойства:
1) Плотность – масса единицы объема (кубического метра) вещества, кг / м 3,
ρ = m / v; (1)
2) Массовый объем – объем единицы массы (одного килограмма) вещества, м 3/ кг,
vm = v / m = 1/ ρ. (2)
3)Молярная (молекулярная) масса – масса одного киломоля вещества, кг / кмоль,
М = m / n. (3)
4) Молярный объем – объем одного киломоля вещества, м 3/ кмоль,
Vn = v / n. (4)
Физические свойства связаны между собой соотношениями:
М = ρ / vm; (5)
М = ρ / Vn. (6)
Молярная масса газа рассчитывается по его составу:
Мг = Σ Мi·yi, (7)
где Мi – молярная масса i-го компонента; yi – молярная концентрация i-го компонента в долях единицы.
Молярная масса нефти рассчитывается по ее фракционному составу при заданной температуре кипения:
Мн = Σ Мi·хi, (8)
где Мi - молярная масса i-й фракции нефти, рассчитывается по формуле Воинова в зависимости от средней температуры кипения tср (оС):
Мi = 60 + 0,3· tср + 0,001· t 2 ср; (9)
хi - молярная доля i-й фракции.
Масса, число молей и молярная масса вещества не зависят от термодинамических условий (температуры Т и давления Р).
Объем, плотность, массовый и молярный объем зависят от термодинамических условий.
В физике и нефтегазопромысловой практике приняты следующие термодинамические условия:
Нормальные условия (НУ):
температура То = 273,15 К (0 ° С);
давление Ро = 760 мм рт. ст. (101 325 Па);
Стандартные условия (СтУ):
температура Тст = 293,15 К (20 ° С);
давление Ро = 760 мм рт. ст. (101 325 Па);
Британские условия (БрУ):
температура Тбр = 288,15 К (15 ° С);
давление Ро = 760 мм рт. ст. (101 325 Па);
Рабочие условия
рабочая температура процесса Тр;
рабочее давление процесса Рр.
Нормальные условия применяются при расчете физических процессов, стандартные и британские условия - при коммерческих расчетах.
Для газообразного состояния вещества молярный объем равен:
- при нормальных условиях Vо = 22,414 нм3/кмоль;
- стандартные условия Vст = 24,055 ст.м3/кмоль;
- британские условия Vбр = 23,664 м3/кмоль.
- рабочие условия
Vр = Vо·Pо·Тр·Zр / Рр·То;
Vр = Vст·Pо·Тр·Zр / Рр·Тст; (10)
Vр = Vбр·Pо·Тр·Zр / Рр·Тбр.
Коэффициент сжимаемости газа Zр зависит от рабочих условий. Для идеального газа при любых термодинамических условиях Zр = 1. Для реального газа коэффициент сжимаемости определяется по графику или рассчитывается по эмпирическим формулам в зависимости от приведенных параметров:
- приведенная температура
Тпр = Тр / Ткр = 
, (11)
где Ткр – критическая температура газа; ρо – плотность газа при нормальных условиях
- приведенное давление газа:
; (12)
где Ркр – критическая температура газовой смеси.
Коэффициент сжимаемости углеводородного газа:
- при 0 ≤ Рпр ≤ 3,8 и 1,17 ≤ Тпр <2
, (13)
- при 0 ≤ Рпр ≤ 1,45 и 1,05 ≤ Тпр ≤ 1,17
, (14)
- при 1,45 ≤ Рпр ≤ 4,0 и 1,05 ≤ Тпр ≤ 1,17
. (15)
Плотность газа:
- при НУ ρо = Мг / Vо;
- при СтУ ρст = Мг / Vст; (16)
- при БрУ ρбр = Мг / Vбр;
- при рабочих условиях ρраб = ρоPрабТо /РоТрабZр
ρраб = ρстPрабТст /РстТрабZр
Молярный объем нефти:
- при НУ, СтУ и БрУ Vн о = Мн / ρдег; (17)
- при рабочих условиях Vн раб = Vн о· bг· bр· bt, (18)
bг = 1+ ρо·Гр /400; (19)
bр = 1 – βр (Рр – Ро); (20)
bt = 1 + βt (Тр – То); (21)
количество растворенного газа Гр = α·Рр. (22)
Плотность нефти при рабочих условиях:
ρнр = Мн / Vн раб. (23)
