Задача 1. Определение псевдокритических параметров пластовой смеси при наличии полярных компонентов более 5%. Определение фактора ацентричности.
Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Вариант |
Содержание компонента, % |
T, K |
P, МПа |
|||||||
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
N2 |
CO2 |
H2S |
|||
1 |
93 |
4 |
2 |
0,1 |
0,7 |
- |
- |
0,2 |
283 |
8 |
2 |
93 |
3 |
0,6 |
0,9 |
1,5 |
0,3 |
0,2 |
0,5 |
285 |
12 |
3 |
94 |
4 |
0,5 |
0,3 |
0,2 |
1 |
- |
0,1 |
287 |
14 |
4 |
94 |
5 |
0,2 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
- |
0,2 |
289 |
11 |
5 |
95 |
3 |
1 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,2 |
- |
291 |
10 |
6 |
95 |
2 |
0,7 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
2 |
- |
293 |
16 |
7 |
96 |
1 |
0,02 |
0,15 |
0,03 |
- |
0,3 |
2,5 |
295 |
14 |
8 |
96 |
2 |
0,4 |
1,2 |
0,3 |
0,09 |
- |
0,01 |
297 |
9 |
9 |
97 |
0,5 |
0,5 |
0,07 |
1,81 |
- |
0,12 |
- |
299 |
15 |
10 |
97 |
2 |
0,4 |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,06 |
0,5 |
301 |
12 |
11 |
98 |
0,5 |
0,5 |
0,24 |
0,66 |
- |
0,1 |
- |
303 |
8 |
12 |
98 |
0,01 |
0,34 |
0,22 |
0,2 |
1 |
0,2 |
0,03 |
305 |
9 |
13 |
93 |
2 |
2 |
2 |
0,2 |
- |
0,4 |
0,4 |
307 |
12 |
14 |
93 |
4 |
1 |
1 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
309 |
14 |
15 |
94 |
0,3 |
1,1 |
0,2 |
0,4 |
2 |
1,5 |
0,5 |
311 |
11 |
16 |
94 |
0,5 |
0,5 |
2 |
2 |
1 |
- |
- |
313 |
10 |
17 |
95 |
1 |
0,7 |
0,2 |
0,3 |
2,95 |
0,05 |
- |
315 |
7 |
18 |
95 |
2 |
0,7 |
1 |
1 |
- |
0,29 |
0,01 |
317 |
13 |
19 |
96 |
1 |
0,5 |
2 |
0,2 |
0,2 |
0,05 |
0,05 |
319 |
14 |
20 |
96 |
0,5 |
1,24 |
1,3 |
0,45 |
0,39 |
0,12 |
- |
321 |
12 |
21 |
91 |
2 |
0,03 |
0,02 |
0,05 |
1 |
3,5 |
2,4 |
323 |
10 |
22 |
97 |
1,7 |
0,2 |
0,1 |
0,7 |
0,3 |
- |
- |
325 |
14 |
23 |
98 |
0,2 |
0,16 |
1,01 |
0,45 |
- |
0,12 |
0,06 |
327 |
15 |
24 |
92 |
0,72 |
0,08 |
3 |
4 |
0,1 |
0,09 |
0,01 |
329 |
11 |
25 |
93 |
0,4 |
0,4 |
0,2 |
1 |
3 |
2 |
- |
331 |
9 |
26 |
93 |
0,44 |
0,56 |
0,02 |
3,6 |
1,76 |
0,46 |
0,16 |
333 |
8 |
27 |
94 |
1,3 |
0,1 |
2 |
0,4 |
- |
1,7 |
0,5 |
335 |
10 |
28 |
94 |
3 |
0,17 |
1 |
1,7 |
0,07 |
0,01 |
0,05 |
337 |
12 |
29 |
95 |
0,5 |
2 |
1,3 |
1,15 |
0,05 |
- |
- |
339 |
7 |
30 |
95 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
1 |
- |
3 |
341 |
9 |
Порядок расчета:
1) Заполняется таблица 2 согласно исходным и справочным данным.
Таблица 2.
Компо-нент |
Молекулярный состав газа Xi, доли ед. |
Молекулярная масса компонента Mi, г/моль |
Mi*Xi |
Критическое давление компонента Pкрi, МПа |
Pкрi*Xi |
Критическая температура компонента Tкрi, К |
Tкрi*Xi |
CH4 |
|
|
|
|
|
|
|
C2H6 |
|
|
|
|
|
|
|
C3H8 |
|
|
|
|
|
|
|
C4H10 |
|
|
|
|
|
|
|
C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
|
|
|
|
|
|
|
H2S |
|
|
|
|
|
|
|
Σ= |
|
|
|
|
|
|
|
2) Находим значения псевдокритических давления и температуры по формулам:
Pпк = Р / Σ(Pкрi*Xi) [МПа],
где Р – рабочее давление, МПа;
Ркр – критическое давление, МПа.
Tпк = T / Σ(Tкрi*Xi) [К],
где T – рабочая температура, К;
Tкр – критическая температура, К.
Задача 2. Определение плотности природного газа в заданных условиях.
Исходные данные приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Вариант |
Содержание компонента, % |
T, K |
P, МПа |
||||
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
|||
1 |
93 |
3 |
2 |
1 |
1 |
283 |
8 |
2 |
94 |
2 |
2 |
1 |
1 |
285 |
12 |
3 |
95 |
2 |
1 |
1 |
1 |
287 |
14 |
4 |
96 |
1 |
1 |
1 |
1 |
289 |
11 |
5 |
92 |
3 |
2 |
2 |
1 |
291 |
10 |
6 |
90 |
4 |
3 |
2 |
1 |
293 |
16 |
7 |
91 |
3 |
3 |
2 |
1 |
295 |
14 |
8 |
92 |
2 |
2 |
2 |
2 |
297 |
9 |
9 |
93 |
3 |
1 |
2 |
1 |
299 |
15 |
10 |
94 |
1 |
1 |
1 |
3 |
301 |
12 |
11 |
90 |
5 |
1 |
1 |
3 |
303 |
8 |
12 |
92 |
5 |
1 |
1 |
1 |
305 |
9 |
13 |
94 |
1 |
2 |
2 |
1 |
307 |
12 |
14 |
95 |
1 |
2 |
1 |
1 |
309 |
14 |
15 |
94 |
3 |
1 |
1 |
1 |
311 |
11 |
16 |
91 |
2 |
1 |
4 |
2 |
313 |
10 |
17 |
95 |
1 |
1 |
2 |
1 |
315 |
7 |
18 |
96 |
1 |
1 |
1 |
1 |
317 |
13 |
19 |
86 |
2 |
4 |
4 |
4 |
319 |
14 |
20 |
87 |
3 |
3 |
5 |
2 |
321 |
12 |
21 |
88 |
2 |
3 |
3 |
4 |
323 |
10 |
22 |
89 |
6 |
2 |
1 |
2 |
325 |
14 |
23 |
90 |
1 |
1 |
1 |
7 |
327 |
15 |
24 |
91 |
2 |
2 |
3 |
2 |
329 |
11 |
25 |
93 |
1 |
2 |
1 |
2 |
331 |
9 |
26 |
95 |
1 |
1 |
2 |
1 |
333 |
8 |
27 |
94 |
2 |
2 |
2 |
2 |
335 |
10 |
28 |
93 |
3 |
1 |
2 |
1 |
337 |
12 |
29 |
95 |
1 |
1 |
1 |
3 |
339 |
7 |
30 |
90 |
1 |
1 |
1 |
6 |
341 |
9 |
Порядок расчёта:
1) Определить плотность отдельных компонентов природного газа в стандартных условиях из справочной таблицы.
2) Определяем плотность каждого компонента смеси по формуле:
ρст = M / υст = M / 24,04 [кг/м3],
где М – молекулярная масса газа, кг/моль;
υст – объём одного моля компонента.
3) Определяем плотность смеси по формуле:
ρст = Σ (Xi*M) / υст = Σ (Xi*M) / 24,04 [кг/м3],
где - Xi – молярная доля i-го компонента;
М – молекулярная масса газа, кг/моль;
υст – объём одного моля компонента.
4) Определяем плотность смеси для заданных условий по формуле:
ρ = ρст * (P*Tст) / (Pат*z*T) [кг/м3],
где P – рабочее давление;
Pат – атмосферное давление = 0,1013 МПа;
T - рабочее давление;
Tст – стандартная температура = 273 К;
z – коэффициент сжимаемости = 1.
Задача 3. Определение коэффициента сверхсжимаемости с учетом фактора ацентричности.
Исходные данные берутся из Задачи 1.
Порядок расчета:
Коэффициент сверхсжимаемости с учётом фактора ацентричности определяется по формуле:
z = Z(0) + ωсм*Z(1),
где Z(0) и Z(1) - коэффициенты, определяемые из графиков
зависимостей Z(0) и Z(1) от приведенных параметров Рпр и Тпр,
показанных на рисунках 1 и 2.
ωсм - фактор ацентричности, определяемый по известному
составу газа
Рисунок 1. Зависимость коэффициента сверхсжимаемости Z(0) простых веществ от приведенных давления и температуры.
Рисунок 2. Зависимость коэффициента сверхсжимаемости Z(1) несферических молекул от приведенного давления и температуры.
Задача 4. Определение коэффициента сверхсжимаемости по уравнению Редлиха-Квонга.
Исходные данные приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Вариант |
Содержание компонента, % |
T, K |
P, МПа |
||
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
|||
1 |
93 |
4 |
3 |
283 |
8 |
2 |
93 |
2 |
5 |
285 |
12 |
3 |
94 |
3 |
3 |
287 |
14 |
4 |
94 |
1 |
5 |
289 |
11 |
5 |
95 |
2 |
3 |
291 |
10 |
6 |
95 |
4 |
1 |
293 |
16 |
7 |
96 |
2 |
2 |
295 |
14 |
8 |
96 |
3 |
1 |
297 |
9 |
9 |
97 |
1 |
2 |
299 |
15 |
10 |
97 |
2 |
1 |
301 |
12 |
11 |
91 |
1 |
8 |
303 |
8 |
12 |
98 |
1 |
1 |
305 |
9 |
13 |
93 |
6 |
1 |
307 |
12 |
14 |
93 |
3 |
4 |
309 |
14 |
15 |
94 |
2 |
4 |
311 |
11 |
16 |
94 |
4 |
2 |
313 |
10 |
17 |
95 |
1 |
4 |
315 |
7 |
18 |
95 |
3 |
2 |
317 |
13 |
19 |
96 |
1 |
3 |
319 |
14 |
20 |
96 |
2 |
2 |
321 |
12 |
21 |
97 |
1 |
2 |
323 |
10 |
22 |
97 |
1 |
2 |
325 |
14 |
23 |
90 |
9 |
1 |
327 |
15 |
24 |
91 |
3 |
6 |
329 |
11 |
25 |
93 |
1 |
6 |
331 |
9 |
26 |
93 |
4 |
3 |
333 |
8 |
27 |
94 |
5 |
1 |
335 |
10 |
28 |
94 |
3 |
3 |
337 |
12 |
29 |
95 |
4 |
1 |
339 |
7 |
30 |
97 |
1 |
2 |
341 |
9 |
Порядок расчета: