二. 天然气的物理化学性质

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1、二.天然气的物理化学性质掌握天然气的组成和分类；掌握天然气的分子量、相对密度、比容；掌握天然气偏差系数的确定；掌握天然气的体积系数和膨胀系数；掌握天然气的粘度计算；掌握天然气含水量和溶解度。教学要求：重点：上述物性参数的定义及其物理含义难点：天然气偏差系数的确定方法。教学重点、难点：第一节天然气的组成和分类一、天然气的组成1.天然气的定义：指自然生成的，在一定压力下蕴藏于地下岩层孔隙或裂缝中混合气体。石油工业范围内，天然气通常指从气田采出的气及油田采油过程同时采出的伴生气。甲烷：占绝大部分；乙烷、丙烷、丁烷和戊

2、烷：含量不多；天然气中还含有少量的非烃类气体及少量稀有气体。若天然气以非烃类气体为主要组成，则该气体称为非烃类气体。天然气中常见组分的性质临界温度：单组份气体在某一温度时，不管加多大的压力都不能使气体转化为液体，此温度即为临界温度。临界压力：在临界温度时，使气体液化所需要的最低压力。了解临界温度和临界压力有什么意义？甲烷：天然气的主要组成部分，在天然气混合物中所占比例变化范围广，根据油气藏类型的不同，可以为29％-99.9％（体积比），在气藏中为80％-99.5％，在凝析气藏中为75.0％-94.4％，在油藏伴

3、生气中为20％-97％。纯甲烷无色，稍有蒜味。比空气轻，具有高的热稳定性和很高的热值含量。乙烷：无色气体，比空气稍重。在20℃时，加压至3.8MPa以上，可液化成相对密度为0.446的液体。其含量可在0.05％-25％范围变化。丙烷：无色气体，比空气重。温度在20℃且压力在0.85MPa以上时呈液态。含量在0.005％-4.0％变化。正丁烷：相对密度比空气大1倍。在0.1013MPa下，当温度高于0.6℃时，纯正丁烷才呈气态。含量在0.001％-2.0％变化。异丁烷：在0.1013MPa下，温度高于-11℃时呈

4、气态，温度更低时才呈液态。戊烷：在0.1013MPa下，正戊烷在36℃以上、异戊烷在28℃以上时方为气体，后者为汽油的组成部分，在凝析气藏中含有较多的该类组分。氮气：在天然气中的体积含量一般不超过10％。无色无味的惰性气体。在标准压力下，当温度低于-195℃时氮气开始液化。硫化氢：极臭有毒的可燃气体，易溶解于水。2.天然气的组成1)摩尔组成----气组分i的摩尔数；----气体总摩尔数。----i气体组分的摩尔组成;yi定义：各种组分在气体中所占数量的比率，称为气体的组成。式中2）体积组成式中yi------气

5、体i的体积占总体积分数；Vi------气体i的体积；3）质量组成式中mi------气组分i的质量;------气体总质量。质量组成为各组分的质量百分数，Wi表示4)质量组成换算为摩尔组成式中Mi——气组分i的分子量。将气体质量组成换算为摩尔组成：1.按烃类组分关系分类1）干气和湿气（1）干气：在地层中呈气态，采出后在一般地面设备和管线中不析出液态烃的天然气。按C5界定法是指1m3井口流出物中C5以上液态烃含量低于13.5cm3的天然气。（2）湿气：在地层中呈气态，采出后在一般地面设备的温度、压力下即有即有液

6、态烃析出的天然气。按C5界定法是指1m3井口流出物中C5以上液态烃含量高于13.5cm3的天然气。二、天然气的分类2）贫气和富气(1)贫气：指丙烷及以上烃类含量少于100cm3/m3的天然气。(2)富气：指丙烷及以上烃类含量大于100cm3/m3的天然气。2.按矿藏特点分类1）纯气藏天然气在开采的任何阶段，矿藏流体在地层中呈气态，但随成分的不同，采到地面后在分离器或管系中可能有部分液态烃析出。2）凝析气藏天然气矿藏流体在地层原始状态下呈气态，但开采到一定阶段，随地层压力下降，流体状态进入相态反凝析区，部分烃类在

7、地层中即呈液态析出。3）油田伴生天然气在地层中与原油共存，采油过程中与原油同时被采出，经油、气分离后得的天然气。3.按硫化氢、二氧化碳含量分类酸性天然气:指含有显著量的硫化氢甚至有可能含有有机硫化物、二氧化碳，需经处理才能达到管输商品气气质要求的天然气。第二节天然气的分子量、相对密度、密度和比容一、天然气的分子量已知天然气中各组分i的摩尔组成yi和分子量Mi后，求分子量M:定义：指单位体积天然气的质量。在理想条件下可表示为:R——气体常数，0.008314（MPa·m3）/（kmol·K）。ρg=m/V=pM/

8、RT二、天然气密度天然气密谋的影响因素有哪些？理想气体混合物，用混合气体的视分子量MWg代替单组分气体的相对分子量M，得到混合气体的密度方程：定义：在相同温度、压力下天然气的密度与空气密度之比，则：因为空气的分子量为28.96（29），故γ＝M/28.96一般天然气的相对密度在0.5-0.7之间，个别含重烃多的油田或其他非烃类组分多的天然气相对密度可能大于1。三、天然气相对密度定义：天