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1、重庆科技学院油气集输工程课程设计报告 院（系）:_石油与天然气工程学院_ 专业班级: 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_ _ _ _ _ _设计题目: 某单井站场工艺设计天然气物性基础计算 完成日期： 年 月 日 指导教师评语: _ _ _成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 目录目录摘要1. 天然气的基础资料2天然气的物性计算 2.1 天然气相对分子质量计算 2.2 空气相对分子质量 2.3 压缩因子的确定 2.4 密度的确定2.5 气体特性系数C2.6 天然气各组分的质量分数2.7 质量比热容的计算2.8 爆炸极限的计算3.流量与经济流速的确定3.1 流量的确定3.2
2、经济流速的确定4.天然气水汽含量计算6.总结7.参考文献摘要本文依据课程设计任务书的要求，进行关某单井站场工艺设计中的天然气物性计算。根据油田油气技术设计技术手册中的设计要求，参考天然气集输技术的公式图表，对单井站场的工艺和装置进行计算与选定。在整个设计的过程中，需要对天然气各物性进行计算公式的选择、图表的查询，需要对集输过程中井口、节流前后、分离前后的基本物性参数进行计算，从而得出天然气的相对分子质量、密度、压缩因子、各组分质量分数、爆炸极限、临界参数、质量比热容等各项物性参数。关键词：天然气 密度 温度 压缩因子 临界参数 爆炸极限 1、天然气的基础资料天然气组成如下表：天然气组成甲烷79
3、.21乙烷9.23丙烷272异丁烷0.54正丁烷0.64异戊烷0.19正戊烷0.16己烷及更重组分0.37氮气4.82二氧化碳2.13取样含空气0.68平均分子量20.25临界温度210.2理想体积高位发热量40.41真实体积高位发热量40.52相对密度0.7临界压力4601.2理想体积低位发热量36.6真实体低位发热量36.7井口温度：50 井口压力：25MPa 单井产量：10104m3/d出站压力：3MPa2、天然气基本物性计算2.1 天然气相对分子质量计算根据课程设计任务书，查得天然气平均分子量，即天然气相对分子量为2.2 空气相对分子质量空气相对分子质量为28.972.3 压缩因子的确
4、定查任务书表格得到拟临界压力Ppc=4.6012MPa；拟临界温度Tpc=210.2K. 2.3.1 天然气出井口的压缩因子（第一次节流之前）：温度T=323K；压力P=25MPa由公式： 可得井口（第一次节流前）拟对比压力、拟对比温度分别为：所以查图得压缩因子Z=0.832.3.2第一次节流之后、第二次节流之前的压缩因子： 温度T=295K；压力P=12MPa 第一次节流后、第二次节流之前的拟对比压力、拟对比温度分别为：所以查图得到压缩因子Z=0.732.3.3第二次节流之后、换热之前的压缩因子： 温度T=273K；压力P=6MPa 第二次节流之后、换热之前的拟对比压力、拟对比温度分别为：
5、所以查图得到压缩因子Z=0.632.4密度的确定在某压力和温度下的密度公式：由： 可得： （2.3）带入数据得：井口、第一次节流前第一次节流后、第二次节流前第二次节流后、换热之前2.5 气体特性系数C 计算公式为： （2.5）查资料可得：天然气气体绝热指数K=1.30故：气体特性系数C为： 2.6 天然气各组分的质量分数由2.1知：天然气的摩尔质量为20.25根据天然气各组分质量分数计算公式： （2.6）代入各组分数据可得： 2.7质量比热容的计算质量比热容的计算公式为： （2.7）式中，为组分i的质量比热容，单位为查手册得： ； ； ； ； ； 故： 2.8 爆炸极限的计算计算公式：（理查特
6、里公式） （2.8） 式中混合气体爆炸极限，%； 、混合气体中各组分的爆炸极限，%；、各组分在混合气体中的体积分数，%。、（理查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。）查数据得到各组分爆炸极限见表2-1：表2-1 天然气各组分爆炸极限组分爆炸上限爆炸下限甲烷()5%15%乙烷()3%15.5%丙烷()2.1%9.5%异丁烷()1.9%8.5%正丁烷()1.9%8.5%异戊烷()1.4%7.8%正戊烷()1.4%7.8%己烷()1.1%7.5%及更重组分()1.1%6.7%（注：本表数值
7、来源基本上以 SH3063-1999 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警器设计规范为主，并与常用化学危险品安全手册进行了对照，补充。）将所得数据带入公式，得：爆炸下限为： （2.9） 爆炸上限为： （2.10） 故：天然气的爆炸极限为4.63%15.37%3、流量与经济流速的确定3.1流量的确定3.1.1 井口、第一次节流前流量的确定 由： 3.1.2 第一次节流后流量的确定 由： 3.1.3第二次节流后流量的确定 由： 3.2经济流速的确定3.2.1井口、第一次节流之前的经济流速由经济流速公式: （3.2）可得：3.2.2第一次节流后经济流速的确定由经济流速公式: （3.2）可得： 3.
8、2.3第二次节流后经济流速的确定由经济流速公式: （3.2）可得： 4、天然气水汽含量计算非酸性天然气饱和含水量计算公式：式中，为非酸性天然气饱和水含量， 由图查得的含水量， 相对密度校正系数，由图查得 为含盐量校正系数，由图查得酸性天然气饱和含水汽量计算公式为： （4.1）式中， 、为气体中，的摩尔含量 是由查图所得的含水量，单位为； 为，由图查的 为气体含水量，为零。查图4-1；4-2得： 带入所查数据得： 又查图4-2得： 带入所查数据得: =图4-1 天然气水汽含量与压力、温度的关系 图4-2 的水含量6、总结参考文献1梁平，王天祥天然气集输技术M北京：石油工业出版社200805（1）；2油田油气集输设计技术手册编写组油田油气集输设计技术手册北京：石油工业出版社199412；3 冯叔初，郭揆常等. 油气集输与矿场加工M. 东营：中国石油大学出版社 2006.5：219-2264SH3063-1999 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警器设计规范. 国家石油和化学工业局.1999.04
